應用單片機電子鬧鐘設計

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1、應用單片機電子鬧鐘的設計 I 應用單片機電子鬧鐘設計應用單片機電子鬧鐘設計 應用單片機電子鬧鐘的設計 摘 要 51 電子鬧鐘是集電子技術、數(shù)字顯示技術為一體的高產(chǎn)品，具有按時鬧鈴，使用 方便等優(yōu)點。本論文從 51 電子鬧鐘系統(tǒng)的功能，硬件電路設計，軟件設計和產(chǎn)品介紹 四部分分別論述這一系統(tǒng)。本系統(tǒng) 51 電子鬧鐘硬件部分結構簡單、成本低，具有比較 好的市場前景。 現(xiàn)代的快節(jié)奏生活給人們的精神上帶來了很大壓力。如何排解或緩解這些壓力已 經(jīng)成為很多人和探索者多年來的一個重要研究項目,電子鬧鐘 關鍵詞：關鍵詞：5151 電子鬧鐘；單片機；數(shù)碼管顯示電子鬧鐘；單片機；數(shù)碼管顯示 應用單片機電子鬧鐘的設

2、計 目 錄 摘 要.I 一、緒 論.1 (一)概述.1 151 電子鬧鐘發(fā)展趨勢.1 2本課題研究的主要內(nèi)容1 （二） 51 電子鬧鐘簡介 1 1開發(fā)的目的和意義1 251 電子鬧鐘的優(yōu)點.2 3 51 電子鬧鐘的特點.2 二、系統(tǒng)方案的設計.3 （一）系統(tǒng)概述.3 1系統(tǒng)功能描述3 2系統(tǒng)方案的確定3 3系統(tǒng)設計思路與步驟3 （二）芯片基本工作原理及其應用.4 1AT89S51 簡介.4 2引腳介紹5 3電源6 4存儲器6 5應用6 （三）LM386 簡介6 1LM386 介紹.6 2LM386 特點.6 （四）74HC245 簡介7 三、系統(tǒng)的設計.8 （一）系統(tǒng)硬件設計.8 1單片機系統(tǒng)

3、的設計8 2 按鍵電路的設計9 3復位電路的設計9 4顯示電路的設計11 （二）系統(tǒng)軟件的設計.11 1軟件設計11 2整個系統(tǒng)軟件部分的總體設計15 四、 系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析.16 （一）系統(tǒng)的調(diào)試方法.16 1輸入按鍵的調(diào)試16 2復位電路的調(diào)試16 應用單片機電子鬧鐘的設計 3顯示電路的調(diào)試16 4整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)16 （二）系統(tǒng)的性能分析.16 結 論.18 參考文獻.19 致 謝.20 附錄 A 原理圖21 附錄 B（程序）22 應用單片機電子鬧鐘的設計 1 一、緒 論 (一)概述 電子鬧鐘在科學技術高度發(fā)展的今天,千家萬戶都少不了它,所以很多家庭個人都 需要有一個電子鬧鐘，為人們提

4、供報時方便,但普通電子鬧鐘不夠方便實用。本文給出 了一種以 51 芯片電子鬧鐘設計方法，從而給人們帶來更為方便的工作與生活。 151 電子鬧鐘發(fā)展趨勢 現(xiàn)代的快節(jié)奏生活給人們的精神上帶來了很大壓力。如何排解或緩解這些壓力已 經(jīng)成為很多人關心的問題。單片機電子鬧鐘是具發(fā)前鬧鐘創(chuàng)新性的系統(tǒng)，它代表了時 代的發(fā)展趨勢。2007 年，無論從國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展趨勢，還是從鬧鐘市場準入的要求來 看，節(jié)能、環(huán)保、創(chuàng)新都已成為中國家電企業(yè)無法回避的大問題。在原材料價格不斷 上漲、下游渠道商實力膨脹、價格戰(zhàn)越來越激烈、行業(yè)利潤日趨微薄的背景下，日前， 中國的電子鬧鐘在節(jié)能化、環(huán)?；?、創(chuàng)新型轉變過程中，正進行新一輪鬧

5、鐘賽跑。 目前，國內(nèi)專業(yè) 51 電子鬧鐘廠家的數(shù)量正在迅速增長。51 電子鬧鐘市場在未來的 三五年內(nèi)會高速增長，新技術、新產(chǎn)品也會不斷出現(xiàn)并投入應用。 2本課題研究的主要內(nèi)容 設計一個 51 電子鬧鐘 （1） 能隨意設定走時起始時間。 （2） 12 小時24 小時兩種制式可選，以適應不同的需要。 （3） 能指示秒節(jié)奏，即秒指示 （4） 采用交直流供電電源。與石英鐘不同的是，電子鐘一般采用數(shù)碼管等顯示 介質(zhì)，因而必須以交流供電為主，以直流電源為后備輔助電源，并能自動切換。該設 計主要包括:按鍵、顯示程序單元部分。 、AT89S51 單片機芯片、74HC245 驅動 LED 顯示 電路,集成電路

6、74HC245 和 LM386 各 1 個. （二） 51 電子鬧鐘簡介 1開發(fā)的目的和意義 目的： 設計一個 51 電子鬧鐘的，該鬧鐘可由使用者自己設定一個時間，若想設 置鬧鈴，應先按下復位按鍵，然后長時間按下“設置“按鍵，第一個數(shù)碼管會顯示”C”,然 后變?yōu)椤?0-00-00” ，此時進入鬧鈴設置狀態(tài)，設置方法跟上面一樣，鬧鈴設置完后， 下一步要設置當前時間，調(diào)整方法跳到第一步。這樣設置好后，她就能按照主人的意 思，定時的把你鬧醒啦！ 意義：電子鬧鐘已經(jīng)是現(xiàn)代生活中經(jīng)常用到的工具之一，傳統(tǒng)的電子鬧鐘只是機 應用單片機電子鬧鐘的設計 械控制,另外，體積也很大,又不美觀也不實用.而現(xiàn)在我設計的

