电子闹钟课程设计
摘要:本课程设计主要就是通过单片机系统,综合运用定时器、中断、数码显示等知识设计一个可定时的电子钟。它包括系统总体方案及硬件设计,软件设计,Proteus软件仿真等部分。
硬件设计的主要任务就是根据总体设计要求,以及在所选机型的基础上,确定系统扩展所要用的存储器,I/O电路及有关外围电路等然后设计出系统的电路原理图。
合理的软件结构就是设计出一个性能优良的单片机应用性系统软件的基础,因此必须充分重视。编写完程序后在用Proteus软件仿真检查设计就是否合理。
一.课程设计的概况
通过对51单片机的扩展,接键盘,显示器等相应的外围器件。在LED显示器
中分成静态显示与动态显示两类,在本设计中主要用了它的动态显示功能,动态显示利用了人视觉的短暂停留,在数据的传输中就是一个一个传输的,且先传输低位。键盘就是由若干个按键组成的开关矩阵,就是一种廉价的输入设备。键盘通常包括有数字键,字母键以及一些功能键。操作人员可以通过对键盘向计算机输入数据,地址,指令或其她的控制命令,实现简单的人机对话。这里采用非编码式键盘。通过51单片机的P1口扩展出独立连接式键盘。外围扩展复位,时钟电路,利用软件源程序代码实现相应的功能。
二.课程设计实现的功能:
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、定时时间到能发出警报声或者启动继电器,从而控制电器的起停。
三.设计方案
使用就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7段共阴LED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,定时时间到,扬声器发出报警声,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:
四.硬件设计
1、单片机AT89C51
AT89C51就是一个低电压,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)与128 B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位中央处理器与Flash存储单元,内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。
引脚使用说明:
I/O端口的编程实际上就就是根据应用电路的具体功能与要求对I/O寄存器进行编程。具体步骤如下:
l)根据实际电路的要求,选择要使用哪些I/O端口。
2)初始化端口的数据输出寄存器,应避免端口作为输出时的开始阶段出现不确定状态,影响外围电路正常工作。
3)根据外围电路功能,确定FO端口的方向,初始化端口的数据方向寄存器。对于用作输入的端口可以不考虑方向初始化,因为FO的复位缺省值为输入。
4)用作输入的FO管脚,如需上拉,再通过输入上拉使能寄存器为其内部配置上拉电阻。
5)最后对I/O端口进行输出(写数据输出寄存器)与输入(读端口)编程,完成对外围电路的相应功能。
几个特殊管脚:
XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:来自反向振荡器的输出。
RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平。
2、时钟电路
单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式与外部时钟方式。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就是采用外接晶体与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、大小与振荡电路起振速度有少许影响,一般可在20pF～100pF之间取值。时钟电路图如下:
3、数码管显示电路
AT89C51
XTAL2
XTAL1
JZ
12M
C1 30P F C2 30P F
单片机中通常使用7段LED,LED就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,颜色鲜艳,配置灵活,与单片机接口方便而得到广泛应用。LED显示器就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,在单片机系统中使用最多的就是七段数码显示器。
LED七段数码显示器由8个发光二极管组成显示字符,根据内部发光二极管的连接形式不同,LED有共阴极与共阳极两种,如下图所示引脚与其内部结构:
五.软件设计
1、设计流程图
2、程序模块ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 000BH
LJMP TIME
//主程序部分
ORG 0100H
MAIN:MOV SP,#50H
MOV 20H,#00H ;秒钟BIN
MOV 21H,#00H ;分钟BIN
MOV 22H,#00H ;小时BIN
MOV 23H,#01H
MOV 24H,#01H
MOV 25H,#00H
MOV 30H,#00H
MOV 31H,#00H
MOV 32H,#00H
MOV 33H,#00H
MOV 34H,#00H
MOV 35H,#00H
MOV 36H,#01H
MOV 37H,#00H
MOV 38H,#01H
MOV 39H,#00H
MOV TMOD,#01H ;16位计数器
MOV TH0,#03CH ;赋计数初值
MOV TL0,#0B0H
MOV IE,#10000111B
SETB TR0 ;T0启动计数
MOV R2,#14H
MOV P2,#0FFH
LOOP: LCALL TIMEPRO
LCALL DISPLAY1
JB P1、1,M1
LCALL SETTIME ;调用设定时间程序
LJMP LOOP
M1:JB P1、2,M2
LCALL SETATIME ;调用设定时间程序
LJMP LOOP
M2:JB P1、4,M4
