定时闹钟单片机课设报告
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三、课程设计内容
设计以 89C51 单片机和外围元器件构成的单片机应用系统，并完成相应的软硬件调试。 1. 系统方案设计：综合运用单片机课程中所学到的理论知识，学生根据所选课题的任务、要求和条件进 行总体方案的设计。 2. 硬件电路设计：对方案中以单片机为核心的电路进行设计计算，包括元器件的选择和电路参数的计算， 并画出总体电路图。 3. 软件设计：根据已设计出的软件系统框图，用汇编语言或 C51 编制出各功能模块的子程序和整机软件 系统的主程序。 4. 调试：在单片机 EDA 仿真软件环境 Proteus 下进行仿真设计并调试；或在单片机周立功实验箱上进行 相关设计并调试。
四、课程设计要求
详见《单片机课程设计题目（一）》 《单片机课程设计题目（二）》
五、进度安排
3
序号 1 2 3 4 5
内容 布置任务，熟悉课题要求 总体方案确定，硬件电路设计
软件编程 Proteus 仿真，或在周立功实验箱上调试
总结，撰写课程设计报告
七、课程设计报告内容：
总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下： 1．课程设计的目和设计的内容。 2．课程设计的要求。 3．控制系统总框图及系统工作原理。 4．控制系统的硬件电路连接图，电路的原理。 5．软件设计流程图及其说明。 6．电路设计，软件编程、调试中遇到的问题及分析解决方法。 7．实验结果及其分析。 8．体会。
为了获得更好的效果本设计并没有采用常见的 LED，而是采用了型号为 1602 的 LCD。LCD 有 LED 数码显示更好的更的直观效果，也更加经久耐用。液晶显示模块体积小功耗低、显示内
1.2 课程设计要求
使用 AT89C51 单片机结合字符型 LCD 显示器设计一个简易的定时 LCD 闹钟，若 LCD 选择有 背光显示的模块，在夜晚或黑暗的场合中也可使用。
定时闹钟的基本功能如下：
显示格式“时时：分分”。 由 LED 闪动来做秒计数表示。 一旦时间到则发动声响，同时继电器启动，可以扩充控制家电开启和关闭。 程序执行后工作指示灯 LED 闪动，表示程序开始执行，LCD 显示“00：00”，按下操作键 K1-K4 动作如下： （1）K1—设置现在的时间。 （2）K2—显示闹钟设置的时间。 （3）K3—设置闹铃的时间。 （4）K4—闹铃 ON/OFF 的状态设置，设置 ON 时发出三声“哒-哒”声，设置为 OFF 发出一声“哒-哒” 声。 设置当前时间或闹铃时间如下： （1）K1—时的调整。 （2）K2—分的调整。 （3）K3—设置完成。 （4）K4—闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。
本项目的难点在于 4 个按键每个都具有两个功能，以最终实现菜单化的输入功能。采用通 过逐层嵌套的循环扫描，实现嵌套式的键盘输入。
除了显示当前时间的功能外，我扩充了如下功能： 增加秒表计数并显示。 闹铃响时继电器启动点亮灯泡。
7
2.1 系统总体框图
2 定时闹钟方案设计
片选
LCD 代码
震荡 电路
AT89C51
6
1 课题简介
1.1 本次课程设计的目的 （1）综合运用本课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题； （2）通过查阅手册和相关文献资料，培养学生独立分析和解决问题的能力； （3）进一步熟悉单片机和常用接口电路，加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解； （4）学会电路的安装与调试； （5）进一步熟悉电子仪器的正确使用； （6）学会撰写课程设计的总结报告； （7）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
天数 0.5 1.5 1.5 2 1.5
4
第二部分
课 程 设 计 报 告
5
目录
1．课题简介………………………………………………………………………………7 1.1 本次课程设计的目的…………………………………………………………………7 1.2 课程设计的要求………………………………………………………………………7 2．定时闹钟的方案设计…………………………………………………………………8 2.1 系统总体框图…………………………………………………………………………8 2.2 工作原理及过程分析…………………………………………………………………8 3．定时闹钟的硬件电路设计……………………………………………………………9 3.1 主控芯片 AT89C51 的介绍……………………………………………………………9 3.2 时钟电路的介绍………………………………………………………………………9 3.3LCD 液晶显示器的介绍………………………………………………………………9 3.4 电磁继电器的介绍……………………………………………………………………10 4．