7、電子鬧鐘是用單片機做 的.只要簡單的設置好后，她就能按照主人的意思，定時的把你鬧醒啦！也能給人們的 生活帶來方便。 251 電子鬧鐘的優(yōu)點 （1） 、簡單好用、美觀、體積小、實用。 （2） 、用電量少、電壓低,節(jié)能、環(huán)保、創(chuàng)新。 按鍵、顯示程序單元部分。AT89S51 單片機芯片、74HC245 驅動 LED 顯示電路。外 接 3 個按鈕組成鍵盤，AT89S51 為 51 內(nèi)核。另外，AT89S51 本身無專門的液晶驅動接 口，因此，本時鐘采用數(shù)碼管顯示方式。數(shù)碼管作為一種主動顯示器件，具有亮度高、 價格便宜等優(yōu)點，而且市場上也有專門的時鐘顯示組合數(shù)碼管。 51 電子鬧鐘的用途：我設計的電子鬧

8、鐘是用單片機做的.只要簡單的設置好后，她 就能按照主人的意思，定時的把你鬧醒啦！也能給人們的生活、工作學習帶來方便。 3 51 電子鬧鐘的特點 1.幫助您排解或緩解那些來自現(xiàn)實生活的壓力 2.數(shù)碼管作為一種主動顯示器件，亮度高、價格便宜等，顯示數(shù)字清晰。 3.簡單好用，可任意設 24 式時間。 4.使用 LED 發(fā)光，省電，燈泡壽命長。 應用單片機電子鬧鐘的設計 二、系統(tǒng)方案的設計 （一）系統(tǒng)概述 1系統(tǒng)功能描述 本系統(tǒng)是利用 AT89S51 為 51 內(nèi)核，集成電路 74HC245 和 LM386 各 1 個.制作完成 一個電子鬧鐘，該設計中采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示，因此，本時鐘采用數(shù)碼管顯

9、示 方式。充分體現(xiàn)系統(tǒng)的簡易性。使我們了解簡易鬧鐘的設計方法，并自己動手設計電 路和編寫實現(xiàn)鬧鐘功能的程序。簡易鬧鐘要實現(xiàn)以下功能：1、 、能正確顯示鬧鐘的走 時 2、可以進行當前時間的設置 3、可以設置鬧鐘時間，并在時間到時發(fā)出響聲。 整個系統(tǒng)的任務要求： 1）輸入數(shù)字按鍵的功能。 保證數(shù)字的輸入。 2）復位電路的功能。 所有時間回到初始化狀態(tài),用于啟動設定時間參數(shù)（對時或定鬧） ； 3）顯示電路的功能。 當輸入數(shù)字時顯示 24 小時時間功能。 4）鬧鈴功能 設置好鬧鈴時間后.能按設置好的時間準時鬧鈴。 2系統(tǒng)方案的確定 根據(jù)以上各模塊并結合顯示屏的功能及元器件材料的情況，決定采用 AT89

10、S51 為 51 內(nèi)核顯示設計方案。 3系統(tǒng)設計思路與步驟 先進行系統(tǒng)的整體規(guī)劃確定整個系統(tǒng)的功能，然后按照每個功能的具體要求，進 行各個模塊的實物設計并逐個調(diào)試，待全部通過后，進行整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，最終實現(xiàn) 一個完整的系統(tǒng)，并制成印刷線路板。 整個系統(tǒng)的設計步驟如下： 在單片機最小系統(tǒng)的基礎上，完成按鍵電路和復位電路的設計。 完成顯示電路、數(shù)字按鍵、復位電路。 具有 3 個功能按鍵: 1、在復位后的待機狀態(tài)下，用于啟動設定時間參數(shù)（對時或定鬧） ； 應用單片機電子鬧鐘的設計 2、在設定時間參數(shù)狀態(tài)而且不是設定最低位（即分個位）的狀態(tài)下，用于結束當 前位的設定，當前設定位下移； 3、在設定最低位

11、（分個位）的狀態(tài)下，用于結束本次時間設定。 2)鍵，用于對當前設定位（編輯位）進行加 1 操作，根據(jù) 1224 小時工作模 式和正在編輯的當前位的含義（時十位、時個位、分十位、分個位）自動進行數(shù)據(jù)的 上限和下限判斷。例如，對 12 小時制，小時的十位只能是 0、1，如果當前值為 0，則 按1 鍵后為 1，再按1 鍵則又回復到 0。 把以上各個模塊聯(lián)結起來，整體調(diào)試功能。 整個系統(tǒng)的原理框圖如圖 2-1 所示 圖 1 整個系統(tǒng)的原理圖 （二）芯片基本工作原理及其應用 1AT89S51 簡介 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(In- s

12、ystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 按鍵與按鈕電路 復位等輔助電路 位數(shù)碼管顯示電路 鬧鈴聲光指示電路 電源系統(tǒng) 應用單片機電子鬧鐘的設計 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS-51 指令系統(tǒng)及 80C51 引 腳結構，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型 計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 2引腳介紹 AT89S51 具有如下特點：40 個引腳，4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器，128 bytes

13、 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM） ，32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5 個中斷優(yōu) 先級 2 層中斷嵌套中斷，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,2 個全雙工串行通信口，看門狗 （WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 圖 2 引腳圖 此外，AT89S51 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式。 空閑模式下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉 電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。 同時該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性： 兼容

14、 MCS-51 指令系統(tǒng) 32 個雙向 I/O 口 2 個 16 位可編程定時/計數(shù)器 全雙工 UART 串行中斷口線 2 個外部中斷源 中斷喚醒省電模式 看門狗（WDT）電路 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 應用單片機電子鬧鐘的設計 4k 可反復擦寫(1000 次）ISP Flash ROM 4.5-5.5V 工作電壓 時鐘頻率 0-33MHz 128x8bit 內(nèi)部 RAM 低功耗空閑和省電模式 3 級加密位 軟件設置空閑和省電功能 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 3電源 89S51 有很寬的工作電源電壓，電源范圍寬達 45.5V. 4存儲器 89S51 支持 ISP 在線可編程寫入技術!串行寫入、速度

