课程设计单片机时钟打铃系统.docx

课程设计单片机时钟打铃系统.docx

《课程设计单片机时钟打铃系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计单片机时钟打铃系统.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

课程设计单片机时钟打铃系统

目录

第1章概述2

1.1设计要求2

1.2设计目的2

1.3设计意义2

第2章系统总体方案选择与说明3

第3章硬件电路设计4

3.1按键控制模块4

3.2时间显示模块5

3.3打铃模块6

第4章应用软件设计8

4.1系统软件设计思想8

4.2系统主程序8

4.3中断子程序9

4.4按键扫描子程序11

第5章系统仿真调试12

5.1软件简介12

5.2软件仿真12

第6章硬件调试与结果分析15

结束语17

致谢18

参考文献19

附录A系统硬件电路原理图20

附录B程序清单21

评分表29

第1章概述

1.1设计要求

本设计要求设计学校作息时间控制器，其设计实现的功能主要有：

使用4位七段显示器来显示现在的时间，显示格式为“时分”，由LED闪动作为秒计数表示,到响应时间打铃,可冬夏季切换。

可以设定作息时间，并进行到时提示。

能够根据预先设定好的作息时间表自动启停控制电路，完成对外部设备的实时控制。

1.2设计目的

增强对单片机的认识，与理解，提高时间能力与水平。

学会使用proteus仿真软件，充分把所学电路、模数电理论与实践结合，了解和掌握单片机设计软件与硬件设计结合过程、方法和实现，以及掌握单片机的内部模块的应用。

1.3设计意义

用单片机及c语言编程模拟学校作息时间,到时打铃,以及冬季夏季手动切换打铃时间。

第2章系统总体方案选择与说明

由按键控制模块控制单片机最小系统的时间、月份、年以及打铃时间，在有单片机控制数码管显示以及蜂鸣器。

本次设计实现的功能主要有：

使用4位七段显示器来显示现在的时间，显示格式为“时分”，由LED小数点闪动作为秒计数表示。

可以设定作息时间，并进行到时提示。

能够根据预先设定好的作息时间表自动启停控制电路，完成对外部设备的实时控制。

由按键输入控制设置年月日以及当前时间、并可设置闹钟定时，时间到由蜂鸣器发出响声。

图2-1

第3章硬件电路设计

3.1按键控制模块

按键控制模块主要有由五个按键组成：

K1、K2、K3、K4、K5。

分别接P1.3-P1.7口。

K1的功能是模式切换键；K2的作用是加一；K3的作用是闹钟使能；K4的作用是减一；K5的作用是冬夏季切换。

图3-1

当需要设定时间或是校正时间，即可按下模式切换键来进行。

校正时间：

按第一次K1键，进入小时校正状态，通过按K2、K4键进行小时校正，按一下K2键则加一，按一下K3键则减一。

按第二次K1键，进入分校正状态，通过按K2、K4键进行分钟校正。

按第三次K1键，进入小时设定状态，此时若不需要设置则不操作。

按第四次K1键，进入分钟设定状态，若此时不需要设置则不操作。

按第五次K1键进入月份校正状态，通过按K2、K4键进行月份校正。

按第六次K1键，进入日校正状态，通过按K2、K4键进行日校正。

按下第七次K1键进入年份校正状态，通过按K2、K4键来进行年份校正。

校正完毕后，再按一次K1键，则退出时间校正状态，并显示当前校正后的准确时间。

设定时间：

按第一次K1键进入小时校正状态，此时若不需要设置，则不操作;以此类推。

第三次按下K1键，进入小时设定状态，通过按K2、K4键进行小时设定。

按下第四次K1键，进入分钟设定状态，通过按K2、K4键进行分钟设定。

设定完毕后，按一下K3键（闹钟使能）。

继续按K1键，若不需要设置，则不操作，以此类推，到按最后一次K1键则退出时间设定状态并显示当前时间，当时间与我们设定的时间一致时，通过闹钟电路响声提示。

若要关闭闹钟，此时再按一次K3键即可停止响声。

