基于单片机定时闹钟设计

基于单片机定时闹钟设计学生学号：1204020213学生姓名：郝向忠指导教师：童一凡机电工程系2014年月日基于单片机定时闹钟设计石家庄职业技术学院机电系郝向忠邮编 050081摘要随着科学技术的不断发展, 人们对时间计量的要求越来越高。

在当今社会，电子时钟已经得到相当广泛的应用，产品多样，发展更是多元化。

本作品是以STC89C51单片机作为主控芯片，使用12MHZ的晶振，产生时间信息，时间精确。

在其基础上外围扩展芯片和外围电路，附加时钟电路，复位电路，键盘接口及数码管显示。

键盘采用独立连接式。

还有定时报警系统，即定时时间到，通过扬声器发出报警声，提示预先设定时间时间到，从而起到定时作用。

关键字按键、单片机、汇编目录1设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.1设计课题任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2功能要求说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.3总体方案介绍及工作原理说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2硬件系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.1各模块功能选择与设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.2电路原理图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.3元器件清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 3软件系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93.1单片机资源分配情况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93.2软件系统程序流程框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.3软件系统各模块功能简述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．123.4软件系统程序清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 4设计结论、仿真过程及设计体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．204.1设计结论及使用说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．214.2仿真过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．204.3设计体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．251 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 设计课题任务设计一个单片机控制的电子闹钟系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、用六个LED数码管以及按键来设计计时器。

将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行闹时，同时数码管能够正确地显示时间。

1.2 功能要求说明1．正常状态下，数码管显示当前时间。

当定时开关按下时，启动定时功能；启动定时后，若定时时间到，则蜂鸣器响30秒。

2．默认定时时间是12:00:00。

定时时间可以用开关设定。

3．当时间不准确时，可以按动校时开关进行校时。

* 4．允许自己增加功能1.3 总体方案介绍及工作原理说明本设计利用AT89S52单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，使其能精确计时。

利用中断系统使其能实现开始暂停的功能。

P0口输出段码数据，P2.0-P2.4口作数码管显示输出，6个按键S2至S7分别依次接在P3.3至P3.7口线，硬件电路基本原理图如图1.1所示。

单片机复位电路时钟电路按键模块电源电路显示模块图1.1 闹钟硬件电路基本原理图2 硬件系统设计2.1 各模块功能选择与设计2.1.1 显示电路的选择与设计数码管显示电路单片机中通常使用7段LED，LED是发光二极管显示器的缩写。

LED显示器由于结构简单，价格便宜，体积小，亮度高，电压低，可靠性高，寿命长，响应速度快，颜色鲜艳，配臵灵活与单片机接口方便而得到广泛应用。

LED显示器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示部件，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔划发光，控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。

LED显示器有多种形式，如：“米”字型显示器，点阵显示器和七段数码显示器等，在单片机系统中使用最多的是七段数码显示器LED七段数码显示器由8个发光二极管组成显示字符，根据内部发光二极管的连接形式不同，LED有共阴极和共阳极两种，如图3所示：采用高亮共阴型数位数码管，为示区别，显示秒的两个数码管个头较小，另外4个较大。

共阴数码管连接线路如下：一般用7个发光二极管构成显示数字和符号，另外还用一段发光二极管显示小数点。

这种显示器一般分为两种，共阳极显示器和共阴极显示器，共阳极显示器是把每个二极管的正端连在一起，共阴极显示器是把每个二极管的阴极连在一起。

一只显示器是有8个发光二极管构成，当把某段加正向电压时，则该段所对应的笔划亮，不加正向电压则暗，为了保护各段不受损坏需要加限流电阻，无论是共阳极显示器还是共阴极显示器，它的8段排列顺序都是一样的：A段、B段、C段、D段、E段、F段、G段和DP段。

在单片机中通常使用7段LED。

AT89S52段驱动位驱动八位数码显示管图2.1 显示电路基本原理图动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。

通常各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的公共阴极位选线由另外的I/O 口线控制。

动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码，依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。

2.1.2 按键电路的选择与设计当按键没有按下时，单片机的I/O口直接连接电源，因此需要接上拉电阻来进行限流，本设计中选取阻值为470Ω的电阻作为上拉电阻.具体设计如图2.2所示2.1.3 时钟电路的选择与设计单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。

