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1、<p><b> 摘 要</b></p><p> 51電子鬧鐘是集電子技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)為一體的高產(chǎn)品,具有按時鬧鈴,使用方便等優(yōu)點。本論文從51電子鬧鐘系統(tǒng)的功能,硬件電路設計,軟件設計和產(chǎn)品介紹四部分分別論述這一系統(tǒng)。本系統(tǒng)51電子鬧鐘硬件部分結(jié)構(gòu)簡單、成本低,具有比較好的市場前景。</p><p> 現(xiàn)代的快節(jié)奏生活給人們的精神上帶來了很大壓
2、力。如何排解或緩解這些壓力已經(jīng)成為很多人和探索者多年來的一個重要研究項目,電子鬧鐘減壓正是應此而生。</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 第一章 緒論1</b></p><p><b> 1.1概述1</b></p><p> 1.
3、1.1 51電子鬧鐘發(fā)展趨勢1</p><p> 1.1.2 本課題研究的主要內(nèi)容1</p><p> 1.2 51電子鬧鐘簡介2</p><p> 1.2.1 開發(fā)的目的和意義2</p><p> 1.2.2 51電子鬧鐘的優(yōu)點2</p><p> 1.2. 3 51電子鬧鐘的特點2<
4、;/p><p> 第二章 系統(tǒng)方案的設計3</p><p><b> 2.1系統(tǒng)概述3</b></p><p> 2.1.1系統(tǒng)功能描述3</p><p> 2.1.2系統(tǒng)方案的確定3</p><p> 2.1.3系統(tǒng)設計思路與步驟3</p><p>
5、2.2芯片基本工作原理及其應用5</p><p> 2.2.1 AT89S51簡介5</p><p> 2.2.2引腳介紹5</p><p><b> 2.2.3電源6</b></p><p> 2.2.4存儲器6</p><p><b> 2.2.5應用6<
6、/b></p><p> 2.3 LM386簡介6</p><p> 2.3.1 LM386介紹7</p><p> 2.3.2 LM386特點7</p><p> 第三章 系統(tǒng)的設計8</p><p> 3.1 系統(tǒng)硬件設計8</p><p> 3.1
7、.1單片機系統(tǒng)的設計8</p><p> 3.1.2 按鍵電路的設計9</p><p> 3.1.3復位電路的設計10</p><p> 3.1.4顯示電路的設計11</p><p> 3.2 系統(tǒng)軟件的設計12</p><p> 3.2.1軟件設計12</p><p&g
8、t; 3.2.2整個系統(tǒng)軟件部分的總體設計16</p><p> 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析16</p><p> 4.1 系統(tǒng)的調(diào)試方法16</p><p> 4.1.1輸入按鍵的調(diào)試16</p><p> 4.1.2復位電路的調(diào)試17</p><p> 4.1.3顯示電路的調(diào)試17&
9、lt;/p><p> 4.1.4整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)17</p><p><b> 第五章 結(jié)論18</b></p><p><b> 參考文獻19</b></p><p> 附錄1 原理圖20</p><p> 附錄2 實物圖21</p><
10、;p> 附錄3 (程序)22</p><p><b> 第一章 緒論</b></p><p><b> 1.1概述</b></p><p> 電子鬧鐘在科學技術(shù)高度發(fā)展的今天,千家萬戶都少不了它,所以很多家庭個人都需要有一個電子鬧鐘,為人們提供報時方便,但普通電子鬧鐘不夠方便實用。本文給出了一種以51芯片電
11、子鬧鐘設計方法,從而給人們帶來更為方便的工作與生活。</p><p> 1.1.1 51電子鬧鐘發(fā)展趨勢</p><p> 現(xiàn)代的快節(jié)奏生活給人們的精神上帶來了很大壓力。如何排解或緩解這些壓力已經(jīng)成為很多人關(guān)心的問題。單片機電子鬧鐘是具發(fā)前鬧鐘創(chuàng)新性的系統(tǒng),它代表了時代的發(fā)展趨勢。2007年,無論從國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展趨勢,還是從鬧鐘市場準入的要求來看,節(jié)能、環(huán)保、創(chuàng)新都已成為中國家電企業(yè)無