15、更快、穩(wěn)定性更好,燒寫電壓 也僅僅需要 45V 即可. 5應用 就目前中國市場的情況來看，89S51 有很大的市場。其原因有下列幾點：（1） AT89S51 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式；（2）AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機；（3）芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng) 提供高性價比的解決方案。 （4）同時該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三種封裝形 式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 （三）LM386 簡介 LM386 是美國國家

16、半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產(chǎn) 品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為 20。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻 和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。輸入端以地位參考，同時輸出端被自 動偏置到電源電壓的一半，在 6V 電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為 24mW,使得 LM386 特 別適用于電池供電的場合。專為低損耗電源所設計的功率放大器。 1LM386 介紹 LM386 適用于電腦、儀器、汽車電子、電源、通信、開關電源等電子產(chǎn)品. 2LM386 特點 靜態(tài)功耗低，約為 4mA,可用于電池供電。 工作電壓范圍寬，4-12V or 5-18V。 應用單片機

17、電子鬧鐘的設計 外圍元件少。 電壓增益可調(diào)，20-200。 低失真度。 （四）74HC245 簡介 由于通過數(shù)碼管公共及的電流較大，因此用三極管來驅動位碼。為了避免過多地 使用分立元件，采用了一片 74HC245 來驅動段碼。 應用單片機電子鬧鐘的設計 三、系統(tǒng)的設計 一個完整的系統(tǒng)，離不開硬件和軟件的設計。硬件與軟件各有所長，如何合理的 安排軟硬件的任務是系統(tǒng)設計的第一步。 （一）系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)硬件的設計可以根據(jù)系統(tǒng)的各個功能，把整個系統(tǒng)劃分成若干個模塊，分別 對這些模塊來進行設計，然后在通過單片機程序來實現(xiàn)對各個硬件模塊功能的調(diào)度。 本系統(tǒng)涉及到的硬件模塊有：按鍵電路、復位電路、顯示電

18、路。 1單片機系統(tǒng)的設計 單片機最小應用系統(tǒng)實際上就是一個內(nèi)置程序存儲器的單片機，可由單片機芯 片，配以必要的外部器件構成，這些外部功能器件無法集成到芯片內(nèi)部，主要有按鍵 電路、顯示電路等。 圖 3 單片機系統(tǒng)圖 應用單片機電子鬧鐘的設計 2 按鍵電路的設計 作為一個按鍵從沒有按下到按下以及釋放是一個完整的過程，也就是說當我們按 下一個按鍵時，總希望某個命令只執(zhí)行一次。而在按下的過程中不要有干擾進來，因 為在按下的過程中，一旦有干擾過來可能造成誤觸發(fā)過程，因此我們在設計按鍵電路 的時候應注意不要有干擾進來以用在焊接時應注意： 獨立式按鍵。如果設置過多按鍵，將會占用較多 I/O 口，而且會給布線

19、帶來不便， 因此，此方案適用于按鍵較少的情況。如果選擇此方案，由于按鍵較少，在修改時間 或設置鬧鈴時間時就不能直接輸入，只能通過加或減完成，稍為麻煩一些，但其程序 簡單。 （1）執(zhí)錫補焊時應按照從左到右，由上到下的順序，避免檢查時漏檢或焊接時漏 修。 （2）焊接時要經(jīng)常清洗烙鐵頭，防止烙鐵頭的雜物造成虛焊、針孔、加焊等不良 發(fā)生。 （3） 不要在基板上給烙鐵頭加焊錫，生產(chǎn)過程中不能抖錫、敲錫、甩錫，防止 焊錫渣、焊錫 、珠掉到基板上面。 （4）在壓件或拆件時要先在線路板的銅箔面上加焊錫，要求均勻加熱，避免松香 失效或銅箔翹皮造成線路破壞。 考慮到電路不要復雜性,因而設計成 3 個按鍵,一個為復

20、位,其它 2 個為按數(shù)字時間 的按鍵和確定設好的時間確定.后 2 個按鍵要接 89C2051 端.若想設置鬧鈴，應先按下 復位按鍵，然后長時間按下“設置“按鍵，第一個數(shù)碼管會顯示”C”,然后變?yōu)椤?0- 00-00” ，此時進入鬧鈴設置狀態(tài)，設置方法跟上面一樣，鬧鈴設置完后，下一步要設 置當前時間，調(diào)整方法跳到第一步。 在復位后的待機狀態(tài)下，用于啟動設定時間參數(shù)（對時或定鬧） ； 在設定時間參數(shù)狀態(tài)而且不是設定最低位（即分個位）的狀態(tài)下，用于結束當 前位的設定，當前設定位下移； 在設定最低位（分個位）的狀態(tài)下，用于結束本次時間設定。 2)鍵，用于對當前設定位（編輯位）進行加 1 操作，根據(jù) 1

21、224 小時工作模 式和正在編輯的當前位的含義（時十位、時個位、分十位、分個位）自動進行數(shù)據(jù)的 上限和下限判斷。例如，對 12 小時制，小時的十位只能是 0、1，如果當前值為 0，則 按1 鍵后為 1，再按1 鍵則又回復到 0。 3復位電路的設計 目前為止，單片機復位電路主要有四種類型：（1）微分型復位電路；（2）積分 型復位電路；（3）比較器型復位電路；（4）看門狗型復位電路。另外，Maxim 等公司 應用單片機電子鬧鐘的設計 也推出了專用于復位的專用芯片復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號， 直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才 撤銷復位信號，