本系统中AT89C51单片机采用内部时钟方式。

最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。

振荡晶体可在1.2MHz～12MHz之间。

电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在20pF～100pF之间取值。

AT98S51单片机的时钟电路如图2所示。

2.1.4 复位电路的选择与设计标准AT89S52不仅复位源比较单一，而且还没有设计内部上电复位的延时功能，因此必须借助于外接阻容支路来增加延时环节，如图2.4(a)所示。

其实，外接电阻R还是可以省略的在每次单片机断电之后，须使延时电容C上的电荷立刻放掉，以便为随后可能在很短的时间内再次加电作好准备。

否则，在断电后C还没有充分放电的情况下，如果很快又加电，那么RC支路就失去了它应有的延迟功能。

因此，在图2.4(a)的基础上添加一个放电二极管D，上电复位延时电路就变成了如图2.4(c)所示的改进电路。

也就是说，只有RC支路的充电过程对电路是有用的，放电过程不仅无用，而且会带来潜在的危害。

于是附加一个放电二极管D来大力缩短放电持续时间，以便消除隐患。

二极管D只有在单片机断电的瞬间（即VCC趋近于0 V，可以看作VCC对地短路）正向导通，平时一直处于反偏截止状态。

手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，如果发生死机，用按钮开关操作使单片机复位。

单片机要完成复位，必须向复位端输出并持续两个机器周期以上的高电平，从而实现复位操作。

本设计采用上电且开关复位电路，如图2.5所示上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。

当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。

2.1.5 音响报警电路在AT89C51外围的一个管口上加蜂鸣器，通过软件与硬件的结合可实现定时闹钟功能2.2 电路原理图2.3 元器件清单3 软件系统的设计3.1单片机资源分配情况P0.7---P0.0段控线,接LED的显示段P2.7---P2.0位控线P3.3---P3.7 6个按键S6至S13.3 软件系统程序流程框图3.3 软件系统各模块功能简要介绍TIME_1MS（定时1ms子程序）KEY(键扫描子程序)KEYCHULI(P1口数据处理子程序)3.4 软件系统程序清单ORG 0000HLJMP MAIN ;主程序跳转ORG 000BHLJMP T0 ;T0跳转ORG 001BHLJMP T1INT ;T1跳转MAIN:MOV SP,#70 ;堆栈初始化MOV TMOD,#11H ;T0.T1方式1工作 MOV TL1,#0EFH ;T1初值MOV TH1,#0D8HMOV TL0,#00h ;T0初值MOV TH0,#0EEHMOV IE,#8aH ;开中断MOV 39H,#30MOV R7,#100 ;中断次数（计时） MOV R5,#6 ;位个数MOV R4,#01HMOV 30H,#0 ;时钟缓冲区MOV 31H,#0MOV 32H,#0MOV 33H,#0MOV 34H,#2MOV 35H,#1MOV 40H,#0 ;闹钟缓冲区MOV 41H,#0MOV 42H,#0MOV 44H,#6MOV 45H,#0MOV DPTR,#TABSETB TR1 ;启动定时器1SETB TR0 ;启动定时器0MainLoop:MOV R3,39HCJNE R3,#0, YUMOV 39H,#30 ;蜂鸣器叫30SCLR 20H.0 ;关蜂鸣器CLR 20H.1 ;关闹钟YU:JB P3.7,CheckPPLCALL Delay2JB P3.7,CheckPP ;闹时设臵键按下了吗？没有则转去检测秒设臵键篇p3.4 SETB 20H.1 ;开闹钟CALL NAOZHONGCheckPP: MOV 46H,#30HJB P3.4,CheckPQ ;分设臵键按下了吗？没有则转去检测小时设臵键CALL Delay2 ;JB P3.4,CheckPQINC 32HMOV A,32HCJNE A,#10,NotOver1 ;到10分钟了吗？MOV 32H,#0NotOver1: ;以下等待按键释放及防抖动JNB P3.4,$CheckPQ:JB P3.3,CheckPQ1 ;分十位设臵键按下了吗？没有则转去闹时状态检测JB P3.3 ,CheckPQ1INC 33HMOV A,33HCJNE A,#6,NotOver2MOV 33H,#0NotOver2:;以下等待按键释放及防抖动JNB P3.3,$;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; CheckPQ1:JB P3.5,CheckPQ2 ;小时个位设臵键按下了吗？