定時(shí)鬧鐘設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告[共39頁(yè)]

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1、西安文理學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 定時(shí)鬧鐘設(shè)計(jì) 摘要： 本設(shè)計(jì)目的是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的定時(shí)鬧鈴時(shí)鐘，可以放在宿舍或教室使用，在夜晚或黑暗的場(chǎng)合也可以使用?？梢栽O(shè)置現(xiàn)在的時(shí)間以及鬧鈴的時(shí)間并且顯示出來(lái)，若時(shí)間到則發(fā)出一陣聲響。 本次設(shè)計(jì)的定時(shí)鬧鐘在硬件方面就采用了AT89C52芯片，用6位LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。LED用P0口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，采用的是動(dòng)態(tài)掃描顯示，能夠比較準(zhǔn)確顯示時(shí)時(shí)—分分—秒秒。通過(guò)五個(gè)功能按鍵可以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的修改、定時(shí)和鬧鈴終止，鬧鐘設(shè)置的時(shí)間到時(shí)蜂鳴器可以發(fā)出聲響。在軟件方面用C51編程。整個(gè)定時(shí)鬧鐘系統(tǒng)能完成時(shí)間的顯示，調(diào)時(shí)和設(shè)置鬧鐘、停止響鈴等功能，并經(jīng)

2、過(guò)系統(tǒng)仿真后得到了正確的結(jié)果。 關(guān)鍵詞：定時(shí)鬧鐘；蜂鳴器；AT89C52；74HC245； 目錄 第1章 緒論 1 1.1設(shè)計(jì)目的 1 1.2設(shè)計(jì)要求和任務(wù) 1 1.2.1設(shè)計(jì)要求： 1 1.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)： 1 1.3論文主要內(nèi)容 1 第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求 2 2.2總體設(shè)計(jì)方案 2 2.3系統(tǒng)軟件 3 2.4系統(tǒng)硬件 3 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4 3.1系統(tǒng)硬件模塊及功能 4 3.2主控模塊 4 3.2.1主芯片AT89C52 4 3.2.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 7 3.2.3 74HC245芯片 7 3.3 LED顯示模塊 9

3、3.4 按鍵模塊 9 3.5警報(bào)模塊 10 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 11 4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述 11 4.2主程序設(shè)計(jì) 11 4.3單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 11 4.3.1中斷源 11 4.3.2中斷的優(yōu)先級(jí)別 12 4.4主程序 12 第5章 系統(tǒng)測(cè)試 13 5.1測(cè)試內(nèi)容 13 5.2測(cè)試環(huán)境 13 5.3測(cè)試步驟 13 5.3.1測(cè)試環(huán)境的構(gòu)建 13 5.3.2測(cè)試內(nèi)容 14 5.4測(cè)試結(jié)果 14 第 2 頁(yè) 結(jié)論 15 致謝 16 參考文獻(xiàn) 17 附錄 18 第 2 頁(yè) 第1章 緒論 1.1設(shè)計(jì)

4、目的 本次課程設(shè)計(jì)的主題是定時(shí)鬧鐘，其基礎(chǔ)部分是一個(gè)數(shù)字鐘。電路系統(tǒng)由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、顯示器組成。其中秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，這里用51單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用定時(shí)器獲得每一秒的時(shí)刻,然后在程序中，我們就可以給秒進(jìn)行逐秒賦值，滿60秒則進(jìn)位為1分，滿60分則進(jìn)位為1小時(shí)，滿24小時(shí)則時(shí)間重置實(shí)現(xiàn)一天24小時(shí)的循環(huán)。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)一個(gè)六位八段數(shù)碼管顯示出來(lái)。 這里利用51單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鬧鐘的相關(guān)功能。實(shí)驗(yàn)使用了AT89C52、74HC245等芯片，通過(guò)單片