软件编程设计…………………………………………………………………………11 4.1 系统流程图……………………………………………………………………………11 4.2LCD 初始化编程………………………………………………………………………11 4.3 闹钟的实现……………………………………………………………………………12 4.4 LCD 显示………………………………………………………………………………12 5．实验与结果分析………………………………………………………………………13 5.1Pretues 仿真总电路图…………………………………………………………………13 5.2 实验过程………………………………………………………………………………13 5.3 实验结果分析…………………………………………………………………………14 6．小结与体会……………………………………………………………………………15 7．参考文献………………………………………………………………………………16 8．附录……………………………………………………………………………………17
喇叭 调时电路
2.2 工作原理及过程介绍 本 LCD 定时闹钟，是以单片机及外围接口电路为核心硬件，辅以其他外围硬件电路，用 C 语言设计的程
序来实现的。由于采用集成芯片性的单片机来制作电子钟，这样设计制作简单而且功能多、精确度高，也可 方便扩充其他功能，实现也十分简单。本设计是利用 AT89C51 单片机为主控芯片，由 LCD、晶振、电阻、电 容、发光二极管、开关、喇叭等元件组成硬件电路，通过编写软件程序来实现和控制的数字定时闹钟。
本 LCD 电子闹钟设计是采用内部时钟方式，用一个 12MHz 晶振和两个 30Pf 瓷片电容组成，为单片机提 供标准时钟，其中两个瓷片电容起微调作用。其电路图如上图。
之所以采用高性能的振荡电路，因为： （1）单片机电子钟的计时脉冲基准是由外部晶振的频率经过 12 分频后提供，采用内部的定时/计数器来 实现计时功能。所以外接晶振频率精确度直接影响电子钟计时的准确性。 （2）单片机电子钟利用内部定时/计数器溢出产生中断（12M 晶振一般为 50ms）再乘以相应的倍率来实 现秒、分、时的转换。大家都知道从定时/计数器产生中断请求到响应中断需要 3-8 个机器周期，定时中断 子程序中的数据入栈和重装定时/计数器的初值还需要占用数个机器周期，还有从中断入口转到中断子程序 也要占用一定的机器周期。 3.3 LCD 液晶显示器的介绍：
（1）定时闹钟的基本功能如下： （a）启动仿真软件，使用 LCD 液晶显示器来显示时间。 （b）程序执行之后 LCD 第一行显示“NOW TIME：”，第二行显示“00:00:00”； 时间显示的秒开始变化， 并且 LED 闪烁，表示已经开始计时。 （c）由 LED 闪动来做秒计数表示。 （d）当设定的闹钟时间到达后，闹铃开始发出“哒哒哒……”的声音。 （2）按键功能如下： 按键 K1 设置现在的时间和时调整，按键 K1 设置时钟，按键 K2 设置分钟；按键 K2 显示闹钟设置的时间 和分调整；按键 K3 设置闹铃的时间和设置完成；按键 K4 闹铃 ON/OFF 的状态设置，设置为 ON 时连续三次发 出“哒-哒”的声音，设置为 OFF 发出一声“哒-哒”和闹钟时间到时，发出一阵“哒哒哒……”声，按下本 键可以停止声响。 （3）调整计时器时间如下： 按下 K1 键，LCD 第一行显示“SET NOW TIME：”然后按 K1 调整小时，K2 调整分钟，按下 K3 表示时间设 置完成。 （4）调整闹钟时间设置如下： 按下 K3 开始闹钟设置，LCD 第一行显示“SET ALARM TIME：”按下 K1 设置小时，按一下 K2 设置分钟， 再次按下 K3 设置完成，并且设置时间消失，显示当前时间，当按一下 K2 时 LCD 第一行显示“ALARM TIME：”， 第二行显示设置的闹钟时间，再按一下 K2 时 LCD 第一行显示“NOW TIME：”，第二行显示现在时间。按一下 K4 关闭闹钟并发出一声“哒-哒”，再次按下打开闹钟并发出三声“哒-哒”。
AT89C51 系列的单片机的时钟方式分为内部方式和外部方式。内部方式就是在单片机的 XTAL1 和 XTAL2 的两引脚外接晶振，就够成了自激振荡器在单片机内部产生时钟脉冲信号。外部时钟方式是把外部已经有的 时钟信号引入到单片机内部。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。 在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由 晶振和外围电路组成，晶振频率决定了单片机系统工作的速度；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间。
二、课程设计目的
课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节， 它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重 要的意义。