CALL Delay2JB P3.5,CheckPQ2INC 34HMOV A,35HCJNE A,#0,JU1MOV A,34HCJNE A,#10,NotOver21MOV 34H,#0MOV A,35HJU1: CJNE A,#1,JUMOV A,34HCJNE A,#10,NotOver21MOV 34H,#0JU:CJNE A,#2,NotOver21MOV A,34HCJNE A,#4,NotOver21MOV 34H,#0 ;到24小时则将小时清0NotOver21:;以下等待按键释放及防抖动JNB P3.5,$;*********************************小时调整逻辑********************************************CheckPQ2:JB P3.6,CheckAlarm ;小时十位设臵键按下了吗？没有则转去闹时状态检测 CALL Delay2JB P3.6,CheckAlarmINC 35HMOV A,34HCJNE A,#0,E1MOV A,35HCJNE A,#3,NotOver22MOV 35H,#0E1:CJNE A,#1,E2MOV A,35HCJNE A,#3,NotOver22MOV 35H,#0E2:CJNE A,#2,E3MOV A,35HCJNE A,#3,NotOver22MOV 35H,#0E3:CJNE A,#3,E4MOV A,35HCJNE A,#3,NotOver22MOV 35H,#0E4:CJNE A,#4,E5MOV A,35HCJNE A,#2,NotOver22MOV 35H,#0E5:CJNE A,#5,E6MOV A,35HCJNE A,#2,NotOver22MOV 35H,#0E6:CJNE A,#6,E7MOV A,35HCJNE A,#2,NotOver22MOV 35H,#0E7:CJNE A,#7,E8MOV A,35HCJNE A,#2,NotOver22MOV 35H,#0E8:CJNE A,#8,E9MOV A,35HCJNE A,#2,NotOver22MOV 35H,#0E9:CJNE A,#9,NotOver22MOV A,35HCJNE A,#2,NotOver22MOV 35H,#0 ;到24小时则将小时清0NotOver22:;以下等待按键释放及防抖动JNB P3.6,$CheckAlarm: JNB 20H.1,LL ;判闹钟LCALL BIJIAO ;调用闹钟子程序LL: AJMP MainLoop ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;X显示程序；；；；；；；；；；；；；；；；；； T0:MOV TL0,#00H ;T0初值MOV TH0,#0EEHDJNZ R5,T01 ;一轮扫描是否结束MOV R5,#6 ;动态扫描位数MOV R4,#01H ;动态扫描初值MOV R0,46H ;动态扫描缓冲区选择T01:MOV P0,#00H ;关显示 MOV A,@R0 ;取首地址 MOVC A,@A+DPTR ;查表MOV P2,A ;送段码 MOV P0,R4 ;送位码 MOV A,R4 ;位偏移 RL AMOV R4,AINC R0RETIT1INT:MOV TL1,#0EFH ;T1初值MOV TH1,#0D8HDJNZ R7,NMOV R7,#100 ;1秒计时jnb 20h.0, bt01cpl p1.7 ;蜂鸣器叫 cpl p1.0DEC 39Hbt01: INC 30H ;秒个位加1 MOV R3,30HCJNE R3,#10,NMOV 30H,#0INC 31H ;秒十位加1 MOV R3,31HCJNE R3,#3,TTTCLR 20H.0TTT:CJNE R3,#6,NMOV 31H,#0INC 32H ;分个位加一MOV R3,32HCJNE R3,#10,NMOV 32H,#0INC 33H ;分十位加一MOV R3,33HCJNE R3,#6,NMOV 33H,#0INC 34H ;时个位加一MOV R3,34HCJNE R3,#4,N1MOV R3,35HCJNE R3,#2,N1LJMP N2N1:CJNE R3,#10,NMOV 34H,#0INC 35H ;时十位加一LJMP NN2:MOV 30H,#0 ;计时24小时清0MOV 31H,#0MOV 32H,#0MOV 33H,#0MOV 34H,#0MOV 35H,#0N:RETITAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;译码表Delay1: