1、目錄摘 要0引 言0第一章 設(shè)計簡介及方案論述1第二章 設(shè)計思路與方案12.1單片機(jī)總體設(shè)計思路12.2各功能模塊程序?qū)崿F(xiàn)原理分析22.3 at89c51單片機(jī)性能介紹2第三章 電子打鈴系統(tǒng)硬件設(shè)計53.1系統(tǒng)主要硬件電路53.3蜂鳴器驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計7第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計74.1系統(tǒng)軟件設(shè)計的主要內(nèi)容84.2主程序流程設(shè)計8第五章 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析105.1系統(tǒng)調(diào)試105.2調(diào)試現(xiàn)象及分析105.3仿真結(jié)果10第六章、心得體會12參考文獻(xiàn)：12附錄：13 摘 要 本次設(shè)計中的led數(shù)碼管電子時鐘電路采用24小時制記時方式,本次設(shè)計采用at89c51單片機(jī)的擴(kuò)展芯片和6個pnp三極管做

2、驅(qū)動，由三塊led數(shù)碼管構(gòu)成的顯示系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的基于8/16位普通單片機(jī)的led顯示系統(tǒng)相比較，本系統(tǒng)在不顯著地增加系統(tǒng)成本的情況下，可支持更多的led數(shù)碼管穩(wěn)定顯示。設(shè)計采用at98c51單片機(jī)，使用5v電源供電，并且在按鍵的作用下可以進(jìn)行調(diào)時，調(diào)分，復(fù)位功能。計時數(shù)據(jù)的更新在計算機(jī)c語言的驅(qū)動下每秒自動進(jìn)行一次，但不需程序干預(yù)其輸出狀態(tài)。關(guān)鍵詞：at89c51； 數(shù)碼管 ； led 引 言本設(shè)計是根據(jù)我們所學(xué)習(xí)的單片機(jī)課程，按照大綱要求對我們進(jìn)行的一次課程檢驗(yàn)，是進(jìn)行單片機(jī)課程訓(xùn)練的必要任務(wù)，也對我們掌握單片機(jī)應(yīng)用有很大的幫助。掌握單片機(jī)技術(shù)是一門不可或缺的技術(shù)，對我們將來的工作以及生活和

3、學(xué)習(xí)都有很密切的聯(lián)系。近年來，隨著電子技術(shù)和微機(jī)計算機(jī)的迅速發(fā)展，單片機(jī)的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動化設(shè)備、個人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。當(dāng)今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未有的速度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機(jī)。目前，一個學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)的高潮正在工廠、學(xué)校及企事業(yè)單位大規(guī)模地

4、興起。學(xué)習(xí)單片機(jī)的最有效的方法就是理論與實(shí)踐并重，本文用at89c51單片機(jī)設(shè)計的一個電子打鈴系統(tǒng)。 第一章 設(shè)計簡介及方案論述1.1作息時間控制鐘系統(tǒng)概述： 本設(shè)計是一個具有打鈴功能的作息時間控制鐘。它利用89c51單片機(jī)的2hz時基計時，進(jìn)行年歷計算，并用的蜂鳴器驅(qū)動模塊將它打出來；在進(jìn)行時間計算，分每加一時，都與規(guī)定的作息時間比較，如果相等則進(jìn)行相應(yīng)的控制或動作。由七段顯示驅(qū)動模塊、蜂鳴器驅(qū)動模塊和按鈕控制模塊三部分組成，四個按鍵用于報時及校正時間。現(xiàn)代機(jī)關(guān)企業(yè)，特別是學(xué)校要求對時間加以控制，要按時打鈴及播放廣播，以保證學(xué)習(xí)與工作的正常運(yùn)行。本設(shè)計實(shí)現(xiàn)了這些功能，給學(xué)校及其他機(jī)關(guān)企業(yè)帶來

5、方便，整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對時間控制的智能化。1.2設(shè)計要求： 利用單片機(jī)組成一個電子打鈴器。 按照學(xué)校上下課鈴聲次序設(shè)定定時間 用一個蜂鳴器模擬電鈴，響鈴10s。 周六周日不打鈴 通過“周” “時” 鍵和“分”鍵分別校正周、時和分，每按一次對應(yīng)+1。 第二章 設(shè)計思路與方案2.1單片機(jī)總體設(shè)計思路 (1)設(shè)計能正常工作的一個單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)，外圍電路包括設(shè)置鍵盤，lcd或led的顯示屏； (2)進(jìn)行軟件設(shè)計，利用單片機(jī)系統(tǒng)時鐘先設(shè)計一個高精度的內(nèi)部時鐘系統(tǒng)，最小精確時間為期1秒； (3)在秒計數(shù)器的基礎(chǔ)上設(shè)計一個24小時時鐘，并設(shè)計若干定時功能； (4)設(shè)計打鈴執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完

