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(单片机课程设计)电子定时闹钟设计.doc
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(单片机课程设计)电子定时闹钟设计
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单片机课程设计报告
LCD 电子定时闹钟设计
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2
摘要
本设计是采用单片机技术的电子定时闹钟,近年来集成电路技术的出现和应
用,是推动了人类文明的突飞猛进。基于集成电路技术的单片机产品更是方便了
人们的生活和工作 ,目前以单片机技术的应用为核心的产品种类非常丰富。应
用我们所学过的知识和查阅相关资料,我制作了这个单片机技术为基础的 LCD 可
校时可定时电子闹钟,这是一个简单的实用的单片机电子设计产品。
本“LCD 定时电子闹钟’设计采用 AT89C51 为主控芯片。在充分理解了设计
的要求后,准确的定位了设计的目的,然后构思了总体的方案。在选择和合适的
硬件完成了电路的设计后,又进行了软件的设计和调试。本系统的硬件组成以及
工作原理都有详细的图文说明,所应用的软件技术和各个模块设计的功能及工作
过程也有详细的介绍,最后的部分则详细描述了了软件仿真及调试过程。
本电子钟设计是以单片机技术为核心,采用了中小规模集成度的单片机制
作的功能较为完善的电子闹钟。硬件设计应用了成熟的数字钟电路的基本设计方
法以,并详细介绍了系统的工作原理。硬件电路中使用了除 AT89C51 外,另外还
有 LCD、晶振、电阻、电容、发光二极管、开关、喇叭等元件。在硬件电路的基
础上,软件设计按照系统设计功能的要求,运用所学的汇编语言,实现的功能包
括‘时时-分分-秒秒’显示、设定和修改定时时间的小时和分钟、校正时钟时间
的小时、分钟和秒、定时时间到能发出一分钟的报警声。最后应用‘伟福’及
‘Proteus’等软件将硬件电路和软件系统链接在一起对各个部分及整体进行仿
真并调试构成了整个完整的电子闹钟的设计。
最后通过反复的实际仿真和测试表明,该系统能够实现所有要求的功能包
括:(1)能显示‘时时-分分-秒秒’。(2)能够设定定时时间、修改定时时间及时
钟。(3)定时时间到蜂鸣器能发出铃声,另外还在此基础上实现了其他的附加功
能比如万年历。当然这个系统仍然是属于比较简单的单片机应用系统,要设计功
能更强的更复杂的系统还需要我进一步的学习。
3
目 录
1 概述 ................................................................................................3
1.1 单片机技术和数字钟简介 ..................................................................................3
1.2 设计本电子闹钟的目的 ......................................................................................3
1.3 本 LCD 电子钟的功能及特点介绍....................................................................3
1.3.1 设计特点........................................................................................................3
1.3.2 本 LCD 电子闹钟的主要功能......................................................................3
2 系统总体方案及硬件设计 ............................................................4
2.1 总体方案设计 ......................................................................................................4
2.2 硬件电路的设计 ..................................................................................................4
2.2.1 电路总体概念图设计....................................................................................5
2.2.2 主控制芯片 AT89C51 ................................................................................7
2.2.3 LCD 显示电路..............................................................................................7
2.2.4 喇叭部分的电路.......................................................................................10
3 软件设计 ......................................................................................10
3.1 软件设计概述 ....................................................................................................10
3.2 主函数的设计 ....................................................................................................11
3.3 部分设计思想的说明........................................................................................12
