(精品論文)智能音樂(lè)鬧鐘設(shè)計(jì)

目 錄摘 要IAbstractII第1章緒論111 應(yīng)用背景112 本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的功能2第2章 總體設(shè)計(jì)321 方案設(shè)計(jì)與論證322系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖423器件說(shuō)明42.3.1時(shí)鐘芯片42.3.1單片機(jī)7第3章 電路設(shè)計(jì)1031主體電路1032 單片機(jī)系統(tǒng)1133鍵盤(pán)電路1134功放電路1235顯示電路1336時(shí)鐘電路13第4章 程序設(shè)計(jì)144.1 主程序流程圖1442 比較鬧鐘與時(shí)間程序1543 鍵盤(pán)掃描程序1644 對(duì)DS1302操作的程序1845 播放音樂(lè)程序20第5章 系統(tǒng)仿真215.1軟件調(diào)試215.2 硬件調(diào)試22第6章 總結(jié)23參考文獻(xiàn)24致謝25附錄2636摘 要本文介紹了一種智能音樂(lè)鬧鐘的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是由中央控制器、時(shí)鐘系統(tǒng)、顯示器及鍵盤(pán)部分組成?？刂破鞑捎脝纹瑱C(jī)AT89C51，時(shí)鐘系統(tǒng)采用美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它將產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)74LS48譯碼，使LED 8段數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時(shí)間,在計(jì)時(shí)過(guò)程中當(dāng)?shù)竭_(dá)所設(shè)定的鬧鈴時(shí)間后，將播放音樂(lè)，并且此時(shí)LED 數(shù)碼管所顯示的不再是時(shí)間而是一個(gè)代碼，只有用戶在將這個(gè)代碼從鍵盤(pán)上正確的輸入進(jìn)去，才能將其音樂(lè)關(guān)閉，否則音樂(lè)將一直播放下去。用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置鬧鈴的時(shí)間和校正時(shí)間。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、DS1302、智能鬧鐘AbstractIn this paper, a smart alarm clock music design. This design is from the central controller, the clock system, monitor and keyboard parts. Controllers using SCM AT89C51, the clock system uses the U.S. companys DS1302 DALLAS real-time clock chip, it will have the time to signal transmitted to the microcontroller, SCM through 74 LS48 decoding, LED 8 of the digital display of the current Time, When in the course of time set by the arrival of the alarm time, will play music, and at this time of the LED digital display is no longer time but a code that only users of this code from the keyboard on the correct input into the Music can be closed, otherwise, would have been broadcast on music. Users can set the alarm through the keyboard of the time and correction time.Keywords ：singlechip、DS1302、Smart alarm clock第1章 緒論11 應(yīng)用背景自單片機(jī)出現(xiàn)至今，單片機(jī)技術(shù)已走過(guò)了近20年的發(fā)展路程。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，單片機(jī)技術(shù)已成為電子技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)新的亮點(diǎn)，隨著單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,縱觀20年來(lái)單片機(jī)發(fā)展里程可以看出，單片機(jī)技術(shù)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡?；趩纹瑱C(jī)的通用定時(shí)控制系統(tǒng)正是屬于單片機(jī)技術(shù)范圍。特別是在智能化控制高度發(fā)展的前提下，定時(shí)控制是不可或缺的條件?？梢哉f(shuō)只要有智能化的存在，就必須要用到定時(shí)控制。