proteus鬧鐘課程設(shè)計(jì)

1、 成績(jī)課程論文 題 目： 鬧鐘的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 黃書(shū)林 學(xué)生學(xué)號(hào)： 1114010110 系 別： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 年 級(jí)： 11 級(jí) 任課教師： 張 水 鋒 電氣信息工程學(xué)院制2013年10月 目錄 摘要2 課程任務(wù)與要求2 方案論證2 鬧鐘流程圖3 單元電路：6 單片機(jī)芯片6 八位數(shù)碼管顯示電路7 鬧鐘調(diào)節(jié)按鍵電路9 晶振電路10 復(fù)位電路10 蜂鳴器體相電路11 總圖：12 心得體會(huì)13 參考文獻(xiàn)13 附錄13鬧鐘的設(shè)計(jì)學(xué)生：黃書(shū)林指導(dǎo)教師：張水鋒電氣信息工程學(xué)院自動(dòng)化摘要 通過(guò)學(xué)習(xí)基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真讓我知道我們不僅需要有過(guò)硬的理論知識(shí),還

2、應(yīng)該有動(dòng)手實(shí)踐的能力。并且是將理論結(jié)合實(shí)際, 提升到應(yīng)用層面。 以后走上社會(huì),還是會(huì)有很多新的知識(shí)是需要我們學(xué)習(xí)的,屆時(shí)需要我們有比較強(qiáng)的自學(xué)能力。此次基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真課程設(shè)計(jì)。對(duì)理論結(jié)合實(shí)際的動(dòng)手能力和自學(xué)能力有很強(qiáng)的體現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)是基于 AT89C51 單片機(jī)的數(shù)字鬧鐘的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞:數(shù)字鬧鐘 AT89C51 Proteus。課程任務(wù)與要求本次課程的任務(wù)就是要以51系列單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)鬧鐘，它能通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)秒、分、小時(shí)的進(jìn)位24 小時(shí)制，將當(dāng)前時(shí)分秒在七段 LED 顯示器上顯示?？稍O(shè)置鬧鐘的時(shí)間當(dāng)前值對(duì)準(zhǔn)一時(shí)間,設(shè)置鬧鈴時(shí)間,鬧鈴功能的關(guān)閉和開(kāi)放。要求：

3、通過(guò)Proteus軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的仿真，提高自己的編程水平，增加設(shè)計(jì)興趣。通過(guò)做自己喜歡的設(shè)計(jì)，提高自學(xué)能力。為以后畢業(yè)走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二 方案論證經(jīng)分析，計(jì)算器電路包括三個(gè)部分：顯示部分八位數(shù)碼管、鬧鐘時(shí)鐘按鍵、單片機(jī)電路。具體分析如下：1 顯示部分1.1 LCD顯示 LCD1602作為一個(gè)成熟的產(chǎn)品，使用簡(jiǎn)單，模式固定，便于移植到各種類型的程 序，微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格大概15塊錢(qián)左右。1.2數(shù)碼管顯示數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)

4、點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。功耗小，顯示單一。適合時(shí)鐘的顯示。一毛錢(qián)一個(gè)價(jià)格低，對(duì)于本次鬧鐘的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)性價(jià)比高。所以采用八位數(shù)碼管不用LCD1602.2 微控制電路2.1 AVR單片機(jī)2.1.1 AVR單片機(jī)的I/O口是真正的I/O口，能正確反映I/O口輸入/輸出的真實(shí)情況。工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，具有大電流(灌電流)1040 mA,可直接驅(qū)動(dòng)可控硅SSR或繼電器，節(jié)省了外圍驅(qū)動(dòng)器件。2.1.2.AVR單片機(jī)內(nèi)帶模擬比較器，I/O口可用作A/D轉(zhuǎn)換，可組成廉價(jià)的A/D轉(zhuǎn)換器。ATmega48/8/16等器件具有8路

