基于51单片机定时闹钟设计

1、系别：机 电 系专业：电 信 0901学 生 姓 名：课程设计题目：基于 51 单片机定时闹钟设计起迄日期:6 月 4 日 6 月 17日课程设计地点:教学实验楼B502 楼指导教师:下达任务书日期2012 年 6 月 4 日摘要设计目的要求 设计实现方案 系统总框图 原理及工作过程说明 元器件功能说明 单片机 液晶显示器 3 其他重要元件 软件设计 程序流程图 4 源代码 5 系统仿真 心得体会 7 参考文献 错误！未定义书签。 摘要本设计师定时闹钟的设计，由单片机 芯 片 和 、显示器，辅以必要的的电路，构成一个单片机定时闹钟。电子钟可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。显示“时”，

2、“分”，闪动来做秒计数，定时时间到能发出警报声或者启动继电 器， 从而控制电器的启停。现在是自动化高度发达的时代，特别是电子类产品都是靠内部的控制电路来实现对产品的控制，达到自动运行的目的，这就需要我们这里要做的设计中的电器元件及电路的支持。在这次设计中主要是用来进行定时，也结合着其他辅助电路实施控制，在定时的时候，按一下控制小时的键对小时加一；按一下控制分钟的键对分钟加一；到达预设的时间，此电路就会发出报警声音提示已经到点。关键字：定时闹钟 ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ； ； ， ， ： 设计目的要求1）本次课程设计应达到的目的：1 、综合运用相关课程中所学到的理论知

3、识去独立完成某一设计课题；2、通过查阅手册和相关文献资料，培养学生独立分析和解决问题的能力；3、进一步熟悉单片机和常用接口电路，加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解；4、学会电路的安装与调试；5、进一步熟悉电子仪器的正确使用；6、学会撰写课程设计的总结报告；7、培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。2 ）设计要求使用 单 片 机 结 合 字 符 型 显示器设计一个简易的定时闹钟 时 钟 ， 若 选择有背光显示的模块，在夜晚或黑暗的场合中也可使用。定时闹钟的基本功能如下：显示格式为“时时：分分”。 由闪动来做秒计数表示。一旦时间到则发出声响，同时继电器启动，可以扩充控制家电开启和关闭。程序

4、执行后工作指示灯闪动，表示程序开始执行，显示“：”，按下 操作键动作如下：（ ）设置现在的时间。（ ）显示闹钟设置的时间。（ ）设置闹铃的时间。（ ） 闹铃 的状态设置，设置为时连续三次发出“哗”的一声，设 置为 发出“哗”的一声。设置当前时间或闹铃时间如下。（ ）时调整。（ ）分调整。 ） 设置完成。本项目的难点在于（ ） 闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。个按键每个都具有两个功能，以最终实现菜单化的输入功能。采 实现方案 系 统 总 框图 原理图 原理及工作过程说明（ ）定时闹钟的基本功能如下：（ ）使用 液晶显示器来显示现在的时间。（ ）程序执行之后显示“ ： ： ” ；

5、并且 闪烁，表示开始已经计时。（ c）由LED 闪动来做秒计数表示。（ ）按键功能如下：按键设置现在的时间和时调整；按键显示闹钟设置的时间和分调整；按键 设置闹铃的时间和设置完成；按键闹铃 的状 态设 置， 设置为时连续三次发出“哗”的一声，设置为发出“哗”的一声和闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本 键 可以停止声响。（）调整计时器时间如下：按下 键，然后按 调整小时， 调整分钟，按下 表示时间设置完成。（）调整闹钟时间设置如下：再次按下 开始闹中设置， 下一行显示“ ： ： ”按下 设置小时，按一下 设置分钟，再次按下 设置完成，并且设置时间消失，当再次按一下时 “ ： ： 再次显示并马上消

6、失。按一下 关闭闹钟，再次按下打开闹钟。 元器件功能说 单 片机本设计的核心硬件就是芯片，这里选择了 ， 是 一 种 带 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ ） 的 低 电 压 ， 高 性 能 位微处理器，俗称单片机。该器件采用 高 密 度 非 易失存储器制造技术制造，与工业标准的指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能位和闪烁存储器组合在单个芯片中，的 是一 种高 效微控制 器， 为 很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 引脚图 引 脚 功 能 说明 口： 口为一个位漏级开路双向 口，每脚可吸收 门电流。当 口的 管脚时，被定义为高阻输入。 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为

7、数地址的第八位。在 编程时，口作为原码输入口，当 进行校验时， 输 外部必须被拉高。口：口是一个内部提供上拉电阻的位双向 口 ， 口 缓 冲 器 能 接 收 输 出 门 口： 口为一个内部上拉电阻的位双向 口， 口缓冲器可接收，输出个 门电流，当 口被写“ ”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作 为口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。口当用于位地址外部数据存储器进行存取时，口输出地址的高八位。在给”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， 口输出其特殊功能寄存器的内容。口在编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 口： 口管脚是个带内部

