基于单片机的智能闹钟设计

1基于单片机的智能闹钟设计摘要：本文通过单片机来实现电子打铃系统。基于单片机的智能闹钟设计包括：电源电路，单片机最小系统及扩展LCD显示电路，4*4矩阵键盘电路，打铃系统电路。本设计采用C语言编程，使用模拟软件驱动电路以实现其设计的各项功能。本文主要介绍了在设计过程中智能数字闹钟的软、硬件部分及在设计调试过程中遇到的一些问题以及解决方法。关键词：单片机；智能数字闹钟；电子打铃系统2IntelligentalarmclockdesignbasedonMCUAbstract：Inthispaper,throughthemicrocontrollertoachieveelectronicbellsystem.IncludesasmartalarmclockdesignbasedonSCM:powersupplycircuit,MCUminimumsystemandtheexpansionofLCDdisplaycircuit,4*4matrixkeyboardcircuit,bellsystemcircuit.ThisdesignusestheClanguageprogramming,theuseofsimulationsoftwarewiththedrivingcircuitdesignedtoachievethevariousfunctions.Thispapermainlyintroducesthesoft,hardwarepartofintelligentdigitalalarmclockinthedesignprocessandsomeproblemsinthedesignoftheprocessofdebuggingandsolutions.Keywords:Single-ChipMicrocomputer;Intelligentdigitalalarmclock;bellsystemI目录第一章前言.....................................................................11.1前言........................................................................11.2需求分析....................................................................21.3指标及技术...................................................................31.4实现功能方法................................................................3第二章硬件设计..................................................................52.189C51内部结构简介...........................................................52.2外部接口设备介绍............................................................62.2.1矩阵式键盘...............................................................62.2.2矩阵式键盘的结构与工作原理..............................................62.2.3矩阵式键盘的按键识别方法................................................72.2.4液晶显示模块概述.......................................................72.3电路设计....................................................................82.3.1.接口电路................................................................82.3.2.电源电路................................................................82.3.3.打铃系统电路............................................................82.3.4.整个系统电路............................................................82.4电路图中硬件介绍.............................................................82.4.1继电器..................................................................82.4.2MAX232..................................................................92.4.3DS1302..................................................................9第三章软件设计..................................................................123.1.电路原理图的设计步骤......................................................123.2软件过程设计...............................................................123.2.1程序流程图..............................................................123.2.24*4矩阵键盘...........................................................143.2.3DS1302时钟芯片.........................................................15第四章系统的组装与调试..........................................................184.1硬件的组装与调试...........................................................184.1.1焊接技术的介绍.........................................................184.2软件调试...................................................................184.2.1使用工具的熟悉.........................................................184.2.2软件编程...............................................................19第五章结论....................................................................20参考文献.....................................................................-21-1第一章前言1.1前言21世纪是信息时代，电子技术的飞速发展，令单片机以其体积小，价格低，在工业控制，自动化，家用电器，智能仪器仪表，航空航天，通信，导航，车载功能齐全，性价比高等优点在电子领域日益广泛的应用了起来。电子信息技术的MCU开发已成为许多领域不可或缺的一项技术。其中通信，自动化，机电一体化，电气等相关专业，工程技术人员尤其必须掌握。SCM应用并不局限于它带来的绝对意义上的实用功能以及巨大的经济效益，更重要的是它从根本上改变了人们对传统的控制系统的设计思路和方法，前者必须是由模拟或数字电路来实现大部分控制功能，不易操作且成本较高，而现在实现了单芯片控制，能够使用仅仅一个芯片就取代了硬件和软件，不仅易操作和节约成本，还提高了系统性能控制技术即微控制技术，它的成立标志着一个新的概念。单片机的众多优点及其鲜明的特点为其广泛普及以及后续的微控制技术将因此日益发展复杂，更加充实，成为今后技术开发领域冉冉升起的一颗新星。本论文的目的是在理论研究的基础上，通过完成包括微控制器的资源和一个小的系统集成设计和编程功能的应用程序的应用，使我不但能够将在教室学习的理论知识和实际动手能力联系起来，而且还让我对电子电路，电子元器件等这方面书本以外的知识，进一步加深了解，以获得更全面的锻炼和提高。本方案采用软件编程，涉及到设备的使用等布局调试技巧，丰富了自己的设计思维，为我以后能够独立开展今后的一些单片机的应用开发和设计工作打下了基础。该论文通过采用89C51单片机为基础的智能型数字闹钟应用程序，实现了单芯片微控制器的电子钟系统控制打铃。时间可以设定，保存，修改，并通过软件与32段每一天打铃交流设置。在实际应用中，微控制器是一个单一的多主机系统中，也就是说，只用一个单一芯片上系统的应用程序。目前已经有大量的领域在逐渐使用单片机来做控制系统，如工业控制系统，包括单芯片，自适应控制系统和控制系统，数据采集系统等;用单片机测量，智能电表控制，实现了仪表数字化，智能化，多功能，综合性，灵活的单芯片计算机编程错误校正，线性的过程［1］。21.2需求分析整个系统通过程序取代硬软件来降低成本，打铃设置可以适应当前的学校系统，目前，大多数小学，幼儿园的下课铃尤其是农村，山区仍用人工方法，时间通常用普通的时钟，采取人工打铃时间不精确，而本方案使用一个低成本的程序设计，功能简单实用，有一定的市场推广价值。并有一定的可扩展性，采用继电器控制，可减少重复投资，还可以节省许多人工上的资费，如此简单易行且成本低廉的设计，操作合理将有很大的市场空间。程序使用了一个可扩展的微控制器作为主控单元，采用专用的时钟芯片作为处理时间，测量精度高，功耗低，而使用超级电容器作为备用电源，充电时间可以在几秒钟内被控制，可掉电使用一个月，有极长的使用寿命，按铃时间可以支持独立的工作和PC设置两种模式，在易用性，耐久性和可维护性对整个程序有很大的技术特点。一、矩阵键盘的按键识别方法介绍一种“行扫描法”用来确定矩阵式键盘上何键被按下。行扫描，也就是一种逐行（或列）进行扫描的查询法，是一种很常用的按键的识别方法之一，介绍如下。1，以确定键盘按键是否按下整个行线Y0-Y3被设置为低，则状态列线检测。只要有一排水平低，这意味着该键盘的键被按下时，该封闭粘合线处于低电平和四个键中4相交的行线。如果所有的列线为高，键盘按不出键。2关闭，以确定在确认键被按下时，键输入确定所述特定盖的过程中的关键位置。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定低行线，列线，然后一根根的位置来检测状态的渐进层次。如果列出的低，列线和行线设定按钮是在一个封闭的低调的交点［2］。二、LCD的结构及工作原理对于液晶显示屏，它通常包括制造胶合板，ITO（铟锡氧化物）膜构成，配向膜，偏光板，从上层和下层的玻璃基板。每个夹层包括电极和取向膜