5、機(jī)的P0、P3管腳來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的時(shí)刻。本文將講述AT89C52、74HC245等芯片的基本功能原理，并重點(diǎn)介紹該電子鬧鐘的設(shè)計(jì)。 1.2設(shè)計(jì)要求和任務(wù) 1.2.1設(shè)計(jì)要求： 使用6位七段LED顯示器來(lái)顯示現(xiàn)在的時(shí)間；顯示格式為“時(shí)時(shí)分分秒秒”；具有4個(gè)按鍵來(lái)做功能設(shè)置，可以設(shè)置現(xiàn)在的時(shí)間及顯示鬧鈴設(shè)置時(shí)間；時(shí)間到則發(fā)出一陣聲響，可通過(guò)按鍵復(fù)位；對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)真書寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告并按時(shí)上交。 1.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)： 利用51單片機(jī)結(jié)合七段LED顯示器設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的定時(shí)鬧鈴時(shí)鐘，可以放在宿舍或教室使用，由于用七段LED顯示器顯示數(shù)據(jù)，在夜晚或黑暗的場(chǎng)合也

6、可以使用。可以設(shè)置現(xiàn)在的時(shí)間及顯示鬧鈴設(shè)置時(shí)間，若時(shí)間到則發(fā)出一陣聲響。 1.3論文主要內(nèi)容 論文分別敘述從硬件和軟件上實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的過(guò)程。第2章為總體設(shè)計(jì)方案。第3章主要介紹設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)需要解決的硬件問題。依次介紹所使用的各種硬件的使用方法，并附上仿真電路圖和文字說(shuō)明。第4章從軟件的角度說(shuō)明實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)需要解決的問題。 第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求 系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)以下功能： 1．當(dāng)電源接通時(shí)，系統(tǒng)能正確顯示當(dāng)前時(shí)間。 2．當(dāng)前時(shí)間與實(shí)時(shí)時(shí)間有誤差時(shí)，可以通過(guò)鍵盤調(diào)整當(dāng)前時(shí)間。 3．系統(tǒng)允許進(jìn)行鬧鐘設(shè)置，開啟鬧鐘功能時(shí)，當(dāng)設(shè)置的鬧鐘時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間一致的時(shí)候，系統(tǒng)通過(guò)蜂鳴器發(fā)

7、出警報(bào)聲并且可以通過(guò)按鍵停止。 2.2總體設(shè)計(jì)方案 功能組成： 本次設(shè)計(jì)中的計(jì)時(shí)功能很容易實(shí)現(xiàn)，難點(diǎn)在于時(shí)鐘功能和鬧鐘功能的切換和時(shí)間的設(shè)置。 該電子鬧鐘設(shè)計(jì)對(duì)51單片機(jī)定時(shí)器0裝初值，使其初值對(duì)應(yīng)50ms，定時(shí)器0的中斷次數(shù)達(dá)到20次就剛好為1s，當(dāng)秒部分計(jì)數(shù)到60時(shí)置零，并向分部分進(jìn)一；當(dāng)分部分計(jì)數(shù)到60時(shí)置零，并向時(shí)部分進(jìn)一，當(dāng)時(shí)部分計(jì)數(shù)到24時(shí)置零，從而滿足時(shí)鐘的正常工作。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)通過(guò)4個(gè)按鍵來(lái)完成一個(gè)鬧鐘的基礎(chǔ)功能雖然可以實(shí)現(xiàn)，但是用戶用起來(lái)就會(huì)很麻煩，因?yàn)橛械逆I必須有多種功能和不同的觸發(fā)方式，我認(rèn)為可以增加少許按鍵來(lái)方便用戶快速了解到我們的鬧鐘是如何進(jìn)行