8、上拉电阻的双向 口， 可接收输出个 门电流。当 口写入“ ”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉 为低电平， 口将输出电流（ ）这是由于上拉的缘故。 口也可作为 的一些特殊功能口，如下所示： 口管脚备选功能 （串行输入口） （串行输出口） （外部中断 ） （外部中断） （记时器外部输入） （记时器外部输入） （外部数据存储器写选通） （外部数据存储器读选通） 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 ：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 脚两个机器周期的高电平时间。 ：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 编程期间，此引脚用于输入

9、编程脉冲。在平时， 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 脉冲。 如想禁止 的输出可在 地址上置。此时， 只有在执行 ， 指令是 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 禁止，置位无效。：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 信号将不出现。 ：当 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ ），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式时， 将内部锁定为 ；当 端保持高电平时， 此

10、间内部程序存储器。在 编程期间，此引脚也用于施加 编程电源（ ） 。 ：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 ：来自反向振荡器的输出。 液 晶 显 示器 引 脚图 引脚图 功 能 说明图 引脚图说明第脚：为地电源。第脚：接 正电源。第 脚： 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 的电位器调整对比度。第 脚： 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第 脚： 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 和 共 同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 为低电平 为高电平时可以

11、读忙信号，当 为高电平 为低电平时可以写入数据。第 脚：端为使能端，当端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第 脚 ： 为 位双向数据线。第脚：背光源正极。第脚：背光源负极。 内置了 、 和 。 就是显示数据 ，用来寄存待显示的字符代码。共 个字节，其地址和屏幕的对应关系如下表：也就是说想要在LCD1602 屏幕的第一行第一列显示一个A 字 ,就要向DDRAM的 00H 地址写入“A”字的代码就行了。但具体的写入是要按LCD 模块的指令格式来进行的，后面我会说到的。那么一行可有40 个地址呀？是的，在1602 中我们就用前16 个就行了。第二行也一样用前16 个地址。1602 液晶模块内

12、部的控制器共有11 条控制指令，如表10-14所示：指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/ 关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址写10数 到 C G R AM 或 DDR AM )1要写的数据内容 0从11数C G R AM 或 DDR AM 读1读出的数据内容 1表 ：控制命令表液晶模块的读写操作、屏

13、幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：为高电平、为低电平）指令 ：清显示，指令码 ， 光标复位到地址 位置。指令 ：光标复位，光标返回到地址 。指令：光标和显示模式设置：光标移动方向，高电平右移，低电平左移：屏幕上所 有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令：显示开关控制。：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令 ：光标或显示移位 ：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令：功能设置命令：高电平时为位总线，低电平时为位总线：低电平时为单行显

14、示，高电平时双行显示：低电平时显示的点阵字符，高电平时显示 的 点 阵字符。指令 ：字符发生器 地址设置。指令 ： 地址设置。指令 ：读忙信号和光标地址 ：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令：写数据。指令 ：读数据。与 相兼容的芯片时序表如下：输入RS=L， R/W=H ， E=H输出D0 D7= 状态字输入RS=L， R/W=L ， D0 D7= 指令码，E= 高脉冲输出无输入RS=H ， R/W=H ， E=H输出D0 D7= 数据输入RS=H ， R/W=L ， D0 D7= 数据，E= 高脉冲输出无读写操作时序如图 和 所示：图 10-5

15、6 写操作时序 其 他 重 要 元件 独立式键盘的接口电路：在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息。这时，可将每个按键接在一根 接口线上，这种方式的连接称为独立式键盘。每个独立式按键单独占有一根 接口线，每根 接口线的工作状态不会影响到其他 接口线。这种按键接口电路配置灵活，硬件结构简单，但每个按键必须占用一根 接口线， 接口线浪费较大。故只在按键数量不多时采用这种按键电路。在此电路中，按键输入都采用低电平有效。上拉电阻保证了按键断开时， 接口线有确定的高电平。当 接口内部有上拉电阻时，外电路可以不配置上拉电阻。键盘软件设计本次课程设计实验程序中，用单片机的外部中断定时器来

16、计时，然后通过来判断计时器和闹铃时间来使闹铃响，通过对单片机的一些端口进行扫描来判断时分秒的调整，选择计时器调时还是定时闹钟的调时以及是否闹铃。 程序流程图主程序开始初始化变量初始化 LCD初始化计时器，初始化闹铃扫描显示器更新时间数据，闹钟时间是不是到了？是否按下个按键 ： 调时 ：调分 ：完成 ： 打开闹铃 程序流程图 源代码 ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ， ，；，；， ，； ， ， ， ， ， ， ， ， ，； ： ： ； ：； ；，； （） 延时程序 ， ； （ ；）（；）； （ ） 命令控制，写指令函数 （ ）； ； （）； ； （）； ； 数据控制，写数据函数 （ ）（