12、法回避的大問題。在原材料價格不斷上漲、下游渠道商實力膨脹、價格戰(zhàn)越來越激烈、行業(yè)利潤日趨微薄的背景下,日前,中國的電子鬧鐘在節(jié)能化、環(huán)?;?chuàng)新型轉(zhuǎn)變過程中,正進行新一輪鬧鐘賽跑。</p><p> 目前,國內(nèi)專業(yè)51電子鬧鐘廠家的數(shù)量正在迅速增長。51電子鬧鐘市場在未來的三五年內(nèi)會高速增長,新技術(shù)、新產(chǎn)品也會不斷出現(xiàn)并投入應用。</p><p> 1.1.2本課題研究的主要內(nèi)容<
13、;/p><p> 設計一個51電子鬧鐘</p><p> 能隨意設定走時起始時間。</p><p> ?。?) 12小時/24小時兩種制式可選,以適應不同的需要。</p><p> ?。?) 能指示秒節(jié)奏,即秒指示</p><p> ?。?) 采用交直流供電電源。與石英鐘不同的是,電子鐘一般采用數(shù)碼管等顯示介質(zhì),因而必
14、須以交流供電為主,以直流電源為后備輔助電源,并能自動切換。該設計主要包括:按鍵、顯示程序單元部分。、AT89S51單片機芯片、74HC245驅(qū)動LED顯示電路,集成電路74HC245和LM386各1個.</p><p> 1.2 51電子鬧鐘簡介</p><p> 1.2.1開發(fā)的目的和意義</p><p> 目的: 設計一個51電子鬧鐘的,該鬧鐘可由使用者自
15、己設定一個時間,若想設置鬧鈴,應先按下復位按鍵,然后長時間按下"設置"按鍵,第一個數(shù)碼管會顯示”C”,然后變?yōu)椤?0-00-00”,此時進入鬧鈴設置狀態(tài),設置方法跟上面一樣,鬧鈴設置完后,下一步要設置當前時間,調(diào)整方法跳到第一步。這樣設置好后,她就能按照主人的意思,定時的把你鬧醒啦!</p><p> 意義:電子鬧鐘已經(jīng)是現(xiàn)代生活中經(jīng)常用到的工具之一,傳統(tǒng)的電子鬧鐘只是機械控制,另外,體積也
16、很大,又不美觀也不實用.而現(xiàn)在我設計的電子鬧鐘是用單片機做的.只要簡單的設置好后,她就能按照主人的意思,定時的把你鬧醒啦!也能給人們的生活帶來方便。</p><p> 1.2.2 51電子鬧鐘的優(yōu)點</p><p> (1)、簡單好用、美觀、體積小、實用。</p><p> ?。?)、用電量少、電壓低,節(jié)能、環(huán)保、創(chuàng)新。</p><p>
17、 按鍵、顯示程序單元部分。AT89S51單片機芯片、74HC245驅(qū)動LED顯示電路。外接3個按鈕組成鍵盤,AT89S51為51內(nèi)核。另外,AT89S51本身無專門的液晶驅(qū)動接口,因此,本時鐘采用數(shù)碼管顯示方式。數(shù)碼管作為一種主動顯示器件,具有亮度高、價格便宜等優(yōu)點,而且市場上也有專門的時鐘顯示組合數(shù)碼管。 </p><p> 51電子鬧鐘的用途:我設計的電子鬧鐘是用單片機做的.只要簡單的設置好后,她就能按
18、照主人的意思,定時的把你鬧醒啦!也能給人們的生活、工作學習帶來方便。</p><p> 1.2.3 51電子鬧鐘的特點</p><p> 1.幫助您排解或緩解那些來自現(xiàn)實生活的壓力</p><p> 2.數(shù)碼管作為一種主動顯示器件,亮度高、價格便宜等,顯示數(shù)字清晰。</p><p> 3.簡單好用,可任意設24式時間。</p&
19、gt;<p> 4.使用LED發(fā)光,省電,燈泡壽命長。</p><p> 第二章 系統(tǒng)方案的設計</p><p><b> 2.1系統(tǒng)概述</b></p><p> 2.1.1系統(tǒng)功能描述</p><p> 本系統(tǒng)是利用AT89S51為51內(nèi)核,集成電路74HC245和LM386各1個.制作完成
20、一個電子鬧鐘,該設計中采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示,因此,本時鐘采用數(shù)碼管顯示方式。充分體現(xiàn)系統(tǒng)的簡易性。使我們了解簡易鬧鐘的設計方法,并自己動手設計電路和編寫實現(xiàn)鬧鐘功能的程序。簡易鬧鐘要實現(xiàn)以下功能:1、、能正確顯示鬧鐘的走時2、可以進行當前時間的設置3、可以設置鬧鐘時間,并在時間到時發(fā)出響聲。</p><p> 整個系統(tǒng)的任務要求:</p><p> 1)輸入數(shù)字按鍵的功能。<