《单片机原理及应用》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的 地位。单片机原理及应用课程设计的目的是让学生在理论学习的基础上，通过完成一个涉及 MCS-51 单片机 多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能将课堂上学到的理论知识与 实际应用结合起来，而且能进一步加深对电子电路、电子元器件等知识的认识与理解，同时在软件编程、排 错调试、相关软件和仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。为今后能够独立进行某些单片机 应用系统的开发设计工作打下一定的基础。通过单片机硬件和软件设计、调试、整理资料等环节的培训，使 学生初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。
8
3 定时闹钟硬件电路设计
3.1 主控芯片 AT89C51 的介绍： 在本 LCD 电子闹钟设计中就是采用利用我们熟悉的 AT89C51 单片机为主控芯片。AT89C51 单片机由微处
理器，存储器，I/O 口以及特殊功能寄存器 SFR 等部分构成。其存储器在物理上设计成程序存储器和数据存 储器两个独立的空间，片内程序存储器的容量为 4KB，片内数据存储器为 128 个字节。89C51 单片机有 4 个 8 位的并行 I/O 口：P0 口，P1 口，P2 口和 P3 口。各个接口均由接口锁存器，输出驱动器，和输入缓冲器组成。 P1 口是唯一的单功能口，仅能用作通用的数据输入/输出口。P3 口是双功能口除了具有数据输入/输出功能 外，每条接口还具有不同的第二功能，如 P3.0 是串行输入口线，P3.1 口是串行输出口线。在需要外部程序 存储器和数据存储器扩展时，P0 可作为分时复用的低 8 位地址/数据总线，P2 口可作为高 8 位的地址总线。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号. 3.2 时钟电路的介绍：
扬州大学能源与动力工程学院
课程设计报告
题 目： 课 程： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号：
定时闹钟 单片机原理及应用课程设计
电气工程及其自动化 电气 1201 周科宇 121704139
1
Biblioteka Baidu 第一部分 任 务 书
2
《单片机原理及应用》课程设计任务书
一、课题名称
详见《单片机课程设计题目（一）》：主要是软件仿真，利用 Proteus 软件进行仿真设计并调试； 《单片机课程设计题目（二）》：主要是硬件设计，利用单片机周立功实验箱进行设计并调试。
设计以 89C51 单片机和外围元器件构成的单片机应用系统，并完成相应的软硬件调试。 1. 系统方案设计：综合运用单片机课程中所学到的理论知识，学生根据所选课题的任务、要求和条件进 行总体方案的设计。 2. 硬件电路设计：对方案中以单片机为核心的电路进行设计计算，包括元器件的选择和电路参数的计算， 并画出总体电路图。 3. 软件设计：根据已设计出的软件系统框图，用汇编语言或 C51 编制出各功能模块的子程序和整机软件 系统的主程序。 4. 调试：在单片机 EDA 仿真软件环境 Proteus 下进行仿真设计并调试；或在单片机周立功实验箱上进行 相关设计并调试。
四、课程设计要求
详见《单片机课程设计题目（一）》 《单片机课程设计题目（二）》
五、进度安排
3
序号 1 2 3 4 5
内容 布置任务，熟悉课题要求 总体方案确定，硬件电路设计
软件编程 Proteus 仿真，或在周立功实验箱上调试
总结，撰写课程设计报告
七、课程设计报告内容：
总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下： 1．课程设计的目和设计的内容。 2．课程设计的要求。 3．控制系统总框图及系统工作原理。 4．控制系统的硬件电路连接图，电路的原理。 5．软件设计流程图及其说明。 6．电路设计，软件编程、调试中遇到的问题及分析解决方法。 7．实验结果及其分析。 8．体会。
为了获得更好的效果本设计并没有采用常见的 LED，而是采用了型号为 1602 的 LCD。LCD 有 LED 数码显示更好的更的直观效果，也更加经久耐用。液晶显示模块体积小功耗低、显示内
1.2 课程设计要求
使用 AT89C51 单片机结合字符型 LCD 显示器设计一个简易的定时 LCD 闹钟，若 LCD 选择有 背光显示的模块，在夜晚或黑暗的场合中也可使用。
定时闹钟的基本功能如下：
显示格式“时时：分分”。 由 LED 闪动来做秒计数表示。 一旦时间到则发动声响，同时继电器启动，可以扩充控制家电开启和关闭。 程序执行后工作指示灯 LED 闪动，表示程序开始执行，LCD 显示“00：00”，按下操作键 K1-K4 动作如下： （1）K1—设置现在的时间。 （2）K2—显示闹钟设置的时间。 （3）K3—设置闹铃的时间。 （4）K4—闹铃 ON/OFF 的状态设置，设置 ON 时发出三声“哒-哒”声，设置为 OFF 发出一声“哒-哒” 声。 设置当前时间或闹铃时间如下： （1）K1—时的调整。 （2）K2—分的调整。 （3）K3—设置完成。 （4）K4—闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。