6、成自動打鈴功能。2.2各功能模塊程序?qū)崿F(xiàn)原理分析 圖2-1模塊組成框圖如圖2-1所示，該模塊由蜂鳴器驅(qū)動模塊、蜂鳴器驅(qū)動模塊和按鈕控制模塊三部分組成。且三部分都通過at89c51來實(shí)現(xiàn)。七段式數(shù)碼管驅(qū)動模塊 采用動態(tài)掃描方式，通過一組單片機(jī)端口驅(qū)動并聯(lián)在一起的led發(fā)光管的一端(共陰或共陽端)，led發(fā)光管的另一腳接通用i/o口，控制其亮滅。該方法能驅(qū)動較多的led，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。 蜂鳴器驅(qū)動模塊 采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.5-15v直流工作電壓），多諧

7、振蕩器起振,輸出1.52.5khz的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 按鈕控制模塊四個按鈕的一端分別接地，另一端接單片機(jī)一個端口的四個引腳，當(dāng)某一個按鈕按下的時候，其對應(yīng)的引腳就由高電平變成低電平，然后通過單片機(jī)掃描讀取引腳的電平來判斷按鈕是否按下。2.3 at89c51單片機(jī)性能介紹at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(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和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，為

8、很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。引腳說明： vcc：供電電壓。 p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校

9、驗(yàn)時，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。 p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個tt

10、l門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時器0外部輸入）p3.5 t1（記時器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。89c51各部分引腳圖如下： p1.0 1 40 vc

11、c p1.1 2 39 p0.0 p1.2 3 38 p0.1 p1.3 4 37 p0.2 p1.4 5 36 p0.3 p1.5 6 35 p0.4 p1.6 7 34 p0.5 p1.7 8 33 p0.6 rst/vpd 9 32 p0.7 rxd p3.0 10 31 ea/vpp txd p3.1 11 30 ale/-p int0 p3.2 12 29 psen int1 p3.3 13 28 p2.7 t0 p3.4 14 27 p2.6 t1 p3.5 15 26 p2.5 wr p3.6 16 25 p2.4 rd p3.7 17 24 p2.3 x2 18 23 p2.2

12、 x1 19 22 p2.1 gnd 20 21 p2.0 圖2-2 89c51引腳圖 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，

13、該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。為使該模塊化自動打鈴系統(tǒng)具有更加方便和靈活性，我們對系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計。硬件電路包括七段式數(shù)碼管驅(qū)動模塊、蜂鳴器驅(qū)動模塊、按鈕控制模塊等三大模塊。 第三章 電子打鈴系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)主要硬件電路系統(tǒng)主要硬件電路作為驅(qū)動整個打鈴系統(tǒng)的電路又分為七段數(shù)碼顯示電路和蜂鳴器驅(qū)動電路。由顯示七段數(shù)碼顯示電路和蜂鳴器驅(qū)動電路組成的系統(tǒng)硬件主要電路如下：圖3-3：系統(tǒng)主要硬件電路該系統(tǒng)通過按鈕控制（系統(tǒng)使用4只按鍵，3只按鍵用來調(diào)整時間，另一只為強(qiáng)制打鈴按鈕；調(diào)整選擇鍵set_key：p1.0通過選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍；增加鍵a

14、dd_key：p1.1按一次使選中位加1；減少鍵dec_key：p1.2按一次使選中位減1；如果長按add_key或dec_key，識別后則進(jìn)行調(diào)時快進(jìn)，此時停止閃爍）at89c51的計時和定時，在七段數(shù)碼管上顯示出來（實(shí)現(xiàn)24小時制電子鐘，8位數(shù)碼管顯示，顯示時分秒），再通過蜂鳴器 (beep：p3.7)來實(shí)現(xiàn)打鈴。 3.2七段式數(shù)碼管驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計led數(shù)碼管顯示器內(nèi)部有七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，其結(jié)果圖如下所示：comabcdefg圖3-4：七段數(shù)碼顯示管因而它的控制原理和發(fā)光二極管的控制原理是相同的。根據(jù)各管接線的形式，可分成共陰極型和共陽極型。其八個接口對應(yīng)的

