基于51单片机的智能定时控制器系统设计

一、课题条件：

随着电子工业的发展，数字电子技术已经深入到了人们生活的各个层面，各种各样的电子产品也正在日新月异地向着高精尖技术发展。数字电子时钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

二、毕业论文（设计）主要内容：

1、时间显示：用4位数码管显示当前小时和分钟，秒功能用两LED灯代替（每秒闪烁一次）。

2、可手动设定时间。

3、开机流程：系统有红色和蓝色指示灯，上电10S内，每秒红色指示灯闪烁一次，并伴有蜂鸣声，作为开机/重启提醒，此时绿色指示灯灭。10S后红色指示灯灭，若光线较强则绿色指示灯亮，若光线较弱则绿色指示灯亮度减半进入节能模式。

3、具有整点报时功能（四短一长），可自行设定报时时间段；

三、计划进度：

1. 资料的收集撰写开题报告6月20日至9月8日

2. 方案设计9月9日至9月15日

3. 电路的设计指标分析与确定；后期的电路优化元器件的选择与参数确定9月16日

至11月2日

4. 毕业设计论文的修改、完善11月3日至11月10日

5. 毕业设计答辩11月15 日至11月20日

四、主要参考文献：

a) 康光华主编.电子技术基础.北京：高等教育出版社，1999.6

b) b)何宏主编.单片机原理与接口技术.北京：国防工业出版社.2006.07

c) c)杨西明,朱骐主编.单片机编程与应用入门.北京:机械工业出版社.2004.06

d) d)先锋工作室编著.单片机程序设计实例.北京:清华大学出版社.2003.01

摘要

本次设计以AT89C51芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的电子时钟，它由5V直流电源供电。在硬件方面，除了CPU外，使用四个七段LED数码管来进行显示，LED采用的是动态扫描显示。通过LED能够比较准确显示时、分。三个简单的按键实现对时间的调整。软件方面采用汇编语言编程。整个电子钟系统能完成时间的显示，调时，定时闹钟，报警等功能。

本设计是以ATMEL公司的AT89C51单片机芯片为系统核心的智能定时控制器设计，论文具体描述了设计的系统硬件和软件的具体实现过程。智能定时控制器在硬件、软件设计上均采用模块化的方法，使得在设计和调试方面取得很大的方便。论文重点阐述了数字钟硬件中MCU模块、按键模块、显示模块等相关模块的模块化设计及制作；软件同样采用模块化的设计，包括中断模块、时间调整模块等设计，并采用简单流通性强的C语言编写实现。本设计实现了年、月、日及时、分、秒的显示和时间修改的功能。通过对比实际的智能定时控制器，查找出误差的来源，确定调整误差的方法，尽可能的减少误差，使得系统可以达到实际智能定时控制器的允许误差范围内，取得了设计的预期效果。

关键词：AT89C51 数码管模块化数字钟

目录

摘要 (2)

1概述 (3)

2设计方案 (4)

2.1.要求功能 (4)

2.2.单片机芯片 (4)

2.3显示模块 (5)

2.4时钟芯片的选择 (5)

2.5电路设计方案确定 (5)

3单片机内部结构概述 (6)

3.1AT89C51单片机 (6)

3.2单片机的定时/中断系统 (8)

3.3显示系统 (10)

4硬件电路设计 (10)

4.1硬件系统设计的概述 (10)

4.2报警电路 (11)

4.3按键电路 (12)

4.4电源设计 (13)

4.5单片机最小系统 (14)

4.5.1单片机的复位电路 (14)

4.5.2单片机系统的晶振电路 (15)

4.6主电路设计 (16)

5 主程序和中断程序设计 (17)

5.1主程序 (17)

5.2中断程序 (19)

6系统调试 (20)

6.1软件调试概述 (20)

6.2软件调试 (20)

结论 (22)

致谢 (23)

参考文献 (24)

1概述

随着产业结构的不断调整、生产工艺的飞速发展、人们生活水平的不断提高及家用电器的逐渐普及, 市场对定时控制系统的需求越来越大. 如, 定时自动报警、定时自动打铃、定时开关烘箱、定时通断动力设备以及各种电气的定时启动等都属于定时控制系统[ 1] . 定时控制系统的实现方法很多, 本文主

要介绍以80C51 系列单片机中的AT89C51 为核心的智能定时控制系统的设计实现方式. 80C51 系列单片机进入市场时间早, 总线开放, 仿真开发设备多, 芯片及其开发价格低廉、速度较快、电磁兼容性较好. 本文所述智能时钟控制系统主要包括时钟显示、时间校正、闹铃设置及各种设备定时开关机( 可扩展功能) 等功能. 实时日历和时钟显示的设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件部分主要由AT89S52单片机，LED显示电路，以及调时按键电路等组成，系统通过LED显示数据，所以具有人性化的操作和直观的显示效果。软件方面主要包括时钟程序、键盘程序，显示程序等。

本系统以单片机的汇编语言进行软件设计，为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，以便更简单地实现调整时间及日期显示功能。所有程序编写完成后，在keil2软件中进行调试，确定没有问题后，在Proteus软件中嵌入单片机内进行仿真在日新月异的21世纪里，家用电子产品得到了迅速发展。许多家电设备都趋于人性化、智能化，这些电器设备大部分都含有CPU控制器或者是单品具有便携实用，操作简单的特点。

2设计方案

2.1.要求功能

1、时间显示：用4位数码管显示当前小时和分钟，秒功能用两LED灯代替（每秒闪烁一次）。

2、可手动设定时间。

3、开机流程：系统有红色和蓝色指示灯，上电10S内，每秒红色指示灯闪烁一次，并伴有蜂鸣声，作为开机/重启提醒，此时绿色指示灯灭。10S后红色指示灯灭，若光线较强则绿色指示灯亮，若光线较弱则绿色指示灯亮度减半进入节能模式。

4、具有整点报时功能（四短一长），可自行设定报时时间段；

2.2.单片机芯片

方案一:

采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。