单片机课程设计定时闹钟资料.doc

《单片机课程设计定时闹钟资料.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计定时闹钟资料.doc（21页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、太原理工大学现代科技学院 单片机原理与接口技术 课程设计 设计名称 定 时 闹 钟 专业班级 通信12-2班 学 号 姓 名 指导教师 太原理工大学现代科技学院专业班级学生姓名课程名称“单片机原理与应用技术”课程设计设计名称定时闹钟设计周数1.5指导教师温景国设计任务主要设计参数设计一个以单片机为核心的定时闹钟。主要设计参数：1、 显示范围：00：00：00-23：59：59；2、 可以校对时间；3、 可以设置闹钟时间；4、 时间到报警；5、 可以解除报警；6、 动态显示方式。设计内容设计要求1 硬件电路设计：(1) MCU主电路设计；(2) IO接口电路设计；(3) LED显示接口电路设计。

2、2 软件设计：(1) 初始化程序设计；(2) 各功能模块设计；3软件硬件调试。主要参考资 料1 单片机原理与接口技术，李晓林等，电子工业出版社，2015。2 微型计算机控制技术，潘新民等，人民邮电出版社，1999。3 单片机应用系统设计技术，张齐等，电子林业出版社，2010。学生提交归档文件课程设计说明书1份课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面任务书说明书图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）指导教师签名： 温景国 日期：2015.3.1 目录1 引言. WE 2 概述121设计意义122设计任务123设计系统的主要功能13 系统总体方案设计23.1系统总体方案2

3、3.2系统设计方框图24 硬件设计24.1芯片：AT89C5124.2喇叭:SPEAKER54.3时钟电路54.4显示器模块的设计55 软件设计75.1划分模块75.2程序流程图75.3模块程序85.3.1时间的设置程序85.3.2闹钟时间的设置程序105.3.3喇叭响应程序125.4数码显示136 软件仿真147 课程设计体会16 太原理工大学现代科技学院 课程设计装订线专业班级 学号 姓名 成绩 1 引言 1.1单片机的发展史 单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。随着大规模集成电路技术的发展，可以将中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）定时器计数器以及

4、输入/输出（I/O）接口电路等主要计算机部件，集成在一块电路芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上，都已具有了微机系统的含义。由于单片机能独立执行内部程序，所以又称它为微型控制器（Microcontroller）。 单片机自从问世以来，性能在不断的提高和完善，它不仅能够满足很多应用场合的需要，而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小使用方便、性能可靠、价格低廉等特点。因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信、智能接口、商业营销等领域得到广泛的应用，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视，所以更扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机技术

5、的发展，单片机的发展史大致可分为三个阶段。 第一阶段（1976-1978）：初级单片机微处理阶段。该时期的单片机具有8位CPU，并行I/O端口、8位时序同步计数器，寻址范围4KB，但是没有串行口。 第二阶段（1978-1982）：高性能单片机微机处理阶段，该时期的单片机具有I/O串行端口，有多级中断处理系统，15位时序同步技术器，RAM、ROM容量加大，寻址范围可达64KB。 第三阶段（1982-至今）：8位单片机微处理改良型及16位单片机微处理阶段。 1.2 单片机的应用 由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：

6、 (1) 单片机在智能仪表中的应用 单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 (2) 单片机在机电一体化中的应用 机电一体化是机械工业发展的方向。机电一 装订线 体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。 (3) 单片机在实时控制中的应用 单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都

7、可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。 (4) 单片机在分布式多机系统中的应用 在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。 (5) 单片机在人类生活中的应用 自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、 收录机等家用电器配上单片机后，提高了

8、智能化程度，增加了功能，倍受人们喜 爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。 1.3 单片机发展趋势 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，其发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势： (1) CMOS化 近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点

9、是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）、CHMOS 装订线 工艺以及CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTT的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已大于TTL电路。因而，在单片机领域，CMOS电路正在逐渐取代TTL电路。 (2) 低功耗化 单片机的功耗已从mA级，甚至1uA以下；使用电压在36V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。 (3) 低电压化 几乎所有的单片机

10、都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在36V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达12V。目前0.8V供电的单片机已经问世。 (4) 低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。 1.4 数字时钟方案论证比较 数字时钟系统可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，