21、/p><p><b> 保證數(shù)字的輸入。</b></p><p> 2)復位電路的功能。</p><p> 所有時間回到初始化狀態(tài),用于啟動設定時間參數(shù)(對時或定鬧);</p><p> 3)顯示電路的功能。</p><p> 當輸入數(shù)字時顯示24小時時間功能。</p><
22、;p><b> 鬧鈴功能</b></p><p> 設置好鬧鈴時間后.能按設置好的時間準時鬧鈴。</p><p> 2.1.2系統(tǒng)方案的確定</p><p> 根據(jù)以上各模塊并結(jié)合顯示屏的功能及元器件材料的情況,決定采用AT89S51為51內(nèi)核顯示設計方案。</p><p> 2.1.3系統(tǒng)設計思路與步驟
23、</p><p> 先進行系統(tǒng)的整體規(guī)劃確定整個系統(tǒng)的功能,然后按照每個功能的具體要求,進行各個模塊的實物設計并逐個調(diào)試,待全部通過后,進行整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào),最終實現(xiàn)一個完整的系統(tǒng),并制成印刷線路板。</p><p> 整個系統(tǒng)的設計步驟如下:</p><p> 在單片機最小系統(tǒng)的基礎上,完成按鍵電路和復位電路的設計。</p><p>
24、 完成顯示電路、數(shù)字按鍵、復位電路。</p><p><b> 具有3個功能按鍵:</b></p><p> 在復位后的待機狀態(tài)下,用于啟動設定時間參數(shù)(對時或定鬧);</p><p> 在設定時間參數(shù)狀態(tài)而且不是設定最低位(即分個位)的狀態(tài)下,用于結(jié)束當前位的設定,當前設定位下移;</p><p> 3.在設定
25、最低位(分個位)的狀態(tài)下,用于結(jié)束本次時間設定。</p><p> 2)+1鍵,用于對當前設定位(編輯位)進行加1操作,根據(jù)12/24小時工作模式和正在編輯的當前位的含義(時十位、時個位、分十位、分個位)自動進行數(shù)據(jù)的上限和下限判斷。例如,對12小時制,小時的十位只能是0、1,如果當前值為0,則按+1鍵后為1,再按+1鍵則又回復到0。</p><p> 把以上各個模塊聯(lián)結(jié)起來,整體調(diào)試
26、功能。</p><p> 整個系統(tǒng)的原理框圖如圖2-1所示</p><p> 圖2-1 整個系統(tǒng)的原理圖</p><p> 2.2芯片基本工作原理及其應用</p><p> 2.2.1 AT89S51簡介</p><p> AT89S51是一個低功耗,高性能CMOS 8位單片機,片內(nèi)含4k Bytes ISP
27、(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元,功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。</p><p><b> 2.2.2引腳介紹</
28、b></p><p> AT89S51具有如下特點:40個引腳,4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器,128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),32個外部雙向輸入/輸出(I/O)口,5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷,2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口,看門狗(WDT)電路,片內(nèi)時鐘振蕩器。</p><p><b> 圖2-2 引腳圖</b
29、></p><p> 此外,AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下,CPU暫停工作,而RAM定時計數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式,以適應不同產(chǎn)品的需求。</p><p><b> 主要功