5、10位A/D。2.1.3 部分AVR單片機(jī)可組成零外設(shè)元件單片機(jī)系統(tǒng)，使該類單片機(jī)無(wú)外加元器件即可工作，簡(jiǎn)單方便，成本又低。2.1.4 AVR單片機(jī)可重設(shè)啟動(dòng)復(fù)位,以提高單片機(jī)工作的可靠性。有看門(mén)狗定時(shí)器實(shí)行安全保護(hù),可防止程序走亂(飛),提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。實(shí)現(xiàn)功能非常強(qiáng)大，比51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能多。價(jià)格5.2元一塊。2.2 AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalshProgrammable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理 器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K

6、字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器D的單片機(jī)，單片機(jī)可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。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，AT89C51單片機(jī)是很多嵌入式控制系統(tǒng)中靈活性高且價(jià)廉的芯片。4.5元一塊。綜上所述AT89C51操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低采用AT89C51單片機(jī)。 三 鬧鐘設(shè)計(jì)流3.1 主程序流程圖 開(kāi)始定時(shí)器及中斷寄存器初始化是否設(shè)定參數(shù)Y執(zhí)行鬧鐘設(shè)定程序N 執(zhí)行顯示程序圖3.13.2時(shí)鐘中斷程序流程圖恢復(fù)初值保護(hù)Tcount加1N

7、Tcount=100？秒數(shù)值加1，Tcount歸零N時(shí)間=鬧鐘時(shí)間秒數(shù)值=60？YYN執(zhí)行鬧鐘程序p0.0=1分?jǐn)?shù)值加1，秒數(shù)值歸零N分?jǐn)?shù)值=60？N鬧鐘程序執(zhí)行完YYY時(shí)數(shù)值加1，分?jǐn)?shù)值歸零N返回主程序時(shí)數(shù)>23？時(shí)數(shù)值歸零 圖3.2四 單元電路：4.1單片機(jī)控制芯片圖4.1AT89C516RD+：該電路的核心控制元件是AT89C516RD+。工作電壓在3.3-5.5v之間。最高時(shí)鐘頻率0-80hz，存儲(chǔ)器字節(jié)64k。P0口（32-39引腳）。既可作為輸入輸出端口，又可作為地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用。當(dāng)P0口作為輸入輸出口時(shí)，他是一個(gè)八位準(zhǔn)雙向口。上電復(fù)位后處于開(kāi)漏模式，P0口內(nèi)部無(wú)上拉電阻

8、所以P0口必須接10-4.7k上拉電阻，當(dāng)作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線時(shí)。無(wú)需上拉電阻。EA（31腳） 正五伏電源外接晶振或外部振蕩器引腳：XTAL1 （19腳）當(dāng)采用芯片內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，接外部時(shí)接外部12M晶振的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，此腳應(yīng)接地。XTAL2 （18腳） 當(dāng)采用芯片內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，接外部時(shí)接外部12M晶振的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，此腳應(yīng)接地?？刂七x通或電源復(fù)用引腳：RST(9腳)：復(fù)位信號(hào)輸入，vcc掉電時(shí)此腳可接上備用電源，在低功耗條件下保持內(nèi)部RAM中數(shù)據(jù)ALE(30腳)：ALE即允許地址鎖存信號(hào)輸出，當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)該引腳的輸出信號(hào)用于鎖存P0口的低8

9、位地址。其輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的1/6,。PSEN(29腳)：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效，用于外部存儲(chǔ)器的讀操作。4.2 八位數(shù)碼管顯示電路 圖4.2 LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成。按照一定的圖形及排列封轉(zhuǎn)在一起的顯示器件。其中7個(gè)LED構(gòu)成7筆字形，1個(gè)LED構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)（固有時(shí)成為八段數(shù)碼管）LED數(shù)碼管有兩大類，一類是共陰極接法，另一類是共陽(yáng)極接法，共陰極就是7段的顯示字碼共用一個(gè)電源的負(fù)極，是高電平點(diǎn)亮，共陽(yáng)極就是7段的顯示字碼共用一個(gè)電源的正極，是低電平點(diǎn)亮。只要控制其中各段LED的亮滅即可顯示相應(yīng)的數(shù)字、字母或符號(hào)。數(shù)