8、控制的。所以本次設(shè)計(jì)設(shè)置5個(gè)鍵依次對(duì)其進(jìn)行“時(shí)間校準(zhǔn)”、“鬧鐘設(shè)置”、“秒分時(shí)切換/終止警報(bào)”、“加1按鈕”、“減1按鈕”?！懊敕謺r(shí)切換/終止報(bào)警”鍵在調(diào)時(shí)狀態(tài)中，起時(shí)分秒切換的作用，在非調(diào)試狀態(tài)下，起鬧鐘終止的作用。 當(dāng)用戶按下“時(shí)間校準(zhǔn)”的按鈕后，程序會(huì)關(guān)閉T0定時(shí)器，之后時(shí)鐘停止工作，此時(shí)數(shù)碼管會(huì)顯示當(dāng)前靜止的時(shí)間，說(shuō)明已經(jīng)進(jìn)入時(shí)間校準(zhǔn)的界面了。在完成時(shí)間校準(zhǔn)后，打開T0定時(shí)器，時(shí)鐘會(huì)在設(shè)置好的時(shí)間上繼續(xù)工作走秒。 當(dāng)用戶按下“鬧鐘設(shè)置”按鈕后，會(huì)將當(dāng)前時(shí)間復(fù)制出來(lái)提供給定時(shí)界面，注意此時(shí)我們的時(shí)鐘仍然在繼續(xù)工作，只是數(shù)碼管顯示的是定時(shí)模式的靜止時(shí)間。當(dāng)設(shè)置好后，此時(shí)用戶設(shè)置的時(shí)間只

9、要沒有觸發(fā)過(guò)鬧鈴，再次按“鬧鐘設(shè)置”按鈕就能查看并修改，即鬧鐘會(huì)保存下用戶最后一次未被觸發(fā)的鬧鐘時(shí)間。 當(dāng)正常工作的時(shí)鐘時(shí)刻到達(dá)了預(yù)設(shè)的鬧鈴時(shí)刻，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，屏幕會(huì)閃爍并顯示當(dāng)前時(shí)間?？紤]到用戶可能已經(jīng)被提醒而不想繼續(xù)被鬧鈴聲干擾，還提供了一個(gè)能夠終止鬧鈴的功能，此功能與“時(shí)分秒切換”功能共用同一按鍵，按下后時(shí)鐘繼續(xù)正常工作，且鬧鐘功能又可以重新設(shè)置。 2.3系統(tǒng)軟件 本設(shè)計(jì)在Keil編程環(huán)境下，使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程的編輯。編輯成功后，通過(guò)仿真軟件Proteus進(jìn)行仿真測(cè)試。 2.4系統(tǒng)硬件 LED顯示屏×1 主控芯片：AT89C52 鬧鐘提示：蜂鳴器 人機(jī)交互：

10、按鍵×5 晶振：12KHz×1 排阻：RESPACK-8×1 電容：10nf×2 總線收發(fā)器：74HC245×2  第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)硬件模塊及功能 系統(tǒng)硬件模塊主要分為以下幾個(gè)模塊： 1．主控模塊：控制其他子模塊。 2．時(shí)鐘模塊：為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)時(shí)間。 3．顯示模塊：顯示系統(tǒng)時(shí)間信息。 4．按鍵模塊：用戶通過(guò)按鍵進(jìn)行人機(jī)交互，修改實(shí)時(shí)時(shí)間、設(shè)置鬧鐘時(shí)間和終止鬧鐘報(bào)警。 5．鬧鐘模塊：在所設(shè)鬧鐘時(shí)間發(fā)出警報(bào)聲。 3.2主控模塊 3.2.1主芯片AT89C52 (1).A

11、T89C52簡(jiǎn)介 AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器

12、和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 AT89C52引腳圖如圖3.2.1： 圖 3.2.1 (2).工作原理 AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XT

13、AL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整

14、狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 P0 口: P0 口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的 方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在Flash編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口: P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)

15、部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），F(xiàn)lash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低8 位地址。 P2 口: P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口P2 寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)

16、拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16 位地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口: P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口除了作為一般的I/O 口線外，

17、更重要的用途是它的第二功能P3 口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST: 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG: 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D