22、以防電源開關或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復位。當輸入 的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用完成單片機的復位初始化 操作。 單片機目前已被廣泛地應用于家電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動化、航空航天等 領域。市場上比較流行的單片機種類主要有 Intel 公司、Atmel 公司和 Philip 公司的 8051 系列單片機，Motorola 公司的 M6800 系列單片機，Intel 公司的 MCS96 系列單片 機以及 Microchip 公司的 PIC 系列單片機。無論用戶使用哪種類型的單片機，總要涉 及到單片機復位電路的設計。而單片機復位電路設計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)

23、工 作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統(tǒng)，并在實驗室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場卻出現(xiàn) 了“死機” 、 “程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的。圖 1 是一個單片機與大功率 LED 八段顯示器共享一個電源，并采用微分復位電路的實例。 在這種情況下，系統(tǒng)有時會出現(xiàn)一些不可預料的現(xiàn)象，如無規(guī)律可循的“死機” 、 “程 序走飛”等。而用仿真器調(diào)試時卻無此現(xiàn)象發(fā)生或極少發(fā)生此現(xiàn)象。又如圖 2 所示， 在此圖中單片機復位采用另外一種復位電路。在此電路的應用中，用戶有時會發(fā)現(xiàn)在 關閉電源后的短時間內(nèi)再次開啟電源，單片機可能會工作不正常。這些現(xiàn)象，都可認 為是由于單片機復位電路的設計不當引起的

24、。 圖 4 復位電路圖 應用單片機電子鬧鐘的設計 4顯示電路的設計 就時鐘而言，通?？刹捎靡壕э@示或數(shù)碼管顯示。由于一般的段式液晶屏，需要 專門的驅動電路，而且液晶顯示作為一種被動顯示，可視性相對較差；對于具有驅動 電路和微處理器接口的液晶顯示模塊（字符或點陣） ，一般多采用并行接口，對微處理 器的接口要求較高，占用資源多。另外，89C2051 本身無專門的液晶驅動接口，因此， 本時鐘采用數(shù)碼管顯示方式。數(shù)碼管作為一種主動顯示器件，具有亮度高、價格便宜 等優(yōu)點，而且市場上也有專門的時鐘顯示組合數(shù)碼管。基于 AT89S51 單片機的控制系 統(tǒng)包括四部分：數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)、時鐘電路、語音錄音電路

25、和報音提示信息電路。 用數(shù)碼管作為顯示器。數(shù)碼管的驅動電路簡單，使用方便，如果選擇了此方案， 那么在夜間看時間的時候就不需要有光源，非常方便。其缺點是功耗較大。由于數(shù)碼 管使用起來較為方便，在夜間看時間也很方便，因此我們選擇了數(shù)碼管作為顯示器. 發(fā)音部分: 用軟件方法產(chǎn)生方波輸出，通過三極管放大后驅動蜂鳴器發(fā)音，這樣就可以省去 硬件振蕩電路，降低成本。 （二）系統(tǒng)軟件的設計 系統(tǒng)軟件的設計方法與硬件設計的方法是相同的，也是根據(jù)系統(tǒng)的各個功能，劃 分成各個子模塊，分別對每個模塊來進行設計，然后在通過各個模塊之間的調(diào)用來實 現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。 系統(tǒng)軟件部分的設計模塊有：按鍵電路的軟件設計、復位電路

26、的軟件設計、顯示 電路的軟件設計共 3 個模塊。 發(fā)音部分: 用軟件方法產(chǎn)生方波輸出，通過三極管放大后驅動蜂鳴器發(fā)音，這樣就可以省去 硬件振蕩電路，降低成本。 電源: 如果是用電池供電，就比較方便攜帶，但是本系統(tǒng)，采用了數(shù)碼管作為顯示器， 功耗較大，需要經(jīng)常更換電池。況且，本系統(tǒng)的體積較大，即使使用電池供電也不能 隨身攜帶，因此，用電池供電不大合適，所以用外部穩(wěn)壓電源來供電。 1軟件設計 軟件功能: 應用單片機電子鬧鐘的設計 （1）檢測按鍵。當系統(tǒng)檢測到某個案件被按下時，轉到相應子程序處理，可實現(xiàn) 校時、設定鬧鈴時間的功能。 (2) 顯示。系統(tǒng)通過調(diào)用顯示子程序，可將顯示緩沖區(qū)里的內(nèi)容通過動態(tài)

27、掃描方 式輸出到數(shù)碼管顯示器。 (3) 計時。系統(tǒng)通過中斷和軟件計數(shù)器可產(chǎn)生秒信號。每到 1s，系統(tǒng)將會調(diào)整時 間存儲單元的內(nèi)容，從而實現(xiàn)計時功能。 (4) 比較。每當秒存儲單元的內(nèi)容為 0 時，系統(tǒng)通過調(diào)用比較子程序可判斷當前 時間是否符合鬧鈴條件，若符合，則調(diào)用發(fā)音子程序使蜂鳴器發(fā)出鬧鈴聲音。 (5) 產(chǎn)生音頻方波輸出。系統(tǒng)通過軟件產(chǎn)生音頻方波輸出使蜂鳴器發(fā)聲，這樣可 以省去硬件振蕩電路。 (6) 拆分。為了提高存儲單元的利用率，本系統(tǒng)將時間數(shù)據(jù)壓縮成壓縮 BCD 碼后 再送入顯存才能顯示。 (7) 合并。為了提高修改時間的速度，可先對現(xiàn)存內(nèi)容逐位修改，然后調(diào)用合并 子程序把顯存內(nèi)容合并后