10、碼管位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等（及數(shù)碼管的位數(shù)），了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。 這是一個(gè)7段1位帶小數(shù)點(diǎn) 8引腳的LED數(shù)碼管  圖2 引腳定義      每一筆劃都是對(duì)應(yīng)一個(gè)字母表示， DP是小數(shù)點(diǎn)。  要是數(shù)

11、碼管顯示數(shù)字，有兩個(gè)條件：1、是要在VT端（3/8腳）加正電源；2、要使（a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低電平或“0”電平。這樣才能顯示的。 共陽(yáng)極LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖圖4：   圖4 共陽(yáng)極LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖共陰極LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖：   圖5 共陰極LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖表1.1 顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制電平信號(hào)  LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O口進(jìn)行

12、驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)位轉(zhuǎn)換器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×840根I/O口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O口才32個(gè)呢。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。八位數(shù)碼管是將上述以為八個(gè)并聯(lián)封裝而成，顯示時(shí)、分、秒都分兩位。個(gè)位滿十后就向前進(jìn)一位。分秒的十位滿六十后也向前進(jìn)一位。顯示小時(shí)兩位在滿二十四后重新計(jì)數(shù)。4.3 鬧鐘調(diào)節(jié)按鍵電路圖4.3程序中設(shè)置 5 個(gè)開(kāi)關(guān)控制,從上到下 5 個(gè)開(kāi)關(guān)KEY1KEY5 的功能分別為KEY1,調(diào)節(jié)時(shí)間,每調(diào)一次分加1。KEY2,

13、 調(diào)節(jié)時(shí)間,每調(diào)一次時(shí)加1。KEY3從其它狀態(tài)切換至?xí)r鐘狀態(tài)。KEY4切換至鬧鐘設(shè)置狀態(tài)。KEY5鬧鐘關(guān)閉和開(kāi)放. 4.4 晶振電路圖4.4每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。選擇合適的晶振很重要。4.5 復(fù)位電路圖4.5這個(gè)子模塊是單片機(jī)的最小系統(tǒng)中的一部分，當(dāng)程序出現(xiàn)亂碼等情況時(shí)，按下復(fù)位程序重新開(kāi)始運(yùn)行，使計(jì)算繼續(xù)進(jìn)行。4.6 蜂鳴器提醒電路圖中RP1是一個(gè)九腳排阻為P0口增加驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)達(dá)到定時(shí)

14、時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)聲提醒。D1為鬧鐘功能開(kāi)關(guān)顯示，當(dāng)打開(kāi)時(shí)二極管會(huì)法官提示。五 總圖：圖5.1此圖為時(shí)鐘電路界面圖5.2此圖為鬧鐘定時(shí)界面七 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與心得體會(huì) 通過(guò)對(duì)數(shù)字鬧鐘的編程對(duì)硬件特別是單片機(jī)的原理都有了很深的了解。更加深了對(duì) C 語(yǔ)言的興趣可以說(shuō)整個(gè)文件中最麻煩的就是進(jìn)位條件的判斷。編程中經(jīng)常犯想當(dāng)然的錯(cuò)誤。另外對(duì)于中斷服務(wù)子程序的類型設(shè)置問(wèn)題,由于以前對(duì)這個(gè)概念的理解留于表面，編程中出現(xiàn)了不少奇怪的錯(cuò)誤。再調(diào)試中嘗試使用了分割法,對(duì)錯(cuò)誤模塊進(jìn)行定位,再進(jìn)行排查。這次的課程設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到要將基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真的課學(xué)好不僅僅是要把書(shū)上的基本知識(shí)學(xué)好而且還要不斷進(jìn)行實(shí)