若k5=1，执行冬季打铃时间。

若k5=0，则执行夏季打铃时间。

3.2时间显示模块

本设计采用四位七段共阳数码管做显示模块，其中前两位做时、月份显示，其余两位作为分、日显示，选取前两位的一个dp点作为秒点。

单片机P0.0-P0.7分别接七段数码管的abcedfg和dp引脚。

P2.0-P2.3分别作为四个七段数码管的片选端。

图3-2

时间显示模块主要由四位数码管来显示，配合按键控制模块的校正与设定时间，相应的显示。

时间正常显示时，LED每闪动60次，分钟自动加一；每六十分钟小时自动加一；每24小时天自动加一。

3.3打铃模块

单片机p3.7口控制蜂鸣器，若数码管显示时间与设定的学校作息时间相同，蜂鸣器模拟打铃一分钟。

图3-3

打钟模块快的主要功能：

闹铃。

当设定时间与当前时间一致时，则闹钟自动闹铃进行提示，一分钟后，自动退出响铃状态，若按K3键，闹钟退出响铃状态。

第4章应用软件设计

4.1系统软件设计思想

本系软件设计中，利用单片机定时器设计时间计时处理，采用单片机内部的T0定时器溢出中断来实现，工作在T1方式下，定时50微妙，则连续中断20次即为一秒，得到了我们所需时间的最小单位。

该设计用C51编写程序，由于汇编语言的移植性比较差，而C语言则比较灵活。

许多子函数都可以直接移植过去。

在程序中除了有主函数外还包含许多子函数，如延时函数、按键扫描函数、初始化函数、时间显示函数、设定闹钟显示函数、设定日期显示函数、设定年份显示函数、月份选择函数、年份显示辅助函数、冬夏季作息时间切换函数。

4.2系统主程序

在主控程序循环中主要工作为扫描是否有按键，若有按健则做相应的功能处理，同时也扫描显示器显示时间数据，并检查所设置的时间是否到了。

时间计时处理程序是等过了1s后，则更新时间数据，将最新的时、分的数据转换为数字数据并显示在七段显示器上。

图3-2主程序流程图

4.3中断子程序

中断子程序的主要功能：

提供时间基准。

当连续中断20次时，即为一秒，此时秒加一。

当秒值为60时，分钟加一，同时秒清零;当分钟值为60时，小时加一，同时分钟值清零。

当小时为24时，天值加一，同时小时清零。

由于每月天数不定，1、3、5、7、8、10、12月为31天，当计数到此类月份时，天值为32时，月值加一，同时天值为1；4、6、9、11月为30天，当计数到此类月份时，天值为31时，月值加一，同时天值为1。

如果是闰年，则2月为29天，当计数到此类月份时，天值为30时，月值加一，同时天值为一。

如果不是闰年，则2月为28天，当计数此类月份时，天值为29时，月值加一，同时天值为一。

当月值为13时，则年值加一，同时月值为一。

图3-3定时器中断函数

4.4按键扫描子程序

按键扫描子程序是程序计中相当重要的一部分。

按键扫描子程序的功能是：

扫描是否有按键按下，若有键按下，则执行相应功能。

设计中包含了防抖动程序，延时20ms，判断是否为抖动，若不是抖动则执行相应程序功能。

第5章系统仿真调试

5.1软件简介

本次课程设计仿真主要采用proteus。

Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。

从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。

5.2软件仿真

启动Proteus进行仿真时显示的初始化时间。

初始界面仿真图如图：

图5-1

时间校正：

当我们需要正确的显示时间即可进行时间校正，按一下K1即进入小时校正状态，通过K2加一或K4减一来进行小时校正，再按一次K1键即可进行分钟校正，校正原理同小时校正相同。

其仿真图如图5-2所示。

图5-2

日期校正：

当我们需要与当前日期保持一致时，则可以使用日期校正功能，连续按动五次K1键，则进入月份校正状态，通过K2加一键或K4减一键进行校正月份，再按一次K1键，则可进行日期校正，校正原理同月份校正原理相同。