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)通用定時(shí)技術(shù)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，基于單片機(jī)的通用定時(shí)控制的學(xué)習(xí)是非常重要的也是非常關(guān)鍵的。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件（常稱為監(jiān)控程序或固件固化到單片機(jī)內(nèi)部或外部的程序存儲(chǔ)器內(nèi)）一般由主程序和若干個(gè)中斷程序組成，以作完善?；趩纹瑱C(jī)的通用定時(shí)控制也是如此。帶有鬧時(shí)裝置的鐘。既能指示時(shí)間，又能按人們預(yù)定的時(shí)刻發(fā)出音響信號(hào)或其他信號(hào)。43年前,現(xiàn)代鬧鐘的前輩們承擔(dān)了1964年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)的計(jì)時(shí)工作。從那時(shí)起，電子鬧鐘就慢慢的進(jìn)入了我們的日常生活之中，為我們的生活與工作帶來(lái)了意想不到的結(jié)果。目前市面上的數(shù)字鬧鐘種類繁多，有可愛(ài)型的，有帶計(jì)算器的，有數(shù)碼管顯示的，有液晶顯示的等等。其中在歐西亞公司所倡導(dǎo)的數(shù)字生活中，有幾款很有特色的電子鬧鐘：法拉利版電子投影鬧鐘，BAR839HG和RMR826HG等型號(hào)的鬧鐘，不僅具有顯示時(shí)間的功能，炫酷的外形，記憶最高/最低溫度值、時(shí)鐘、日歷、鬧鐘、第二時(shí)區(qū)、夜光等功能還可以將時(shí)間投影到墻上，天花板上，讓你在黑暗里只要一睜眼就能看到時(shí)間，除了能鬧醒大家外，還提供了6種甜睡的音樂(lè)幫助用戶入睡。12 本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的功能本設(shè)計(jì)是一個(gè)音樂(lè)智能鬧鐘，與普通的音樂(lè)鬧鐘不同的是當(dāng)鬧鐘響起時(shí)只有輸入相應(yīng)的代碼才能使其關(guān)閉否則將一直響起。以單片機(jī)作為核心主控芯片，采用美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，產(chǎn)生時(shí)間信號(hào)傳遞給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理再通過(guò)LED 8段數(shù)碼管完成當(dāng)前時(shí)間的顯示,當(dāng)?shù)竭_(dá)所設(shè)定的鬧鈴時(shí)間后，音樂(lè)將播放出來(lái)，并且此時(shí)LED 8段數(shù)碼管所顯示的不再是時(shí)間而是一個(gè)代碼，只有用戶在將這個(gè)代碼從鍵盤(pán)上正確的輸入進(jìn)去，才能將其音樂(lè)關(guān)閉。我們可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置鬧鈴的時(shí)間和校正當(dāng)前的時(shí)間。擁有4個(gè)LED 8段數(shù)碼管作為顯示輸出，可顯示時(shí)鐘的時(shí)與分。該系統(tǒng)具有易操作，較為人性化等特點(diǎn)，對(duì)增強(qiáng)人們的時(shí)間觀念，對(duì)一些有意義事件能給予人們以提醒和警覺(jué)，對(duì)隨時(shí)提醒人們注意把握時(shí)間具有重要作用。故具有實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。第2章 總體設(shè)計(jì)21 方案設(shè)計(jì)與論證(1）、對(duì)于單片機(jī)的選擇：a)、如果用8031系列，由于它沒(méi)有內(nèi)部RAM，系統(tǒng)又需要大量?jī)?nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因而不可用。b)、8051或8052系列具有片內(nèi)ROM或EPROM，而52子系列與51子系列的不同之處在于：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增支256字節(jié)；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器增之8KB（8032無(wú)）；有3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源。8051片內(nèi)程序存儲(chǔ)器為4KB，對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠，因此選擇8051彈片機(jī)。（2）、時(shí)鐘功能的實(shí)現(xiàn)方案：a）、用軟件實(shí)現(xiàn)，直接用單片機(jī)的定時(shí)器編程以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘；b）、用專門(mén)的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的記時(shí)，再把時(shí)間數(shù)據(jù)送入單片機(jī)，由單片機(jī)控制顯示。比較兩種方案，用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘固然可以，但是程序運(yùn)行的每一步都需要時(shí)間，多一步或少一步程序都會(huì)影響記時(shí)的準(zhǔn)確度，用專用時(shí)鐘芯片可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確記時(shí)。因此選擇b方案。（3）、 顯示器：a）、液晶顯示器。