28、送入指定存儲單元。 (8) 設定。系統(tǒng)進入設定狀態(tài)后，可通過按“設定”鍵改變閃亮位位置和按“+” 或“-”鍵來加 1 或減 1 閃亮位內(nèi)容，從而達到報時和設定鬧鈴時間的目的。 軟件設計: 應用單片機電子鬧鐘的設計 圖 5 T0中斷服務程序流程圖 應用單片機電子鬧鐘的設計 調(diào)整鍵按下 數(shù)碼管熄滅進入 省電模式 數(shù)碼管熄滅進入 省電模式 調(diào)整鍵按下 調(diào)整鍵按下 數(shù)碼管熄滅進入 省電模式 后一個數(shù)碼管閃爍 直到時間設置完成 加1鍵按下調(diào)整鍵按下 數(shù)字加1并閃爍 數(shù)碼管熄滅進入 省電模式 調(diào)整鍵按下 數(shù)字加1并閃爍 第一個數(shù)碼管變 進入調(diào)時 模式第一個管子閃爍 開始初始化 調(diào)整鍵按下很短 數(shù)碼管顯示0

29、0-00-00 同時等待設置時間 調(diào)整鍵按下較長 第一個數(shù)碼管先變 后變 進入 鬧鈴設置模式第一個管子閃爍 調(diào)整鍵按下加1鍵按下 后一個數(shù)碼管閃爍 直到時間設置完成 圖6 電路流程圖 系統(tǒng)功能及使用方法: 系統(tǒng)上電后，自動進入時鐘狀態(tài)。若在此時按下“設定”鍵，顯示器上將出現(xiàn)閃 亮位，再按“+”或“-”則可以加或減閃亮位內(nèi)容，修改完一位后再按“設定”可改 應用單片機電子鬧鐘的設計 變閃亮位位置繼續(xù)修改下一位。修改完成后按“確定”鍵即可退出設定狀態(tài)進入正常 顯示時鐘狀態(tài)。 在正常顯示時鐘狀態(tài)時按下“鬧鐘”鍵可進入鬧鐘狀態(tài)，此時按“+”或“-”可 上下翻動鬧鐘表；按“設定”鍵可修改當前顯示的鬧鐘時間

30、，修改方法與修改時鐘相 同。在查看鬧鐘表狀態(tài)下按“鬧鐘”鍵可以開/關當前顯示的鬧鐘時間，當顯示器第 5 位顯示“-”時表示鬧鈴已開。按“時鐘”鍵返回正常顯示時鐘狀態(tài)。若想設置鬧鈴， 應先按下復位按鍵，然后長時間按下“設置“按鍵，第一個數(shù)碼管會顯示”C”,然后變 為”00-00-00” ，此時進入鬧鈴設置狀態(tài)，設置方法跟上面一樣，鬧鈴設置完后，下一 步要設置當前時間，調(diào)整方法跳到第一步。這樣設置好后，她就能按照主人的意思， 定時的把你鬧醒啦！ 我們先了解簡易鬧鐘的設計方法，并自己動手設計電路和編寫實現(xiàn)鬧鐘功能的程 序。簡易鬧鐘要實現(xiàn)以下功能：1、 、能正確顯示鬧鐘的走時 2、可以進行當前時間的設

31、 置 3、可以設置鬧鐘時間，并在時間到時發(fā)出響聲。 設計中，我們利用儀器中所提供的以上提到的芯片和軟件編程結合的思路。本設 計的軟件編程由四部分構成，下面將對照程序的構成來闡述我們組對簡易鬧鐘的方案 設計，具體設計方案如下：（一）在主程序中，填寫中斷向量表，應用 8255A 的 IRQ7 和 IRQ5 端。利用 8253A 和 8259A 完成計時一秒的功能，然后通過更新時間的子程序完 成時間跳變的功能，待到新的時間判斷是否到達設定的鬧鐘的時間，如果是，則啟動 揚聲器；如果否，則繼續(xù)進行顯示時間。 （二）鬧鐘的時間是變化的，在更新時間的子 程序中，首先判斷更改后的秒數(shù)是否小于 10，如果是，則

32、返回主程序；如果否，則秒 的個位跳變成 0，秒的十位加一；再次判斷秒的十位，過程同判斷秒的個位相同。 （三） 簡易鬧鐘最重要的功能就是“Its time to do something!”在這部分，主要要考慮 的也是判斷當前時間是不是設定的鬧鐘時間。如果跳變后的時間的四位完完全全的和 設定的鬧鐘時間相同，則揚聲器應該響起，提示鬧鐘的主人“Time is up!”從鬧鐘的 分鐘的十位開始依次判斷，如果前一個鬧鐘位的顯示與設定的鬧鐘時間對應位相同， 則轉入判斷下一位；如果不相同，則返回主程序。都判斷后，如果都相同，則設置啟 動鬧鐘的對應位為 1，啟動揚聲器。 （四）在顯示時間的子程序中，時間從 0

33、，0，0，0 開始顯示。四位數(shù)字的顯示各由一段程序完成。 2整個系統(tǒng)軟件部分的總體設計 在各個模塊的軟件設計完成后，便可以對整個系統(tǒng)進行整體的軟件設計。其根本的 設計思路是通過設置一些聯(lián)系信號，把原本功能獨立的各個模塊聯(lián)結在一起，從而實 現(xiàn)整體系統(tǒng)的功能。 應用單片機電子鬧鐘的設計 四、 系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析 （一）系統(tǒng)的調(diào)試方法 整個系統(tǒng)調(diào)試的主要思想是：先每個模塊進行調(diào)試，然后整個系統(tǒng)一起調(diào)試。先 軟硬件分開調(diào)試，然后一起調(diào)試。遵循先部分后整體的原則。 系統(tǒng)的在調(diào)試過程中要注意以下幾點： （1）硬件電路焊完之后，在上電之前一定要先用萬用表檢測電源和地之間是否短 路。 （2）上電之后要用示波

