定时闹钟

定时闹钟 本设计是用单片机原理及其相关硬件的运用实现的定时闹钟。数字电子钟设 计与制作可采用数字电路实现,也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成,所设计的电路相当复杂,大概需要十几片数字集成块,其功能也主要依赖于数字电路 的各功能模块的组合来实现,焊接的过程比较复杂,成本也非常高。若用单片机来 设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电 路的复杂性,而且其成本也有所降低,所以在该设计与制作中采用单片机AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有4KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。另外, AT89C51的指令系统和引脚与8051完全兼容,片内有128B 的RAM、32条I/O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等。显示部分采用六位一体的共阳极数码管，运用同相 三态双向总线收发器74LS245作为输出驱动显示部件的元件。 在编写程序的过程采用了定时程序和时间调整程序对称的编写方法。并且在 时间的调整或设置过程中本设计采用了长按进行调时或调分的选择，短按是进行 在选择后进行加1，每短按一次，该单位加1.调整完毕以后再次长按原设置键即 可跳出设置循环，显示部分――共阳极数码管显示正常走时的时间。但是该程序 在硬件的仿真过程中有点瑕疵。在仿真开始时警示灯直接亮，必须通过闹钟定时 键K2的闹钟设置以后时间才可以正常走时。之后可以进行时间的调整或闹钟的 重新调整。 1 ....................................................................................................................... 3 1.1设计任务 ...................................................................................................... 3 1.2设计要求 ...................................................................................................... 3 2 .................................................................................... 4 2.1系统总体方案 .............................................................................................. 4 2.2硬件选择设计： .......................................................................................... 4 3 ........................................................................................................ 7 4 PROTEUS ............................................................................................ 8 5 ........................................................................................................ 9 ................................................................................................................ 10 1 ..................................................................................................... 11 1 1.1设计任务 设计一个定时闹钟 1.2设计要求 1） 能显示 时时—分分—秒秒。 2） 能够设定定时时间、修改定时时间。 3） 定时时间到能发出报警声或者启动继电器，从而控制电器的启停。 2 2.1系统总体方案 电子钟设计与制作既可以采用数字电路来实现,也可以采用单片机来完成。 方案一：采用数字电路来实现，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集 成块，其功能主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较 复杂,成本也非常高。 