目录目录 (1)1、摘要 (2)重庆科技学院 (3)课程设计任务书（专题实验） (3)2、方案设计 (5)2.1 整体方案设计 (5)2.2 硬件方案设计 (5)2.3 硬件方案原理图 (5)3、硬件电路设计与分析 (7)3.1 CPU时钟电路 (7)3.2 复位电路 (7)3.3 数码管显示电路 (8)3.4 按键接口电路 (9)3.5 LED指示电路 (9)3.6 蜂鸣器接口电路 (10)3.7 RS-232接口电路 (11)3.8 电源电路 (12)4、软件设计 (13)4.1 总体软件程序设计 (13)4.2 主程序设计 (14)4.3 数码管显示程序设计 (14)4.4 时钟程序设计 (15)4.5 闹铃程序设计 (17)4. 6 模式程序设计 (18)5 调试与测试 (21)5.1 调试方法 (21)5.2测试结果 (21)6、技术总结 (22)6.1硬件方面 (22)6.2方案设计方面 (22)6.3编写延时程序方面 (22)6.4电路图方面 (22)6.5闹钟设计方面 (23)7、参考文献 (24)附录源程序 (25)1、摘要随着计算机技术的和控制系统的广泛应用，以及设备向小型化、智能化发展，单片机作为高新技术之一，以其体积小、功能强、价格低、使用灵活等优势，显示出了很强的生命力。
进入21世纪以来，开发推出单片机的公司很多，各种高性能单片机芯片市场异常活跃，新技术的不断采用，更加使单片机的种类、性能以及应用领域不断扩大和提高。
因其功耗低、超高型、低成本、功能完整，在国内越来越受到用户的重视和广泛使用。
本设计是一个具有报时功能的作息时间控制钟，它以AT89C51单片机为cpu，由蜂鸣器、LED灯、按键、4位数码管组成。
4们数码管上可以显示五种模式，分别是北京时间显示模式、修改北京时间小时模式、修改北京时间分钟模式、修改闹钟小时模式、修改闹钟分钟模式。
前三种模式显示的是北京时间，后两种模式显示的是闹钟时间。
北京时间模式的作用是显示当前时钟，而闹钟模式的作为是查看和设定闹钟。
LED灯则是用来指示系统所处的模式。
本控制钟主要是用于学校，对一些以24小时为周期的开实现自动控制。
关键字：AT89C51 数码管闹钟模式蜂鸣器按键重庆科技学院课程设计任务书（专题实验）设计题目：单片机作息时间控制钟教研室主任：指导教师：钟秉翔2011年11 月进度安排表：2、方案设计2.1 整体方案设计本电路以单片机AT89C51为cpu ，分别连接按键模块、数码显示模块、LED显示模块、响铃模块。
首先，按键扫描模块的四个按键分别用来控制数码显示、LED 显示和蜂鸣器工作，P0口用来控制其段选以显示相应的数值。
P1口控制数码管的位选，以显示相应的数值。
在其位选控制部分，要求当P1口输出低电平时，位选成功，使得该位选的数码管亮,数码管显示时分通过按键1控制。
P2口作为输出口，用来控制LED 的亮灭，要使其亮只需要让P2.3-P2.6口保持低电平 就可以使4个灯亮起来。
同时通过P1.4端控制蜂鸣器发生，当P1.4输出低电平时候使蜂鸣器发出声音，当实时时间和设定闹钟时间一致时，使蜂鸣器发声。
最后通过按按键4实现作息时间控制的功能。
2.2 硬件方案设计本方案由AT89C51单片机核心控制模块、数码显示模块、LED 显示模块、按键模块、响铃模块5个部分组成组成。
硬件总框图如图2-1所示。
图2-1. 硬件总框图2.3 硬件方案原理图总体方案原理图见图2-3。
图2-3 总体原理图3、硬件电路设计与分析3.1 CPU时钟电路本时钟电路是采用内部时钟方式，在XTAL1和XTAL2引脚之间外接振荡器，构成一个自激振荡器，自激振荡器与单片机内部的时钟发生器构成单片机的时钟电路。
见图3-1。
图3-1 cpu时钟电路图3.2 复位电路复位电路的目的是产生持续时间不小于两个机器周期的高电平，通常采用两种复位方式：上电复位和开关复位。
本设计中采用的是上电复位。
如图3-2。
图3-2 复位电路图3.3 数码管显示电路设计中采用四位共阴极数码管,共阳极是指其公共端接正极，通过单片机AT89C52的P1口控制其位选，以达到动态显示的效果，再通过P0口，控制其段选以显示相应的数值。
在其位选控制部分，采用了一个9012型三极管，要求当P1口输出低电平时，位选成功。
硬件电路中，数码管显示的小时和分.显示北京时间时，小时通过模式2控制,分钟通过模式3控制。
显示闹钟时间时，小时通过模式4控制，分钟通过模式5控制。
而第二个数码管的dp每闪烁一次表示一秒。
如图3-3所示。
图3-3.数码管显示电路数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的显示方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
①静态显示方式：当显示器显示某个字符时，相应的字段一直导通截止，直到显示另一个字符为止。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
②动态显示：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。
