单片机课程设计定时闹钟

一、任务说明

本设计师定时闹钟的设计，由单片机AT89C51芯片和LCD、LED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。LCD显示“时”，“分”，LED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AT89S51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。

二、原理图绘制说明

1、原理及工作过程说明

（1）定时闹钟的基本功能如下：

（a）使用LCD液晶显示器来显示现在的时间。

（b）程序执行之后显示“Time：00:00”；并且LED闪烁，表示开始已经计时。

（c）由LED闪动来做秒计数表示。

（2）按键功能如下：

按键K1设置现在的时间和时调整；按键K2显示闹钟设置的时间和分调整；按键K3设置闹铃的时间和设置完成；按键K4闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时连续三次发出“哗”的一声，设置为OFF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。

（3）调整计时器时间如下：

按下K1键，然后按K1调整小时，K2调整分钟，按下K3表示时间设置完成。

（4）调整闹钟时间设置如下 :

再次按下K3开始闹中设置，LCD下一行显示“Alarm:00:00”按下K1设置小时，按一下K2设置分钟，再次按下K3设置完成，并且设置时间消失，当再次按一下K2时“Alarm:00:00再次显示并马上消失。按一下K4关闭闹钟，再次按下打开闹钟。

2、原理总框图

图1 总原理图

3、元器件功能说明

3.1 AT89C51单片机引脚功能说明

本设计的核心硬件就是8051芯片，这里选择了AT89C51,AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51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。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地

址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2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。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”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，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”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，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：

P3口管脚备选功能

P3.0 RXD（串行输入口）

P3.1 TXD（串行输出口）

P3.2 /INT0（外部中断0）

P3.3 /INT1（外部中断1）

P3.4 T0（记时器0外部输入）

P3.5 T1（记时器1外部输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）

P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

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时间。

ALE/PROG：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FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE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1/6。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ALE脉冲。如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE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ALE禁止，置位无效。

PSEN：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/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

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。

图2 AT89C51引脚图

图2 AT89C51引脚图

3.2 1602LCD液晶显示器

图3 LCD1602引脚图

功能说明

图4 LCD引脚图说明

第1脚：VSS为地电源。

第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：VL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10K的电位器调整对比度。

第4脚：RS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5脚：R/W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RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：背光源正极。

第16脚：背光源负极。

3.3 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I/O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 I/O接口线，每根I/O接口线的工作状态不会影响到其他I/O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I/O 接口线，I/O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，I/O接口线有确定的高电平。当I/O接口内部有上拉电阻时，外电路可以不配置上拉电阻。

图5 键盘

三、流程图绘制以及说明

本次课程设计实验程序中，用单片机的外部中断定时器来计时，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

四、proteus仿真说明

1，开始程序

图7 显示器开始及定时

图8 定时闹铃开并调定时闹钟的时间

2.当闹铃打开，计时时间到了定时闹铃的时间后，喇叭开始叫

图9 仿真结果

五、课程设计体

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程设计，感觉如果用汇编语言的话感觉程序会有点多，所以我决定用C语言编程，开始编程时，发现编程的时候就有些问题了。要学会怎么用KEIL，然后把生成的HEX文档，把它加载到Proteus里的89c51芯片，使芯片能工作。这次仿真要用到单片机种最重要的两个部分，外部中断和外部计时器，另外学会了如何驱动1602液晶显示器。这次课程设计让我学会了怎么用C语言来编写程序以供单片机使用，对单片机中的外部中断还有一些P0，P1，P2口的使用，P0需要添加上拉电阻，对单片有了更加深入的了解，对Proteus，keil的使用更加熟练了。实验中同样出现些问题，比如闹钟的设定以及K4功能的实现，还有延时功能的实现，所以要对单片机的执行程序需要的机器周期得完全了解清楚，用汇编语言容易计算所用的机器周期，用C语言的话就难些，这次课程设计使单片机能够实现定时闹钟的功能，实现了这次设计的要求。这次课程设计让我更加认真的自己做了些以前想做想学的东西，并且认识到要多请教同学。

参考文献

[1]余发山.单片机原理及应用技术.中国矿业大学出版社,2003.21-45,98-118,185-198

[2]刘和平. 单片机编程与入门.重庆大学出版社,2002.68-99,111-122

[3]陈明荧. 89C51单片机课程设计实训教材.清华大学出版社,2003.38-67,102-118

[4]刘瑞新. 单片机原理及应用教程.北京机械工业出版社,2005.78-109

[5]杨文龙. 单片机原理及应用.西安电子科技大学出版社,2002.33-62

[6]董国增. 单片机接口及应用实验和训练指导.北京机械工业出版社,1998.43-70

[7]付寿英，张登举，徐飞. 单片机接口技术及在工业控制中的应用.陕西科学技术出版,2001.78-101

附录I电路原理图

附录II源程序代码

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

sbit key1=P1^0;

sbit key2=P1^1;

sbit key3=P1^2;

sbit key4=P1^3;

sbit lcden=P2^2;

sbit lcdrs=P2^0;

sbit lcdrw=P2^1;

sbit led=P2^4;

sbit sound=P2^5;

uint

a,b,i,min,hour,minge,minshi,hourge,hourshi,amin,ahour,aminge,aminshi,ahourge, ahourshi,sec;