30、能特性:</b></p><p> ·兼容MCS-51指令系統(tǒng)</p><p> ·32個雙向I/O口</p><p> ·2個16位可編程定時/計數(shù)器</p><p> ·全雙工UART串行中斷口線</p><p><b> ·2個外部
31、中斷源</b></p><p><b> ·中斷喚醒省電模式</b></p><p> ·看門狗(WDT)電路</p><p> ·靈活的ISP字節(jié)和分頁編程</p><p> ·4k可反復擦寫(>1000次)ISP Flash ROM</p>
32、<p> ·4.5-5.5V工作電壓</p><p> ·時鐘頻率0-33MHz</p><p> ·128x8bit內(nèi)部RAM</p><p> ·低功耗空閑和省電模式</p><p><b> ·3級加密位</b></p><
33、;p> ·軟件設置空閑和省電功能</p><p><b> ·雙數(shù)據(jù)寄存器指針</b></p><p><b> 2.2.3電源</b></p><p> 89S51有很寬的工作電源電壓,電源范圍寬達4~5.5V.</p><p><b> 2.2.4存
34、儲器</b></p><p> 89S51支持ISP在線可編程寫入技術(shù)!串行寫入、速度更快、穩(wěn)定性更好,燒寫電壓也僅僅需要4~5V即可.</p><p><b> 2.2.5應用</b></p><p> 就目前中國市場的情況來看,89S51有很大的市場。其原因有下列幾點:(1)AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可
35、通過軟件設置省電模式;(2)AT89S51是一個低功耗,高性能CMOS 8位單片機;(3)芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元,功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。(4)同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式,以適應不同產(chǎn)品的需求。</p><p> 2.3 LM386簡介</p><p> L
36、M386是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器,主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為 24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。專為低損耗電源所設計的功率放大器。</p><p> 2.3.1LM386介
37、紹</p><p> LM386適用于電腦、儀器、汽車電子、電源、通信、開關(guān)電源等電子產(chǎn)品.</p><p> 2.3.2LM386特點</p><p> 靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。 </p><p> 工作電壓范圍寬,4-12V or 5-18V。 </p><p><b> 外圍元
38、件少。 </b></p><p> 電壓增益可調(diào),20-200。 </p><p><b> 低失真度。</b></p><p> 2.4 74HC245簡介</p><p> 由于通過數(shù)碼管公共及的電流較大,因此用三極管來驅(qū)動位碼。為了避免過多地使用分立元件,采用了一片74HC245來驅(qū)動段碼。&l
39、t;/p><p> 第三章 系統(tǒng)的設計</p><p> 一個完整的系統(tǒng),離不開硬件和軟件的設計。硬件與軟件各有所長,如何合理的安排軟硬件的任務是系統(tǒng)設計的第一步。</p><p><b> 3.1系統(tǒng)硬件設計</b></p><p> 系統(tǒng)硬件的設計可以根據(jù)系統(tǒng)的各個功能,把整個系統(tǒng)劃分成若干個模塊,分別對這些模
40、塊來進行設計,然后在通過單片機程序來實現(xiàn)對各個硬件模塊功能的調(diào)度。</p><p> 本系統(tǒng)涉及到的硬件模塊有:按鍵電路、復位電路、顯示電路。</p><p> 3.1.1單片機系統(tǒng)的設計</p><p> 單片機最小應用系統(tǒng)實際上就是一個內(nèi)置程序存儲器的單片機,可由單片機芯片,配以必要的外部器件構(gòu)成,這些外部功能器件無法集成到芯片內(nèi)部,主要有按鍵電路、顯示電