在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
3.4 按键接口电路按键用于控制数码显示模块、LED显示模块的工作。
通过扫描按键是否按下，来设定各模块的工作情况，使各模块可以在按键的控制下，有序地进行工作。
本设计中使用单个按键实现单个功能,属于较为简单的控制方式。
电路图见图3-4。
图3-4 按键接口电路图在多功能系统设计的实验中中我们使用四个按键分别与单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P3.2相连，按键K_1控制数据的增加，按键K_2控制控制数据的减少，按键K_3五种模式的转制，按键K_4有两个作用，在北京时间下是关闭闹钟，在闹钟时间下是遍历所有闹钟。
通过按下相应的按键来处理相应的程序。
3.5 LED指示电路发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
本次设计中通过按键来控制LED显示,打开电源后按下按键可以看到不同的作息模式。
由于电路中LED为共阳极，故控制流水灯显示的P2口应为低电平时才有效。
电路图如3-5图3-5 LED指示电路图3.6 蜂鸣器接口电路蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
下面我们以电磁式蜂鸣器为例来说明它的工作原理：电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。
接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。
振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声，当输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器的两引脚间的直流电压接近于0V，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当输出低电平时，三极管导通，使蜂鸣器的两个引脚间获得将接近+5V的直流电压，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。
因此，我们可以通过程序控制IO口输出的电平来控制蜂鸣器是否发出声音，实现各种可能音响的产生。
在这个设计中是通P1.4口控制其工作的。
当P1.4口输出低电平时蜂鸣器工作，从而实现响铃效果。
电路图见图3-6。
图3-6 蜂鸣器接口电路图3.7 RS-232接口电路在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
并且RS-232是现在主流的串行通信接口之一。
电路图见图3-6。
图3-7 RS232接口电路图1 62 73 84 9 5J6DB9C4 100nFC5100nF C6 100nFVCCC7100nFC8100nFR510k ΩRXD TXDR23100ΩR24 100ΩR24.7k ΩR31k ΩVCCD2LED(RED)D3LED(GREEN)C1+ 1 V+ 2 C1- 3 C2+ 4 C2-5 V-6 T2OUT7 R2IN 8R2OUT 9 T2IN10T1IN 11 R1OUT 12 R1IN 13 T1OUT 14 GND15 VCC 16 U2 SP2323.8 电源电路本设计的电源是通过USB接口直接与电脑相连而达到给单片机供电，其电路所提供的电压为5V。
电路图见图3-7。
图3-8 电源电路4、软件设计4.1 总体软件程序设计本设计总体思路：首先初始化定时器0，即初始化定时器0的工作方式，预置定时器的初值，启动定时器0。
其次初始化数码管，即初始数组0-9，以及位码。
通过中断能够调用按键子程序，判断按键程序之后，即可调用相应的控制子程序，从而实现作息时间控制钟的所有功能。
总体功能图见图4-1。
图4-1 总体功能图4.2 主程序设计主函数程序设计时包含定时器0的初始化以及实时更新数码管上每一位的数字。
其流程图如图4-2。
图4-2 主程序流程图4.3 数码管显示程序设计数码管显示程序设计采用数码管前两位表示小时，第二位dp表示秒，后两位表示分钟。
在主程序之前初始化数码管内的数值，以及位码。
定义一个变量Bit来作为位选，由于次中断是5ms，因此Bit加1的时间是5ms，当Bit大于等于4则令Bit等于0，这样才能保证不断地在4个数码管之间轮流显示，因为其显示时间太短，给人视觉暂停，故而看起来是四个数码同时亮。
数码管程序流程图见图4-3。
图4-3数码管显示程序流程图4.4 时钟程序设计时钟程序设计采用AT89C51单片机内部时钟，定义每次中断的时间为5ms,计数200次即表示1s,到达60秒时分钟数加1并且使秒清零，当分钟数达到60时，小时加1并且使分钟数清零，当小时达到24时，小时置0。
时间跳变流程图见图4-4-1。
图4-4-1 时钟跳变流程图修改显示时间时，通过K_3键来选择模式来修改所需要修改的内容。