本项目的难点在于 4 个按键每个都具有两个功能，以最终实现菜单化的输入功能。采用通 过逐层嵌套的循环扫描，实现嵌套式的键盘输入。
除了显示当前时间的功能外，我扩充了如下功能： 增加秒表计数并显示。 闹铃响时继电器启动点亮灯泡。
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2.1 系统总体框图
2 定时闹钟方案设计
片选
LCD 代码
震荡 电路
AT89C51
6
1 课题简介
1.1 本次课程设计的目的 （1）综合运用本课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题； （2）通过查阅手册和相关文献资料，培养学生独立分析和解决问题的能力； （3）进一步熟悉单片机和常用接口电路，加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解； （4）学会电路的安装与调试； （5）进一步熟悉电子仪器的正确使用； （6）学会撰写课程设计的总结报告； （7）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
天数 0.5 1.5 1.5 2 1.5
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第二部分
课 程 设 计 报 告
5
目录
1．课题简介………………………………………………………………………………7 1.1 本次课程设计的目的…………………………………………………………………7 1.2 课程设计的要求………………………………………………………………………7 2．定时闹钟的方案设计…………………………………………………………………8 2.1 系统总体框图…………………………………………………………………………8 2.2 工作原理及过程分析…………………………………………………………………8 3．定时闹钟的硬件电路设计……………………………………………………………9 3.1 主控芯片 AT89C51 的介绍……………………………………………………………9 3.2 时钟电路的介绍………………………………………………………………………9 3.3LCD 液晶显示器的介绍………………………………………………………………9 3.4 电磁继电器的介绍……………………………………………………………………10 4．软件编程设计…………………………………………………………………………11 4.1 系统流程图……………………………………………………………………………11 4.2LCD 初始化编程………………………………………………………………………11 4.3 闹钟的实现……………………………………………………………………………12 4.4 LCD 显示………………………………………………………………………………12 5．实验与结果分析………………………………………………………………………13 5.1Pretues 仿真总电路图…………………………………………………………………13 5.2 实验过程………………………………………………………………………………13 5.3 实验结果分析…………………………………………………………………………14 6．小结与体会……………………………………………………………………………15 7．参考文献………………………………………………………………………………16 8．附录……………………………………………………………………………………17
喇叭 调时电路
2.2 工作原理及过程介绍 本 LCD 定时闹钟，是以单片机及外围接口电路为核心硬件，辅以其他外围硬件电路，用 C 语言设计的程
序来实现的。由于采用集成芯片性的单片机来制作电子钟，这样设计制作简单而且功能多、精确度高，也可 方便扩充其他功能，实现也十分简单。本设计是利用 AT89C51 单片机为主控芯片，由 LCD、晶振、电阻、电 容、发光二极管、开关、喇叭等元件组成硬件电路，通过编写软件程序来实现和控制的数字定时闹钟。
本 LCD 电子闹钟设计是采用内部时钟方式，用一个 12MHz 晶振和两个 30Pf 瓷片电容组成，为单片机提 供标准时钟，其中两个瓷片电容起微调作用。其电路图如上图。
之所以采用高性能的振荡电路，因为： （1）单片机电子钟的计时脉冲基准是由外部晶振的频率经过 12 分频后提供，采用内部的定时/计数器来 实现计时功能。所以外接晶振频率精确度直接影响电子钟计时的准确性。 （2）单片机电子钟利用内部定时/计数器溢出产生中断（12M 晶振一般为 50ms）再乘以相应的倍率来实 现秒、分、时的转换。大家都知道从定时/计数器产生中断请求到响应中断需要 3-8 个机器周期，定时中断 子程序中的数据入栈和重装定时/计数器的初值还需要占用数个机器周期，还有从中断入口转到中断子程序 也要占用一定的机器周期。 3.3 LCD 液晶显示器的介绍：
