单片机电子时钟毕业设计论文

1 引言

单片机系统被定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。实际上单片机系统是计算机的一种应用形式，是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点。因此它是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。特别适合于要求实时的和多任务的系统。

如今单片机系统的应用越来越广泛，那么单片机系统应用缘何能在近年来的信息技术应用中脱颖而出，成为众多商家角逐的对象。其实原因很简单，因为这里面蕴藏着巨大的市场，巨大的商业利益，单就电视应用而言，目前全球有2亿多有线电视用户，中国也有8000多万户，而且每年还在以600万的速度递增。如今，在这块领域里，还没有一家公司有成熟的产品，也没有标准的操作系统，更没有一个可以主导市场的垄断者。在这种局势下，虽然竞争将异常剧烈，但突围的可能性也较大，只要能够培养出自己的技术能力和市场开拓能力，是有可能取得巨大成功的。

设计电子打铃的最终目的是能把它应用到实际中去。如学校的作息时钟打铃，车站的日期时间显示，实时控制系统以及仪器仪表，家用电器等各个领域。由于它的应用领域广，技术要求各不相同，因此应用系统的硬件设计是多样化的，但总设计方法和研制步骤相同。本论文主要介绍一下电子打铃的设计过程与方法，以及在单片机系统上的调试方法。

电子打铃课题设计着重于实践和动手能力的培养，通过阅读并学习本论文可以大概了解单片机的发展及其工作方法，了解汇编语言，掌握一定的ＭＣＳ—５１单片机知以及用指令编程方法和技巧。能用ＭＣＳ—５１单片机指令编制出一些实用的小程序。

另一方面通过本论文可以了解电子打铃打铃器的时钟走时、显示、定时器等的工作方式以及时钟控制打铃编程方法。时钟走时是利用定时器计数进行的，显示由键盘显示接口电路与五个数码显示组成，利用可实现对键盘、显示器的自动扫描并且可以减轻对ＣＰＵ的负担，具有显示稳定、程序简单、不会出现误动作的特点。

时钟控制就是利用键盘输入一个时设定的时间值，再经过程序中的比较判断程序来控制时钟走。

2 总体方案论证

方案：采用AT89C51单片机来实现系统的控制。此系统硬件简洁，将复杂的硬件功能用软件实现，因此系统控制灵活，能很好地满足本题的基本要求和扩展要求简洁、灵活、可扩展性好，能完全达到设计要求，故采用这种方案。

2.1 确定技术指标

在开始设计前，必需明确应用系统的功能和技术要求，综合考虑系统的先进性、可靠性、可维护性、成本及经济效益等。再参考国内外同类产品的资料，提出合理可行的技术指标，以达到最高的性价比。

2.2 机型选择

机型选择的出发点及依据，可根据市场情况，选择成熟、稳定、货源充足的机型产品。同时还应根据应用系统的要求考虑所选的单片机应具有很高的性价比。

另一方面为提高经济效率，缩短研制周期，最好选用最熟悉的机种和器件。采用性能优良的单片机开发工具也很能加快系统的研制过程。

2.3 器件选择

应用系统除单片机以外，系统通常还有传感器、模拟电路、输入输出设备。这些部件的选择应符合系统的精度、速度和可靠性等方面的要求。

2.4 软、硬件功能的划分

系统的软件与硬件的设计是紧密联系在一起的，在某场合硬件和软件具有一定的互换性。为了降低成本、简化硬件结构，某些功能可由软件来完成。若为了提高工作速度、精度、减少软件的工作量、提高可靠性，也可以采用硬件来完成。总之，硬件、软件两者是相辅相成的，可根据实际应用情况来合理选择。

3 模块电路设计与比较

3.1 时钟方案选择

方案一：因为题目中只要求显示小时和分钟，因此可以用门电路组合构成时钟发生器，但此方案硬件复杂，稳定性低，且不易控制。

方案二：采用时钟芯片。该芯片可以进行时分秒的计数，可编程接口，还具有报警功能和掉电保存功能，并且可以对其方便的进行程序控制，完全能满足题目的要求。

3.2 显示模块的选择

方案一：采用数码管显示。数码管亮度高、体积小、重量轻，但其显示信息简单、有限，在本题目中应用很大。

方案二：采用液晶显示。液晶显示功耗低，轻便防震。由于本题显示信息比较简单，采用液晶显示界面不清晰，操作不方便。

3.3 其他设计的考虑

闹铃响采用带音乐芯片的扬声器，为实现题目中接触止闹功能，我们可以采用触发开关控制闹铃的启动。通过单片机的中断定时控制闹铃停止。

4 系统模块设计及电路图

4.1 键盘接口电路设计

我们采用 2 ×8 的键盘，原理图如图所示。

4.2电源电路设计

4.3 显示模块

4.4 数码管驱动模块

5 测试方法及结果

5.1 测试方法采用先分别调试各单元模块，调通后再进行整机调试的方法，以提高调试效率。

（1）时钟测试在带有单片机的电路板上编程调试，使其在液晶上显示出时分秒，并可以通过键盘控制设定时间和闹铃开关的时间。利用仿真机调试成功后通过编程器将程序写入芯片中调试，调试结果显示，该模块可以显示时分秒，可以正常工作。

（2）闹钟测试通过键盘控制设定闹钟开关和闹钟响的时间，并通过单片机程序驱动音乐电路发声。经过调试，闹钟功能正常，满足题目的基本要求。5.2 测试结果

5.2.1 基本要求

上电复位后，由显示信息可知达到数字显示时间、闹钟开、关状态、闹钟灯熄灭的显示要求，

可进行时间设定，在新的时间点上运行，实现时间设置功能；可进行闹钟时间设定，在新的时间点到达时，发出声报警，实现闹钟设置功能；时间到达闹钟设置值时，系统发出声报警，实现闹钟控制。

5.2.2 自行发挥部分

多闹钟设置

系统可以设置多个闹钟时间，目前以1个为例设计了系统，可实现多点启闹及