18、0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無(wú)效。 PSEN: 程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。 EA/VPP: 外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀

19、態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 XTAL1: 振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 3.2.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2的引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件可以采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，如圖3.2.2所示。 晶振可以在1.2～12MHZ之間任選，甚至可以達(dá)到24MHz，但是頻率越高功耗也就越大。和晶振并聯(lián)的電容

20、C1、C2的大小對(duì)振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調(diào)作用。 時(shí)鐘電路如圖3.2.2： 圖3.2.2 3.2.3 74HC245芯片 電路中用74HC245芯片充當(dāng)總線收發(fā)器，作用是放大信號(hào)，它具有典型的CMOS型三態(tài)緩沖門電路。由于單片機(jī)或CPU的數(shù)據(jù)/地址/控制總線端口都有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過(guò)其負(fù)載能力，一般應(yīng)加驅(qū)動(dòng)器。 引腳定義： 1引腳DIR：未輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，當(dāng)它為高電平“1”時(shí)，信號(hào)由“A”端口輸入“B”端口輸出；當(dāng)它為低電平“0”時(shí)，信號(hào)由“B”端口輸入“A”端口輸出。 2-9引腳： “A”端口輸入輸出端，每個(gè)端口與“B”端口對(duì)應(yīng)。 11-18引腳

21、：“B”端口輸入輸出端，每個(gè)端口與“A”端口對(duì)應(yīng)。 10引腳：GUD，電源地。 20引腳：VCC，電源正極。 74HC245引腳圖如圖3.2.3（1） ： 圖3.2.3（1） 仿真電路圖如圖3.2.3（2）： 圖3.2.3（2） 3.3 LED顯示模塊 本次課程設(shè)計(jì)采用了6位數(shù)碼管顯示電路。在6位LED顯示時(shí),為了簡(jiǎn)化電路,降低成本,采用動(dòng)態(tài)顯示的方式， 6個(gè)LED顯示器共用一個(gè)8位的I/O, 6位LED數(shù)碼管的位選線分別由相應(yīng)的P2. 0～P2. 5控制,而將其相應(yīng)的段選線并聯(lián)在一起,由一個(gè)8位的I/O口控制,即P0口。譯碼

22、顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)6位LED七段顯示器顯示出來(lái)。到達(dá)定時(shí)電路時(shí)根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)鬧鈴。校時(shí)電路時(shí)用來(lái)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整的。 LED仿真電路圖如圖3.3： 圖 3.3 3.4 按鍵模塊 按鍵模塊共設(shè)置了五個(gè)按鍵，功能分別如下： (1).時(shí)間校準(zhǔn)鍵“CLOCK”: 自鎖開關(guān)，按下后進(jìn)入校準(zhǔn)設(shè)置，再次按下后退出。 (2).鬧鐘設(shè)置鍵“ALARM CLOCK”: 自鎖開關(guān)，按下后進(jìn)入鬧鐘設(shè)置，再次按下后退出。 另外可供用戶對(duì)已經(jīng)設(shè)置的鬧鐘時(shí)間進(jìn)行查看或修改。

23、(3). 秒分時(shí)切換/終止報(bào)警鍵“SWITCH/STOP”: 按鈕開關(guān)，在按下“CLOCK”或“ALARM CLOCK”鍵時(shí)，為時(shí)分秒切換功能，默認(rèn)是“秒”，再次按下是“分”，然后是“時(shí)”之后是“秒”，以此類推。在“CLOCK”或“ALARM CLOCK”鍵未按下時(shí)，為終止報(bào)警功能。 (4).時(shí)間增加鍵“+”:按鈕開關(guān)，可以在進(jìn)入校準(zhǔn)設(shè)置和鬧鐘設(shè)置后，進(jìn)行加一操作。 (5).時(shí)間減少鍵“-”: 按鈕開關(guān)，可以在進(jìn)入校準(zhǔn)設(shè)置和鬧鐘設(shè)置后，進(jìn)行減一操作。 按鍵模塊仿真電路圖如圖3.4： 圖 3.4 3.5警報(bào)模塊 鬧鈴指示設(shè)置有聲和光兩種形式。聲音形式的關(guān)鍵元件是蜂鳴器。蜂鳴器有

