基于单片机定时闹钟的设计.docx
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基于单片机定时闹钟的设计.docx
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基于单片机定时闹钟的设计
本科毕业课程(设计)
(设计目)题:
单片机定时闹钟设计
学院:
明德学院
专业:
电子信息工程
班级:
电信12151
学号:
************
*************
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2015年6月23号
贵州大学本科毕业课程(设计)
诚信责任书
本人郑重声明:
本人所呈交的课程设计,是在指导老师的指导下独立进行研究所完成。
在文本设计中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。
特此声明。
课程(设计)作者签名:
袁杰
日期:
2015/6/23
摘要
本设计是单片机定时闹钟系统,不仅能实现系统要求的功能,而且还有附加功能,即还能设定和修改当前所显示的时间。
本次设计的定时闹钟在硬件方面就采用了AT89C51芯片,用6位LED数码管来进行显示。
LED用P0口进行驱动,采用的是动态扫描显示,能够比较准确显示时时—分分—秒秒。
通过S1、S2、S3、和S4四个功能按键可以实现对时间的修改和定时,定时时间到喇叭可以发出报警声。
在软件方面采用汇编语言编程。
整个定时闹钟系统能完成时间的显示,调时和定时闹钟、复位等功能,并经过系统仿真后得到了正确的结果。
关键字:
单片机、AT89C51、定时闹钟、仿真
Abstract
Thisdesignisasingle-chiptimingalarmsystem,cannotonlyrealizethefunctionofsystemrequirements,andthereareadditionalfunctions,whichcansetupandmodifythedisplaytime.TimingalarmclockthisdesignadoptstheAT89C51chiponthehardwareside,with6LEDdigitaltubetodisplay.LEDP0exportdriven,byusingdynamicscanningdisplay,canaccuratelydisplayalways-sub-secondsseconds.ThroughtheS1,S2,S3,andS4fourfunctionkeyscanbeachievedonthetimechangesandtiming,timingtothehorncansendoutalarmsound.Usingassemblylanguageprogramminginthesoftware.Thetimingclocksystemhasfunctionsoftimedisplay,timingandtimingalarmclock,resetandotherfunctions,andthesystemsimulationtoobtaincorrectresults.Keywords:
singlechipmicrocomputer,AT89C51,alarmclock,simulatio
1.绪论
1.1设计的目的与意义
本设计的目的是使学生能够熟练的掌握单片机简单的设计流程,能够合理的设计出简单易实现的设计,从而让自己对科技的兴趣更浓。
在信息时代,计算机的应用无处不在,带有像单片机一类嵌入式处理器的小型智能化电子产品,已经成为家用电器的主流,市场需求前景广阔,因此,掌握小型单片机应用系统设计方法,已成为当今电子应用工程师所必备的技能,定时闹钟具备小型单片机应用系统的一切要素,其结构简单、成本低廉、走时精确、设置方便,所以智能化方面有广泛的用途。
1.2国内外现状
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
同时集成诸如通讯接口、定时器,实时时钟等外围设备。
而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片。
在单片机(Microcontroller)出现后,计算机才真正地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家,成为广大工程技术人员现代化技术革新,技术革命的有利武器。
目前,单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。
彩电,冰箱,空调,录像机,VCD,闹钟,遥控器,游戏机,电饭煲等无处不见单片机的影子,单片机早已深深地溶入我们每个人的生活之中。
单片机能大大地提高这些产品的智能性,易用性及节能性等主要性能指标,给我们的生活带来舒适和方便的同时,在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。
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工艺以及CHMOS和HMOS工艺的结合。
目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL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3~6V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3~6V范围内工作。
低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。
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施。
1.4设计中有哪些难点
在设计的过程中遇到问题是不可避免的,我遇到了很多问题,如下所示;
1.做实物时无法驱动数码管显示,后来了解到可以加锁存器,如74LS253,74LS573等等,还可以加三极管用来加大电流。
当然如果换成液晶显示屏的话就不需要考虑驱动不了的问题了。
2.烧程序时没发烧进去,需要改变最高和最低波特率,才能按照步骤把程序烧进去。
3.复位电路在实物中可以运行,但是在仿真中不能正常运行。
目前还未找到原因。
1.5设计步骤
1.上网收集资料(6月18)
2.进行对比分析(6月19)
3.勾出自己的设计流程图(6月20)
4.完成设计(6月21至6月23)
2.硬件设计
2.1方案论证
显示器的选择方案论证:
方案一:
液晶显示器。
如果选择此方案,将会降低系统的功耗,这样就可以用电池供电,便于携带。
但液晶显示器的驱动电路复杂,使用起来有一定的难度。
方案二:
用数码管作为显示器。
数码管的驱动电路简单,使用方便,如果选择了此方案,那么在夜间看时间的时候就不需要有光源,非常方便。
其缺点是功耗较大。
由于数码管使用起来较为方便,在夜间看时间也很方便,因此我选择了方案二。
2.2系统设计原理
本设计使用的是单片机作为核心的控制元件,使得电路的可靠性比较高,功能也比较强大,而且可以随时的更新系统,进行不同状态的组合。
本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件,利用6位共阴数码管作为显示器件。
接入共阴LED显示器,可显示时,分钟,秒,单片机外围接有定时报警系统,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。
提示预先设定时间电器的起停时间到,从而控制电器的起停。
电路由下列部分组成:
时钟电路、复位电路、控制电路、LED显示,报警电路,芯片选用AT89C51单片机。
系统框图如图2-1所示:
2.3单片机AT89C51简介
AT89C51是一个低电压,高性能CMOS型8位单片机,片内含4KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器(ROM)和128B的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,内置功能强大的微型计算机的AT89C51为用户提供了许多高性价比应用场合,可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51是一个低功耗高性能单片机,40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,AT89C51可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
主要特性:
·与MCS-51兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命:
1000写/擦循环
·数据保留时间:
10年
·全静态工作:
0Hz-24Hz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
引脚使用说明:
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,如下所示:
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(
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