其仿真图如图5-3。

图5-3

年份校正：

当我们需要保持年份与当前年份一一致时，则可以进行年份校正。

连续按动七次K1键，即进入年份校正状态，通过K2加一键或K4减一键进行校正。

其仿真图如图5-4所示。

图5-4

到时打铃：

当单片机显示时间与设定学校打铃时间相同时，蜂鸣器响。

如图5-5所示。

图5-5

第6章硬件调试与结果分析

结束语

此次课程设计为期两个星期，围绕着利用最小单片机系统设计模拟学校作息时间打铃系统，实现了时间计时，时间调整，时间暂停，到点响铃和冬夏季切换等功能。

使用4位七段显示器来显示现在的时间，显示格式为“时分”，由LED小数点闪动作为秒计数表示。

可以设定作息时间，并进行到时提示。

能够根据预先设定好的作息时间表自动启停控制电路，完成对外部设备的实时控制。

由按键输入控制设置年、月、日以及当前时间并可设置闹钟定时，显示时间与设计作息时间相同时由蜂鸣器发出响声。

设计之初,由于忽略了数码管共阴与共阳的问题,导致在硬件调试的时候未能成功,修改后,导致秒点不能闪烁,一直未能找出原因,最后发现是忽略了与、或之间没转换。

在设计冬夏季切换时，对主函数初始化问题理解不透彻，致使一开始不能切换。

在设计打铃时间表时，还可以采用查表法，此方法相比可以节约程序空间。

致谢

通过两周的课程设计，利用单片机把复位电路，显示电路，电源电路，继电器电路，电铃电路连接起来，在通过单片机的编程实现设计要求。

单片机作息时间控制系统是利用定时器计时处理来做秒计数，当所设置的时间到了，则发出一阵声响，启动继电器，由继电器可以控制收音机开启或者关闭。

时，分，秒数据是存在变量内并写入七段显示管的缓冲区内，由显示管扫描中定时时扫描而显示出时间。

我由最初的不知所措到后来的获益良多，觉得这两周过得很充实，也积累了一些设计的宝贵经验。

这些离不开我的团队对我的帮助，更离不开王老师的悉心指导。

参考文献

附录A系统硬件电路原理图

附录B程序清单

#include

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

ucharcodea[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

sbitK1=P1^4;

sbitK2=P1^5;

sbitK3=P1^6;

sbitK4=P1^7;

sbitsd=P1^0;

sbitBEEP=P3^7;

ucharm=59,h=7,sec=30,cnt=0,x,y,qian,bai,shi,ge;

ucharset_h=8;

ucharset_m=6;

ucharmonth=6;

ucharday=12;

ucharth0_f;

uchartl0_f;

uintyear=2013;

voiddelay（uchart）;

voidscankey（void）;

voidinit（void）;

voiddisplay（void）;

voidset_time（void）;

voidset_day（void）;

voidm_choose（void）;

voidbianhuan（void）;

voidbianhuan1（void）;

voidtime0（void）interrupt1

{

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;

cnt++;

if（y==1&&（set_h==h&&set_m==m））sd=0;

elsesd=1;

if（y==1&&（h==8&&m==0））sd=0;

elsesd=1;

if（cnt==20）

{

sec++;

cnt=0;

if（sec==60）

{

sec=0;

m++;

if（m==60）

{

m=0;

h++;

if（h==24）

{

h=0;

day++;

switch（month）

{

case1:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case2:

if（year%4==0）

{if（day==30）{month++;day=1;}}

else{if（day==29）{month++;day=1;}}break;

case3:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case4:

if（day==31）{month++;day=1;}break;

case5:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case6:

if（day==31）{month++;day=1;}break;

case7:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case8:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case9:

if（day==31）{month++;day=1;}break;

case10:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case11:

if（day==31）{month++;day=1;}break;

case12:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

}

if（month==13）

{

month=1;

year++;

}

}

}

}

if（x==0）bianhuan1（）;

}

}

timer1（）interrupt3

{

BEEP=~BEEP;

}

voidmain（void）

{

init（）;

while

（1）

{

if（k5==0）

vary1（）;

if（k5==1）

vary2（）;

}

}

voidvary1（）

{

display（）;

scankey（）;

if（y==1&&（set_h==h&&set_m==m））BEEP=0;

elseBEEP=1;

if（y==1&&（h==8&&m==0））BEEP=0;

elseBEEP=1;

if（y==1&&（h==8&&m==45））BEEP=0;

elseBEEP=1;

