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1、无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计说明书（论文）电子音乐闹钟摘 要本文设计一个51电子闹钟，能随意设定走时起始时间，12小时24小时两种制式可选，以适应不同的需要，能指示秒节奏，即秒指示，采用交直流供电电源。与石英钟不同的是，电子钟一般采用数码管等显示介质，因而必须以交流供电为主，以直流电源为后备辅助电源，并能自动切换。该设计主要包括:按键、显示程序单元部分。、AT89S51单片机芯片、74HC245驱动LED显示电路,集成电路74HC245和LM386各1个。关键词：AT89S51单片机，自动切换，交流供电，电子闹钟1引言现代的快节奏生活给人们的精神上带来了很大压力。如何排解或缓解这些压
2、力已经成为很多人关心的问题。单片机电子闹钟是具发前闹钟创新性的系统，它代表了时代的发展趋势。2007年，无论从国内外行业发展趋势，还是从闹钟市场准入的要求来看，节能、环保、创新都已成为中国家电企业无法回避的大问题。在原材料价格不断上涨、下游渠道商实力膨胀、价格战越来越激烈、行业利润日趋微薄的背景下，日前，中国的电子闹钟在节能化、环保化、创新型转变过程中，正进行新一轮闹钟赛跑。2 方案论证21方案一：软件设计软件功能:（1）检测按键。当系统检测到某个案件被按下时，转到相应子程序处理，可实现校时、设定闹铃时间的功能。(2) 显示。系统通过调用显示子程序，可将显示缓冲区里的内容通过动态扫描方式输出到
3、数码管显示器。(3) 计时。系统通过中断和软件计数器可产生秒信号。每到1s，系统将会调整时间存储单元的内容，从而实现计时功能。(4) 比较。每当秒存储单元的内容为0时，系统通过调用比较子程序可判断当前时间是否符合闹铃条件，若符合，则调用发音子程序使蜂鸣器发出闹铃声音。(5) 产生音频方波输出。系统通过软件产生音频方波输出使蜂鸣器发声，这样可以省去硬件振荡电路。(6) 拆分。为了提高存储单元的利用率，本系统将时间数据压缩成压缩BCD码后再送入显存才能显示。(7) 合并。为了提高修改时间的速度，可先对现存内容逐位修改，然后调用合并子程序把显存内容合并后送入指定存储单元。(8) 设定。系统进入设定状
4、态后，可通过按“设定”键改变闪亮位位置和按“+”或“-”键来加1或减1闪亮位内容，从而达到报时和设定闹铃时间的目的。22方案二： 采用交直流供电电源。与石英钟不同的是，电子钟一般采用数码管等显示介质，因而必须以交流供电为主，以直流电源为后备辅助电源，并能自动切换。该设计主要包括:按键、显示程序单元部分。、AT89S51单片机芯片、74HC245驱动LED显示电路,集成电路74HC245和LM386各1个。2.3系统方案原理框图及方案描述按键与按钮电路复位等辅助电路位数码管显示电路闹铃声光指示电路电源系统图2-1 整个系统的原理图系统功能及使用方法: 系统上电后，自动进入时钟状态。若在此时按下“
5、设定”键，显示器上将出现闪亮位，再按“+”或“-”则可以加或减闪亮位内容，修改完一位后再按“设定”可改变闪亮位位置继续修改下一位。修改完成后按“确定”键即可退出设定状态进入正常显示时钟状态。 在正常显示时钟状态时按下“闹钟”键可进入闹钟状态，此时按“+”或“-”可上下翻动闹钟表；按“设定”键可修改当前显示的闹钟时间，修改方法与修改时钟相同。在查看闹钟表状态下按“闹钟”键可以开/关当前显示的闹钟时间，当显示器第5位显示“-”时表示闹铃已开。按“时钟”键返回正常显示时钟状态。若想设置闹铃，应先按下复位按键，然后长时间按下设置按键，第一个数码管会显示”C”,然后变为”00-00-00”，此时进入闹铃
6、设置状态，设置方法跟上面一样，闹铃设置完后，下一步要设置当前时间，调整方法跳到第一步。这样设置好后，她就能按照主人的意思，定时的把你闹醒啦！ 我们先了解简易闹钟的设计方法，并自己动手设计电路和编写实现闹钟功能的程序。简易闹钟要实现以下功能：1、能正确显示闹钟的走时2、可以进行当前时间的设置3、可以设置闹钟时间，并在时间到时发出响声。 设计中，我们利用仪器中所提供的以上提到的芯片和软件编程结合的思路。本设计的软件编程由四部分构成，下面将对照程序的构成来阐述我们组对简易闹钟的方案设计，具体设计方案如下：（一）在主程序中，填写中断向量表，应用8255A的IRQ7和IRQ5端。利用8253A和8259
7、A完成计时一秒的功能，然后通过更新时间的子程序完成时间跳变的功能，待到新的时间判断是否到达设定的闹钟的时间，如果是，则启动扬声器；如果否，则继续进行显示时间。（二）闹钟的时间是变化的，在更新时间的子程序中，首先判断更改后的秒数是否小于10，如果是，则返回主程序；如果否，则秒的个位跳变成0，秒的十位加一；再次判断秒的十位，过程同判断秒的个位相同。（三）简易闹钟最重要的功能就是“Its time to do something!”在这部分，主要要考虑的也是判断当前时间是不是设定的闹钟时间。如果跳变后的时间的四位完完全全的和设定的闹钟时间相同，则扬声器应该响起，提示闹钟的主人“Time is up!
