課程設(shè)計(jì)單片機(jī)(時(shí)鐘打鈴系統(tǒng))

1、目錄第1章概述21.1 設(shè)計(jì)要求21.2 設(shè)計(jì)目的21.3 設(shè)計(jì)意義21.4 2章系統(tǒng)總體方案選擇與說(shuō)明31.5 3章硬件電路設(shè)計(jì)43.1 按鍵控制模塊43.2 時(shí)間顯示模塊53.3 打鈴模塊63.4 4章應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)84.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想84.2 系統(tǒng)主程序84.3 中斷子程序94.4 按鍵掃描子程序1.1.第5章系統(tǒng)仿真調(diào)試125.1 軟件簡(jiǎn)介125.2 軟件仿真12第6章硬件調(diào)試與結(jié)果分析15結(jié)束語(yǔ)17致謝18參考文獻(xiàn)19附錄A系統(tǒng)硬件電路原理圖20附錄B程序清單21評(píng)分表29第1章概述1.1 設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)學(xué)校作息時(shí)間控制器，其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能主要有：使用4位七段顯示器來(lái)顯示

2、現(xiàn)在的時(shí)間，顯示格式為“時(shí)分”，由LED閃動(dòng)作為秒計(jì)數(shù)表示,到響應(yīng)時(shí)間打鈴,可冬夏季切換?？梢栽O(shè)定作息時(shí)間，并進(jìn)行到時(shí)提示。能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的作息時(shí)間表自動(dòng)啟?？刂齐娐?，完成對(duì)外部設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。1.2 設(shè)計(jì)目的增強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，與理解，提高時(shí)間能力與水平。學(xué)會(huì)使用proteus仿真軟件，充分把所學(xué)電路、模數(shù)電理論與實(shí)踐結(jié)合，了解和掌握單片機(jī)設(shè)計(jì)軟件與硬件設(shè)計(jì)結(jié)合過(guò)程、方法和實(shí)現(xiàn)，以及掌握單片機(jī)的內(nèi)部模塊的應(yīng)用。1.3 設(shè)計(jì)意義用單片機(jī)及c語(yǔ)言編程模擬學(xué)校作息時(shí)間,到時(shí)打鈴,以及冬季夏季手動(dòng)切換打鈴時(shí)間。第2章系統(tǒng)總體方案選擇與說(shuō)明由按鍵控制模塊控制單片機(jī)最小系統(tǒng)的時(shí)間、月份、年以及打鈴時(shí)

3、問(wèn)，在有單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示以及蜂鳴器。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能主要有：使用4位七段顯示器來(lái)顯示現(xiàn)在的時(shí)間，顯示格式為“時(shí)分”，由LED小數(shù)點(diǎn)閃動(dòng)作為秒計(jì)數(shù)表示?？梢栽O(shè)定作息時(shí)間，并進(jìn)行到時(shí)提示。能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的作息時(shí)間表自動(dòng)啟?？刂齐娐?，完成對(duì)外部設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。由按鍵輸入控制設(shè)置年月日以及當(dāng)前時(shí)間、并可設(shè)置鬧鐘定時(shí)，時(shí)間到由蜂鳴器發(fā)出響聲。按鍵控制模塊單片機(jī)最小系統(tǒng)數(shù)碼管顯示模塊鬧鐘模塊圖2-1第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.1按鍵控制模塊按鍵控制模塊主要有由五個(gè)按鍵組成：K1、K2、K&K4、K5。分別接P1.3-P1.7口。K1的功能是模式切換鍵；K2的作用是加一；K3的作用是鬧鐘使能；K

4、4的作用是減一；K5的作用是冬夏季切換。K1_1=L.GEXT .0 一、QK? I1 <TEXT> .-OOf-K?l> <丁FXTROO-K4j=l圖3-15678P1 0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7AT89C51當(dāng)需要設(shè)定時(shí)間或是校正時(shí)間，即可按下模式切換鍵來(lái)進(jìn)行。校正時(shí)間：按第一次K1鍵，進(jìn)入小時(shí)校正狀態(tài)，通過(guò)按K2、K4鍵進(jìn)行小時(shí)校正，按一下K2鍵則加一，按一下K3鍵則減一。按第二次K1鍵，進(jìn)入分校正狀態(tài)，通過(guò)按K2、K4鍵進(jìn)行分鐘校正。按第三次K1鍵，進(jìn)入小時(shí)設(shè)定狀態(tài)，此時(shí)若不需要設(shè)置則不操作。按第四次K1鍵，進(jìn)入分

