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1、摘要本设计是基于单片机的定时闹钟设计。单片机是在一块半导体芯片上集成了CPU、存储器以及输入和输出接口电路的微型计算机；其集成度高、功能强、通用性好，特别是它具有体积小、重量轻、能耗低、价格便宜、抗扰、能力强和使用方便等特点。它不仅仅是一项技术性上的突破，同时也是对能源方面的有效节约与有效利用，因此深受国家有关技术部门和能源部门的重视和支持。其组合而成的配件产品在日常生活的使用过程中非常方便、简单且实用，深受着广大消费者的喜爱，从而使单片机技术在社会中得到了广泛的发展和应用。目前，已成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部件。特别是20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受
2、到人们的重视和关注，应用很广、发展很快，推广率高，市场利润率高。而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。 本次设计的定时闹钟在硬件方面就采用了AT89C51芯片，用6位LED数码管来进行显示。LED用P0口进行驱动，采用的是动态扫描显示，能够比较准确显示时时分分秒秒。通过S1、S2、S3、和S4四个功能按键可以实现对时间的修改和定时，定时时间到喇叭可以发出报警声。在软件方面采用汇编语言编程。整个定时闹钟系统能完成时间的显示，调时和定时闹钟、复位等功能，并经过系统仿真后得到了正确的结果。目录1 概述111设计意义112设计任务113设计系统的主要功能12 系统总体方案及硬件设计22.
3、1系统总体方案22.2系统设计方框图22.3硬件设计22.3.1芯片：AT89C5122.3.2喇叭:SPEAKER52.3.3时钟电路52.3.4显示器模块的设计53 软件设计73.1划分模块73.2程序流程图73.3模块程序83.3.1时间的设置程序83.3.2闹钟时间的设置程序103.3.3喇叭响应程序123.4数码显示134 PROTEUS软件仿真145 课程设计体会16参考文献16附1：源程序代码17附2：系统原理图261 概述11设计目的本设计是一个定时闹钟，它仅使用单片的20引脚单片机完成闹钟的全部功能。设计目的是为了学习和巩固单片机知识，使对已学过的基础知识能有更深入的理解，学
4、会独立思考、独立思考、独立工作，以及提高对所学应用基本理论分析和解决实际问题的能力。12设计任务本文设计的定时闹钟采用AT89C51芯片，用汇编语言进行编程，时、分、秒用6位LED数码管显示。在电路中通过四个按键S1、S2、S3和S4来进行定时和调时，定时时间到通过喇叭发出报警声。13设计系统的主要功能 能显示 时时分分秒秒。能够设置定时时间、 修改定时时间。到定时时间能发出报警声。2 系统总体方案及硬件设计2.1系统总体方案1）由于要显示数字时间，所以需要6位数码管。2）时间的定时用时钟电路，修改时间和定时用手动按键控制，报警声通过喇叭发出。3)AT89C51单片机加上外围器件（数字显示器7
5、SEG-MPX6-CC-BLUE，RESPACK-8排阻和SPEAKER喇叭）和应用程序（ISIS 6 Professional软件和WAVE6000编译软件），构成相应的应用系统。2.2系统设计方框图7SEG-MPX6-CC-BLUE 数码管显示如图1所示晶振及复位 单片机AT89C51RESPACK-8键盘（按钮）SPEAKER喇叭 图12.3硬件设计2.3.1芯片：AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，可稳定地工作于5V的电源下.该器件
6、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.AT89C51管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 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
7、，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
8、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，如下表所示：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
9、） 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
10、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
11、路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。如图2所示2.3.2喇叭:SPEAKER由P3.7口控制喇叭，使其定时时间到能发出报警声。2.3.3时钟电路单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。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是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHz12MHz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、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在20pF100pF之间取值。AT98C51单片机的时钟电路。如图3所示图3上拉电阻：RESPACK8控制按键：BUTTON ACTIVE SPST P
12、ushButton本系统要进行时间的调整和定时，因此用4个手动按键对其进行控制。2.3.4显示器模块的设计 利用7SEG-MPX6-CC-BLUE数字显示器的1-6引脚连接AT89C51单片机 P2.0 P2.5接口，其他8个引脚分别与AT89C51单片机的P0.0 - P0.7和共阳极管RESPACK-8排阻的 2 - 9 引脚分别连接。数码管：7SEG-MPX6-CC-BLUE单片机中通常使用7段LED，LED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显示器是
13、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，如：“米”字型显示器，点阵显示器和七段数码显示器等，在单片机系统中使用最多的是七段数码显示器。因为共阴极的LED数码管它的驱动电流是分开的,在单片机进行动态扫描的时候不会影响彼此的电流,故该系统中的6位LED数码管均用共阴极的数码管。如图4所示3 软件设计3.1划分模块根据设计要求，定时闹钟程序可分为以下几个模块：1）显示时间的设置；2）闹钟时间的设置：4）定时时间的响应。3.2程序流程图开始初始化显示时间喇叭响闹钟时间到？S4按下？S3按下？设置时间设置闹钟S1按下？S1按下？图53.3模块程序3.3.1时间的设置程序如下：SETTIME: L0:LCALL DISPLAY1 MM1: JB P1.2,L1 ;P1.2=1时转移 MOV C,P1.2 JC MM1 LCALL DELAY1 ;延时 JC MM1MSTOP1: MOV C,P1.2 JNC MSTOP1 ;P1.2为0时转移 LCALL DELAY1 ;延时 MOV C,P1.2 JNC MSTOP1 INC 22H ;小时自加一 MOV A,22H CJNE A,#18H,GO12 ;小时计数循环 MOV 22