如果選擇此方案，將會(huì)降低系統(tǒng)的功耗，這樣就可以用電池供電，便于攜帶。但液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，使用起來(lái)有一定的難度。b）、用數(shù)碼管作為顯示器。數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，使用方便，如果選擇了此方案，那么在夜間看時(shí)間的時(shí)候就不需要有光源，非常方便。其缺點(diǎn)是功耗較大。由于數(shù)碼管使用起來(lái)較為方便，在夜間看時(shí)間也很方便，因此我們選擇了方案b。（4）、 發(fā)音部分用軟件方法產(chǎn)生波性輸出，通過(guò)三極管放大后驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)音，這樣就可以省去硬件振蕩電路，降低成本。（5）、鍵盤(pán)a)：4*3矩陣式鍵盤(pán)。如果選擇此方案，那么在修改時(shí)鐘或設(shè)置鬧鈴時(shí)間時(shí)就可以直接從鍵盤(pán)輸入，方便、快捷，但程序較為復(fù)雜。b)：獨(dú)立式按鍵。如果設(shè)置過(guò)多按鍵，將會(huì)占用較多I/O口，而且會(huì)給布線帶來(lái)不便，此方案適用于按鍵較少的情況。因此選擇方案a。22系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖鍵盤(pán)LED功放單片機(jī)時(shí)鐘芯片圖2-1 系統(tǒng)框圖本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51作為核心主控芯片，采用美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，產(chǎn)生時(shí)間信號(hào)傳遞給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理再通過(guò)LED 8段數(shù)碼管完成當(dāng)前時(shí)間的顯示,當(dāng)?shù)竭_(dá)所設(shè)定的鬧鈴時(shí)間后，音樂(lè)將播放出來(lái)，并且此時(shí)LED 數(shù)碼管所顯示的不再是時(shí)間而是一個(gè)代碼，只有用戶在將這個(gè)代碼從鍵盤(pán)上正確的輸入進(jìn)去，才能將其音樂(lè)關(guān)閉。用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置鬧鈴的時(shí)間和校正當(dāng)前的時(shí)間。23器件說(shuō)明2.3.1時(shí)鐘芯片本設(shè)計(jì)采用的時(shí)鐘芯片DSl302是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的一種具有涓細(xì)電流充電能力的芯片，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。該芯片是一種體積小、高性能、低功耗、接口容易、占用CPU IO口線少、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路等主要特點(diǎn)，故該芯片作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘廣泛應(yīng)用于智能化儀器儀表中。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。引腳排列如下圖所示：圖2-2 DS1302引腳排列DS1302的引腳排列：Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc10.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。/RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把/RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。/RST輸入有兩種功能：首先，/RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，/RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)/RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中/RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc2.5V之前，/RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。SCLK始終是輸入端。 1)、 DS1302 的控制字如下圖所示?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫(xiě)操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)始輸出。 圖2-3 DS1302命令碼格式DS1302與單片機(jī)的連接圖：圖2-4 DS1302與AT89C51的硬件連接圖2）、數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O) 在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開(kāi)始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。