方案二：采用单片机来实现，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，不仅 降低了硬件电路的复杂性，而且成本也降低不少。 最终方案：采用单片机的方式来实现定时闹钟。 2.2硬件选择设计： 单片机的选用：由于传统的8031单片机内部没有存储器,需要另扩展外部程序存储器,系统构成较为复杂. 在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更实用，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机， AT89C51不仅指令系统和引脚与8051完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH的，且允许在系统内改写或用编程器编程，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬 间擦除、改写，对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的 程序还可以进行加密。再着，AT89C51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。 这里选择单片机AT89C51，它片内有128B 的RAM、32条I/O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等。 单片机外形与封装图： 图2-1单片机外形与封装图 U11939XTAL1P0.0/AD038P0.1/AD137P0.2/AD21836XTAL2P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533P0.6/AD6932RSTP0.7/AD7 21P2.0/A822P2.1/A923P2.2/A102924PSENP2.3/A113025ALEP2.4/A123126EAP2.5/A1327P2.6/A1428P2.7/A15 110P1.0P3.0/RXD211P1.1P3.1/TXD312P1.2P3.2/INT0413P1.3P3.3/INT1514P1.4P3.4/T0615P1.5P3.5/T1716AT89C51P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RD 图2-2单片机Proteus仿真图 数码管的选用：为减少连接线路的复杂性，在此选用八位一体的共阴数码管，八 位一体数码管在内部已将段码相连，位选线则相互独立，可以很方便地外接为动 态显示电路。 图2-3 LED数码管Proteus仿真图 图2-4晶振电路Proteus仿真图 图2-5复位电路Proteus仿真图 3） 硬件电路：定时闹钟以单片机AT89C51为核心来完成，使用12MHZ晶振与单片机AT89C51相连接，通过软件编程的方法实现了以24小时为一个周期同时显示小时、分钟和秒的要求，并在计时过程中具有报时功能，当时间到达定时点进 行蜂鸣报时。显示数据从P3.0-P3.6口输出，P1口输出对应的六位位选信号。电 子钟程序设计时使用了T0作为计时，T1为调整时显示用，只用一个按键来完成 所有的设置。 4） 主要功能 时间显示：八位LED数码管显示时间，按24小时制分别显示“时时—分分—秒秒”，最小单位为秒。 定时与时间调整：长按按键0.5秒钟以上，可以进入定时和时间设置状态， 按“闹钟分”、“闹钟时”、“走时分”、“走时时”的顺序进行设置 图2-6硬件电路Proteus仿真图 3 在编程上，首先进行了初始化定义了程序的入口地址以及中断的入口地址， 在主程序的开始定义了一个固定单元用来存储计数的秒、分、时。在该电子钟的 设计中调整时间和修改定时时采用了闪烁，采用定时器中断置标志位，再与位选 相互结合的方法来控制调时或定时中的闪烁。时、分、秒的显示使用软件译码（查 ）的方式，再用了一段固定的程序段进行进制转化。初始化之后，用中断方式 对其计数，计数的同时采用了定时器比较的方法，比较当前计数时间与定时时间 是否相等，若相等则将闹铃标志位置数。为了对只要设置闹钟时不影响电子钟的 走时，在设置闹钟的时候，秒钟位走时不停止，正常显示，但对闹钟设置无任何 影响。在进入走时设置后自动把秒设置为00秒，以确保可以在设置后从00秒开 始走时，有利于提高调时的准确性。 程序清单见附录 4 PROTEUS 图4-1Proteus仿真图 启动后默认时间：12：00：00，定时时间：06：30：00 设置方法如下： 走时和闹钟调整：走时状态，长按按键0.5秒钟以上后松开按键，“闹钟分” 闪烁显示，再次按下按键不要松开，“闹钟分”会快速的从00到59之间变化，从而达到快速设定时间的目的。当显示到需要的时间时松开按键，会自动进入到 设置“闹钟时”的状态，可以同样的方法设置“闹钟时”。当松开按键后此时有 两种选择，一是长按按键退出闹钟设置状态，返回到正常走时；二是短按一下按 键进入继续设置时间的状态。 