24、無(wú)源和有源兩種，前者需要輸入聲音頻率信號(hào)才能正常發(fā)聲，后者則只需外加適當(dāng)直流電源電壓即可，本次設(shè)計(jì)我們使用的是后者。鬧鐘電路是用比較器來(lái)比較計(jì)時(shí)系統(tǒng)和定時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)，如果計(jì)時(shí)系統(tǒng)和定時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)相同，則發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，再和一個(gè)高頻信號(hào)混合，送到放大電路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)鬧響的功能。 蜂鳴器仿真電路圖如圖3.5： 圖 3.5  第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述 該部分主要分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、LED顯示模塊、鍵盤中斷模塊、鬧鐘模塊。實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分主要包括實(shí)時(shí)時(shí)間的讀寫，時(shí)間的修改。LED顯示模塊主要包括顯示屏的初始化，顯示的命令字。鍵盤中斷模塊包括

25、各鍵的定義和作用，按鍵的消抖，各按鍵跳轉(zhuǎn)的子程序分配。鬧鐘模塊包括鬧鐘時(shí)間的設(shè)置，以及對(duì)蜂鳴器啟動(dòng)和停止條件的設(shè)置和處理。 4.2主程序設(shè)計(jì) 主程序包含三個(gè)部分。一是主函數(shù)部分，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化操作；從中斷服務(wù)取得實(shí)時(shí)時(shí)間；判斷鬧鐘時(shí)間是否與實(shí)時(shí)時(shí)間相等并在相等時(shí)發(fā)出警報(bào)聲。第二部分是定時(shí)中斷部分，分兩種情況：負(fù)責(zé)處理從中斷服務(wù)獲得的時(shí)間數(shù)據(jù)并送至LED顯示緩沖顯示，或者顯示鬧鐘設(shè)置界面并顯示鬧鐘時(shí)間的設(shè)置過(guò)程。第三部分是外部中斷，主要定義5個(gè)按鍵的作用，分配每一個(gè)按鍵跳轉(zhuǎn)的子程序。第三部分負(fù)責(zé)時(shí)間和日期的修改，鬧鐘時(shí)間的設(shè)置，停止蜂鳴器鳴叫的功能。 4.3單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 斷系統(tǒng)在單

26、片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代嵌入式控制系統(tǒng)廣泛采用的一種適時(shí)控制技術(shù)，能對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行及時(shí)處理，從而大大提高系統(tǒng)對(duì)外部事件的處理能力。正是有了中斷技術(shù)，單片機(jī)才得以能夠普及。因此，中斷技術(shù)是單片機(jī)的一項(xiàng)重要技術(shù)，掌握中斷技術(shù)能開發(fā)出靈活、高效的單機(jī)片應(yīng)用系統(tǒng)。 4.3.1中斷源 要讓單機(jī)片停止當(dāng)前的程序去執(zhí)行其他程序，需要向它發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)，CPU接收到中斷請(qǐng)求信號(hào)后才能產(chǎn)生中斷。讓CPU產(chǎn)生中斷的信號(hào)稱為中斷源（又稱中斷請(qǐng)求源）。單片機(jī)提供5個(gè)中斷源，其中兩個(gè)為外部中斷請(qǐng)求源INT0（P3.2）和INT1（P3.3），兩個(gè)片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出請(qǐng)求中斷源TF0和TF