注意：第一個(gè)數(shù)據(jù)位被送出發(fā)生在寫(xiě)命令字節(jié)最后一位的第一個(gè)下降沿，數(shù)據(jù)輸出開(kāi)始位為位0。單字節(jié)讀操作每次需16個(gè)時(shí)鐘，地址字節(jié)在前8個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿輸入，而數(shù)據(jù)字節(jié)在后8個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿輸出。圖2-5 單字節(jié)讀操作時(shí)序3）DA1302寄存器分布DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)下表。 表2-1 DS1302寄存器分布表此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫(xiě)除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫(xiě))、FFH(讀)。2.3.1單片機(jī)本系統(tǒng)采用最常用的AT89C51單片機(jī)，它是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。引腳排列如下圖所示：圖2-6 AT89C51引腳排列主要特性： 與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說(shuō)明：Vcc：供電電壓。GND：接地。P0口：在不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口分時(shí)復(fù)用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。P1口：準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。P2口：一般可作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口且尋址范圍超過(guò)256字節(jié)時(shí)，用作高8位地址總線。P3口：除作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出口外，P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。第3章 電路設(shè)計(jì)31主體電路本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51作為核心主控芯片，采用DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，將產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)傳遞給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理再通過(guò)LED 8段數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時(shí)間。當(dāng)?shù)竭_(dá)所設(shè)定的鬧鈴時(shí)間后，單片機(jī)將調(diào)用相應(yīng)的程序，播放音樂(lè)，并且此時(shí)LED 8段數(shù)碼管所顯示的不再是時(shí)間而是一個(gè)代碼，只有用戶在將這個(gè)代碼從鍵盤(pán)上正確的輸入進(jìn)去，才能將其音樂(lè)關(guān)閉，結(jié)束鬧鈴。用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置鬧鈴的時(shí)間和校正當(dāng)前的時(shí)間。如下圖所示：圖3-1 主體電路圖 32 單片機(jī)系統(tǒng)圖3-2 AT89C51最小系統(tǒng)電路圖單片機(jī)采用AT89C51，使用P0口作為I/O口，則需外接上拉電阻。使用P0.0、P0.1、P0.2、P0.3分別與74LS48譯碼器的輸入端相連接；P0.4、P0.5、P0.6、P0.7分別與顯示電路的4個(gè)LED數(shù)碼管片選信號(hào)相連接；P1.0到P1.6連接外接鍵盤(pán)；P1.7（即B0）作為功放的輸出端與功放驅(qū)動(dòng)電路相連接；P2.0到P2.2分別與時(shí)鐘芯片DS1302的/RET（“5”）、I/O（“6”）、 SCLK（“7”）三個(gè)引腳相連接；31腳（即/EA）接高電平，因此首先執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的程序；19腳（即X1）與18腳（即X2）連接外部振蕩電路；9腳（即RESET）連接復(fù)位電路。33鍵盤(pán)電路鍵盤(pán)電路采用4*3行列式鍵盤(pán)，用P1口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。當(dāng)進(jìn)行鍵盤(pán)掃描時(shí)，則將掃描信號(hào)送至P1.4、P1.5、P1.6，再?gòu)腜1.0、P1.1、P1.2、P1.3讀取鍵盤(pán)狀態(tài)，即可判斷哪個(gè)鍵盤(pán)被按下。P1.0、P1.1、P1.2、P1.3分別連接一個(gè)10K的上拉電阻到公共接點(diǎn)上，公共接點(diǎn)連接在VCC上，因此采用低電平掃描。送入P1.4、P1.5、P1.6的掃描信號(hào)中，只有一個(gè)為低電平（即0），其余為高電平。緊接著讀取P1.0、P1.1、P1.2、P1.3的狀態(tài)，哪個(gè)為低電平（即0）則表示被按下，如果都是高電平，則從頭開(kāi)始繼續(xù)掃描。