3.3.1 程序初始化..................................................................................................12
3.3.2 闹钟的实现...............................................................................................13
3.3.3 显示程序......................................................................................................13
4 PROTEUS 软件仿真 ...................................................................14
5 课程设计体会 ...............................................................................16
附录 ..................................................................................................17
附 1 源程序代码 ....................................................................................................17
附 2 系统原理图...................................................................................................28
4
1 概述
1.1 单片机技术和数字钟简介
单片机是单片微型计算机的简称,它是一种特殊的计算机。它特别适合于控
制领域,故又称为微控制器 MCU(micro control unit). 采用了嵌入系统,通
常由单块集成电路芯片组成,内部包含有计算机的基本功能部件:中央处理器
CPU,存储器和 I/O 接口电路等。单片机集成度高、功能强、通用性好,而且体
积小、重量轻、能耗、低价格便宜,只要和适当的软件及硬件设备相结合,便可
成为一个独立的单片机控制的功能系统,单片机也成为目前测量控制应用系统的
优选机种和新电子产品的关键部件。 目前,单片机正朝着高性能和多品种方向
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。单片机应用的重要意义还在于,它从根本上
改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实
现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件
的控制技术也称为微控制技术,和传统控制技术相比有革命性的进步。
时钟是将小时、分种、秒种显示于人的肉眼的计时装置。而单片机模块中最
常见的正是数字钟,数字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,具有更更长的使
用寿命,因此得到了广泛的使用。而 LCD 电子定时闹钟是以单片机为基础的数字
电路实现对小时、分钟、秒的数字显示的数字计时装置,它的计时周期为 24 小时,
另外应有校时功能和一些显示日期、闹钟等附加功能。一个基本的数字钟电路主
要由译码显示器、“时”,“分”,“秒”,“星期”计数器、校时电路、报时
电路和振荡器组成。目前电子种广泛用于各种私人和公众场合,成为我们生活工
作学习中不可缺少的好帮手。
由于时钟的实用性和在人们生活中的重要性,所以尝试设计以单片机为核心
的数字时钟是很有意义的。钟表原先的报时功能已经原不能满足人们日益增长的
要求,现代的电子时钟多带有类似自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、
定时广播、自动起闭路灯、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等功能,
本设计中 LCD 电子时钟采用 LCD 显示时间和日期年月,直观实用,而且可以方便
的校调,附带的万年历和定时功能也是很方便和实用的.
1.2 设计本电子定时闹钟的目的
①复习和巩固所学过的知识,利用此课程设计正好可以对所学习过的知识进
行系统的回顾和总结
②拓展知识面,课堂的知识是远远满足不了设计的要求的,这就需要我们
去主动找寻更多的资料,了解更多的知识.
③培养了设计能力和解决实际实际问题的能力,同时增强了
自学能力,通过设计完整的单片机系统也初步掌握了组成系统、编程、调试
5
等能力。
④通过本LCD电子种的设计初步了解了单片机应用系统开发研制过程,软件
和硬件设计的方法.
1.3 本 LCD 电子闹钟的功能和特点介绍
1.3.1 设计特点
本 LCD 电子定时闹钟是一种种基于单片机技术的多功能、多用途的电子产品,
有电子时钟、日期显示、定时闹铃等多种功能。本设计产品性能卓越,功能丰富,
采用 LCD 显示更加直观,是一个比较实用的电子产品.
1.3.2 本电子钟的主要功能
(1)可以显示 24 小时制“时时-分分-秒秒”,LCD 显示。
(2)可以显示日期 具有万年历功能
(3)可以方便的设定定时时间、修改定时时间,闹铃功能,预设定时时间
到将发出闹铃声.
(4)能够修改时钟时间的时、分、秒,能够修改日期的年月日.
2 系统总体方案及硬件设计
2.1 总体方案设计
本 LCD 电子定时数字闹钟,是以单片机及外围接口电路作为核心硬件,辅以
外围硬件电路,用汇编语言设计的程序来设计并实现的。根据 C51 单片机的外围
接口特点扩展成相应的硬件电路,然后根据单片机的指令设计出数字钟相应的软
件,再利用软件来执行一定的程序实现数字钟的功能。之所以用单片机来制作电
子钟,是因为这样在设计制作简单而且功能多、精确度高,也可方便的扩充其他
功能,淡然实现也十分简单。
本设计是利用 AT89C51 单片机为主控芯片,由七段数码管、晶振、电阻、电
容、发光二极管、开关、喇叭等元件组成硬件电路,通过编写软件程序来实现和
控制的数字定时闹钟。
2.2 硬件设计
2.2. 1 电路总体概念图设计
总体的硬件系统结构框图如下图所示,由于 LED 的显示效果比较差因此选用
了更先进的 LCD:
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