8、”从闹钟的分钟的十位开始依次判断，如果前一个闹钟位的显示与设定的闹钟时间对应位相同，则转入判断下一位；如果不相同，则返回主程序。都判断后，如果都相同，则设置启动闹钟的对应位为1，启动扬声器。（四）在显示时间的子程序中，时间从0，0，0，0开始显示。四位数字的显示各由一段程序完成。3 各电路设计和论证单片机最小应用系统实际上就是一个内置程序存储器的单片机，可由单片机芯片，配以必要的外部器件构成，这些外部功能器件无法集成到芯片内部，主要有按键电路、复位电路、显示电路，单片机系统的设计等。31按键电路的设计作为一个按键从没有按下到按下以及释放是一个完整的过程，也就是说当我们按下一个按键时，总希望某个
9、命令只执行一次。而在按下的过程中不要有干扰进来，因为在按下的过程中，一旦有干扰过来可能造成误触发过程，因此我们在设计按键电路的时候应注意不要有干扰进来以用在焊接时应注意：独立式按键。如果设置过多按键，将会占用较多I/O口，而且会给布线带来不便，因此，此方案适用于按键较少的情况。如果选择此方案，由于按键较少，在修改时间或设置闹铃时间时就不能直接输入，只能通过加或减完成，稍为麻烦一些，但其程序简单。（1）执锡补焊时应按照从左到右，由上到下的顺序，避免检查时漏检或焊接时漏修。（2）焊接时要经常清洗烙铁头，防止烙铁头的杂物造成虚焊、针孔、加焊等不良发生。（3）不要在基板上给烙铁头加焊锡，生产过程中不能
10、抖锡、敲锡、甩锡，防止焊锡渣、焊锡、珠掉到基板上面。（4）在压件或拆件时要先在线路板的铜箔面上加焊锡，要求均匀加热，避免松香失效或铜箔翘皮造成线路破坏。考虑到电路不要复杂性,因而设计成3个按键,一个为复位,其它2个为按数字时间的按键和确定设好的时间确定.后2个按键要接89C2051端.若想设置闹铃，应先按下复位按键，然后长时间按下设置按键，第一个数码管会显示”C”,然后变为”00-00-00”，此时进入闹铃设置状态，设置方法跟上面一样，闹铃设置完后，下一步要设置当前时间，调整方法跳到第一步。l 在复位后的待机状态下，用于启动设定时间参数（对时或定闹）；l 在设定时间参数状态而且不是设定最低位（
11、即分个位）的状态下，用于结束当前位的设定，当前设定位下移；l 在设定最低位（分个位）的状态下，用于结束本次时间设定。2)键，用于对当前设定位（编辑位）进行加1操作，根据1224小时工作模式和正在编辑的当前位的含义（时十位、时个位、分十位、分个位）自动进行数据的上限和下限判断。例如，对12小时制，小时的十位只能是0、1，如果当前值为0，则按1键后为1，再按1键则又回复到0。32复位电路的设计目前为止，单片机复位电路主要有四种类型：（1）微分型复位电路；（2）积分型复位电路；（3）比较器型复位电路；（4）看门狗型复位电路。另外，Maxim等公司也推出了专用于复位的专用芯片复位电路的基本功能是：系统
12、上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用完成单片机的复位初始化操作。单片机目前已被广泛地应用于家电、医疗、仪器仪表、工业自动化、航空航天等领域。市场上比较流行的单片机种类主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列单片机，Motorola公司的M6800系列单片机，Intel公司的MCS96系列单片机以及Microchip公司的PIC系列单片机。无论用户使用哪种类型的单片机，总要涉及到单片机
13、复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统，并在实验室调试成功后，在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象，这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。图1是一个单片机与大功率LED八段显示器共享一个电源，并采用微分复位电路的实例。在这种情况下，系统有时会出现一些不可预料的现象，如无规律可循的“死机”、“程序走飞”等。而用仿真器调试时却无此现象发生或极少发生此现象。又如图2所示，在此图中单片机复位采用另外一种复位电路。在此电路的应用中，用户有时会发现在关闭电源后的短时间内再次开启电源，单片机可能会工作不正常。这些现象，都可认为是由于单
14、片机复位电路的设计不当引起的。 图3-2 复位电路图33显示电路的设计就时钟而言，通常可采用液晶显示或数码管显示。由于一般的段式液晶屏，需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性相对较差；对于具有驱动电路和微处理器接口的液晶显示模块（字符或点阵），一般多采用并行接口，对微处理器的接口要求较高，占用资源多。另外，89C2051本身无专门的液晶驱动接口，因此，本时钟采用数码管显示方式。数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、价格便宜等优点，而且市场上也有专门的时钟显示组合数码管。基于AT89S51单片机的控制系统包括四部分：数据采集、控制系统、时钟电路、语音录音电路和报音提示信息电路
15、。用数码管作为显示器。数码管的驱动电路简单，使用方便，如果选择了此方案，那么在夜间看时间的时候就不需要有光源，非常方便。其缺点是功耗较大。由于数码管使用起来较为方便，在夜间看时间也很方便，因此我们选择了数码管作为显示器.发音部分: 用软件方法产生方波输出，通过三极管放大后驱动蜂鸣器发音，这样就可以省去硬件振荡电路，降低成本。4.器件介绍电源:如果是用电池供电，就比较方便携带，但是本系统，采用了数码管作为显示器，功耗较大，需要经常更换电池。况且，本系统的体积较大，即使使用电池供电也不能随身携带，因此，用电池供电不大合适，所以用外部稳压电源来供电。振荡器:石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。它被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中。它还具有压电效应：在晶体某一方向加一电场，晶体就会产生机械变形；反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。在这里，我们在晶体某一方向加一电场，从而在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而使机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限制时，才达到最后稳定，这种压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。控制器:控制器是电子闹钟设计的核心部分，按设计要求产生相应的控制逻辑，以控制其他各部分的工
