基于单片机的电子闹钟的设计说明

课程设计报告

课程名称：单片机课程设计

题目：多功能电子表

学院：环境与化学工程系：过程装备与测控工程

专业：测控技术与仪器

班级：测仪111

学号： 5801211040

学生：白金成

起讫日期： 2012-12-28～2013-1-7

指导教师：大勇、俊清、熊剑

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AT89C52芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个结构简单，功能齐全的闹钟，它由5V直流电源供电。在硬件方面，除了CPU外，使用1602液晶显示时钟的时间，并通过所写程序控制在某个时间点蜂鸣器的响应，即完成闹钟的功能，该闹钟设有4个独立按键，时间调整按键、闹钟调整按键和两个时间加减按键。软件方面采用C语言编程。整个闹钟系统能完成时间的显示、调时和定时闹钟的功能。

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：AT89C52单片机定时器中断闹钟

一、设计任务、要求 (4)

1.1、设计任务： (4)

1.2、设计要求： (4)

二、方案总体设计 (5)

2.1、显示模块 (5)

2.2、实时时间计算模块 (5)

2.3、按键控制模块 (5)

2.4、声音报警模块 (5)

2.5、总体设计： (5)

三、硬件设计 (7)

3.1、单片机最小系统 (7)

3.1.1、时钟信号的产生 (7)

3.1.2、复位电路 (7)

3.2、液晶显示模块 (8)

3.2.1、1602液晶引脚图及连线电路 (8)

3.2.2、一般1602字符型液晶显示器实物图 (8)

3.3、矩阵键盘 (8)

3.4、蜂鸣器电路 (9)

3.5、电源指示灯部分 (9)

3.6、STC89C52芯片 (9)

3.7、整体电路原理图 (10)

3.8、Lockmaster硬件电路 (11)

四、程序流程图 (12)

五、系统仿真与调试 (14)

5.1、Proteus仿真原理图 (14)

5.2、实物图 (16)

5.3、使用说明 (16)

六、设计总结及心得体会 (17)

附录： (18)

一、设计任务、要求

1.1、设计任务：

利用单片机、4个独立按键、1602液晶显示器、无源蜂鸣器实现具有日期、时间、闹钟功能的多功能电子表。

1.2、设计要求：

1、准确计时，以数字形式显示年月、日、时、分、秒。

2、小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位，日期平年和闰年将自行更换。

3、采用4个独立按键对电子表进行控制，可进行闹钟设定、控制及时间日期的设定。

4、闹钟功能，可任意设定闹钟时间，一旦走时到该时间，能以声的形式告警提示。

5、复位电路采用按键复位电路。

二、方案总体设计

本次设计闹钟，使用了STC89C52单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单，电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整电子表的月、日、时、分和闹钟的设定，用蜂鸣器来进行定时提醒，编程采用KEIL C，编程简单便捷且调试方便，这样通过四个模块：按键、芯片、蜂鸣器、1602液晶显示器即可满足设计要求。

2.1、显示模块

液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

2.2、实时时间计算模块

AT89S52单片机部带有定时/计数功能，此定时功能是通过对外部晶振的脉冲进行计数，从而达到计时功能，使用12MHz的晶振就能实现高精度的计时，因此可以利用此功能实现计时。

2.3、按键控制模块

本设计用到的键盘有4个独立按键，分别为时间调整按键、闹钟调整按键和两个时间加减按键。以此控制时间的调整和闹钟时间的调整。

2.4、声音报警模块

此模块采用无源蜂鸣器实现，通过编写相应的程序，当满足要求时，给蜂鸣器提供不同频率的方波，使其发出不同频率的声音，把不同频率的声音按一定的时序输出，从而发出音乐。

2.5、总体设计：

总体框架如图2-1所示：

图2-1 总体硬件框架图总体构思如图2-2所示：

图2-2 总体构思框架图

三、硬件设计

3.1、单片机最小系统

3.1.1、时钟信号的产生

89C52芯片部有一个高增益法相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自己振荡器，电路如图3-1所示。

图3-1 晶振电路

3.1.2、复位电路

复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式，本设计采用按键电平复位，结构如图3-2所示。

图3-2 复位电路

3.2、液晶显示模块

3.2.1、1602液晶引脚图及连线电路

图3-3 1602液晶显示器

3.2.2、一般1602字符型液晶显示器实物图

字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以太阳人电子的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图3-4

图3-4 1602液晶显示器实物图

3.3、矩阵键盘

本设计采用4个独立按键控制，按键的接口、序号及接线图如下图所示：