设置方法与设置闹钟时间方法相同。 闹钟开关设置：只要短按一下按键即可开启或关闭闹钟。走时状态，短按一 下按键可以查询闹钟时间，约显示两秒钟后，自动设置闹钟开关。其中00为闹钟关闭状态、01为闹钟开启状态。设置完毕自动退出。如果闹钟原来为开启状 态则关闭闹钟，反之，开启闹钟。通电后默认为闹钟开启。 5 通过几天的单片机课程设计，暴露出来许多问，值得我去其中的经验 和教训。 首先时间的利用问题单片机课程设计任务比较繁重，先要理出思路，然后才 能去组织电路、编程，去仿真，时间紧、任务重，如果不合理的分配时间，就会 影响课程设计的进度以及其他方面的工作。因此要懂得任何利用、如何分配时间， 做到高效率的工作；其次从课程设计中看出自己的基础很不扎实，一些小问题， 小细节没有掌握好、掌握到。最后做课程设计时，不够细心，比如写程序打错 字母，仿真电路时连线连错之类，暴露出自己的浮躁粗心的缺点。 当然，这次课程设计得到的收获也不少。首先，这次我做的题目是《定时闹 钟》，这是一个实用性很强的题目，毕竟日常生活中经常要用定时闹钟；其次， 这个题目涉及多个学科，是一个综合性、应用性非常强的题目，这次课程设计的 成功可以激发我在这些相关学科的学习兴趣，也会促使我们去向多学科综合应用 的方面发展；然后，课程设计可以培养我追求科学的信仰和在对待科学的问题上 孜孜不倦、严谨求实的态度；最后，它锻炼了我的动手能力，使我找到了做课程 设计或者其他实践活动的思路和方法。 在课程设计过程中，得到了杨凌霄老师和其他同学的热心帮助，在此表示衷 心的感谢。 [1] 余发山 《单片机原理及应用技术》 中国矿业大学出版社 [2] 杨凌霄、李玉玲 《微型计算机原理及应用》 中国矿业大学出版社 [3] 何立民 《MCS —51系列单片机应用系统设计》 北京航天航空大学出版社 [4] 康华光 《电子技术基础》 高等教育出版社 1 程序清单 ORG 0000H ;程序开始入口 LJMP MAIN ORG 0003H ;外中断0中断程序入口 RETI ORG 000BH ;定时器T0中断程序入口 LJMP INTT0 ;跳至INTO执行 ORG 0013H ;外中断1中断程序入口 RETI ORG 001BH ;定时器T1中断程序入口 LJMP INTT1 ORG 0023H ;串行中断程序入口地址 RETI ORG 0100H ;主程序 MAIN:MOV R0,#70H ;70给R0,清70-7FH显示内存 MOV R7,#0FH RETCLEAR:MOV @R0,#00H ;0给R0中的数为地址的内存中存放(70H) INC R0 DJNZ R7,RETCLEAR MOV 78H,#2 ;默认时间为12:00,闹钟5:00 MOV 79H,#1 MOV 74H,#2 ;防止上电时数码管显示00小时 MOV 75H,#1 MOV 66H,#1 ;中断退出时66H为1时,分、时计时单元数据移入显存标志 MOV 68H,#1 ;上电默认闹钟开状态 MOV 7DH,#6 ;闹钟时十位 MOV 7CH,#3 MOV 69H,#0 MOV 7AH,#0AH ;放入"熄灭符"数据 MOV TMOD,#11H ;设T0、T1为16位定时器 MOV TL0,#0B0H ;50MS定时初值（T0计时用） MOV TH0,#3CH SETB EA ;总中断开放 SETB ET0 ;允许T0中断 SETB TR0 ;T0定时器开始计时 MOV R4,#14H ;1秒定时用初值（50MS×20） START1:LCALL DISPLAY ;显示子程序 LCALL BEEP ;闹钟查询 JNB P1.7,SETTIME ;P1.7口为0时转时间调整程序 JMP START1 ;P1.7口为1时跳回START1 ;*******************时间闹钟设定*****************; BIAOZHIWEI:MOV A,68H ;设置闹钟开关状态 CJNE A,#1,BEE MOV 68H,#0 JMP E6 BEE:MOV 68H,#1 E6:MOV 66H,#8 ;中断退出66H不为1时分、时计时单元数据移入显存标志 MOV 72H,7BH MOV 73H,7CH MOV 74H,7DH MOV 75H,7EH LCALL DDL LCALL DDL MOV 72H,68H MOV 73H,69H MOV 74H,7AH MOV 75H,7AH LCALL DDL LCALL DDL MOV 66H,#1 LJMP START1 SETTIME:LCALL DDL JB P1.7,BIAOZHIWEI ;键按下时间小于1秒，设置闹钟开关状态并查看闹钟时间,不关走时,确保准确,大于1秒调时 MOV TL1,#0B0H ;T1闪烁定时初值 MOV TH1,#3CH MOV R2,#06H ;进入调时状态，赋闪烁定时初值 MOV 66H,#8 ;调闹钟时保持走时,关闭时钟显示数据 SETB ET1 ;允许T1中断 SETB TR1 ;开启定时器T1 SET1:LCALL DISPLAY ;调用显示,防止键按下无显示 JNB P1.7,SET1 ;P1.7口为0等待键释放 