34、器觀察信號的在電路中變化的情況，與設計當初的情況相 比較，找出差別，并進行分析。 （3）軟件調(diào)試過程中可以使用斷點、單步執(zhí)行等常用的方法。 （4）軟硬件聯(lián)調(diào)時，要注意軟件部分要一個功能一個功能的調(diào)試。 1輸入按鍵的調(diào)試 輸入按鍵的調(diào)試，只要按鍵按下去時，按鍵有相應的反應就行，通過程序來判斷， 單片機 I/O 是否能夠識別出。 2復位電路的調(diào)試 當電源剛接通時，接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化。 3顯示電路的調(diào)試 在本設計中，顯示電路只需完成，當輸入數(shù)字時能正確顯示數(shù)字. 4整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào) 在系統(tǒng)各個部分都調(diào)試完畢之后，即可以進行整個系統(tǒng)的調(diào)試。由于前面各個部 分的調(diào)試做的都比較充分，所以在實際調(diào)試

35、過程中，能夠較順利的實現(xiàn)整個系統(tǒng)預期 的功能。 （二）系統(tǒng)的性能分析 系統(tǒng)能在設定的時間內(nèi)鬧鈴，但聲音有點沙啞。這是因為控制蜂鳴器的 I/O 口每 次取反后，必須調(diào)用一次顯示子程序后才能再次取反，否則在發(fā)音期間不能顯示，而 調(diào)用一次顯示子程序需要的時間大約為 6ms（6 位每位 1ms）,所以振蕩頻率 f=1/T=1/（2*6ms）83Hz，顯然這個頻率過低，這就是造成聲音沙啞的原因。經(jīng)測試， 其時鐘誤差約為 3 秒天，這是因為從定時器向 CPU 發(fā)出中斷申請信號到重裝定時初 值的過程需要一定的時間。 本系統(tǒng)通過測試，能夠實現(xiàn)以下功能： 應用單片機電子鬧鐘的設計 （1）按鍵輸入。 （2）鬧鈴聲

36、音。 （3）LED 顯示。 應用單片機電子鬧鐘的設計 18 結 論 本次畢業(yè)設計我很早就開始準備，并且先自己買器件動手制作，因此能夠較早的 完成全部的設計任務。通過本次設計，使自己在單片機應用系統(tǒng)設計方面的能力有了 長足進步。本次畢業(yè)設計應用單片機電子鬧鐘的設計與制作，作為一種智能化產(chǎn)品， 具有成本低，使用方便，可靠性高和可擴展性強的特點。 應用單片機電子鬧鐘的設計 參考文獻參考文獻 1.李捷，陳典濤等，一種應用單片機電子鬧鐘的設計與制作設計J ，農(nóng)機化研 究，2005。 2.陳明熒.8051 單片機課程設計實訓教材 北京:清華大學出版社 2004 3.胡漢才.單片機原理及其接口技術 北京:清

37、華大學出版社 1995 4.徐淑華 程退安 姚萬生 .單片機微型機原理及應用 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1994 5.丁元杰.單片機原理與應用.機械工業(yè)出版社出版.2003 年 2 月.58-67 6. 朱定華.單片機原理及接口技術.電子工業(yè)出版社出版.2004 年 5 月.32-46 7. 何立民.單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術.北京航空航天大學出版社出版.2005 年 2 月.16-45 8. 江曉安、董秀峰.模擬電子技術.西安電子科技大學出版社.2003 年 9 月.46-110 9. 陸坤.電子設計技術. 成都電子科技大學出版社.1996 年 5 月.31-76 應用單片機電子鬧鐘的

38、設計 致致 謝謝 在論文即將完成之際，我首先向關心幫助和指導我的導師王殿學老師表示衷心的 感謝并致以崇高的敬意! 在論文工作中，一直得到王老師的悉心指導。王老師以其淵 博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風和她敏捷的思維、飽滿的工作熱情以及 對我的耐心指導和嚴格要求給我留下了深刻的印象，使我在理論和實際應用兩方面的 能力都得到了很大的提高，使我受益匪淺。王老師治學嚴謹、待人誠懇，他高屋建瓴 的學術眼光、對事業(yè)孜孜不倦地追求和勤奮不輟的精神將使我終生受益，是我終生學 習的榜樣，在此向恩師致以最誠摯的謝意。 我還要感謝我的同學們，他們在畢業(yè)設計期間給我了莫大的支持與幫助，為我提 供了一個良好的學

39、習和生活環(huán)境，并且對于我提出的任何難題都給予熱心、耐心的解 答，使我受益頗深。 感謝應用電子技術專業(yè)的全體老師對我的諄諄教導，你們的教誨將使我受益終生。 感謝全體同學，你們的關心和友愛使我很感動！ 感謝我的父母對我的養(yǎng)育之恩! 感謝所有幫助過我的人們! 最后，再次感謝王殿學老師對我的鼓勵、支持與關懷，這些我將永生難忘！ 應用單片機電子鬧鐘的設計 附錄附錄 A A 原理圖原理圖 應用單片機電子鬧鐘的設計 附錄附錄 B B（程序）（程序） ;定義變量; S1EQUP3.4;按鍵 JIAEQUP3.5 SECLEQU24H;各個顯示單元 SECHEQU25H HENGXIAN EQU26H MINU

40、LEQU27H MINUHEQU28H HENGEQU29H HOURLEQU2AH HOURHEQU2BH SECONDEQU2DH;秒變量單位 COUNTEQU2EH;溢出中斷計數(shù)器 SETFLAGEQU20H HHEQU00H;移位時用到的單元 HLEQU01H MHEQU02H MLEQU03H WARNSLEQU2FH WARNSHEQU30H WARNMLEQU32H;報警分低位 WARNMHEQU33H;報警分高位 WARNHLEQU35H;報警時低位 WARNHHEQU36H;報警時高位 WARNCNTEQU37H;已設定鬧鈴時間標志 WARNINGBIT 0CH;鬧鈴標志 W

41、ARNSETTEDBIT 0DH;已設定鬧鈴時間標志 ;誤差修正; TFIXBIT 0EH;開始修正標志 NEQU60;誤差值,單位:1/10s,默認為 0,即不修正 ;程序入口地址; ORG0000H LJMPMAIN ORG000BH;定時器 T0 溢出中斷入口 LJMPTIMER0 ORG0030H 應用單片機電子鬧鐘的設計 ;主程序; MAIN: MOVSP,#60H;堆棧設置 CLRTFIX;誤差開始修正標志初始化 MOVCOUNT,#0 LCALL SYS_INIT;系統(tǒng)初始化 LCALL T0_INIT;定時器初始化 LCALL SETTIME;等待設置當前時間 MAIN_0:

