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基于单片机的定时闹钟的设计


武汉理工大学《 专业课程设计 3(微处理器与微控制器) 》课程设计说明书

定时闹铃的设计
1. 技术指标
以 89c51 单片机为核心芯片,设计一个定时闹铃,要求如下: (1) (2) 能够显示定时的时间; 定时时间到让相应的发光二极管发光;

2. 设计方案及其比较
2.1 方案一
2.1.1 原

理图

图 1 方案一原理图

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2.1.2 电路说明
方案分为三个部分:按键输入,数码管,发光二极管。 按键:按键 1 启动倒计时开关;按键 2 暂停定时;按键 3 定时减一;按键 4 定时加一。 数码管:显示定时数据,当数码管显示 0 的时候发光二极管亮。 发光二极管:当数码管显示 0 的时候发光二极管亮相当于闹铃的效果。

2.2 方案二 2.2.1 原理图

图2

方案二原理图

2.2.2 电路说明
方案二包括晶振,复位电路,按键输入,LCD 液晶显示,喇叭; 晶振:给单片机提供 12MHZ 的时钟频率。
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复位电路:使单片机从新开始工作。 按键输入:按键 HOUR 是让时加一;按键 MINUTES 是让分钟加一;按键 SECOND 是让秒钟加一;按键 SELECT 是选择调计时器还是调定时器;按键 ALARM OR NOT 是选 择是否闹铃。 LCD 显示:上面一行显示时钟,下面一行显示定时闹钟,还可以显示是否闹铃和选中 调谁的时间。 喇叭:用来闹铃。

2.3 方案比较
方案一和方案二的比较: 表 1 方案一和方案二比较 各个部分功能比较 按键输入 方案一 有暂停的按键 方案二 有选择是否闹铃按键,有选 择调时还是计时按键; 显示部分 闹铃部分 用数码管显示 用发光二极管 用 LCD 显示 用 BUZZER 闹铃

由以上的比较可以知道方案一实现起来比较简单,而方案二应用到 LCD 液晶显示器, 符合当今社会在各个领域当中的电子产品的 LCD 液晶显示的应用趋势,通过对方案二的设 计及实现可以让我学习到 LCD 液晶显示器应用及实现的相关知识,而且可以增加更多可能 实现的功能,所以这次课程设计选择第二个方案。

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3. 实现方案
3.1 系统总框图

图3

实现方案原理图

3.2 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:00:00:00 ling:23:59:59
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L; 前面显示计

时时间后面显示闹铃时间;7 表示是否闹铃(有 7 表示闹铃,无 7 表示不闹铃) , 表示选择调时的对象是谁(在计时器后面则为按键可以调计时器,在闹铃时间后 面则可以调闹铃时间) 。 (c)具有 5 个按键做功能设置,可以设置现在的时间及显示的闹钟设置时间还有是否
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有闹铃;一旦时间到则发光二极管亮。5 秒之后发光二极管自动灭掉。 (2)按键功能如下 : (a)按键 HOUR:调时加一 。 (b)按键 MINUTES:调分加一 。 (c)按键 SECOND:调秒加一 。 (d)按键 SELECT:选择调计时器还是调闹铃 。 (3)调整计时器时间如下 : (a)查看 L 显示是否在计时器的后面,如果不在按下 SELECT 按键,如果在执行下一 步。 (b)按下按键 HOUR 调时 。 (c)按下按键 MINUTES 调分 。 (d)按下按键 SECOND 调秒。 (4)调整闹钟时间设置如下 : (a)查看 L 是否在闹铃时间的后面,如果不在按下 SELECT 按键,如果不在执行下一 步。 (b)按下按键 HOUR 调时 。 (c)按下按键 MINUTES 调分 。 (d)按下按键 SECOND 调秒。 (5)是否闹铃: 查看闹铃后面的 7 是否在,如果在表示有闹铃想取消按下按键 ALARM OR NOT; 如果不在表示到闹铃时间发光二极管不亮,如果想闹铃按下按键 ALARM OR NOT;

3.3 元器件清单及功能说
3.3.1 AT89C51 单片机
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
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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。 3.3.1.1 引脚图

图4

AT89C51 引脚图

3.3.1.2 引脚功能说明 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
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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。
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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。

1602LCD 液晶显示器
3.3.2.1 引脚图

图5 3.3.2.2 功能说明

LCD1602 引脚图

表2 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压 数据/命令选择 读/写选择 使能信号 数据 数据

LCD 引脚图说明 编号 9 10 11 12 13 14 15 16 符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK
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引脚说明 数据 数据 数据 数据 数据 数据 背光源正极 背光源负极

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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。

3.3.3 其他重要元件

图6

蜂鸣器

图7

晶振

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