5、鐘設(shè)定狀態(tài)，若此時(shí)不需要設(shè)置則不操作。按第五次K1鍵進(jìn)入月份校正狀態(tài)，通過(guò)按K2、K4鍵進(jìn)行月份校正按第六次K1鍵，進(jìn)入日校正狀態(tài)，通過(guò)按K2、K4鍵進(jìn)行日校正。按下第七次K1鍵進(jìn)入年份校正狀態(tài)，通過(guò)按K2、K4鍵來(lái)進(jìn)行年份校正。校正完畢后，再按一次K1鍵，則退出時(shí)間校正狀態(tài)，并顯示當(dāng)前校正后的準(zhǔn)確時(shí)間。設(shè)定時(shí)間：按第一次K1鍵進(jìn)入小時(shí)校正狀態(tài)，此時(shí)若不需要設(shè)置，則不操作;以此類推。第三次按下K1鍵，進(jìn)入小時(shí)設(shè)定狀態(tài)，通過(guò)按K2、K4鍵進(jìn)行小時(shí)設(shè)定。按下第四次K1鍵，進(jìn)入分鐘設(shè)定狀態(tài)，通過(guò)按K2、K4鍵進(jìn)行分鐘設(shè)定。設(shè)定完畢后，按一下K3鍵（鬧鐘使能）。繼續(xù)按K1鍵，若不需要設(shè)置，則不操作，以

6、此類推，到按最后一次K1鍵則退出時(shí)間設(shè)定狀態(tài)并顯示當(dāng)前時(shí)間，當(dāng)時(shí)間與我們?cè)O(shè)定的時(shí)間一致時(shí)，通過(guò)鬧鐘電路響聲提示。若要關(guān)閉鬧鐘，此時(shí)再按一次K3鍵即可停止響聲。若k5=1,執(zhí)行冬季打鈴時(shí)間。若k5=0,則執(zhí)行夏季打鈴時(shí)間。3.2 時(shí)間顯示模塊本設(shè)計(jì)采用四位七段共陽(yáng)數(shù)碼管做顯示模塊，其中前兩位做時(shí)、月份顯示，其余兩位作為分、日顯示，選取前兩位的一個(gè)dp點(diǎn)作為秒點(diǎn)。單片機(jī)P0.0-P0.7分別接七段數(shù)碼管的abcedfg和dp引腳。P2.0-P2.3分別作為四個(gè)七段數(shù)碼管的片選端。陽(yáng)口泡油叫訓(xùn)笛PO中胸加PO也:用2PO7jft&7PlJCrAflPS.1MSIpa.i'AiDP23

7、M11F2.4A12P2W13F2.WA14P27JW15圖3-2時(shí)間顯示模塊主要由四位數(shù)碼管來(lái)顯示，配合按鍵控制模塊的校正與設(shè)定時(shí)間，相應(yīng)的顯示。時(shí)間正常顯示時(shí)，LED每閃動(dòng)60次，分鐘自動(dòng)加一；每六十分鐘小時(shí)自動(dòng)加一；每24小時(shí)大自動(dòng)加一。3.3 打鈴模塊單片機(jī)p3.7口控制蜂鳴器，若數(shù)碼管顯示時(shí)間與設(shè)定的學(xué)校作息時(shí)間相同，蜂鳴器模擬打鈴一分鐘P2.4/A12 P2.5/A13P2.S/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.irrxc*_ P3.2J1NT0P3.3J1NT1P3.4A0PJS/Tl_ P3.6/WR- P3.7/RD"Q1：MPS6514；-<TEX

8、TV：J .，LSI 一-L_n1/：圖3-3打鐘模塊快的主要功能：鬧鈴。當(dāng)設(shè)定時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間一致時(shí)，則鬧鐘自動(dòng)鬧鈴進(jìn)行提示，一分鐘后，自動(dòng)退出響鈴狀態(tài)，若按K3鍵，鬧鐘退出響鈴狀態(tài)。第4章應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想本系軟件設(shè)計(jì)中，利用單片機(jī)定時(shí)器設(shè)計(jì)時(shí)間計(jì)時(shí)處理，采用單片機(jī)內(nèi)部的T0定時(shí)器溢出中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作在T1方式下，定時(shí)50微妙，則連續(xù)中斷20次即為一秒，得到了我們所需時(shí)間的最小單位。該設(shè)計(jì)用C51編寫(xiě)程序，由于匯編語(yǔ)言的移植性比較差，而C語(yǔ)言則比較靈活。許多子函數(shù)都可以直接移植過(guò)去。在程序中除了有主函數(shù)外還包含許多子函數(shù)，如延時(shí)函數(shù)、按鍵掃描函數(shù)、初始化函數(shù)、時(shí)間顯示函數(shù)、