41、路等。</p><p> 圖3-1 單片機系統(tǒng)圖</p><p> 3.1.2 按鍵電路的設計</p><p> 作為一個按鍵從沒有按下到按下以及釋放是一個完整的過程,也就是說當我們按下一個按鍵時,總希望某個命令只執(zhí)行一次。而在按下的過程中不要有干擾進來,因為在按下的過程中,一旦有干擾過來可能造成誤觸發(fā)過程,因此我們在設計按鍵電路的時候應注意不要有干擾進來以用
42、在焊接時應注意:</p><p> 獨立式按鍵。如果設置過多按鍵,將會占用較多I/O口,而且會給布線帶來不便,因此,此方案適用于按鍵較少的情況。如果選擇此方案,由于按鍵較少,在修改時間或設置鬧鈴時間時就不能直接輸入,只能通過加或減完成,稍為麻煩一些,但其程序簡單。</p><p> ?。?)執(zhí)錫補焊時應按照從左到右,由上到下的順序,避免檢查時漏檢或焊接時漏修。</p>&l
43、t;p> (2)焊接時要經(jīng)常清洗烙鐵頭,防止烙鐵頭的雜物造成虛焊、針孔、加焊等不良發(fā)生。</p><p> ?。?) 不要在基板上給烙鐵頭加焊錫,生產(chǎn)過程中不能抖錫、敲錫、甩錫,防止焊錫渣、焊錫 、珠掉到基板上面。</p><p> ?。?)在壓件或拆件時要先在線路板的銅箔面上加焊錫,要求均勻加熱,避免松香失效或銅箔翹皮造成線路破壞。</p>&l
44、t;p> 考慮到電路不要復雜性,因而設計成3個按鍵,一個為復位,其它2個為按數(shù)字時間的按鍵和確定設好的時間確定.后2個按鍵要接89C2051端.若想設置鬧鈴,應先按下復位按鍵,然后長時間按下"設置"按鍵,第一個數(shù)碼管會顯示”C”,然后變?yōu)椤?0-00-00”,此時進入鬧鈴設置狀態(tài),設置方法跟上面一樣,鬧鈴設置完后,下一步要設置當前時間,調(diào)整方法跳到第一步。</p><p> 在復位后
45、的待機狀態(tài)下,用于啟動設定時間參數(shù)(對時或定鬧);</p><p> 在設定時間參數(shù)狀態(tài)而且不是設定最低位(即分個位)的狀態(tài)下,用于結(jié)束當前位的設定,當前設定位下移;</p><p> 在設定最低位(分個位)的狀態(tài)下,用于結(jié)束本次時間設定。</p><p> 2)+1鍵,用于對當前設定位(編輯位)進行加1操作,根據(jù)12/24小時工作模式和正在編輯的當前位的含義
46、(時十位、時個位、分十位、分個位)自動進行數(shù)據(jù)的上限和下限判斷。例如,對12小時制,小時的十位只能是0、1,如果當前值為0,則按+1鍵后為1,再按+1鍵則又回復到0。</p><p> 3.1.3復位電路的設計</p><p> 目前為止,單片機復位電路主要有四種類型:(1)微分型復位電路;(2)積分型復位電路;(3)比較器型復位電路;(4)看門狗型復位電路。另外,Maxim等公司也推
47、出了專用于復位的專用芯片復位電路的基本功能是:系統(tǒng)上電時提供復位信號,直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后,撤銷復位信號。為可靠起見,電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號,以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復位。當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效,用完成單片機的復位初始化操作。</p><p> 單片機目前已被廣泛地應用于家電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域。市場上比較流行的單
48、片機種類主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列單片機,Motorola公司的M6800系列單片機,Intel公司的MCS96系列單片機以及Microchip公司的PIC系列單片機。無論用戶使用哪種類型的單片機,總要涉及到單片機復位電路的設計。而單片機復位電路設計的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統(tǒng),并在實驗室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機
