C单片机实现电子闹钟

C单片机实现电子闹钟 The latest revision on November 22, 2020

课程名称：单片机原理与接口技术实践设计课题：基于MCS 51单片机实现电

子闹钟功能的设计

学院：电子与信息工程学院

专业：通信工程

小组成员：

电子闹钟在科学技术高度发展的今天,千家万户都少不了它,所以很多家庭个人都需要有一个电子闹钟，为人们提供报时方便,但普通电子闹钟不够方便实

用。本文给出了一种基于MCS51单片机实现电子闹钟功能的设计方法，从而给人们带来更为方便的工作与生活。

一.电子闹钟简介

我们设计的电子闹钟是以MCS 51单片机中的计时器作为时钟，用8位数码管显示当前时间，并且可以设置闹钟时间，并在设置的时间点发出闹铃。

简易闹钟具有以下功能：

1.时钟能准确地走时，并可以通过数码管进行显示

2.复位后可以进行当前时间的设置

3.可以随意设置闹钟时间，闹钟会在设置时间响铃

整个系统的任务要求：

1）输入数字按键的功能。

保证数字的输入。

2）复位电路的功能。

所有时间回到初始化状态,用于启动设定时间参数（调时或设定闹钟时间）；

3）显示电路的功能。

当输入数字时显示24小时时间功能。

4）闹铃功能

设置闹铃的时间后.能按设置好的时间准时闹铃。

二.系统方案的设计要求

根据以上各模块并结合显示屏的功能及元器件材料的情况，决定采用AT89C51为内核显示设计方案。

先进行系统的整体规划确定整个系统的功能，然后按照每个功能的具体要求，进行各个模块的实物设计并逐个调试，待全部通过后，进行整个系统的联调，最终实现一个完整的系统。

整个系统的设计步骤如下：

在单片机最小系统的基础上，完成按键电路和复位电路的设计。

完成显示电路、数字按键、单片机时钟电路。

Ⅰ硬件设计

系统硬件的设计可以根据系统的各个功能，把整个系统划分成若干个模块，分别对这些模块来进行设计，然后在通过单片机程序来实现对各个硬件模块功能的调度。

本系统涉及到的硬件模块有：按键电路、数码管显示电路、单片机时钟电路、蜂鸣器电路。

各部分实现功能如下：

按键电路：提供按键信号。

单片机时钟电路、复位电路：提供内部时钟。

数码管驱动显示电路：显示当前时间。

蜂鸣器电路：闹钟报时。

Ⅱ软件设计

本系统的软件部分主要完成功能：时分秒的进位算法处理、数码管的时间显示、时间调整设置、闹钟功能。

根据软件的功能划分软件设计模块结构，如下所示

其中各个模块具体任务如下：

按键驱动模块：对各个按键的功能进行相关的定义。

LED驱动模块：根据系统需要显示相应的数字时间；

时间处理模块：时、分、秒的进位算法处理

三.系统硬件电路的设计

1根据确定的硬件方案设计硬件框图，如下图所示：

2系统原理图的设计

系统总的硬件电路如下图所示

实际要用到5个按键，受空间限制仿真电路中只画出4个。

单片机管脚资源分配： 单 片 机

蜂鸣器电路

晶振电路 复位电路 按键电路 数码管驱动

及显示

P0口为数码管段选信号输出口。

P3口为数码管位选信号输出口。

、、、、为键盘的输入信号。

为蜂鸣器信号的输出口。

下面分别介绍各个电路。

（1）数码管驱动及显示电路

本设计采用8位7段共阳极数码管用来显示时间。为了将时间在LED数码管上显示可采用动态显示法。通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮；同时向该数码管送对应的字码使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，而且人眼有视觉暂留效应，所以数码管看起来总是亮的从而实现了数字的同时显示。

数码管主要包括位选和段选信号线。位选是用来选通数码管的，只有位选信号有效该数码管才会亮并显示要现实的数字；段选是选择数码管7段的那一笔亮，从而显示不同的数字。

本设计中单片机P0口输出段选数据,P3口输出位选数据。

数码管与单片机相连的电路如下图所示：

电路中使用了芯片74ls245，该芯片用来驱动LED。其片选引脚要接地，使其一致为低电平，芯片一直可以工作。

（2）晶振电路

晶体以及电容C1、C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中构成内部单片机内部时钟。晶体可在之间任选，电容C1、C2的典型值为通常选择为

30pF左右，这时对应的始终频率为12MHz。

单片机内部晶振电路图及连接电路如下：

（3）按键电路

本设计采用行列式按键电路，它由行线和列线组称成，按键位于行列的交叉点。一个4*4的行列结构可以构成一个16个按键的键盘，如下图所示。在按键数目较多的场合，行列式按键可以节省很多

的I/O口线。

按键的识别是通过扫描来实现的。单片机

会依次扫描每一行和每一列，通过行线和列线

的电平高低即可判断哪个按键被按下。

本设计中用到四个按键，、、、、，分别用

于时间校准设置、定闹设置、秒分时切换、加

1调整、减1调整。

按键与单片机相连电路如下：

由原理图可以明显看出，当按键未被按下时，对应引脚为高电平；按键被按下时为低电平。通过扫描即可辨别哪一个按键被按下。

本题画出的虽然是独立按键，但是内部驱动依然是行列式按键的驱动，这里只是为了画图方便。

(4)复位电路

当按下复位键时单片机进入复位状态，可以进行时间的设置等。

电路图如下所示：