15、踐。將所學(xué)的跟實(shí)踐操作結(jié)合起來(lái)才能更好地鞏固所學(xué)，才能提高自己實(shí)踐能力.通過(guò)這次的設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到只停留在表面理解問(wèn)題是很難使問(wèn)題得到很好的解決的。實(shí)踐能力與理論知識(shí)同樣重要。所以在以后的學(xué)習(xí)中一方面我要不斷的鞏固自己所學(xué)的理論知識(shí)， 一方面還要多參加實(shí)際操作工作以便提高自己的實(shí)際操作能力。其實(shí)這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲應(yīng)該是找到了解決問(wèn)題的幾個(gè)很好的途徑。1.討論 2.通過(guò)網(wǎng)絡(luò),在網(wǎng)絡(luò)上也收獲了很多。共享讓我們共同進(jìn)步。此外，我學(xué)會(huì)了看硬件結(jié)構(gòu)圖,并學(xué)會(huì)了自己去獨(dú)立的完善一個(gè)程序，對(duì)程序的效用等做思考。并體會(huì)到問(wèn)別人只能幫你開(kāi)拓思路，真正解決問(wèn)題還是要靠自己去摸索。當(dāng)然討論是很好的學(xué)習(xí)途徑,它會(huì)讓

16、你事半功倍.由于時(shí)間不是很充裕，程序中有很多值得改善的地方。 我嘗試在其中加入更多的功能,但調(diào)試的結(jié)果沒(méi)有。參考文獻(xiàn)【1】譚浩強(qiáng) 著 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第三版【2】康光華 陳大欽 張琳 主編電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分第五版【3】康光華 陳大欽 張琳 主編電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分第五版【4】周榮富 曾技 主編 電子線路CAD【5】單片機(jī)原理與接口技術(shù)清華版【6】零基礎(chǔ)學(xué)單片機(jī)C語(yǔ)言【7】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用劉盼芝【9】基于Protues的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真陳忠平附錄：#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned

17、 intuint tcount,u;data2=0,0,0,0,0,0,0,0;/uchar dat1=0,0,0,0,0,0,0,0;/時(shí)鐘定時(shí)緩沖區(qū)uchar alarms=0,0,0,0,0,0,0,0;/鬧鐘定時(shí)緩沖區(qū)uchar dis_bit=0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01;/unsigned char code SEG711=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xBF,;sbit tminute=P10;sbit thour=P11;sbit shizhong=P12;

18、sbit alarm=P13;sbit alarmswitch=P14;sbit P0_4=P04;sbit P0_0=P00;uint sw=0;uchar k;uchar ms=0;uchar flag=0;/鬧鐘切換標(biāo)志位uchar sec=0;/鬧鐘計(jì)時(shí)秒uchar minit=0;/鬧鐘計(jì)時(shí)分struct timeuchar second;uchar minute;uchar hour;time1;/定義名為time 的結(jié)構(gòu)體.變量名time1uchar n,i;void delay(n)/1ms 延時(shí)函數(shù)while(n-)for(i=120;i>0;i-);void modi

19、fy(void)/時(shí)間調(diào)整EA=0;if(thour=0)if(flag=0)/時(shí)鐘調(diào)整每次加1dat16+;delay(200);if(dat16>3&&dat17=2)dat16=0;dat17=0;if(dat16>9)if(alarm=0)/鬧鐘鍵按下.顯示00-00-00flag=1;alarms0=0;void init(void)/初始化TMOD = 0x11;TH0 = 0xDB;TL0 =0xFF;/工作方式3.兩個(gè)8 位定時(shí)/計(jì)時(shí)器.只有T0 有.定時(shí)24ET0 = 1;TR0=1;tcount=0;u=0;P0=0x00;EA = 1;/開(kāi)放中斷void test(void)for(k=0;k<8;k+)if(flag=0) P3=dis_bitk;P2=SEG7dat1k; delay(1);P3=0X00;if(flag=1) P3=dis_bitk;P2=SEG7alarmsk; delay(1);P3=0X00;void main()init();delay(10);while(1) /括號(hào)的“1”表示while()判斷條件為真.只要不是“0”.這個(gè)循環(huán)就一直循環(huán)modify();test();void diplay() interrupt 1 /定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0 中斷 time1.secon