49、的復位電路設計不可靠引起的。圖1是一個單片機與大功率LED八段顯示器共享一個電源,并采用微分復位電路的實例。在這種情況下,系統(tǒng)有時會出現(xiàn)一些不可預料的現(xiàn)象,如無規(guī)律可循的“死機”、“程序走飛”等。而用仿真器調(diào)試時卻無此現(xiàn)象發(fā)生或極少發(fā)生此現(xiàn)象。又如圖2所示,在此圖中單片機復位采用另外一種復位電路。在此電路的應用中,用戶有時會發(fā)現(xiàn)在關(guān)閉電源后的短時間內(nèi)再次開啟電源,單片機可能會工作不正常。這些現(xiàn)象,都可認為是由于單片機復位電路的設計不當引
50、起的。</p><p> 圖3-2 復位電路圖</p><p> 3.1.4顯示電路的設計</p><p> 就時鐘而言,通??刹捎靡壕э@示或數(shù)碼管顯示。由于一般的段式液晶屏,需要專門的驅(qū)動電路,而且液晶顯示作為一種被動顯示,可視性相對較差;對于具有驅(qū)動電路和微處理器接口的液晶顯示模塊(字符或點陣),一般多采用并行接口,對微處理器的接口要求較高,占用資源多。另
51、外,89C2051本身無專門的液晶驅(qū)動接口,因此,本時鐘采用數(shù)碼管顯示方式。數(shù)碼管作為一種主動顯示器件,具有亮度高、價格便宜等優(yōu)點,而且市場上也有專門的時鐘顯示組合數(shù)碼管?;贏T89S51單片機的控制系統(tǒng)包括四部分:數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)、時鐘電路、語音錄音電路和報音提示信息電路。</p><p> 用數(shù)碼管作為顯示器。數(shù)碼管的驅(qū)動電路簡單,使用方便,如果選擇了此方案,那么在夜間看時間的時候就不需要有光源,非常方
52、便。其缺點是功耗較大。由于數(shù)碼管使用起來較為方便,在夜間看時間也很方便,因此我們選擇了數(shù)碼管作為顯示器.</p><p><b> 發(fā)音部分:</b></p><p> 用軟件方法產(chǎn)生方波輸出,通過三極管放大后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)音,這樣就可以省去硬件振蕩電路,降低成本。</p><p> 3.2系統(tǒng)軟件的設計</p><p&
53、gt; 系統(tǒng)軟件的設計方法與硬件設計的方法是相同的,也是根據(jù)系統(tǒng)的各個功能,劃分成各個子模塊,分別對每個模塊來進行設計,然后在通過各個模塊之間的調(diào)用來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。</p><p> 系統(tǒng)軟件部分的設計模塊有:按鍵電路的軟件設計、復位電路的軟件設計、顯示電路的軟件設計共3個模塊。</p><p><b> 發(fā)音部分:</b></p><
54、p> 用軟件方法產(chǎn)生方波輸出,通過三極管放大后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)音,這樣就可以省去硬件振蕩電路,降低成本。</p><p><b> 電源:</b></p><p> 如果是用電池供電,就比較方便攜帶,但是本系統(tǒng),采用了數(shù)碼管作為顯示器,功耗較大,需要經(jīng)常更換電池。況且,本系統(tǒng)的體積較大,即使使用電池供電也不能隨身攜帶,因此,用電池供電不大合適,所以用外部穩(wěn)壓電
55、源來供電。</p><p> 3.2.1軟件設計 </p><p><b> 軟件功能:</b></p><p> ?。?)檢測按鍵。當系統(tǒng)檢測到某個案件被按下時,轉(zhuǎn)到相應子程序處理,可實現(xiàn)校時、設定鬧鈴時間的功能。</p><p> (2) 顯示。系統(tǒng)通過調(diào)用顯示子程序,可將顯示緩沖區(qū)里的內(nèi)
56、容通過動態(tài)掃描方式輸出到數(shù)碼管顯示器。</p><p> (3) 計時。系統(tǒng)通過中斷和軟件計數(shù)器可產(chǎn)生秒信號。每到1s,系統(tǒng)將會調(diào)整時間存儲單元的內(nèi)容,從而實現(xiàn)計時功能。</p><p> (4) 比較。每當秒存儲單元的內(nèi)容為0時,系統(tǒng)通過調(diào)用比較子程序可判斷當前時間是否符合鬧鈴條件,若符合,則調(diào)用發(fā)音子程序使蜂鳴器發(fā)出鬧鈴聲音。</p><p> (5) 產(chǎn)