按鍵S0到S11分別代表的意義是“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“鬧鐘”與“時(shí)間”。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間按下“鬧鐘”鍵時(shí)，為開(kāi)啟或關(guān)閉鬧鐘；當(dāng)短時(shí)間按下“鬧鐘”鍵時(shí)，為設(shè)置鬧鐘時(shí)間。當(dāng)按下“時(shí)間”鍵時(shí)，為設(shè)置時(shí)間。電路圖如下圖3-3所示：圖3-3 4*3鍵盤(pán)電路圖34功放電路本系統(tǒng)是利用程序產(chǎn)生頻率脈沖信號(hào)，送到P1.7(即B0)口，通過(guò)一個(gè)限流電阻連接到喇叭的驅(qū)動(dòng)電路。P1.7口輸出的是一組脈沖信號(hào)，當(dāng)輸出為高電平時(shí)晶體管工作于飽和狀態(tài)，當(dāng)輸出為低電平時(shí)晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)，從而使喇叭播放出音樂(lè)。圖3-4 功放電路圖35顯示電路圖3-5 顯示電路圖數(shù)碼管在夜間看時(shí)間的時(shí)候就不需要有光源，非常方便，因此采用4個(gè)共陽(yáng)極8段LED數(shù)碼管作為顯示系統(tǒng)，片選信號(hào)分別連接在A4（P0.4）、A5（P0.5）、A6（P0.6）、A7（P0.7），LED 8段數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g分別與74LS48譯碼器的輸出端相連接。LED數(shù)碼管的dp端接高電平。電路圖如上圖3-5所示。36時(shí)鐘電路圖3-6 DS1302時(shí)鐘電路圖選用DS1302作為時(shí)鐘芯片，X1與X2連接32.768kHz的晶體振蕩電路，DS1302與單片機(jī)AT89C51采用串行數(shù)據(jù)傳輸方式，/RET、I/O、 SCLK分別與單片機(jī)的P2.0（B1）、P2.1（B2）、P2.2（B3）相連接。Vcc2（即“1”）連接電源。電路圖如上圖3-6所示。第4章 程序設(shè)計(jì)本章主要講述軟件方面的實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)程序緊緊圍繞所要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行編寫(xiě)，采用模塊化編程結(jié)構(gòu)。開(kāi)始初始化鬧鐘與時(shí)間比較鍵盤(pán)掃描放音與顯示代碼關(guān)音輸入代碼比較鬧鐘或時(shí)間設(shè)置鍵是否按下顯示時(shí)間設(shè)置鬧鐘是否開(kāi)啟4.1 主程序流程圖 NY N Y Y N Y N Y圖4-1主程序流程圖系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)行初始化設(shè)置，鍵盤(pán)掃描，顯示當(dāng)前的時(shí)間。判斷鬧鐘或時(shí)鐘是否需要設(shè)置，如果需要?jiǎng)t進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，如果不需要?jiǎng)t跳轉(zhuǎn)到判斷鬧鐘是否開(kāi)啟，如果沒(méi)有開(kāi)啟則跳回鍵盤(pán)掃描，開(kāi)啟則進(jìn)行判斷鬧鐘與時(shí)間是否相等，相等則放音樂(lè)同時(shí)顯示代碼，進(jìn)行輸入碼與顯示代碼比較是否相等，相等則關(guān)閉音樂(lè)，轉(zhuǎn)到鍵盤(pán)掃描，否則一直播放音樂(lè)直到正確輸入代碼。42 比較鬧鐘與時(shí)間程序43H,42H存放鬧鐘的時(shí)位；41H，40H存放鬧鐘的分位33H,32H存放時(shí)間的時(shí)位；31H，30H存放時(shí)間的分位 NNNNYYY(33H)=(43H)?(32H)=(42H)?(31H)=(41H)?(30H)=(40H)?開(kāi)始RETY 圖4-2比較鬧鐘與時(shí)間程序MOV A,33HXRL A,43HJNZ TO-ENDMOV A,30HXRL A,40HJNZ TO-ENDSETB F0SETB P1.7TO-END:POP A RET判斷33H與43H存儲(chǔ)的內(nèi)容是否相等，如果不相等則停止該程序，相等說(shuō)明時(shí)間與鬧鐘時(shí)位的高位相等；繼續(xù)判斷32H與42H分別存儲(chǔ)的時(shí)間與鬧鐘時(shí)位的低位是否相等，不相等則停止該程序，相等則繼續(xù)判斷31H與41H分別存儲(chǔ)的時(shí)間與鬧鐘分位的高位是否相等，與上面同理；當(dāng)判斷30H與40H存儲(chǔ)的內(nèi)容是否相等時(shí)，如果相等則說(shuō)明鬧鐘時(shí)間到達(dá)，音樂(lè)開(kāi)啟，F(xiàn)0=1，此時(shí)按鍵可以使用，反之則停止該程序。43 鍵盤(pán)掃描程序系統(tǒng)啟動(dòng)后，判斷有無(wú)按鍵按下，R2存儲(chǔ)是哪個(gè)按鍵按下，然后判斷R2的值。當(dāng)R2為11時(shí)，F(xiàn)0置位，進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，調(diào)整完畢則顯示，并從新開(kāi)始鍵盤(pán)掃描。當(dāng)R2為10時(shí)，進(jìn)行1秒鐘的延時(shí)，判斷是否長(zhǎng)按鬧鐘鍵（S10），如果長(zhǎng)按，則進(jìn)行鬧鐘開(kāi)啟與關(guān)閉設(shè)置，R1為FFH時(shí)鬧鐘開(kāi)啟，R1為00H時(shí)鬧鐘關(guān)閉；如果沒(méi)有長(zhǎng)按，則直接跳轉(zhuǎn)到進(jìn)行F0置位，鬧鐘調(diào)整。