9、設(shè)定鬧鐘顯示函數(shù)、設(shè)定日期顯示函數(shù)、設(shè)定年份顯示函數(shù)、月份選擇函數(shù)、年份顯示輔助函數(shù)、冬夏季作息時(shí)間切換函數(shù)。4.2 系統(tǒng)主程序在主控程序循環(huán)中主要工作為掃描是否有按鍵，若有按健則做相應(yīng)的功能處理，同時(shí)也掃描顯示器顯示時(shí)間數(shù)據(jù)，并檢查所設(shè)置的時(shí)間是否到了。時(shí)間計(jì)時(shí)處理程序是等過(guò)了1s后，則更新時(shí)間數(shù)據(jù)，將最新的時(shí)、分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并顯示在七段顯示器上。蜂鳴器初始化定時(shí)器初始化年份顯示函數(shù)日期顯示函數(shù)設(shè)定鬧鐘顯示函數(shù)校正時(shí)間顯示函數(shù)時(shí)間顯示函數(shù)按鍵掃描判斷標(biāo)志位X1X=121X=3411X=5611X=7X=0圖3-2主程序流程圖4.3 中斷子程序中斷子程序的主要功能：提供時(shí)間基準(zhǔn)。當(dāng)連續(xù)

10、中斷20次時(shí)，即為一秒，此時(shí)秒加一。當(dāng)秒值為60時(shí)，分鐘加一，同時(shí)秒清零；當(dāng)分鐘值為60時(shí)，小時(shí)加一，同時(shí)分鐘值清零。當(dāng)小時(shí)為24時(shí)，大值加一，同時(shí)小時(shí)清零。由于每月天數(shù)不定，1、3、5、7、8、10、12月為31天，當(dāng)計(jì)數(shù)到此類月份時(shí)，大值為32時(shí)，月值加一，同時(shí)天值為1;4、6、9、11月為30天，當(dāng)計(jì)數(shù)到此類月份時(shí)，大值為31時(shí)，月值加一，同時(shí)天值為1。如果是閏年，則2月為29天，當(dāng)計(jì)數(shù)到此類月份時(shí)，大值為30時(shí),月值加一，同時(shí)天值為一。如果不是閏年，則2月為28天，當(dāng)計(jì)數(shù)此類月份時(shí)，大值為29時(shí),月值加一，同時(shí)天值為一。當(dāng)月值為13時(shí)，則年值加一，同時(shí)月值為一。設(shè)置定時(shí)器初值秒變量加一

11、秒值清零、分值加一分值清零、小時(shí)加一小時(shí)清零、天值加一天值為1、月值加一月值為1、年值加一4.4 按鍵掃描子程序按鍵掃描子程序是程序計(jì)中相當(dāng)重要的一部分。按鍵掃描子程序的功能是：掃描是否有按鍵按下，若有鍵按下，則執(zhí)行相應(yīng)功能。設(shè)計(jì)中包含了防抖動(dòng)程序，延時(shí)20ms,判斷是否為抖動(dòng)，若不是抖動(dòng)則執(zhí)行相應(yīng)程序功能啟動(dòng)Proteus進(jìn)行仿真時(shí)顯示的初始化時(shí)間。初始界面仿真圖如圖:工，口二F3LSii-jwrn第5章系統(tǒng)仿真調(diào)試5.1 軟件簡(jiǎn)介本次課程設(shè)計(jì)仿真主要采用proteusoProteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其

12、它電路的工作情況。從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。5.2 軟件仿真pawbicom心rDur*K!raim咫d.P*±3fEHh/EE-，下圖5-1時(shí)間校正：當(dāng)我們需要正確的顯示時(shí)間即可進(jìn)行時(shí)間校正，按一下K1即進(jìn)入小時(shí)校正狀態(tài)，通過(guò)K2加一或K4減一來(lái)進(jìn)行小時(shí)校正，再按一次K1鍵即可進(jìn)行分鐘校正，校正原理同小時(shí)校正相同。其仿真圖如圖圖5-5日期校正：當(dāng)我們需要與當(dāng)前日期保持一致時(shí)，則可以使用日期校正功能，連續(xù)按動(dòng)五次K1鍵，則進(jìn)入月份校正狀態(tài)，通過(guò)K2加一鍵或K4減一鍵進(jìn)行校正月份，再按一次K1鍵，則可進(jìn)行日期校正，校正原理同月份校正原理相同。其仿真圖如圖