42、MOVIE,#80H;設置完后開始走時,啟動定時器 T0 SETBTR0;允許 T0 溢出中斷 ;LCALL DELAY10MS LCALL DISPLAY1 ;系統(tǒng)初始化子程序; SYS_INIT: MOVIE,#00H;關中斷 MOVR0,#20;清變量 MOVR1,#10H MOVA,#00H SYS_0: MOVR0,A INC R0 DJNZR1,SYS_0 RET ;定時器、串口初始化; T0_INIT: MOVTMOD,#01H MOVTH0,#3CH MOVTL0,#0B0H RET ;鬧鈴時間設定; SETWARN: MOVWARNHH,#0 MOVWARNHL,#0 MOV

43、WARNMH,#0 MOVWARNML,#0 MOVWARNSH,#0 MOVWARNSL,#0 MOVSETFLAG,#00 SETBHH KAISHI_NAO: LCALL DISPLAYNEW1 SETW_1: JBS1,LOOP3 LCALL DELAY10MS JBS1,LOOP3 JNB S1,$ JBML,LOOPW1 MOVA,SETFLAG RL A ;當前位右移 l 位（標志左移 1 位） 應用單片機電子鬧鐘的設計 MOV SETFLAG,A ;回存 SJMP SET_W2 LOOP3: LJMPSET_W2 LOOPW1: LJMPKAISHI1 SET_W2: LCAL

44、L DISPLAYNEW1 JBJIA,SETW_1 LCALL DELAY10MS JBJIA,SETW_1 JNB JIA,$ JNB HH,SHI_W2 ;為真,則當前位滅 INC WARNHH MOVA,WARNHH XRLA,#3 JZSET_W1_1 LJMPKAISHI_NAO SET_W1_1: MOVWARNHH,#0 LJMPKAISHI_NAO SHI_W2: JNB HL,FEN_W1 INC WARNHL MOVA,WARNHH CJNEA,#2,SHI_W2_1 MOVA,WARNHL XRLA,#05H;小時低位只能是 0-4 JZSET_W21 LJMPKAIS

45、HI_NAO SHI_W2_1: MOVA,WARNHL XRLA,#0AH JZSET_W21 LJMPKAISHI_NAO SET_W21: MOVWARNHL,#0 LJMPKAISHI_NAO FEN_W1: JNB MH,FEN_W2 INC WARNMH MOVA,WARNMH XRLA,#6 JZSET_W22 LJMPKAISHI_NAO SET_W22: MOVWARNMH,#0 LJMPKAISHI_NAO FEN_W2: INC WARNML MOVA,WARNML XRLA,#0AH JZSET_W23 LJMPKAISHI_NAO SET_W23: 應用單片機電子鬧鐘

46、的設計 MOVWARNML,#0 LJMPKAISHI_NAO ;設置時間鬧鈴掃描; DISPLAYNEW1: MOVA,#0AH MOV31H,A MOV34H,A MOVR0,#2FH MOVR3,#0FEH PLAYNEW1: MOVA,R3 MOVP2,A MOVA,R0 MOVDPTR,#TABLE MOVCA,A+DPTR MOVP0,A LCALL DELAY1MS INC R0 MOVA,R3 JNB ACC.7,LOOP2 RL A MOVR3,A SJMPPLAYNEW1 LOOP2:RET ;時間調(diào)整; SETTIME: MOVHOURH,#0 MOVHOURL,#0 M

47、OVMINUH,#0;計時無保存,可能是鬧鈴沒進去 MOVMINUL,#0 MOVSECH,#0 MOVSECL,#0 MOVSETFLAG,#00 SETBHH PANLING: LCALL DISPLAYNEW JBS1,PANLING LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS JBS1,KAISHI1 ;LCALL DELAY10MS JNB S1,SETC_1;按住時間更長為設置鬧鈴,第一個數(shù)碼管顯示為“C“ SETNAO: SETBWARNSETTED LC

48、ALL SETWARN SETC_1: LCALL SETC KAISHI1: MOVHOURH,#0 MOVHOURL,#0 應用單片機電子鬧鐘的設計 MOVMINUH,#0 MOVMINUL,#0 MOVSECH,#0 MOVSECL,#0 MOVSETFLAG,#00 SETBHH KAISHI: LCALL DISPLAYNEW SET_1: JBS1,SET_2 LCALL DELAY10MS JBS1,SET_2 JNB S1,$ JBML,LOOP1 MOVA,SETFLAG RL A ;當前位右移 l 位（標志左移 1 位） MOV SETFLAG,A ;回存 SJMP SET

49、_2 LOOP1: LJMPMAIN_0 SET_2: LCALL DISPLAYNEW JBJIA,SET_1 LCALL DELAY10MS JBJIA,SET_1 JNB JIA,$ JNB HH,SHI_2;為真,則當前位滅 INC HOURH MOVA,HOURH XRLA,#3 JZSET_1_1 LJMPKAISHI SET_1_1: MOVHOURH,#0 LJMPKAISHI SHI_2: JNB HL,FEN_1 INC HOURL MOVA,HOURH CJNEA,#2,SHI_2_1 MOVA,HOURL XRLA,#05H;小時低位只能是 0-4 JZSET_21 L

50、JMPKAISHI SHI_2_1: MOVA,HOURL XRLA,#0AH JZSET_21 LJMPKAISHI SET_21: MOVHOURL,#0 LJMPKAISHI FEN_1: JNB MH,FEN_2 INC MINUH 應用單片機電子鬧鐘的設計 MOVA,MINUH XRLA,#6 JZSET_22 LJMPKAISHI SET_22: MOVMINUH,#0 LJMPKAISHI FEN_2: INC MINUL MOVA,MINUL XRLA,#0AH JZSET_23 LJMPKAISHI SET_23: MOVMINUL,#0 LJMPKAISHI ;鬧鈴標志;