11、由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，那么就降低了硬件电路的复杂性，而且其成本也有所降低，所以在该设计与制作中采用AT89S52单片机，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机，内带有8KB的Flash程序存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外，AT89S52的指令系统和引脚与8051完全兼容，片内有256B的RAM、32条IO口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等，具有在线编程可擦除技术，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，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏，由此可见使用单片机 作为数字时钟的核心器件将更加具有快捷

12、、高效的性能。 2 课题概述 21设计目的 本设计是一个定时闹钟，它仅使用单片的20引脚单片机完成闹钟的全部功 装订线 能。设计目的是为了学习和巩固单片机知识，使对已学过的基础知识能有更深入的理解，学会独立思考、独立思考、独立工作，以及提高对所学应用基本理论分析和解决实际问题的能力。 22设计任务 本文设计的定时闹钟采用AT89C51芯片，用汇编语言进行编程，时、分、秒用6位LED数码管显示。在电路中通过四个按键S1、S2、S3和S4来进行定时和调时，定时时间到通过喇叭发出报警声。 23设计系统的主要功能 显示范围：00：00：00-23：59：59； 可以校对时间； 可以设置闹钟时间； 时间

13、到报警； 可以解除报警； 动态显示方式。 3 系统总体方案设计 3.1系统总体方案 1）由于要显示数字时间，所以需要6位数码管。 2）时间的定时用时钟电路，修改时间和定时用手动按键控制，报警声通过喇叭发出。 3)AT89C51单片机加上外围器件（数字显示器7SEG-MPX6-CC-BLUE，RESPACK-8排阻和SPEAKER喇叭）和应用程序（ISIS 6 Professional软件和WAVE6000编译软件），构成相应的应用系统。 2.2系统设计方框图 晶振及复位键盘（按钮） 单片机AT89C51RESPACK-8SPEAKER喇叭装订线 4 硬件设计 4.1芯片：AT89C51 AT8

14、9C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，可稳定地工作于5V的电源下.该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器. AT89C51管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序

15、数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收， 输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚

16、被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输 装订线 入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

17、口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG ：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率

18、周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被 略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管

19、是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 装订线 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 4.2喇叭:SPEAKER 由P3.7口控制喇叭，使其定时时间到能发出报警声。 4.3时钟电路 单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。本系统中AT89C51单片机采用内部时钟方式。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHz12MHz之间。电容值无严格要求，

20、但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在20pF100pF之间取值。AT98C51单片机的时钟电路。 上拉电阻：RESPACK8 控制按键：BUTTON ACTIVE SPST PushButton 本系统要进行时间的调整和定时，因此用4个手动按键对其进行控制。 装订线4.4显示器模块的设计 利用7SEG-MPX6-CC-BLUE数字显示器的1-6引脚连接AT89C51单片机 P2.0 P2.5接口，其他8个引脚分别与AT89C51单片机的P0.0 - P0.7和共阳极管RESPACK-8排阻的 2 - 9 引脚分别连接。 数码管：7SEG-MPX6-CC-

21、BLUE 单片机中通常使用7段LED，LED是发光二极管显示器的缩写。LED显示器由于结构简单，价格便宜，体积小，亮度高，电压低，可靠性高，寿命长，响应速度快，颜色鲜艳，配置灵活，与单片机接口方便而得到广泛应用。LED显示 器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示部件，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔划发光，控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。LED显示器有多种形式，如：“米”字型显示器，点阵显示器和七段数码显示器等，在单片机系统中使用最多的是七段数码显示器。因为共阴极的LED数码管它的驱动电流是分开的,在单片机进行动态扫描的时候不会影响彼此的电流,故该系统中的6位LED数码

22、管均用共阴极的数码管。 5 软件设计 5.1划分模块 根据设计要求，定时闹钟程序可分为以下几个模块： 装订线 1）显示时间的设置； 2）闹钟时间的设置： 3）定时时间的响应。 5.2程序流程图 初始化喇叭响开始显示时间闹钟时间到？S3按下？S4按下？设置时间设置闹钟S1按下？S1按下？5.3模块程序 5.3.1时间的设置程序 程序如下： SETTIME: L0:LCALL DISPLAY1 MM1: JB P1.2, L1 ;P1.2=1时转移 装订线 MOV C, P1.2 JC MM1 LCALL DELAY1 ;延时 JC MM1 MSTOP1: MOV C, P1.2 JNC MSTOP1 P1.2为0时转移 LCALL DELAY1 延时 MOV C, P1.2