13、5-3。-tST：i . X1 :JF，QW” PSlvf-s pajmi訂g raawiEverEMio ，二 A3 fijojd Ff Th ，二MUf F：£>£C F3 mm年份校正：當(dāng)我們需要保持年份與當(dāng)前年份一一致時(shí)，則可以進(jìn)行年份校正。連續(xù)按動(dòng)七次K1鍵，即進(jìn)入年份校正狀態(tài)，通過(guò)K2加一鍵或K4減一鍵進(jìn)行校正。其仿真圖如圖5-4所示。4-5圖到時(shí)打鈴：當(dāng)單片機(jī)顯示時(shí)間與設(shè)定學(xué)校打鈴時(shí)間相同時(shí)，蜂鳴器響。如圖5-5所示。第6章硬件調(diào)試與結(jié)果分析結(jié)束語(yǔ)此次課程設(shè)計(jì)為期兩個(gè)星期，圍繞著利用最小單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬學(xué)校作息時(shí)間打鈴系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間計(jì)時(shí)，時(shí)間調(diào)整，時(shí)

14、間暫停，到點(diǎn)響鈴和冬夏季切換等功能。使用4位七段顯示器來(lái)顯示現(xiàn)在的時(shí)間，顯示格式為“時(shí)分”，由LED小數(shù)點(diǎn)閃動(dòng)作為秒計(jì)數(shù)表示?？梢栽O(shè)定作息時(shí)間，并進(jìn)行到時(shí)提示。能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的作息時(shí)間表自動(dòng)啟?？刂齐娐?，完成對(duì)外部設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。由按鍵輸入控制設(shè)置年、月、日以及當(dāng)前時(shí)間并可設(shè)置鬧鐘定時(shí)，顯示時(shí)間與設(shè)計(jì)作息時(shí)間相同時(shí)由蜂鳴器發(fā)出響聲。設(shè)計(jì)之初,由于忽略了數(shù)碼管共陰與共陽(yáng)的問(wèn)題,導(dǎo)致在硬件調(diào)試的時(shí)候未能成功,修改后,導(dǎo)致秒點(diǎn)不能閃爍,一直未能找出原因,最后發(fā)現(xiàn)是忽略了與、或之間沒(méi)轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)冬夏季切換時(shí)，對(duì)主函數(shù)初始化問(wèn)題理解不透徹，致使一開(kāi)始不能切換。在設(shè)計(jì)打鈴時(shí)間表時(shí)，還可以采用查表法，此

15、方法相比可以節(jié)約程序空間。致謝通過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)，利用單片機(jī)把復(fù)位電路，顯示電路，電源電路，繼電器電路，電鈴電路連接起來(lái)，在通過(guò)單片機(jī)的編程實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。單片機(jī)作息時(shí)間控制系統(tǒng)是利用定時(shí)器計(jì)時(shí)處理來(lái)做秒計(jì)數(shù)，當(dāng)所設(shè)置的時(shí)間到了，則發(fā)出一陣聲響，啟動(dòng)繼電器，由繼電器可以控制收音機(jī)開(kāi)啟或者關(guān)閉。時(shí)，分，秒數(shù)據(jù)是存在變量?jī)?nèi)并寫(xiě)入七段顯示管的緩沖區(qū)內(nèi)，由顯示管掃描中定時(shí)時(shí)掃描而顯示出時(shí)間。我由最初的不知所措到后來(lái)的獲益良多，覺(jué)得這兩周過(guò)得很充實(shí)，也積累了一些設(shè)計(jì)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。這些離不開(kāi)我的團(tuán)隊(duì)對(duì)我的幫助，更離不開(kāi)王老師的悉心指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)A系統(tǒng)硬件電路原理圖附錄程序清單#include<REG52

16、.H>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharcodea10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;sbitK1=P1A4;sbitK2=PW5;sbitK3=P1A6;sbitK4=P1A7;sbitsd=P1A0;sbitBEEP=P3A7;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;uch

17、artl0_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)interrupt1TH0=0x3c;TL0=0xb0;cnt+;if(y=1&&(set_h=h&&set_m=m)sd=0;elsesd=1;if(y=1&

18、;&(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;elseif(day=29)month+;day=1;break;case3:if(day=32)month+;day=1;break;case4:if(day=31)month+;day=1

19、;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=1

20、3)month=1;year+;if(x=0)bianhuan1();timer1()interrupt3BEEP=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=4

21、5)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;voiddi

22、splay(void)P2=0xfe;P0=aqian;if(x%2=1&&cnt>=10)P0|=0xff;delay(20);P2=0xfd;P0=abai;if(x%2=1&&cnt>=10)P0|=0xff;elseif(x=0&&cnt>=10)P0&=0x7f;delay(20);P2=0xfb;P0=ashi;if(x%2=0&&x!=0)|x=7)&&cnt>=10)P0|=0x7f;delay(20);P2=0xfZ;P0=age;if(x%2=0&&

23、;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;elseif(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;c

24、ase6: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=se

25、t_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=