MOV R5,#00H ;清设置类型闪烁标志 SETN1:INC R5 ;闹钟分调整 SET5:LCALL DISPLAY JB P1.7,SET5 SEETN1:LCALL DDL ;有键按下大于1秒分时间连续加(0.5秒加1), 小于1秒转调时状态 JB P1.7,SET6 ;键释放查询,键释放自动转调时 MOV R0,#7CH LCALL JIA1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#60H,HHN1 HHN1:JC SEETN1 LCALL CLR0 JMP SEETN1 SET6:INC R5 ;闹钟时调整 SEET6:LCALL DISPLAY JB P1.7,SEET6 SEETNH1:LCALL DDL JB P1.7,SETF MOV R0,#7EH LCALL JIA1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#24H,HOUU1 HOUU1:JC SEETNH1 LCALL CLR0 JMP SEETNH1 SETF:LCALL DISPLAY JB P1.7,SETF LCALL DDL JNB P1.7,SETOUT ;短按调时,长按退出 CLR ET0 CLR TR0 MOV 70H,#00H ;设定后的时间从00秒开始走时 MOV 71H,#00H INC R5 SET3:LCALL DISPLAY JB P1.7,SET3 SETMM:LCALL DDL JB P1.7,SET4 MOV R0,#77H LCALL JIA1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#60H,MMH MMH:JC SETMM LCALL CLR0 AJMP SETMM SET4:INC R5 SEET4:LCALL DISPLAY JB P1.7,SEET4 SETHH:LCALL DDL JB P1.7,SETOUT1 MOV R0,#79H LCALL JIA1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#24H,HOUU HOUU:JC SETHH LCALL CLR0 AJMP SETHH SETOUT1:SETB ET0 SETB TR0 ;计时开始 SETOUT:MOV R5,#00H ;清设置类型闪烁标志 CLR TR1 ;关闭T1 CLR ET1 ;关T1中断 MOV 66H,#1 SETOUT2:LCALL DISPLAY JNB P1.7,SETOUT2 LJMP START1 ;********************延时1秒钟*****************; DDL:MOV 18H,#36 DDL0:MOV 17H,#239 DDL1:LCALL DISPLAY DJNZ 17H,DDL1 DJNZ 18H,DDL0 RET ;*******************T0中断程序*****************; INTT0: PUSH ACC ;入栈保存状态 PUSH PSW CLR ET0 CLR TR0 MOV A,#0B7H ADD A,TL0 MOV TL0,A MOV A,#3CH ADDC A,TH0 MOV TH0,A SETB TR0 DJNZ R4, OUTT0 ;20次中断未到中断退出 ADDSS: MOV R4,#14H ;20次中断到（1秒）重赋初值 MOV R0,#71H ;指向秒计时单元（70-71H） ACALL JIA1 ;调用加1程序（加1秒操作） MOV A,R3 ;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合） CLR C ;清进位标志 CJNE A,#60H,ADDMM ADDMM: JC OUTT01 ;小于60秒退出 LCALL CLR0 ;等于或大于60秒清0 MOV R0,#77H ;指向分计时单元（76H-77H） LCALL JIA1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#60H,ADDHH ADDHH: JC OUTT0 ACALL CLR0 MOV R0,#79H ;指向小时计时单元（78H-79H） ACALL JIA1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#24H,HOUR HOUR: JC OUTT0 ACALL CLR0 OUTT0: MOV A,66H ;查询标志 CJNE A,#1,OUTT01 MOV 72H,76H ;中断退出时将分、时计时单元数据移入对应显示单元 MOV 73H,77H MOV 74H,78H MOV 75H,79H OUTT01:POP PSW ;出栈 POP ACC SETB ET0 ;开放T0 RETI ;中断返回 ;*********************加1程序*********************; JIA1: MOV A,@R0 ;取当前计时单元数据到A DEC R0 ;指向前一地址 SWAP A ;A中数据高四位与低四位交换 ORL A,@R0 ;前一地址中数据放入A中低四位 ADD A,#01H ;A加1操作 DA A ;十进制调整 MOV R3,A ;移入R3寄存器 ANL A,#0FH ;高四位变0 MOV @R0,A ;放回前一地址单元 MOV A,R3 ;取回R3中暂存数据 INC R0 ;指向当前地址单元 SWAP A ;A中数据高四位与低四位交换 ANL A,#0FH ;高四位变0 MOV @R0,A ;数据放入当削地址单元中 RET CLR0: CLR C CLR A ;清累加器 MOV @R0,A ;清当前地址单元 DEC R0 ;指向前一地址 MOV @R0,A ;前一地址单元清0 RET ;子程序返回 ;*****************调时闪烁程序***************; INTT1: PUSH ACC PUSH PSW MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CH DJNZ R2,INTT1OUT;0.3秒未到退出中断50MS中断6次 MOV R2,#06H ;重装0.3秒定时用初值 CPL 02H ;0.3秒定时到对闪烁标志取反 JB 02H,FLASH1 ;02H位为1时显示单元"熄灭" MOV A,R5 CJNE A,#01H,NL JMP NNN1 NL:CJNE A,#02H,NL1 LJMP NNN1 NL1:CJNE A,#03H,NL2 LJMP NLL NL2:CJNE A,#04H,INTT1OUT LJMP NLL NLL:MOV 72H,76H MOV 73H,77H MOV 74H,78H MOV 75H,79H AJMP INTT1OUT NNN1:MOV 72H,7BH MOV 73H,7CH MOV 74H,7DH MOV 75H,7EH INTT1OUT:POP PSW ;恢复现场 POP ACC RETI ;中断退出 FLASH1:MOV A,R5 CJNE A,#01H,ML LJMP MNN1 ML:CJNE A,#02H,ML1 LJMP MNN2 ML1:CJNE A,#03H,MN LJMP MLL MN:CJNE A,#04H,INTT1OUT LJMP MHL MLL:MOV 72H,7AH MOV 73H,7AH ;显示单元（72-73H），将不显示分数据 MOV 74H,78H MOV 75H,79H AJMP INTT1OUT MHL:MOV 72H,76H MOV 73H,77H MOV 74H,7AH ;显示单元（74-75H）小时数据将不显示 MOV 75H,7AH AJMP INTT1OUT MNN1:MOV 72H,7AH MOV 73H,7AH ;显示单元（72-73H）不显示闹钟分数据 MOV 74H,7DH MOV 75H,7EH AJMP INTT1OUT MNN2:MOV 72H,7BH MOV 73H,7CH MOV 74H,7AH MOV 75H,7AH ;闹钟小时数据将不显示 AJMP INTT1OUT ;*******************显示程序*******************; DISPLAY:MOV DPTR,#DISDATA MOV A,70H MOVC A,@A+DPTR MOV P3,A CLR P1.0 NOP NOP NOP SETB P1.0 MOV A,71H MOVC A,@A+DPTR MOV P3,A CLR P1.1 NOP NOP NOP SETB P1.1 MOV A,72H MOVC A,@A+DPTR MOV P3,A CLR P1.2 NOP NOP NOP SETB P1.2 MOV A,73H MOVC A,@A+DPTR MOV P3,A CLR P1.3 NOP NOP NOP SETB P1.3 MOV A,74H MOVC A,@A+DPTR MOV P3,A CLR P1.4 NOP NOP NOP SETB P1.4 MOV A,75H MOVC A,@A+DPTR MOV P3,A CLR P1.5 NOP NOP NOP SETB P1.5 RET BEEP:MOV A,68H ;查询标志 CJNE A,#01,RING1 MOV A,78H ;查询闹钟时个位 CJNE A,7DH,RING1 MOV A,79H ;查询闹钟时十位 CJNE A,7EH,RING1 MOV A,76H ;查询闹钟分个位 CJNE A,7BH,RING1 MOV A,77H ;查询闹钟分十位 CJNE A,7CH,RING1 BB:CLR P1.6 LCALL DDL SETB P1.6 LCALL DDL JNB P1.7,RING2 RING1:RET RING2:SETB P1.6 MOV 68H,#0 LCALL DISPLAY JNB P1.7,RING2 JMP RING1 DISDATA:DB 3fh,06H,5bH,4fH,66H,6dH,7dH,07H,7fH,6fH,00H ;BCD显示字码表 END