基于单片机电子闹钟的设计

电子信息工程专业课程设计任务书

题目：基于单片机电子闹钟的设计

设计内容

1.能随意设定走时时间，具有对时功能，既能随意设定走时起始时间。

2.能设定闹铃时间，一旦走到该时间，能以声或光的形式报警。

3可采用交直流供电电源，即能自动切换。

4.设计5V直流电源，系统时钟电路、复位电路。

5.按钮与按键电路、闹铃声光电路。

设计步骤

一、总体方案设计

电子闹钟既可以通过纯硬件实现，也可以通过软硬件结合实现，根据电子时钟核心部件——秒信号的产生原理，通常可以用NE555时基电路、石英钟专用芯片、微处理器等三种形式来实现。本系统采用基于微处理器的实现形式。

二、硬件选型工作

对于每一个芯片要有具体型号，对每个分立元件要给出其参数

三、硬件的设计和工作

1.选择计算机机型

2.设计支持计算机工作的外围电路

3.接口电路

4.其他相关电路设计或方案（电源，通信等）

四、软件设计

1.分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块

2.编写相关子程序

3.其他程序模块（显示与键盘等处理程序）

五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（A3幅面）

课程设计说明书要求

1．课程设计说明书应采用学校统一印制的课程设计（论文）说明书封面，书写应认真。

2．课程说明书应有目录，摘要，序言，主干内容（按章节编写），主要论理和参考书，附录应包括序清单，系统方框图和电路原理图。

3．课程设计说明书应包括上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识。

4．要求打印B5纸，排版要求请向指导教师索取。

目录

第一章：系统概述…………………………………..(3 )

一、电子闹钟的设计的基本原理………………………………( 3)

二、电子闹钟的设计框图及基本工作过程…………………….(3 ) 第二章：系统硬件的设计…………………………...( 4 )

一、单片机AT89C51芯片的简介………………………………( 4 )

二、直流电源的设计……………………………………………( 7 )

三、时钟电路的设计…………………………………………….( 7 )

四、数码管的显示电路………………………………………….( 7 )

五、复位电路…………………………………………………….( 9 )

六、按键电路………………………………………………….....( 9 ) 第三章：系统软件的设计…………………..……( 10 )

一、走时功能的设计……………………………………………( 10 )

二、显示功能的设计……………………………………………( 11 )

三、调整时间功能的设计………………………………………( 12 )

四、喇叭和指示灯等功能的设计………………………………( 13 )

五、闹铃功能的设计……………………………………………( 14 )

六、时钟主程序…………………………………………………( 16 ) 第四章：心得体会………………………………….( 18 ) 第五章：附录：…………………………………….( 19 )

一、系统整体硬件图……………………………………………( 19 )

二、原件清单………………………………………………….(20 )

第一章：系统概述

一、.电子闹钟的设计的基本原理

电子闹钟一般由走时、显示、调整时间和闹铃4项基本功能组成，这

些功能在单片机里主要在单片机里由软件设计体现出来，其中，走时部分利用单片机里的定时器/计数器产生 的中断。

例如，设置定时器T0工作在模式0状态下，设置每隔5ms 中断一次，中断200次正好是1s 。中断服务程序里记载着中断的次数，中断200次为1秒，60秒为1分，60分为1小时，24小时为1天。

时钟的显示是使用4位数码管，其软件设计原理是：由中断产生的秒、分、时数据，经转换子程序转换成LED 灯数码管显示的数据，并通过单片机的输出功能输入到数码管的显示器，再通过显示器的扫描程序，显示出时钟的走时时间。

调整时钟时间是利用单片机的输入功能，把按键开关作为单片机的输入信号，通过检测到被按下的按键开关所连接的端口的低电平，从而执行调整时间的功能。

闹铃时间的设计是通过与走时时间进行比较来设计的，首先设置闹铃时间，然后，将走时时间与设置的闹铃时间不断进行比较，当走时时间与所设定的闹铃时间一致时，闹铃响起。

因此，在设计程序时把单片机时钟功能分解为走时、显示、调整和闹铃4部分，每一部分的的功能通过编写相应的子程序来完成，然后再通过主程序调用子程序，使这几部分连在一起，完成基于单片机的电子闹钟的设计。

二、电子闹钟的设计框图及工作过程

1.闹钟系统框图：

图1.1 系统框图

AT89C51芯片

复位电路

时钟电路

按键电路

数码管显示电路

声光指示电路

5v 直流电源

2.工作过程：

接通电源后，蜂鸣器连续两次响两声，同时工作指示灯LED灯闪动，表示程序开始执行，数码管显示“0000”。

接着需要设置现在：K1为设置当前时间功能键，按一下k1键，发光二极管LED停止闪动，表明进入了当前时间的设置状态，K2键为小时设置键，每按一下小时增加1，K3键为分钟设置键，每按一下，分钟数值增加1，设置完成后，要按一下K4键，LED灯恢复闪动，进入正常走时状态。

第二章：系统硬件的设计

一、单片机AT89C51芯片简介

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS型8位单片机，片内含4KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器（ROM）和128B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51为用户提供了许多高性价比应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

主要特性：

·与MCS-51 兼容

·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环

·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz

·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O 线

·两个16位定时器/计数器·5个中断源

·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式

·片内振荡器和时钟电路

引脚使用说明：

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，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。