27、1，1個(gè)片內(nèi)串行口發(fā)送或接收中斷請(qǐng)求源T1和R1。 4.3.2中斷的優(yōu)先級(jí)別 單片機(jī)內(nèi)的CPU工作時(shí)，如果一個(gè)中斷源向它發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，它就會(huì)產(chǎn)生中斷。但是，如果同時(shí)有兩個(gè)中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU就會(huì)優(yōu)先接收級(jí)別高的中斷請(qǐng)求源，然后再接收優(yōu)先級(jí)別低的中斷請(qǐng)求。表4.3.2列出5個(gè)獨(dú)立中斷請(qǐng)求源由其硬件結(jié)構(gòu)決定的自然優(yōu)先級(jí)排列順序。 中斷源 自然優(yōu)先級(jí) 中斷入口地址 中斷編號(hào) 外部中斷INT0 高 ↓ 低 0003H 0 定時(shí)器T0 000BH 1 外部中斷INT1 0013H 2 定時(shí)器T1 001BH 3 串行口通信中斷R1或T1 0

28、023H 4 表4.3.2 單片機(jī)中斷源的自然優(yōu)先級(jí)、入口地址及中斷編號(hào) 對(duì)應(yīng)于單片機(jī)的5個(gè)獨(dú)立中斷源，應(yīng)有相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。這些中斷服務(wù)程序有專門規(guī)定的存放位置，即表4.3.2的中斷入口地址。當(dāng)有了中斷請(qǐng)求后，CPU可以根據(jù)入口地址迅速找到中斷服務(wù)程序并開始執(zhí)行，大大提高執(zhí)行效率。 4.4主程序 主程序見附錄。  第5章 系統(tǒng)測(cè)試 5.1測(cè)試內(nèi)容 1.顯示部分 2.按鍵部分 5.2測(cè)試環(huán)境 Proteus仿真模擬軟件。 5.3測(cè)試步驟 5.3.1測(cè)試環(huán)境的構(gòu)建 （1）．在Proteus軟件中繪制好定時(shí)鬧鐘仿真模擬電路圖。 （2）．將Keil編譯器生成的

29、.hex文件載入AT89C52芯片。 圖5.3.1（2）載入.hex文件 （3）．在Proteus軟件中，點(diǎn)擊左下角的“play”按鈕啟動(dòng)定時(shí)鬧鐘。如下圖，“play”按鈕在第一個(gè)。 圖5.3.1（3）仿真電路運(yùn)行控制按鈕 5.3.2測(cè)試內(nèi)容 詳細(xì)測(cè)試內(nèi)容如下： 定時(shí)鬧鐘是否能正確顯示時(shí)間；是否能正確顯示鬧鐘設(shè)置時(shí)的界面；是否能正確顯示時(shí)間調(diào)整時(shí)的界面。 (1).顯示時(shí)間 點(diǎn)擊“play”鍵之后，時(shí)鐘系統(tǒng)開始走時(shí)，如圖5.5.2（1）： 圖5.3.2（1） 經(jīng)測(cè)試，顯示結(jié)果達(dá)到預(yù)期要求。 (2).時(shí)間調(diào)整測(cè)試 如果用戶發(fā)現(xiàn)時(shí)間運(yùn)行不對(duì)，要對(duì)時(shí)間進(jìn)行修改和調(diào)整

30、，就需要進(jìn)入時(shí)間修改的界面。預(yù)期可以對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行調(diào)整和修改。系統(tǒng)能正確顯示時(shí)間修改的界面。用戶可以完成時(shí)間的修改。 經(jīng)測(cè)試，該部分運(yùn)行正常。 (3).鬧鐘設(shè)置測(cè)試 在系統(tǒng)能正確顯示時(shí)間之后，用戶若想設(shè)置鬧鐘，可以通過(guò)按鍵完成鬧鐘時(shí)間的設(shè)置。設(shè)置時(shí)間到后蜂鳴器報(bào)警，按下“STOP”鍵后警報(bào)停止 經(jīng)測(cè)試，該部分能正常運(yùn)行。 結(jié)論：通過(guò)以上對(duì)仿真項(xiàng)目的全面測(cè)試，可知仿真部分運(yùn)行正常。 5.4測(cè)試結(jié)果 通過(guò)以上測(cè)試，證明本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所有要求，即能夠正確顯示時(shí)間信息，能夠?qū)Ξ?dāng)前時(shí)間進(jìn)行調(diào)整和修改，并且能夠設(shè)定鬧鐘并在所設(shè)置的鬧鐘時(shí)間發(fā)出警報(bào)聲，通過(guò)按鍵可以停止警報(bào)。 結(jié)論