調(diào)整完畢則顯示，并從新開(kāi)始鍵盤(pán)掃描。當(dāng)R2為其他數(shù)值時(shí)，判斷F0是否為1，如果F0為1時(shí)，調(diào)用相應(yīng)鍵值程序，否則返回鍵盤(pán)掃描。F0的值判斷數(shù)字鍵“0”到“9”是否開(kāi)啟，當(dāng)為1時(shí)開(kāi)啟，反之關(guān)閉。在調(diào)整時(shí)間、鬧鐘、顯示代碼時(shí)F0為1。開(kāi)始鍵盤(pán)掃描R1=0FFH?判斷R2F0置位，時(shí)間調(diào)整鍵值存入R2CPL R1F0置位，鬧鐘調(diào)整顯示F0=1?P1.5=0&R2=10是否調(diào)整完畢1秒延時(shí)相應(yīng)鍵值程序有無(wú)鍵按下是否調(diào)整完畢 N Y N R2為11 R2為其他 R2為10 Y N Y N Y N Y N Y圖4-3 鍵盤(pán)掃描流程圖44 對(duì)DS1302操作的程序初始化要求/RST為低電平，SCLK為低電平，/RST被設(shè)置為高就啟動(dòng)了一個(gè)數(shù)據(jù)傳送的過(guò)程。SCLK的16個(gè)方波完成一次數(shù)據(jù)傳送，前8個(gè)方波用于輸入命令字節(jié)，后8個(gè)方波用于數(shù)據(jù)的輸出（讀DS1302）或數(shù)據(jù)的輸入（寫(xiě)DS1302）。在SCLK的上升沿，I/O線上數(shù)據(jù)被送入DS1302，在SCLK下降沿DS1302輸出數(shù)據(jù)在I/O線上。讀DS1302驅(qū)動(dòng)程序圖，如下圖所示：結(jié)束YNY開(kāi)始初始化/RST變高啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳送工作寫(xiě)命令字節(jié)一位SCLK發(fā)脈沖/RST發(fā)低電平到8次嗎？SCLK發(fā)脈沖讀命令字節(jié)一位N到8次嗎？圖4-4讀DS1302驅(qū)動(dòng)程序圖讀寫(xiě)操作各用一個(gè)程序，讀DS1302如上圖所示，寫(xiě)DS1302程序框圖與之相似，只需上圖第二個(gè)循環(huán)中“讀數(shù)據(jù)字節(jié)一位”改為“寫(xiě)數(shù)據(jù)字節(jié)一位”即可。讀DS1302驅(qū)動(dòng)程序：RDRTC:CLR /RET ;置控制引腳為低電平,禁止數(shù)據(jù)傳送 NOP CLR SCLK ;初始化串行時(shí)鐘線為低電平 NOP SETB /RET ;置控制引腳為高電平,允許數(shù)據(jù)傳送 NOP MOV A,#0BFH ;準(zhǔn)備“接收多字節(jié)數(shù)據(jù)”的命令碼 MOV R2,#8 ;1字節(jié)命令碼需要傳送8次RDRTC0:CLR SCLK ;置串行時(shí)鐘線為低電平 RRC A ;將最低位傳送給進(jìn)位標(biāo)志C MOV P2.1,A ;再傳送至數(shù)據(jù)端口 NOP SETB SCLK ;置串行時(shí)鐘線為高電平,其上升沿發(fā)送1位數(shù)據(jù) DJNZ R2,RDRTC0 ;直到發(fā)送完1字節(jié)的命令碼 MOV R0,#2EHRDRTC1:MOV R2,#8 ;每字節(jié)數(shù)據(jù)需要接受8次RDRTC2:CLR SCLK ;置串行時(shí)鐘線為低電平,其下降沿接收1位數(shù)據(jù) NOP MOV C,P2.1 ;將數(shù)據(jù)端口的信息傳送給進(jìn)位標(biāo)志C RRC A SETB SCLK ;置串行時(shí)鐘線為高電平 DJNZ R2,RDRTC2 ;直到接收到1個(gè)完整字節(jié)的數(shù)據(jù) MOV R0,A INC R0 DJNZ R3,RDRTC1 ;直到接收完全部數(shù)據(jù) CLR /RET RET45 播放音樂(lè)程序YYN時(shí)間與鬧鐘相等調(diào)用曲目，裝入相應(yīng)音符節(jié)拍單元是否為0返回主程序開(kāi)始查找音頻裝入T0，節(jié)拍裝入節(jié)拍單元T0計(jì)數(shù)，從P1.7輸出脈沖信號(hào)圖4-5 播放音樂(lè)程序當(dāng)時(shí)間與所設(shè)的鬧鐘時(shí)間相等時(shí)，調(diào)用曲目，查找相應(yīng)的音符，音符的高四位（即音頻）裝入T0，音符的低四位（即節(jié)拍）裝入節(jié)拍單元。T0開(kāi)始計(jì)數(shù)，從P1.7輸出脈沖信號(hào)，播放音樂(lè)。音樂(lè)播放結(jié)束，返回主程序。第5章 系統(tǒng)仿真由于我所設(shè)計(jì)的智能音樂(lè)鬧鐘系統(tǒng)包括軟件和硬件兩部份, 測(cè)試時(shí)先對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試，然后再將已測(cè)試的軟件結(jié)合硬件在一起進(jìn)行測(cè)試，完成整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試工作。5.1軟件調(diào)試在軟件調(diào)試中，我采用偉福仿真軟件進(jìn)行程序調(diào)試。首先分別調(diào)試各個(gè)功能程序，再對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行調(diào)試，以便修改錯(cuò)誤碼。