单片机课设--定时闹钟

目 录摘要1 关键字1正文一、系统设计21.1设计目标21.2硬件设计错误!未定义书签。

1.3软件设计 (4)1.4三个模式间状态图 .......................................................................................... 5 1.5键盘控制程序走向流程图 .............................................................................. 6 1.6 串口通信图 8二、实验结果与讨论 ................................................................................................... 9 三、结论 ....................................................................................................................... 9 参考文献附录 ............................................................................................................................. 11 1、程序源代码 .. (11)专业姓名学号指导老师 完成时间 单片机课程设计报告定时闹钟2、实物图30摘要本设计采用ATMEL AT89C52MCU作为处理器核心，用数码管作为数据显示工具，蜂鸣器实现响铃功能，独立式键盘K20-K27控制时钟，串口用于设置时钟和闹钟时间来制作一个定时闹钟。

秒数走位由MCU部11.0592MHz的晶振提供精确定时实现，并循环扫描，在数码管上显示。

本设计的关键是键盘的动态扫描和按键消抖，难点是串口数据的传送和处理。

本设计运用C51编程，由于C语言具有语法简单、代码简洁且执行效率高等优点，使得C语言广泛运用于各种程序设计的代码编辑工具中。

运用C语言编程，增强了程序可读性；使得开发人员能够将精力用在如何设计程序上来，提高了开发效率。

关键字：单片机动态扫描按键消抖C51编程正文一、系统设计1.1设计目标利用动态数码管作为显示器，K20-K27作为输入按键，蜂鸣器作为声音输出制作一个定时闹钟。

要求：1、正确显示时分。

2、可以利用按钮调整时间和设定闹钟时间。

3、当时间到达设定的闹钟时间时，蜂鸣器发出嘀、嘀、嘀的报警声。

提示：利用定时器作为时间的基准。

提高：通过串口在PC上设定时间和闹钟1.2硬件设计本设计中涉及到的硬件模块有C52、独立键盘、数码管、PC（含keil软件、烧写工具、串口调试工具等）1.2.1 C52核心处理器。

对传送的各个指令和数据进行处理。

供其他模块用到的主要引脚有：P0：送码值；P2：送位选信号，连接键盘；TXD、RXD：串口通信；P3.7：蜂鸣器1.2.2 独立键盘K20-K27键盘分为独立键盘和矩阵式键盘。

扫描方法有逐行扫描法和行列翻转法。

在本设计中用到的键盘是独立式键盘K20-K27，分别连接到MCU C52的P2口，采用逐行扫描法，又由于只有一行，故只需扫描一次即可。

在键盘按键时，需要考虑到键盘消抖问题。

键盘消抖分为硬件消抖和软件消抖。

在本设计中，直接采用软件延时delay2()，达到消抖功能，代码不长，又节省硬件资源。

独立键盘K20-K27连接到C52管脚P2和数码管。

各键功能：K20：编辑时间，以递增方式控制时针数值，包括时钟和闹钟K21：编辑时间，以递增方式控制分针数值，包括时钟和闹钟K22：时钟模式切换到闹钟模式K23：退出闹钟模式，并保存闹钟时间，开启闹钟K24：时钟模式和秒数显示模式切换K25：未用到，供功能扩充使用K26：开闹钟K27：关闹钟1.2.3 数码管数码管用于显示当前时间，闹钟时间和秒数。

数码管显示分为静态显示和动态显示。

静态显示时，各数码管在显示过程中持续得到送显信号，与各数码管接口的I/O口线是专用的。

静态显示需借助C52串口完成。

动态显示时，各数码管在显示过程中轮流得到送显信号，与各数码管接口的I/O口线是共用的。

在动态显示过程中，数码管常亮是通过循环扫描送显信号实现。

本设计中用到的数码管为共阴极接法，阴极接位选信号，即C52 P2口，阳极接P0口，接受码值。

时钟和闹钟模式下，显示时针数值和分针数值。

秒数显示模式下，只有两个数码管亮，显示当前时间秒值。

1.2.4 PC在PC端除了编辑软件Keil和烧写工具外，另一个很重要的工具就是串口调试工具。

串口工具通过串口线与C52通信。

PC端到C52传送数据，控制写当前时间和设置闹钟。

C52到PC端传送数据，提示PC送到C52的数据有误，并在串口界面上显示字符串“error! ”，供以提示。

在PC端的串口工具选项设置与代码中串口设计参数匹配。

波特率为9600，数据位8位，停止位1位。

采用十六进制Hex发送。

根据上述硬件设计，有如下硬件间系统框图1。

1.3软件设计1.3.1时钟时钟设计有两个方案，一：利用程序计数延时定时；二：利用定时器定时。

考虑到，程序定时不准确，误差大，而定时器c52部晶振提供的时钟，能够精确定时，所以，本设计采用定时器给各模块提供准确时钟。

对于时钟，主要用在走秒，即定时器定时时间为1s，考虑到，设计中需要用到串口进行数据传送，而且对用C52，1s属于长定时，所以定时器采用定时器timer0。

timer0工作在方式1，定时设置为50ms，即初始值为TH0=0x4c,TL0=0x01,再通过一个标志位flag来控制次数，初始值为20，则定时时间刚好为1s。