57、生音頻方波輸出。系統(tǒng)通過軟件產(chǎn)生音頻方波輸出使蜂鳴器發(fā)聲,這樣可以省去硬件振蕩電路。</p><p> (6) 拆分。為了提高存儲單元的利用率,本系統(tǒng)將時間數(shù)據(jù)壓縮成壓縮BCD碼后再送入顯存才能顯示。</p><p> (7) 合并。為了提高修改時間的速度,可先對現(xiàn)存內(nèi)容逐位修改,然后調(diào)用合并子程序把顯存內(nèi)容合并后送入指定存儲單元。</p><p> (8)
58、設定。系統(tǒng)進入設定狀態(tài)后,可通過按“設定”鍵改變閃亮位位置和按“+”或“-”鍵來加1或減1閃亮位內(nèi)容,從而達到報時和設定鬧鈴時間的目的。</p><p><b> 軟件設計:</b></p><p> 圖 T0中斷服務程序流程圖</p><p><b> 電路流程圖</b></p><p&
59、gt; 系統(tǒng)功能及使用方法:</p><p> 系統(tǒng)上電后,自動進入時鐘狀態(tài)。若在此時按下“設定”鍵,顯示器上將出現(xiàn)閃亮位,再按“+”或“-”則可以加或減閃亮位內(nèi)容,修改完一位后再按“設定”可改變閃亮位位置繼續(xù)修改下一位。修改完成后按“確定”鍵即可退出設定狀態(tài)進入正常顯示時鐘狀態(tài)。</p><p> 在正常顯示時鐘狀態(tài)時按下“鬧鐘”鍵可進入鬧鐘狀態(tài),此時按“+”或“-”可上下翻動鬧鐘
60、表;按“設定”鍵可修改當前顯示的鬧鐘時間,修改方法與修改時鐘相同。在查看鬧鐘表狀態(tài)下按“鬧鐘”鍵可以開/關(guān)當前顯示的鬧鐘時間,當顯示器第5位顯示“-”時表示鬧鈴已開。按“時鐘”鍵返回正常顯示時鐘狀態(tài)。若想設置鬧鈴,應先按下復位按鍵,然后長時間按下"設置"按鍵,第一個數(shù)碼管會顯示”C”,然后變?yōu)椤?0-00-00”,此時進入鬧鈴設置狀態(tài),設置方法跟上面一樣,鬧鈴設置完后,下一步要設置當前時間,調(diào)整方法跳到第一步。這樣設
61、置好后,她就能按照主人的意思,定時的把你鬧醒啦!</p><p> 我們先了解簡易鬧鐘的設計方法,并自己動手設計電路和編寫實現(xiàn)鬧鐘功能的程序。簡易鬧鐘要實現(xiàn)以下功能:1、、能正確顯示鬧鐘的走時2、可以進行當前時間的設置3、可以設置鬧鐘時間,并在時間到時發(fā)出響聲。</p><p> 設計中,我們利用儀器中所提供的以上提到的芯片和軟件編程結(jié)合的思路。本設計的軟件編程由四部分構(gòu)成,下面將對照
62、程序的構(gòu)成來闡述我們組對簡易鬧鐘的方案設計,具體設計方案如下:(一)在主程序中,填寫中斷向量表,應用8255A的IRQ7和IRQ5端。利用8253A和8259A完成計時一秒的功能,然后通過更新時間的子程序完成時間跳變的功能,待到新的時間判斷是否到達設定的鬧鐘的時間,如果是,則啟動揚聲器;如果否,則繼續(xù)進行顯示時間。(二)鬧鐘的時間是變化的,在更新時間的子程序中,首先判斷更改后的秒數(shù)是否小于10,如果是,則返回主程序;如果否,則秒的個位跳
63、變成0,秒的十位加一;再次判斷秒的十位,過程同判斷秒的個位相同。(三)簡易鬧鐘最重要的功能就是“It’s time to do something!”在這部分,主要要考慮的也是判斷當前時間是不是設定的鬧鐘時間。如果跳變后的時間的四位完完全全的和設定的鬧鐘時間相同,則揚聲器應該響起,提示鬧鐘的主人“Time is up!”從鬧鐘的分鐘的十位開始依次判斷,如果前一個鬧鐘位的顯示與設定的鬧鐘時間對應位相同,則轉(zhuǎn)入判斷下一位;如果不相同,則返回
64、主程序。都判斷</p><p> 3.2.2整個系統(tǒng)軟件部分的總體設計</p><p> 在各個模塊的軟件設計完成后,便可以對整個系統(tǒng)進行整體的軟件設計。其根本的設計思路是通過設置一些聯(lián)系信號,把原本功能獨立的各個模塊聯(lián)結(jié)在一起,從而實現(xiàn)整體系統(tǒng)的功能。</p><p> 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析</p><p> 4.1系統(tǒng)的調(diào)
65、試方法</p><p> 整個系統(tǒng)調(diào)試的主要思想是:先每個模塊進行調(diào)試,然后整個系統(tǒng)一起調(diào)試。先軟硬件分開調(diào)試,然后一起調(diào)試。遵循先部分后整體的原則。</p><p> 系統(tǒng)的在調(diào)試過程中要注意以下幾點:</p><p> (1)硬件電路焊完之后,在上電之前一定要先用萬用表檢測電源和地之間是否短路。</p><p> (2)上電之后要