15、字形如下表：表一：數(shù)碼管字型碼表顯示字形dpgfedcba共陰極字型碼共陽極字型碼0001111110x3f0xc01000001100x060xf92010110110x5b0xa43010011110x4f0xb04011001100x660x995011011010x6d0x926011111010x7d0x827000001110x070xf88011111110x7f0x809011011110x6f0x90a011101110x770x88b011111000x7c0x83c001110010x390xc6d010111100x5e0xa1e011110010x790x86f011

16、100010x710x8e3.3蜂鳴器驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計本設(shè)計中的蜂鳴器驅(qū)動模塊用到了蜂鳴器（speaker）、三極管、100歐姆的電阻。將蜂鳴器的一段接地，另一端接三極管的發(fā)射極，三極管的基極通過100歐姆的電阻接在三極管的p3.7引腳，三極管的集電極接+5v的電源。其電路圖如下圖所示：圖3-5：蜂鳴器驅(qū)動電路圖 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件是該led顯示屏控制系統(tǒng)的重要組成部分，在系統(tǒng)的軟件設(shè)計中我們也才用了模塊化設(shè)計，將系統(tǒng)的各部分功能編寫成子模塊的形式，這樣增強(qiáng)了系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性。4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計的主要內(nèi)容系統(tǒng)軟件設(shè)計由三個模塊編程組成：蜂鳴器打鈴編程，七段顯示管顯示編程，按鍵

17、編程。4.2主程序流程設(shè)計 主程序初始化，并打開中斷，然后執(zhí)行中斷服務(wù)程序。實(shí)現(xiàn)24小時制電子鐘，8位數(shù)碼管顯示，顯示時分秒顯示格式：23-59-59（小時十位如果為0則不顯示）到預(yù)定時間啟動蜂鳴器模擬打鈴，蜂鳴器beep：p3.7打鈴方式分起床、熄燈鈴和上、下課鈴兩種系統(tǒng)使用4只按鍵，3只按鍵用來調(diào)整時間，另一只為強(qiáng)制打鈴按鈕調(diào)整選擇鍵set_key：p1.0；通過選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍增加鍵add_key：p1.1；按一次使選中位加1減少鍵dec_key；p1.2；按一次使選中位減1，如果長按add_key或dec_key，識別后則進(jìn)行調(diào)時快進(jìn)，此時停止閃爍。主程序流程設(shè)計圖： 圖4

18、.1如圖所示主程序開始初始化后，就跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，如正常走時，則往下進(jìn)行打鈴時間的比較，繼續(xù)向下執(zhí)行對打鈴的判斷程序；如不正常走時，則直接轉(zhuǎn)到顯示程序。這以后，繼續(xù)執(zhí)行按鍵的檢測，若有鍵按下，則取值打鈴；反之，則返回到中斷服務(wù)程序的開始繼續(xù)執(zhí)行。主程序清單見附錄。第五章 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析5.1系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計中采用模塊設(shè)計法，所以方便對各電路模塊功能進(jìn)行逐級測試：led驅(qū)動模塊的調(diào)試，數(shù)據(jù)存儲模塊的調(diào)試，pc機(jī)通信模塊的調(diào)試等，最后將各模塊組合后進(jìn)行整體測試。5.2調(diào)試現(xiàn)象及分析 進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后應(yīng)該在

19、關(guān)鍵的地方設(shè)置斷點(diǎn)然后按步運(yùn)行，同時觀察參數(shù)的變化，通過變化來判斷程序運(yùn)行的過程即可找出程序中混亂的部分，進(jìn)行改正，這需要對軟件熟練的掌握和對語言程序的很好的理解，實(shí)驗(yàn)板搭建成功后，我們就進(jìn)入了程序的設(shè)計和調(diào)試階段，開始編寫程序時很順利，但是后來在調(diào)試過程中出現(xiàn)了很多的錯誤，比如定時器準(zhǔn)確度的設(shè)置，子程序的調(diào)用問題，最困難的就是對沒步程序執(zhí)行順序的分析，由于程序中一些語句的錯誤理解和執(zhí)行順序的判斷失誤，讓我掉進(jìn)了誤區(qū)，耽誤了很長時間，最后在同學(xué)的幫助下終于找到了錯誤的關(guān)鍵點(diǎn)，更正成功了?？磥韺Τ绦虻恼{(diào)試能力我還需要加強(qiáng)，程序的調(diào)試需要耐心，而且需要熟練掌握軟件的跟部分功能。5.3仿真結(jié)果 此系

