基于AT89C51控制的定时闹钟设计说明书

单位代码学号1201050050分类号密级单片机应用技术课程设计基于AT89C51单片机的定时闹钟设计院（系）名称专业名称学生姓名指导教师2015年月日黄河科技学院课程设计第I页目录1概述.......................................................11.1课程设计的目的和意义.....................................................................11.2设计要求.............................................................................................12系统总体方案及硬件设计............................................................................22.1系统设计原理.....................................................................................22.2硬件设计.............................................................................................22.2.1单片机AT89C51......................................................................22.2.2显示器的选择..........................................................................42.2.3控制按键的选择......................................................................52.2.4时钟电路..................................................................................62.2.5喇叭:SPEAKER.......................................................................63系统软件设计................................................................................................83.1系统软件设计说明.............................................................................83.2程序流程图.........................................................................................93.2.1程序主流程图..........................................................................93.2.2时间设定设计..........................................................................93.3程序调试...........................................................................................103.4仿真步骤...........................................................................................113.5仿真结果...........................................................................................114课程设计体会..............................................................................................14参考文献............................................................................................................15附1源程序代码...............................................16附2系统原理图................................................................................................29黄河科技学院课程设计第1页1．概述1.1课程设计的目的和意义课程设计是在学完《单片机原理及接口技术》课程之后综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并在实验室实现，从而加深对单片机，软硬知识的理解，获得初步的应用经验，使对已学过的基础知识能有更深入的理解，学会独立思考、独立思考、独立工作，以及提高对所学应用基本理论分析和解决实际问题的能力。为走出校门从事单片机应用的相关工作打下基础.1.2设计要求1）能显示：时时—分分—秒秒。2）能够设定定时时间、修改定时时间。3）定时时间到能发出报警声。设计的部分分为软件及硬件，软件部分写出闹钟的工作方式以及它是如何工作的，而硬件部分是软件的载体，画出正确的电路图然后在软件的控制下能使设计的定时闹钟正常工作。黄河科技学院课程设计第2页2．系统总体方案及硬件设计2.1系统设计原理本设计使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用6位共阴数码管作为显示器件。接入共阴LED显示器，可显示时，分钟，秒，单片机外围接有定时报警系统，时间的定时用时钟电路，修改时间和定时用手动按键控制，报警声通过喇叭发出。提示预先设定时间电器的起停时间到，从而控制电器的起停。电路由下列部分组成：时钟电路、复位电路、控制电路、LED显示，报警电路，芯片选用AT89C51单片机。系统框图如图2-1所示：图2-1系统框图2.2硬件设计2.2.1单片机AT89C51AT89C51是一个低电压，高性能CMOS型8位单片机，片内含4KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器（ROM）和128B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51为用户复位、时钟等电路按钮电路AT89C51单片机6位数码管显示电路闹铃声指示电路电源系统黄河科技学院课程设计第3页提供了许多高性价比应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。主要特性：振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度.图2-2是单片机AT89C51的引脚图：·与MCS-51兼容·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路黄河科技学院课程设计第4页图2-2单片机AT89C51引脚图2.2.2显示器的选择方案一：液晶显示器。如果选择此方案，将会降低系统的功耗，这样就可以用电池供电，便于携带。但液晶显示器的驱动电路复杂，使用起来有一定的难度。方案二：点阵显示，是由八行八列的发光二极管集成在一块电路上组成，主要用来显示汉字，同时也能显示数字和少量图象,但它的焊接较麻烦,价格高，鉴于所设计的题目要求它不切实际。所以排除此方案。方案三：用数码管作为显示器。数码管的驱动电路简单，使用方便，如果选择了此方案，那么在夜间看时间的时候就不需要有光源，非常方便。其缺点是功耗较大。由于数码管使用起来较为方便，在夜间看时间也很方便，因此我选择了方案三。单片机中通常使用7段LED，LED是发光二极管显示器的缩写。LED显示器由于结构简单，价格便宜，体积小，亮度高，电压低，可靠性高，寿命长，响应速度快，配置灵活，与单片机接口方便而得到广泛应用。LED显示器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示部件，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔划发光，控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。LED显示器有多种形式，如：“米”字型显示黄河科技学院课程设计第5页器，点阵显示器和七段数码显示器等，在单片机系统中使用最多的是七段数码显示器。本系统利用7SEG-MPX6-CC-BLUE数字显示器，7SEG-MPX6-CC-BLUE数字显示器的1-6引脚连接AT89C51单片机P2.0–P2.5接口，其他8个引脚分别与AT89C51单片机的P0.0-P0.7和共阳极管RESPACK-8排阻的2-9引脚分别连接。因为共阴极的LED数码管它的驱动电流是分开的,在单片机进行动态扫描的时候不会影响彼此的电流,故该系统中的6位LED数码管均用共阴极的数码管。6位数码管的引脚图如图2-3所示：图2-36位数码管的引脚2.2.3控制按键的选择方案一:选取阵列式按键,减少了I/O口的使用,且扫描M×N个按键只需占用M+N个I/O口即可实现，但给编程带来了一定的困难，虽然节省了很多的口线，降低了成本，但在此设计中所用的按键要尽量少，因此排除此方案。方案二:独立式按键,每个按键实现一个功能,易于控制且编写程序简单,容易理解，虽然黄河科技学院课程设计第6页会占用一定的单片机I/O口资源,但是题目中要求使用的按键要尽量少。通过以上两种方案比较，采用方案二。2.2.4时钟电路单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。本系统中AT89C51单片机采用内部时钟方式。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHz～12MHz之间。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在20pF～100pF之间取值。AT98C51单片机的时钟电路。如图2-4所示：图2-4时钟电路图上拉电阻：RESPACK－8控制按键：BUTTONACTIVESPSTPushButton本系统要进行时间的调整和定时，因此用4个手动按键对其进行控制。2.2.5喇叭:SPEAKER由P3.7口控制喇叭，使其定时时间到能发出报警声。如图2-5所示：AT89C51XTAL2XTAL1JZ12MC130PFC230PF黄河科技学院课程设计第7页图2-5喇叭引脚图经过方案论证与比较，选择AT89C51作为主控，采用独立式按键