1.3.2 时间显示模式从设计要求看，本设计至少要涉及到两个模式：（1）时钟模式；（2）闹钟模式。

时钟模式下，数码管实时显示当前时间，闹钟模式下，显示设置的闹钟时间，并且闹钟模式下，数码管显示的值闪烁，以区别于时钟模式，这样更易于区分这两种模式。

这两个模式通过K22和K23来切换，K22从时钟模式进入闹钟模式，K23退出闹钟模式，并保存当前设置的闹钟时间，并置位闹钟状态位flag1=0（flag1=0，开闹钟；flag1=1，关闹钟），此外，时钟、闹钟模式下均为可编辑状态，K20、K21分别控制时针数值和分针数值。

为了更接近现实的时钟，本设计提供第三种模式--秒数显示模式。

这个模式下，4个数码管只有两个亮，用来显示秒数值，通过键K24切换到此模式，和退出此模式，对于秒数，其控制权在定时器timer0，不提供编辑功能。

1.3.3振铃此功能的实现主要依靠实验箱上的蜂鸣器，当当前时间到达闹钟时间时，RD=0，开始振铃，蜂鸣器响。

本设计中，在振铃状态，提供关闹铃功能，通过K27关闹钟，置闹钟状态位flag1=1，关闹钟；若是需要打开闹钟，则可按键K26，置flag1=0。

1.3.4 串口此功能用于，在PC上通过串口工具，传送数据到C52，进而控制数码管值，即设置时间和闹钟。

在实现串口功能，搭配用了定时器timer2，timer2工作于方式2，即8位自动重装。

timer2作为波特率发生器，给串口提供数据传送速率。

本设计中，波特率为9600，故timer2初始值为TH1=0xfd,TL1=0xfd。

在本设计中，在时钟模式和闹钟模式下，串口数据逐位传送，分别传给时针数值和分针数值。

更具人性化的是，本设计提供错误提。

当传送时针数值时，数据大于23，或传送分针数值时，数据大于59时，C52通过串口向PC传送错误提示“error! ”，提示数据传送错误。

1.3.5键盘扫描本设计中键盘采用独立键盘K20-K27。

读取键盘值通过：P2=0xff;key_pressed=P2;key_pressed则为读取到的键盘值，再匹配从而知道按了哪个键。

在键盘扫描设计中，一个关键技术是键盘消抖。

这里通过延时程序delay2()延时一段时间，再读取键盘值，判断是键盘抖动还是正常按下的值。

1.4 三个模式间状态图图2 三个模式间转换状态图1.5 键盘控制程序走向流程图图3中为体现的功能及操作有以下几点：1.5.1计数模块count()计数功能依靠定时器timer0的中断，定时1s，当前时间走1秒。

1.5.2振铃模块music()该功能由蜂鸣器完成。

置RD=0时，蜂鸣器响。

此外蜂鸣器响有一个前提条件：振铃处于开状态，即标志flag1=0。

1.5.3显示模块display()该功能显示当前时间或闹钟时间或秒数。

控制条件有：标志CS：CS=0：显示当前时间时、分；CS=1：显示当前时间秒；CS=2：闹钟状态；标志flag2：控制闹钟状态下闪烁显示。

1.6串口通信图图4 串口通信图1.5.1串口向MCU送数据送时针值时，数值大小小于24，送分针数值，数值小于60。

1.5.2MCU向串口送错误提示信息串口向MCU送数据不满足上述条件时，送“error! ”提示信息。

1.5.3数据显示若串口传送的数据满足上述条件，则在数码管上显示，否则保持不变。

2 实验结果与讨论2.1程序烧写通过烧写程序将源码烧到单片机中。

数码管初始显示为00.00，与程序设置count_m,count_h吻合。

2.2程序调试2.2.1按键K20和K21，时、分值分别增加，一直按着，则时间持续变化。

但不是很稳定，有待改进。

2.2.2 按键K22，数码管进入闹钟编辑状态，并且显示数值交替闪烁。

与程序设置if(flag2<=10 && CS==2){P2=0xff;}else{if(flag2>=20){flag2=0;}一致（flag2在定时器中断中改变）。

2.2.3按键K23，退出闹钟编辑状态。

保存当前闹钟设置值count_m_alarm=count_x; count_h_alarm=count_y，开启闹钟flag1=0。

2.2.4按键K24，切换到秒显示状态。

再按一次切回时钟模式。

2.2.5按键K26，关闭闹钟；按键K27，开启闹钟。

在当前时间时、分值与闹钟设置值匹配时，这两个键的功能吻合。

2.3串口发送。

打开串口调试工具，选择端口，设置其它选项，分两次传送，如两次均发送十六进制数09，数码管显示值如附图6。

若设置时针值大于23，设置分针值大于59，则提示错误，显示结果如附图7。

3 结论3.1 综合上述所有描述，本设计完成了闹钟基本的功能。

此外，添加了其他功能。

如，本闹钟不仅可以显示时间时、分值，闹钟值，还可以显示秒数。

具有闹钟开、关功能。

对提高部分做了扩充，可以提示是否有数据设置错误。