20、統(tǒng)的仿真效果很好，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求和目的所規(guī)定的內(nèi)容。下面是兩幅仿真結(jié)果圖： 圖5-1 圖5-2第六章、心得體會本系統(tǒng)被廣泛用企事業(yè)單位，設(shè)計比較簡單。經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，使我對單片機(jī)有了初步的認(rèn)識，了解了一些軟件編程的技巧。 經(jīng)過這次的課程設(shè)計，使我學(xué)會了課堂上學(xué)不到的知識，頗有一番感受，對于單片機(jī)更加的了解了，對各種器件的使用方法更加熟悉，學(xué)會了電路的基本設(shè)計思路和原理，掌握單片機(jī)設(shè)計步驟，知道這門課程在工作中的重要性。由于知識點(diǎn)不夠精通，所以經(jīng)常出現(xiàn)問題，在程序設(shè)計中我太過馬虎，導(dǎo)致第一次制作出來的打鈴器不正常工作，仔細(xì)檢查后我發(fā)現(xiàn)程序有錯誤，然后經(jīng)過仔細(xì)排查我修改了錯誤。在電路調(diào)試過程中我

21、發(fā)現(xiàn)了電路的一些問題，但在老師和同學(xué)們的同共努力下都得到解決,。這些教訓(xùn)使我領(lǐng)悟到了科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，不能有一點(diǎn)馬虎，所以我們在對待科學(xué)的態(tài)度上應(yīng)該要一絲不茍。最終看到了成果。另外，如果在工作中遇到困難，就要及時虛心向他人請教，提早解決問題，這樣才不至于延誤工作。課程設(shè)計加深了學(xué)生對所學(xué)課程理論的理解，擴(kuò)展了教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，積累了實(shí)踐體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，讓我們提前感受到畢業(yè)設(shè)計的大致過程，進(jìn)而能順利進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計，提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量和學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力。參考文獻(xiàn)：電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分 北京高等教育出版社 康華光1999單片機(jī)原理及接口技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社 李朝青 2005單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)北京

22、航空航天大學(xué)出版社 樓然苗2007單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程北京航空航天大學(xué)出版社 何立民2004附錄：#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code segcode=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf;/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,-uchar code dispbit=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;/數(shù)碼管位選碼uint code xshijianbiao=10500,

23、75000,80000,84500,85500,94000,100000,104500,105500,114000,150000,154500,155500,164000,165000,173500,193000,213000;/夏季時間uint code dshijianbiao=11000,75000,80000,84500,85500,94000,100000,104500,105500,114000,143000,151500,152500,160500,161500,170000,190000,210000;/冬季時間uchar buffer=1,1,0,0,0,0,0,0;uint

24、 zhou, hour,min,sec,shijian;uint status;sbit spot=p07;sbit led=p37;sbit dxxz=p10;/函數(shù)聲明void delayms(uint t) ; void keyprocess(unsigned char key);void display();void timer0();void shanl();/延時函數(shù)void delayms(uint t) / 晶振頻率12muint i;while(t-)for(i=0;i125;i+); /比較打鈴函數(shù)void compare()uint i;shijian=hour*1000

25、0+min*100+sec;for(i=0;i18;i+) if(dxxz=1) if(dshijianbiaoi=shijian&zhou!=6&zhou!=7) uint i;for(i=0;i235;i+) display(); led=0; delayms(20); led=1; else if(xshijianbiaoi=shijian&zhou!=6&zhou!=7) uint i;for(i=0;i235;i+) display(); led=0; delayms(20); led=1; /按鍵處理函數(shù)void keyprocess(unsigned char key) /鍵值處理，正常計時，設(shè)置時分秒 switch (key) case 0xb0: if(zhou7) zhou+; else zhou=1; break; case 0xe0: if(hour23) hour+; /小時加1 else hour=0; break; case 0xd0:if(min59) min+; /分鐘加1else min=0; brea