17、）；（）；（）； （ ） 设置时间函数（）（）（）；（）（） “时”设置； ； ；（）； （）；（）；（）；行第位（）； “时”个位写入 第二（）；（）；（）；行第位（！）； “时”十位写入 第二（）；（）（）；（） （ ） “分”设置； ；（）；（）； “分”个位写入（）； 第二行第位（）；（）；第二行第位（）； （！）； （ ）（）；（）（）； “分” 十位写入 整体显示，关光标，不闪烁 定时计数器启动 （ ！ ）； 松开时，显示时间“时”voi d a larm (J设置闹钟时间函数while (1)(i f (key 10(de 1 ay (10); if (key 1=0)(寸”设置

18、i f (ahou r24)钟ahour=0;e 1 seahourH ahourge=ahour%l 0; ahou r sh iahou 0; wr i te_com (0x0 0 ;de 1 ay ；wr i te com (0x80+0x40+8);wr ite data ( : 7);（）； （）； （）； （ ）；（）；（）；（）；（！）； （ ） 闹钟“分”设置（）；（）（）；（）；（）； （）； （）； （）； （）； （ ） ； （ ）； （）；（！）；（）（）；（）（）； （）；for (i=0; il 1; iSwrite data (nu 1 i);while Q ke

19、y3);break;/设置结束，此时L CD第二行无数据显示，只有第一行有时间显示void keyscan Q盘扫描(i f (key 10)de 1 ay (10);i f (key 10(while (! keyl) ;/ke y 1键松开后执行下一行程序time 口 ；/调用t ime ()函数，即时间设置else i f (key2=0)（）；（）（！） ；（）； （）； （）； （）；（）； （）； ； ； （）； （）； （）； （）； （）； （）；（）；（；） （ ） ； 显示闹钟设置的时间（）；（；） （ ） ； 松开后， 只有第一行显示时间，闹钟设置时间不显示 （）（）；（

20、） （ ！ ） ； 表示闹钟时间设置退出；（）；（）；（）； （）； （）； （）； ； （）； （）； （）； （）； （）； （）；（）；（；） （ ） ； 显示闹钟设置时间 ）； 调用闹钟时间设置函数 以下进行闹铃开关的设置 （ ）（）； （）（！）； （ ） 闹钟“ ”（；） ； 蜂鸣器发出次“哗”的响声（）； ； （ ） 闹钟“ ” ； 蜂鸣器发出次“哗”的响声（）； （）；sound=l;void 1 c(L_i ni t 0 /IXD初始化函数(1 c de n=0;1 cdnM);wr i te_com (0x38); “设置 8 位格式，2 行，5X7 wri tjzom (

21、0x0c) ;体显示，关光标，不闪烁 wr i te com (0x06) ; /设定输入方式，增量不转移wr i tecom (0x01);青除屏幕显示de lay (2) ; wr i te_com (0x80);for (i=0; i16;(write data (table2 i) ;入显示时间数据delay (1); （ ） 初始化函数 ； ； ； ； ； ； ； ； 四个按键均未按下，（防止仿真图刚启动时，就达到闹钟时间，蜂鸣器发出响声）； ； 定时计数器 、 均工作在方式； ； 计数初值为 ； ； 定时计数器 启动 （ ） 中断函数； ； （ ） 计时 次 ，即 ； ； 口电位取

22、反， 灯亮 （ ） 显示时间与闹钟设置时间完全一样且闹钟“ ” ； 口 的 电 位 置 ，继 电 器 启 动 ， 外 部 灯电路导通（） ； 蜂鸣器发出“哗哗哗”响声 （ ） 主函数 （ ） ； 调用 初始化函数 （ ） ； 调用 初始化函数（） （ ） ； 调用扫描函数 （ ） 计时 次，即 ，以下程序为显示时间工作的程序； （） ； ； ； 显示时间重置为“ ： ： ” （ ）；（）； 显示时间“时”加 显示时间“分”加 显示时间“秒”加； （）； （）； （）； （）； （ ） ； （ ）； ；wri te ccm (0x80+6);wri te data (tabiel hourge);delay (5); wr i t e com (0x80+5); d e 1 ay (2) ; write data (tab le 1 hour shi) ; wr i te com (0x8047);wr i t e dat a (:，)；图8定时闹铃开并调定时闹钟的时间 当闹铃打开，计时时间到了定时闹铃的时间后，喇叭开始叫， 亮。 仿真结果心得体会这次课程设计一个星期，刚知道课程设计的时候感觉题目很简单，应该花很少的时间就可以完成课