（1）定时闹钟的基本功能如下： （a）启动仿真软件，使用 LCD 液晶显示器来显示时间。 （b）程序执行之后 LCD 第一行显示“NOW TIME：”，第二行显示“00:00:00”； 时间显示的秒开始变化， 并且 LED 闪烁，表示已经开始计时。 （c）由 LED 闪动来做秒计数表示。 （d）当设定的闹钟时间到达后，闹铃开始发出“哒哒哒……”的声音。 （2）按键功能如下： 按键 K1 设置现在的时间和时调整，按键 K1 设置时钟，按键 K2 设置分钟；按键 K2 显示闹钟设置的时间 和分调整；按键 K3 设置闹铃的时间和设置完成；按键 K4 闹铃 ON/OFF 的状态设置，设置为 ON 时连续三次发 出“哒-哒”的声音，设置为 OFF 发出一声“哒-哒”和闹钟时间到时，发出一阵“哒哒哒……”声，按下本 键可以停止声响。 （3）调整计时器时间如下： 按下 K1 键，LCD 第一行显示“SET NOW TIME：”然后按 K1 调整小时，K2 调整分钟，按下 K3 表示时间设 置完成。 （4）调整闹钟时间设置如下： 按下 K3 开始闹钟设置，LCD 第一行显示“SET ALARM TIME：”按下 K1 设置小时，按一下 K2 设置分钟， 再次按下 K3 设置完成，并且设置时间消失，显示当前时间，当按一下 K2 时 LCD 第一行显示“ALARM TIME：”， 第二行显示设置的闹钟时间，再按一下 K2 时 LCD 第一行显示“NOW TIME：”，第二行显示现在时间。按一下 K4 关闭闹钟并发出一声“哒-哒”，再次按下打开闹钟并发出三声“哒-哒”。
AT89C51 系列的单片机的时钟方式分为内部方式和外部方式。内部方式就是在单片机的 XTAL1 和 XTAL2 的两引脚外接晶振，就够成了自激振荡器在单片机内部产生时钟脉冲信号。外部时钟方式是把外部已经有的 时钟信号引入到单片机内部。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。 在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由 晶振和外围电路组成，晶振频率决定了单片机系统工作的速度；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间。
二、课程设计目的
课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节， 它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重 要的意义。
《单片机原理及应用》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的 地位。单片机原理及应用课程设计的目的是让学生在理论学习的基础上，通过完成一个涉及 MCS-51 单片机 多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能将课堂上学到的理论知识与 实际应用结合起来，而且能进一步加深对电子电路、电子元器件等知识的认识与理解，同时在软件编程、排 错调试、相关软件和仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。为今后能够独立进行某些单片机 应用系统的开发设计工作打下一定的基础。通过单片机硬件和软件设计、调试、整理资料等环节的培训，使 学生初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。
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3 定时闹钟硬件电路设计
3.1 主控芯片 AT89C51 的介绍： 在本 LCD 电子闹钟设计中就是采用利用我们熟悉的 AT89C51 单片机为主控芯片。AT89C51 单片机由微处
理器，存储器，I/O 口以及特殊功能寄存器 SFR 等部分构成。其存储器在物理上设计成程序存储器和数据存 储器两个独立的空间，片内程序存储器的容量为 4KB，片内数据存储器为 128 个字节。89C51 单片机有 4 个 8 位的并行 I/O 口：P0 口，P1 口，P2 口和 P3 口。各个接口均由接口锁存器，输出驱动器，和输入缓冲器组成。 P1 口是唯一的单功能口，仅能用作通用的数据输入/输出口。P3 口是双功能口除了具有数据输入/输出功能 外，每条接口还具有不同的第二功能，如 P3.0 是串行输入口线，P3.1 口是串行输出口线。在需要外部程序 存储器和数据存储器扩展时，P0 可作为分时复用的低 8 位地址/数据总线，P2 口可作为高 8 位的地址总线。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号. 3.2 时钟电路的介绍：
扬州大学能源与动力工程学院
课程设计报告
题 目： 课 程： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号：
定时闹钟 单片机原理及应用课程设计
电气工程及其自动化 电气 1201 周科宇 121704139
1
Biblioteka Baidu 第一部分 任 务 书
2
《单片机原理及应用》课程设计任务书
一、课题名称
详见《单片机课程设计题目（一）》：主要是软件仿真，利用 Proteus 软件进行仿真设计并调试； 《单片机课程设计题目（二）》：主要是硬件设计，利用单片机周立功实验箱进行设计并调试。