//unsigned char code x[]={0xFF,0xC7,0x83,0x01,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0x FF,0xFF};

//unsigned char code z[]={0xFF,0xE3,0xC1,0x80,0x00,0x00,0x00,0x80,0xC0,0xE0,0xF0,0xF8,0xFC,0x7F,0x FF,0xFF};

uchar code table1[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'};

uchar code table2[]="Time:00:00 " ;

uchar code Alarm_1[]="Alarm:00:00 ";

uchar code nul[]=" ";

uchar num1,num2;

void delay(unsigned int xms) //

{ uint i,j;

for(i=xms;i>0;i--)

for(j=124;j>0;j--);

}

void write_com(uchar com) //LCD命令控制{ delay(5) ;

lcdrs=0;

P0=com;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}

void write_data(uchar date) //LCD数据控制{

delay(5);

lcdrs=1;

P0=date;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}

void time()

{

while(1)

{

if(key1==0)

{ delay(10);

if(key1==0)

{

if(hour==23) // 设置时间

hour=0;

else

hour++;

hourge=hour%10;

hourshi=hour/10;

write_com(0x0f);

delay(2);

write_com(0x80+6);

write_data(table1[hourge]);

delay(5);

write_com(0x80+5);

delay(2);

write_data(table1[hourshi]);

while(!key1);

//delay(1);

}

}

if(key2==0)

{

delay(10);

if(key2==0)

{

if(min==59) //分钟设置min=0;

else

min++;

minge=min%10;

minshi=min/10;

write_com(0x0f);

write_com(0x80+9);

write_data(table1[minge]);

delay(1);

write_com(0x80+8);

write_data(table1[minshi]);

delay(1);

while(!key2);

}

}

if(key3==0)

{

delay(10);

if(key3==0)

{

write_com(0x0c);

TR1=1;

while(!key3);

break;

}

}

}

}

void alarm()

{

while(1)

{

if(key1==0)

{

delay(10);

if(key1==0)

{

if(ahour==24)

ahour=0;

else

ahour++;

ahourge=ahour%10;

ahourshi=ahour/10;

write_com(0x0f);

//delay(2);

write_com(0x80+0x40+8);

write_data(':');

write_com(0x80+0x40+7);

write_data(table1[ahourge]);

delay(1);

write_com(0x80+0x40+6);

//delay(2);

write_data(table1[ahourshi]);

delay(1);

while(!key1);

}

}

if(key2==0)

{

delay(10);

if(key2==0)

{

if(amin==59)

amin=0;

else

amin++;

aminge=amin%10;

aminshi=amin/10;

write_com(0x0f);

//delay(2);

write_com(0x80+0x40+10);

write_data(table1[aminge]);

delay(1);

write_com(0x80+0x40+9);

// delay(2);

write_data(table1[aminshi]);

delay(1);

while(!key2);

}

}

if(key3==0)

{

delay(10);

if(key3==0)

{

write_com(0x0c);

write_com(0x80+0x40);

for(i=0;i<11;i++)

write_data(nul[i]);

while(!key3);

break;

}

}

}

}

void keyscan()

{

if(key1==0)

{

delay(10);

if(key1==0)

{

while(!key1);

time();

}

}

else if(key2==0)

{

delay(10);

if(key2==0)

{

while(!key2)

{

ahourge=ahour%10;

ahourshi=ahour/10;

write_com(0x80+0x40+7);

write_data(table1[ahourge]);

delay(5);

write_com(0x80+0x40+6);

delay(2);

write_data(table1[ahourshi]);

aminge=amin%10;

aminshi=amin/10;

write_com(0x80+0x40+10);

write_data(table1[aminge]);

delay(5);

write_com(0x80+0x40+9);

delay(2);

write_data(table1[aminshi]);

write_com(0x80+0x40);

for(i=0;i<11;++i)

write_data(Alarm_1[i]);

}

write_com(0x80+0x40);

for(i=0;i<11;i++)

write_data(nul[i]);

}

}

else if(key3==0)

{

delay(10);

if(key3==0)

{

while(!key3);

ahourge=ahour%10;

ahourshi=ahour/10;

write_com(0x80+0x40+7);

write_data(table1[ahourge]);

delay(5);

write_com(0x80+0x40+6);

delay(2);

write_data(table1[ahourshi]);

aminge=amin%10;

aminshi=amin/10;

write_com(0x80+0x40+10);

write_data(table1[aminge]);

delay(5);

write_com(0x80+0x40+9);

delay(2);

write_data(table1[aminshi]);

write_com(0x80+0x40);

for(i=0;i<11;++i)

write_data(Alarm_1[i]);

alarm();

}

}

else if(key4==0)

delay(5);

if(key4==0)

{

while(!key4);

a=a+1;

if(a%2==0)

{

for(b=0;b<6;b++)

{

sound=~sound;

delay(200);

}

sound=1;

}

else if(a%2==1)

{

sound=0;

delay(300);

sound=1;