具體的調(diào)試方法如下：首先在偉福軟件模擬器中選擇V5/L仿真器，選擇AT89C51作為CPU，將晶振頻率設(shè)置為12MHZ，然后新建一個(gè).ASM文件，將各個(gè)功能程序錄入，先檢查程序有無(wú)明顯錯(cuò)誤，保存過(guò)后編譯程序，當(dāng)有錯(cuò)誤時(shí)就根據(jù)提示加以修改，當(dāng)各個(gè)功能程序編譯完成后，再對(duì)整個(gè)程序全速執(zhí)行，查看程序有哪些地方出現(xiàn)錯(cuò)誤，對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤提示逐步調(diào)整程序，糾正錯(cuò)誤直到程序正確無(wú)誤，調(diào)試結(jié)束后有圖5.1的軟件調(diào)試界面如下： 圖5-1 軟件調(diào)試界面5.2 硬件仿真硬件仿真使用的是ProteusPRO6.7SP3，Proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它可以仿真 51 系列、AVR，PIC 等常用的 MCU 及其外圍電路。利用Proteus中的器件庫(kù)完成硬件電路的連接，如下圖所示：圖5-2硬件電路圖第6章 總結(jié)本文介紹了一種智能音樂(lè)鬧鐘設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是由中央控制器、時(shí)鐘系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、顯示器及鍵盤(pán)部分組成。控制器采用單片機(jī)AT89C51，時(shí)鐘系統(tǒng)使用時(shí)鐘芯片DS1302，用LED 8段數(shù)碼管作為顯示器，用單片機(jī)內(nèi)置ROM作為存儲(chǔ)器件。單片機(jī)通過(guò)時(shí)鐘芯片DS1302獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)處理后,單片機(jī)再把時(shí)間數(shù)據(jù)送LED數(shù)碼管顯示器顯示，還可以顯示代碼；當(dāng)?shù)竭_(dá)所設(shè)定的鬧鈴時(shí)間后，單片機(jī)將調(diào)用相應(yīng)的程序，播放音樂(lè)，并且此時(shí)LED 8段數(shù)碼管所顯示的不再是時(shí)間而是一個(gè)代碼，只有用戶在將這個(gè)代碼從鍵盤(pán)上正確的輸入進(jìn)去，才能將其音樂(lè)關(guān)閉，結(jié)束鬧鈴。用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置鬧鈴的時(shí)間和校正當(dāng)前的時(shí)間。軟件部分采用匯編語(yǔ)言，分別對(duì)鍵盤(pán)、顯示、時(shí)鐘等進(jìn)行相應(yīng)的程序編輯，將編好的程序在偉福仿真軟件中進(jìn)行仿真，看程序是不是能夠按照所想的運(yùn)行方向正常的運(yùn)行并對(duì)其修改。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中也存在許多問(wèn)題，程序各個(gè)之間的連接不如設(shè)想的流暢，但基本上實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘、鬧鐘與音樂(lè)的功能。參考文獻(xiàn)1、潘永雄.新編單片機(jī)原理與應(yīng)用. 西安電子科技大學(xué)出版社,2002年2、張友德，趙志英，涂時(shí)亮.單片機(jī)微型機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn). 復(fù)旦大學(xué)出版社，2000年3、周航慈、朱兆優(yōu)、李躍忠.智能儀器原理與設(shè)計(jì). 北京航空航天大學(xué)出版社，2005；4、江秀漢.可編程序控制器原理及應(yīng)用(第二版).西安電子科技大學(xué)出版社，2003；5、沈慶陽(yáng)、郭庭吉.單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，2002；6、竇振中.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)存儲(chǔ)器分冊(cè).北京航空航天大學(xué)出版社，1998； 7、關(guān)德新，馮文全.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)電源器件分冊(cè).北京航空航天大學(xué)出版社，1998；8、何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編（1）.北京航空航天大學(xué)出版社，1993。9、李建忠.單片機(jī)原理及運(yùn)用. 西安電子科技大學(xué)出版社, 2001年 10、吳金戎、沈慶陽(yáng).8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社 ,2001年 11、趙曉安.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用.天津大學(xué)出版社,2001年 12、馮建華、趙亮.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā). 人民郵電出版社, 2004年 13、何立民.MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京航空航天大學(xué)出版社, 1999年 14、李榮正、陳學(xué)軍.PIC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教程. 北京航空航天大學(xué)出版社,2006年15、張義和、陳敵北.例說(shuō)8051.