31、 該系統(tǒng)采用單機(jī)片AT89C52作為核心芯片，結(jié)合一些其他外圍設(shè)備，一起構(gòu)成了一款能夠顯示時(shí)間并且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行修改和設(shè)置定時(shí)鬧鐘的定時(shí)鬧鐘系統(tǒng)。 該系統(tǒng)采用數(shù)碼管顯示屏，能夠清晰顯示時(shí)間信息，并且能夠友好的引導(dǎo)用戶進(jìn)行時(shí)間的修改以及鬧鐘的設(shè)置?？梢酝ㄟ^(guò)各個(gè)寄存地址對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀寫操作，即讀取時(shí)間和修改時(shí)間。利用蜂鳴器為用戶提供鬧鈴功能，能夠在設(shè)定時(shí)間發(fā)出警報(bào)聲提醒用戶。采用按鍵較少的獨(dú)立式鍵盤供人機(jī)交互，操作簡(jiǎn)單方便?？梢酝ㄟ^(guò)鍵盤修改時(shí)間，也可以設(shè)置鬧鈴時(shí)間和修改鬧鈴時(shí)間，另外，在鬧鈴時(shí)間與系統(tǒng)時(shí)間一致，蜂鳴器鳴叫時(shí)，可以通過(guò)按鍵中斷警報(bào)聲?？傊?，該定時(shí)鬧鐘系統(tǒng)完成了市場(chǎng)上一般鬧鐘應(yīng)有的功能

32、，能夠顯示時(shí)間和設(shè)置鬧鐘，可以給用戶提供時(shí)間信息。 該設(shè)計(jì)也存在一些缺點(diǎn)，就是實(shí)際生產(chǎn)時(shí)投入資金會(huì)比市場(chǎng)上一般鬧鐘價(jià)格昂貴，如果進(jìn)行包裝，價(jià)格還會(huì)上升一些。另外，外觀不如市場(chǎng)銷售的鬧鐘美觀。  致謝 衷心感謝雷俊紅老師的指導(dǎo)。  參考文獻(xiàn) [1] 李強(qiáng)，51系列單片機(jī)應(yīng)用軟件編程技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.4： 134-138. [2] 薛慧芳.MCS-51單機(jī)片串行口的一口多用[J].南京化工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1998，S1：84-86. [3] 王東鋒，王會(huì)良，董冠強(qiáng).單機(jī)片C語(yǔ)言應(yīng)用100例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2

33、009.3：218-219，148-152. [4] 樓然苗，李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)（第2版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.1：285-289. 第 35 頁(yè) 附錄： 系統(tǒng)電路圖如下： 系統(tǒng)電路圖 系統(tǒng)程序如下： #include<reg52.h> sbit btnTime = P1^0; sbit btnClock = P1^1; sbit btnSwitch = P1^2; sbit btnUp = P1^3; sbit btnDown = P1^4; sbit pin1 = P2^

34、0; sbit pin2 = P2^1; sbit pin3 = P2^2; sbit pin4 = P2^3; sbit pin5 = P2^4; sbit pin6 = P2^5; sbit pinBuz = P2^6; unsigned char timer = 0,sec,min,hour,count = 0,s = 60,m = 60,h = 24,flag = 0; unsigned char code numbers[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}