MOV R5,#5 ;延时间产生1s，扬声器的震动间隔时间 de3:MOV R6,#200de2:MOV R7,#250DJNZ R7,$DJNZ R6,dE2DJNZ R5,dE3RETDelay2: MOV R6,#10 ;延时产生15ms，按键防止抖动时间de4:MOV R7,#245DJNZ R7,$DJNZ r6,de4RET;********************************N闹钟调整子程序************************************************NAOZHONG: INC 60H ;单元加一，，选取首地址MOV A,60HMM1: CJNE A,#1,MMMOV 46H,#40H ;闹钟首地址MM: CJNE A,#0,M2MOV 46H,#30H ;时钟首地址M2:CJNE A,#2,MM1MOV 60H,#0NAOZHONGaa:JB P3.4,CheckPQa ;分设臵键按下了吗？没有则转去检测小时设臵键CALL Delay2 ;JB P3.4,CheckPQaINC 42HMOV A,42HCJNE A,#10,NotOver1a ;到10分钟了吗？MOV 42H,#0NotOver1a: ;以下等待按键释放及防抖动JNB P3.4,$CheckPQa:JB P3.3,CheckPQ1a ;小时设臵键按下了吗？没有则转去闹时状态检测CALL Delay2JB P3.3 ,CheckPQ1aINC 43HMOV A,43HCJNE A,#6,NotOver2aMOV 43H,#0NotOver2a:;以下等待按键释放及防抖动JNB P3.3,$;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; CheckPQ1a:JB P3.5,CheckPQ2a ;小时设臵键按下了吗？CALL Delay2JB P3.5,CheckPQ2aINC 44HMOV A,45HCJNE A,#0,JU1aMOV A,44HCJNE A,#10,NotOver21aMOV 44H,#0MOV A,45HJU1a:CJNE A,#1,JUaMOV A,44HCJNE A,#10,NotOver21aMOV 44H,#0JUa:CJNE A,#2,NotOver21aMOV A,44HCJNE A,#4,NotOver21aMOV 44H,#0 ;到24小时则将小时清0NotOver21a: ;以下等待按键释放及防抖动JNB P3.5,$CheckPQ2a:JB P3.6,kka ;小时设臵键按下了吗？ CALL Delay2JB P3.6,kkaINC 45HMOV A,44HCJNE A,#0,E1aMOV A,45HCJNE A,#3,NotOver22aMOV 45H,#0E1a:CJNE A,#1,E2aMOV A,45HCJNE A,#3,NotOver22aMOV 45H,#0E2a:CJNE A,#2,E3aMOV A,45HCJNE A,#3,NotOver22aMOV 45H,#0E3a:CJNE A,#3,E4aMOV A,45HCJNE A,#3,NotOver22aMOV 45H,#0E4a:CJNE A,#4,E5aMOV A,45HCJNE A,#2,NotOver22aMOV 45H,#0E5a:CJNE A,#5,E6aMOV A,45HCJNE A,#2,NotOver22aMOV 45H,#0E6a:CJNE A,#6,E7aMOV A,45HCJNE A,#2,NotOver22aMOV 45H,#0E7a:CJNE A,#7,E8aMOV A,45HCJNE A,#2,NotOver22aMOV 45H,#0E8a:CJNE A,#8,E9aMOV A,45HCJNE A,#2,NotOver22aMOV 45H,#0E9a:CJNE A,#9,NotOver22aMOV A,35HCJNE A,#2,NotOver22aMOV 35H,#0 ;到24小时则将小时清0NotOver22a:;以下等待按键释放及防抖动JNB P3.6,$kkaa:ljmp NAOZHONGaakka:JB P3.2,kkaa ;00000000000000000返回计时显示0000000000000RETBIJIAO : ;比较计时闹时时间到MOV A,35HCJNE A,45H,BI3MOV A,34HCJNE A,44H,BI3MOV A,33HCJNE A,43H,BI3MOV A,32HCJNE A,42H,BI3setb 20h.0 ;启动蜂鸣器标志位BI3:RET4 设计结论、仿真过程及设计体会4.1 设计结论及使用说明4.1.1 设计结论本系统就是充分利用了AT89S52芯片的I/O引脚。