}

voidvary2（）

{

{

display（）;

scankey（）;

if（y==1&&（set_h==h&&set_m==m））BEEP=0;

elseBEEP=1;

if（y==1&&（h==8&&m==2））BEEP=0;

elseBEEP=1;

if（y==1&&（h==8&&m==47））BEEP=0;

elseBEEP=1;

}

}

voidinit（void）

{

BEEP=0;

TMOD=0x11;

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;

ET0=1;

TR0=1;

ET1=1;

TR1=0;

EA=1;

}

voiddisplay（void）

{

P2=0xfe;

P0=a[qian];

if（x%2==1&&cnt>=10）

P0|=0xff;

delay（20）;

P2=0xfd;

P0=a[bai];

if（x%2==1&&cnt>=10）

P0|=0xff;

elseif（x==0&&cnt>=10）

P0&=0x7f;

delay（20）;

P2=0xfb;

P0=a[shi];

if（（（x%2==0&&x!

=0）||x==7）&&cnt>=10）

P0|=0x7f;

delay（20）;

P2=0xf7;

P0=a[ge];

if（（（x%2==0&&x!

=0）||x==7）&&cnt>=10）

P0|=0x7f;

delay（20）;

}

voidm_choose（void）

{

switch（month）

{

case1:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case2:

if（year%4==0）{if（day==30）{month++;day=1;}}

else{if（day==29）{month++;day=1;}}break;

case3:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case4:

if（day==31）{month++;day=1;}break;

case5:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case6:

if（day==31）{month++;day=1;}break;

case7:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case8:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case9:

if（day==31）{month++;day=1;}break;

case10:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

case11:

if（day==31）{month++;day=1;}break;

case12:

if（day==32）{month++;day=1;}break;

}

}

voidset_time（void）

{

qian=set_h/10;

bai=set_h%10;

shi=set_m/10;

ge=set_m%10;

}

voidset_day（void）

{

qian=month/10;

bai=month%10;

shi=day/10;

ge=day%10;

}

voidbianhuan（void）

{

qian=year/1000;

bai=year%1000/100;

shi=year%100/10;

ge=year%10;

}

voidbianhuan1（void）

{

qian=h/10;

bai=h%10;

shi=m/10;

ge=m%10;

}

voidscankey（void）

{

if（K1==0）

{

delay（20）;

if（K1==0）

{

while（K1==0）;

x++;

if（x==3）set_time（）;

elseif（x==5）set_day（）;

elseif（x==7）bianhuan（）;

elseif（x==8）{x=0;bianhuan1（）;}

}

}

if（K2==0）

{

delay（20）;

if（K2==0）

{

while（K2==0）;

switch（x）

{

case0:

break;

case1:

h++;if（h==24）h=0;bianhuan1（）;break;

case2:

m++;if（m==60）m=0;bianhuan1（）;break;

case3:

set_h++;if（set_h==24）set_h=0;set_time（）;break;

case4:

set_m++;if（set_m==60）set_m=0;set_time（）;break;

case5:

day++;m_choose（）;set_day（）;break;

case6:

month++;if（month==13）month=1;set_day（）;break;

case7:

year++;bianhuan（）;break;

}

}

}

if（K3==0）

{

delay（20）;

if（K3==0）

{

while（K3==0）;

y++;

if（y==2）y=0;

}

}

if（K4==0）

{

delay（20）;

if（K4==0）

{

while（K4==0）;

switch（x）

{

case0:

break;

case1:

h--;if（h==255）h=23;bianhuan1（）;break;

case2:

m--;if（m==255）m=59;bianhuan1（）;break;

case3:

set_h--;if（set_h==255）set_h=23;set_time（）;break;

case4:

set_m--;if（set_m==255）set_m=59;set_time（）;break;

case5:

day--;m_choose（）;set_day（）;break;

case6:

month--;if（month==0）month=12;set_day（）;break;

case7:

year--;bianhuan（）;break;

}

}

}

}

voiddelay（uchart）

{

uchari;

do

{

for（i=0;i<23;i++）

;;;

}while（t--）;

}

评分表