35、; void delayMs(unsigned int k){ unsigned int i,j; for(i = k;i>0;i--) for(j = 110;j>0;j--); } void timeChange(){ sec++; if(sec == 60){ sec = 0; min++; if(min == 60){ min = 0; hour++; if(hour == 24) hour = 0; } } }

36、 void showTime(unsigned char zs,unsigned char zm, unsigned char zh){ pin1 = 1; P0 = numbers[zh/10]; delayMs(5); pin1 = 0; pin2 = 1; P0 = numbers[zh%10]&0x7f; delayMs(5); pin2 = 0; pin3 = 1; P0 = numbers[zm/10]; delayMs(5);

37、 pin3 = 0; pin4 = 1; P0 = numbers[zm%10]&0x7f; delayMs(5); pin4 = 0; pin5 = 1; P0 = numbers[zs/10]; delayMs(5); pin5 = 0; pin6 = 1; P0 = numbers[zs%10]; delayMs(5); pin6 = 0; } void setTime(){ unsigned char st,mt,ht;

38、if(btnTime == 0){ delayMs(10); if(btnTime == 0){ st = sec,mt = min,ht = hour; TR0 = 0; while(btnTime == 0){ showTime(st,mt,ht); if(btnSwitch == 0){ delayMs(10); if(btnSwitch == 0){ while(!btnSwitch); count++; if(coun

39、t == 3) count = 0; } } if(btnUp == 0){ delayMs(10); if(btnUp == 0){ while(!btnUp); switch(count){ case 0:st++;if(st == 60)st = 0;break; case 1:mt++;if(mt == 60)mt = 0;break; case 2:ht++;if(ht == 24)ht = 0;break;

40、 default:; } } } if(btnDown == 0){ delayMs(10); if(btnDown == 0){ while(!btnDown); switch(count){ case 0: if(st>0) st--; else st = 0; b

41、reak; case 1: if(mt>0) mt--; else mt = 0; break; case 2: if(ht>0) ht--; else ht = 0; break; default : ; }

42、 } } } TR0 = 1; sec = st,min = mt,hour = ht; } } showTime(sec,mi

43、n,hour); } void setClock(){ if(btnClock == 0){ delayMs(50); if(btnClock == 0){ if(flag == 0){ s = sec; m = min; h = hour; } flag = 1; while(btnClock == 0){ showTime(s,m,h); if(btnSwitch == 0){ delayMs(10); if(bt

44、nSwitch == 0){ while(!btnSwitch); count++; if(count == 3) count = 0; } } if(btnUp == 0){ delayMs(10); if(btnUp == 0){ while(!btnUp); switch(count){ case 0: s++; if(s == 60) s =

45、0; break; case 1: m++; if(m == 60) m = 0; break; case 2: h++; if(h == 24) h = 0; break; default:; } } } if(bt

46、nDown == 0){ delayMs(10); if(btnDown == 0){ while(!btnDown); switch(count){ case 0: if(s>0) s--; else s = 0; break; case 1: if(m>0) m--; else m = 0

47、; break; case 2: if(h>0) h--; else h = 0; break; default:; } } } } } } } void buzzer(){ if((hour == h)&&(min == m)&&(sec == s)){ int i; for(i = 1;i&

48、lt;30;i++){ if(btnSwitch == 0){ delayMs(20); if(btnSwitch == 0){ break; } } pinBuz = 1; delayMs(450); showTime(sec,min,hour); pinBuz = 0; delayMs(300); showTime(sec,min,hour); } flag = 0; } } void init(){ TMOD = 0x01;

49、 TH0 = (65536-45872)/256; TL0 = (65536-45872)%256; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1; pinBuz = 0; } void main(){ init(); while(1){ setTime(); setClock(); buzzer(); } } void T0_ms() interrupt 1{ TH0 = (65536-45872)/256; TL0 = (65536-45872)%256; timer++; if(timer == 20){ timer = 0; timeChange(); } }