人民郵電出版社，2006年致謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間不是很長(zhǎng)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是自己獨(dú)立完成的，設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)對(duì)任務(wù)進(jìn)行了按時(shí)分工，每天都要按時(shí)完成任務(wù)，這樣才能為順利完成好畢業(yè)設(shè)計(jì)提供時(shí)間基準(zhǔn)。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)是我獨(dú)立進(jìn)行的設(shè)計(jì)，剛開(kāi)始時(shí)，心里十分茫然，不知從何入手，通過(guò)指導(dǎo)老師的高度的責(zé)任感與敬業(yè)精神深深地感染了我，同時(shí)也深深的激勵(lì)著我?jiàn)^進(jìn)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有了更深更多的理解，操作能力也有了可喜的進(jìn)步。我認(rèn)為理論知識(shí)無(wú)論學(xué)得再好再透，畢竟是抽象的，在沒(méi)用于實(shí)踐前是毫無(wú)意義的，而四年的學(xué)習(xí)生活中我所缺少的就是理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合。畢業(yè)設(shè)計(jì)則恰恰像一場(chǎng)及時(shí)雨，讓我們通過(guò)親身模擬學(xué)會(huì)如何把理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。給了我充分的鍛煉機(jī)會(huì)。獲益非淺！謝謝老師!附錄*主程序*/RST BIT P2.0I/O BIT P2.1SCLK BIT P2.2ORG 0026HLJMP STARTORG 000BHLJMP NEXTORG 0060HSTART:MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0FCH MOV TL0,#48H MOV IE,#82H SETB TR0 ;啟動(dòng)TR0LOOP:LCALL TRAID ;調(diào)用時(shí)間讀取子程序 LCALL DISPLAY1 ;時(shí)間顯示調(diào)用ONE:CJNE R2,#10,T1 LCALL DISPLAY2 ；鬧鐘時(shí)間顯示子程序 LCALL HOLD ；等待鍵按下 MOV A,R5 ；R5在顯示子程序中自減 JNZ ONE MOV R7,#04T1:CJNE R2,#11,TWO LCALL DISPLAY1 ；時(shí)間顯示子程序 LCALL HOLD DJNZ R7,T1 LCALL WRTC ；時(shí)間寫(xiě)入時(shí)鐘芯片程序TWO: ；鬧鐘時(shí)間比較程序 CJNE RO,#0FFH,T4 ；判斷鬧鐘開(kāi)/關(guān) LCALL TO-2 JBC F0,T2 AJMP LOOPT2:SETB P1.7 ；鬧鐘響起 MOV R7,#04 LCALL DISPLAY2 ；代碼顯示子程序 MOV R0,#3EH ；取代碼程序GO:ACALL HOLDTHREE:MOV A,R2 ；B存放的是鍵碼 ACALL DISPLAY2 CJNE A,R0,T3 AJMP T4T3:ACALL HOLD ；等待鍵按下 AJMP THREE T4:DJNZ R7,GO CLR P1.7LJMP LOOP MEXT:CLR TF0 MOV TH0,#0FCH MOV TL0,#18H MOV IE,#82H SETB TR0 RETIEND*比較程序*TO-2:PUSH A MOV A,33H XRL A,43H JNZ TO-END MOV A,32H XRL A,42H JNZ TO-END MOV A,31H XRL A,41H JNZ TO-END MOV A,30H XRL A,40H JNZ TO-END SETB F0 SETB P1.7TO-END:POP A RET*存時(shí)間與鬧鐘*WORD11:MOV R5,#00H INC R5 CJNE R5,#05H,RET11 MOV R5,#00HRET11:LJMP JZKEYWORD10:MOV R5,#00H INC R5 CJNE R5,#05H,RET10 MOV R5,#00HRET10:LJMP JZKEYWORD9:CJNE R5,#01H,RET9 ACALL GEWEIRET9:RETWORD8:CJNE R5,#01H,RET8 ACALL GEWEIRET8:RETWORD7:CJNE R5,#01H,RET7 ACALL GEWEIRET7:RETWORD6:CJNE R5,#01H,RET6 ACALL GEWEIRET6:RETWORD5:CJNE R5,#01H,RR5 ACALL GEWEI LJMP RET5RR5:CJNE R5,#02H,RET5 ACALL SHIWEIRET5:RETWORD4:CJNE R5,#01H,RR4 ACALL GEWEI LJMP RET4RR4:CJNE R5,#02H,RRR4 ACALL SHIWEI LJMP RET4RRR4:CJNE R5,#03H,RET4 ACALL BAIWEIRET4:RETWORD3:CJNE R5,#01H,RR3 ACALL GEWEI LJMP RET3RR3:CJNE R5,#02H,RRR3 ACALL SHIWEI LJMP RET3RRR3:CJNE R5,#03H,RET3 ACALL BAIWEIRET3:RETWORD2:CJNE R5,#01H,RR2 ACALL GEWEI LJMP