基于51单片机电子闹钟的设计

前言20世纪末，电子技术获得了飞速的发展。

在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。

同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。

时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。

忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。

但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间。

所以有必要制作一个定时系统。

随时提醒这些容易忘记时间的人。

而钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等等。

所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

随着生活水平的提高，人们越来越追求人性化的事物。

传统的时钟已不能满足人们的需求。

而现代的时钟不仅需要模拟电路技术和数字电路技术而且更需要单片机技术，增加数字钟的功能。

利用软件编程尽量做到硬件电路简单稳定，减小电磁干扰和其他环境干扰,减小因元器件精度不够引起的误差，但是数字钟还是可以改进和提高如选用更精密的元器件。

但与机械式时钟相比已经具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字钟通过数字电路实现时、分、秒。

数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所成为人们日常生活中不可少的必需品。

由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度远远超过老式钟表。

多功能数字钟的应用非常普遍。

由单片机作为数字钟的核心控制器，通过它的时钟信号进行实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。

通过键盘可以进行校时、定时等功能。

输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管来显示技术。

本系统利用单片机实现具有计时、校时等功能的数字时钟，是以单片机AT89C51为核心元件同时采用LED数码管显示器动态显示“时”、“分”、“秒”的现代计时装置。

另外具有校时功能，秒表功能，和定时器功能，利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点。

目录前言 (1)摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章课题的背景 (1)1.1课题的来源 (1)1.2课题研究的目的和意义 (1)1.3应解决的主要问题及达到的技术要求 (1)第2章方案的选择和论证 (2)2.1单片机型号的选择 (2)2.2按键的选择 (2)2.3显示器的选择 (2)2.4计时部分的选择 (2)2.5发音部分的设计 (3)2.6显示器驱动电路 (3)2.7电源的选择 (3)第3章数字电子钟的设计原理和方法 (4)3.1设计原理 (4)3.2硬件电路的设计 (4)3.2.1 AT89C51单片机简介 (4)3.2.2 键盘电路的设计 (4)3.2.3 段码驱动电路 (5)3.2.4 蜂鸣器驱动电路 (5)3.3软件部分的设计 (6)3.3.1 主程序部分的设计 (6)3.3.2 中断定时器的设置 (6)3.3.3 闹钟子函数 (7)3.3.4 计时函数 (7)3.3.4 键盘扫描函数 (9)3.3.5 时间和闹钟的设置 (9)第4章实验结果 (11)总结 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附录 (15)摘要单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。

而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

本设计以AT89C51芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个结构简单，功能齐全的电子时钟，它由5V直流电源供电。

在硬件方面，除了CPU外，使用八个七段LED数码管来进行显示，LED采用的是动态扫描显示，使用74LS245芯片进行驱动。

通过LED能够较为准确地显示时、分、秒。

四个简单的按键实现对时间的调整。

软件方面采用C语言编程。

整个电子钟系统能完成时间的显示、调时、校时和三组定时闹钟的功能。

选用单片机最小系统应用程序,添加比较程序、时间调整程序及蜂鸣程序，通过时间比较程序触发蜂鸣，实现闹钟功能，完成设计所需求的软件环境。

介绍并使用Keil 单片机模拟调试软件，测试程序的可行性并用Proteus进行仿真。

关键词：单片机，定时器，中断，闹钟，LEDABSTRACTBecause of its extremely high performance-price ratio, the single-chip computer (SCC) has been paid great attention to ever since it came out in 1970s of 20th Century, and has gained an extensive applicable field and fast development. Among all kinds of SCCS, 51 SCC is the most typical and representative one.This design, adopting AT89C51 chip as the core part with some necessary peripheral circuits, is a simple electronic clock which uses 5V DC as the power supply. In hardware aspect, besides the CPU, eight seven-segment LED digi-tubes are used for display, which work in a dynamically scanning display mode and driven by 74SL245 chip. The LEDS can accurately indicate hour 、minute and second. Four buttons can be used to adjust the time. While in the software aspect, the programming language is C language. The whole electronic clock system has functions of time display, adjustment 、timing and three groups of alarm function.Choose the smallest SCM system applications,add Comparison procedures, time to adjust procedures and faint buzzing procedures, Through relatively faint buzzing trigger procedures to achieve alarm clock function, Completed the design needs of the software environment. Keil introduced and the use of SCM software simulation debugging, testing the feasibility and proteus by simulation.Keyword：single slice machine，in fixed time machine，break off，alarm clock，LED第1章课题的背景1.1 课题的来源随着生活水平的提高，人们越来越追求人性化的事物，传统的时钟已不能满足人们的需求。

现代的时钟不仅需要模拟电路技术而且需要数字电路技术和单片机技术，增加时钟的功能。

数字电子钟可利用软件编程尽量做到硬件电路简单稳定，减小电磁干扰和其他环境干扰,减小因元器件精度不够引起的误差；尽管如此数字钟还是可以改进和提高，比如选用更精密的元器件。

但与机械式时钟相比已经具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

1.2 课题研究的目的和意义20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。

时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。

忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。

但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间等造成的。

而钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。

数字钟是通过数字电路实现时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。

由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烤箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等。

所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

1.3应解决的主要问题及达到的技术要求本设计应解决的主要问题有两大方面，即硬件电路设计和软件设计两大方面。

其中硬件电路部分又可分为四个模块：键盘模块、显示模块、计时模块和发声模块。

硬件电路部分致力于低成本、低功耗和易实现性。

软件部分则应做到代码的精简、准确、易读懂。

最后通过硬软件的结合实现数字钟的精确计时、校时、三组闹钟设置和定时报警功能。

第2章方案的选择和论证2.1 单片机型号的选择通过对多种单片机性能的分析，最终认为AT89C51是最理想的电子时钟开发芯片。

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，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，而且它与MCS-51兼容，且具有4K字节可编程序存储器和1000次擦写循环，数据保留时间为10年，是最好的选择。