51、SETC: MOVP2,#7FH MOVP0,#39H JNB S1,SETC LJMPSETNAO ;設置時間掃描; DISPLAYNEW: MOVA,#0AH MOV29H,A MOV26H,A MOVR0,#24H MOVR3,#0FEH PLAYNEW: MOVA,R3 MOVP2,A MOVA,R0 MOVDPTR,#TABLE MOVCA,A+DPTR MOVP0,A LCALL DELAY1MS INC R0 MOVA,R3 JNB ACC.7,LOOP RL A MOVR3,A SJMPPLAYNEW LOOP:RET ;走時掃描; DISPLAY1: MOVA,#0AH MO

52、V29H,A MOV26H,A MOVR0,#24H MOVR4,#0FEH ;JNB P3.4,BAOHU ;LCALL DELAY5 應用單片機電子鬧鐘的設計 PLAY: JNB WARNING,LING JNB P3.5,QINGLING CPLP1.0 LJMPLING ;LCALL DELAY10MS ;LCALL DELAY10MS QINGLING: CLRWARNING LING: ;LCALL DELAY10MS ;LCALL DELAY5MS JNB P3.4,BAOHU MOVA,R4 MOVP2,A MOVA,R0 MOVDPTR,#TABLE MOVCA,A+DPTR

53、 MOVP0,A LCALL DELAY2MS INC R0 MOVA,R4 JNB ACC.7,DISPLAY1 RL A MOVR4,A SJMPPLAY BAOHU: MOVP2,#0FFH LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS BAOHU1: JNB WARNING,BAOHU2 LJMPLING BAOHU2: JNB P3.4,PLAY1 ;BAOHU: ;JNB P3.4,PLAY ;LCALL DELAY10MS ;JBP3.4,$ ;LCALL DELAY10MS ;JBP3.4,PLAY LJMPBAOHU1

54、PLAY1: LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS JBP3.4,PLAY LJMPBAOHU1 ;計時; TIMER0: PUSHACC;A 壓棧保護 MOVTH0,#3CH;100MS 定時常數(shù) 應用單片機電子鬧鐘的設計 MOVTL0,#0B0H INC COUNT MOVA,COUNT JBTFIX,T0_00 XRLA,#10 SJMPT0_01 T0_00: XRLA,#N T0_01: JZT0_1 POPACC RETI T0_1: CLRTFIX MOVCOUNT,#00H INC SEC

55、OND MOV A,SECOND CPLP1.1 CPLP1.2 XRLA,#2 JZT0_2_1 POPACC RETI T0_2_1: MOVSECOND,#00H ;CPLP1.1 INC SECL MOVA,SECL XRLA,#0AH JZT0_2_2 POPACC RETI T0_2_2: MOVSECL,#00H INC SECH MOVA,SECH XRLA,#06H JZT0_2 POPACC RETI T0_2: MOVSECH,#00H INC MINUL MOVA,MINUL XRLA,#0AH JZT0_3 LJMPADJUST T0_3: MOVMINUL,#00H

56、 INC MINUH MOVA,MINUH XRLA,#06 JZT0_30 LJMPADJUST T0_30: 應用單片機電子鬧鐘的設計 MOVMINUH,#00H INC HOURL;小時低位+1(即變化了),則還要判斷高位是否進位判斷小 ;時高位,如為 0,1,則小時低位可以到 9,否則,只能 03 MOVA,HOURH CJNEA,#2,T0_300 MOVA,HOURL XRLA,#04 JZT0_4;如為 3 則轉 LJMPADJUST;時或分改變均要進行鬧鈴判斷 T0_300: MOVA,HOURL XRLA,#0AH JZT0_4;如為 3 則轉 LJMPADJUST;時或分改

57、變均要進行鬧鈴判斷 T0_4: MOVHOURL,#00;高位進行處理 INC HOURH MOVA,HOURH XRLA,#03;判斷高位是否到 3 JZT0_40 LJMPADJUST T0_40: MOVHOURH,#00H;到 3,則做回 0 處理(24 小時制中時高位只能是 2) ;時分發(fā)生改變時,必須進行鬧鈴判斷 ADJUST: JBWARNSETTED,ADJUST_1 ;如果沒設定鬧鈴,則不判斷 POPACC RETI ADJUST_1: MOVA,HOURH;否則,與設定鬧鈴時間比較 XRLA,WARNHH JNZ ADJUST_2 MOVA,HOURL XRLA,WARNH

58、L JNZ ADJUST_2 MOVA,MINUH XRLA,WARNMH JNZ ADJUST_2 MOVA,MINUL XRLA,WARNML JNZ ADJUST_2;一致,則設置鬧鈴標志 SETBWARNING;設置開始鬧鈴標志 POPACC RETI ADJUST_2: CLRWARNING;清鬧鈴標志 POPACC;否則,不設置鬧鈴標志 RETI ;按鍵判斷子程序; TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H TABLE1: 應用單片機電子鬧鐘的設計 DB 0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0F

59、DH,87H,0FFH,0EFH ;延時子程序; DELAY10MS: MOVR6,#20 D2:MOVR7,#248 DJNZR7,$ DJNZR6,D2 RET DELAY5MS: MOVR6,#10 D4:MOVR7,#248 DJNZR7,$ DJNZR6,D4 RET DELAY2MS: MOVR6,#4 D1:MOVR7,#248 DJNZR7,$ DJNZR6,D1 RET DELAY1MS: MOVR6,#2 D3:MOVR7,#248 DJNZR7,$ DJNZR6,D1 RET DELAY100MS: MOVR6,#200 D5:MOVR7,#248 DJNZR7,$ DJNZR6,D2 RET END