66、用示波器觀察信號的在電路中變化的情況,與設計當初的情況相比較,找出差別,并進行分析。</p><p> ?。?)軟件調(diào)試過程中可以使用斷點、單步執(zhí)行等常用的方法。</p><p> ?。?)軟硬件聯(lián)調(diào)時,要注意軟件部分要一個功能一個功能的調(diào)試。</p><p> 4.1.1輸入按鍵的調(diào)試</p><p> 輸入按鍵的調(diào)試,只要按鍵按下去時
67、,按鍵有相應的反應就行,通過程序來判斷,單片機I/O是否能夠識別出。</p><p> 4.1.2復位電路的調(diào)試</p><p> 當電源剛接通時,接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化。</p><p> 4.1.3顯示電路的調(diào)試</p><p> 在本設計中,顯示電路只需完成,當輸入數(shù)字時能正確顯示數(shù)字.</p><p&
68、gt; 4.1.4整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)</p><p> 在系統(tǒng)各個部分都調(diào)試完畢之后,即可以進行整個系統(tǒng)的調(diào)試。由于前面各個部分的調(diào)試做的都比較充分,所以在實際調(diào)試過程中,能夠較順利的實現(xiàn)整個系統(tǒng)預期的功能。</p><p> 4.2系統(tǒng)的性能分析</p><p> 系統(tǒng)能在設定的時間內(nèi)鬧鈴,但聲音有點沙啞。這是因為控制蜂鳴器的I/O口每次取反后,必須調(diào)用一次顯
69、示子程序后才能再次取反,否則在發(fā)音期間不能顯示,而調(diào)用一次顯示子程序需要的時間大約為6ms(6位每位1ms),所以振蕩頻率f=1/T=1/(2*6ms)≈83Hz,顯然這個頻率過低,這就是造成聲音沙啞的原因。經(jīng)測試,其時鐘誤差約為3秒/天,這是因為從定時器向CPU發(fā)出中斷申請信號到重裝定時初值的過程需要一定的時間。</p><p> 本系統(tǒng)通過測試,能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能:</p><p>&
70、lt;b> ?。?)按鍵輸入。</b></p><p><b> ?。?)鬧鈴聲音。</b></p><p><b> ?。?)LED顯示。</b></p><p><b> 第五章 結(jié)論</b></p><p> 本次畢業(yè)設計我很早就開始準備,并且先自己
71、買器件動手制作,因此能夠較早的完成全部的設計任務。通過本次設計,使自己在單片機應用系統(tǒng)設計方面的能力有了長足進步。本次畢業(yè)設計應用單片機電子鬧鐘的設計與制作,作為一種智能化產(chǎn)品,具有成本低,使用方便,可靠性高和可擴展性強的特點。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> 1.李捷,陳典濤等,一種應用單片機電子鬧鐘的設計與制作設計[J],農(nóng)機化研
72、 究,2005。</p><p> 2.陳明熒.8051單片機課程設計實訓教材 北京:清華大學出版社 20043.胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù) 北京:清華大學出版社 19954.徐淑華 程退安 姚萬生 .單片機微型機原理及應用 哈爾濱工業(yè)大學出版社1994</p><p> 5.丁元杰.《單片機原理與應用》.機械工業(yè)出版社出版.2003年2月.58-67 </p&
73、gt;<p> 6. 朱定華.《單片機原理及接口技術(shù)》.電子工業(yè)出版社出版.2004年5月.32-46 </p><p> 7. 何立民.《單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)》.北京航空航天大學出版社出版.2005年2月.16-45 </p><p> 8. 江曉安、董秀峰.《模擬電子技術(shù)》.西安電子科技大學出版社.2003年 9月.46-110 </p>
74、;<p> 9. 陸坤.《電子設計技術(shù)》. 成都電子科技大學出版社.1996年5月.31-76</p><p><b> 附錄2 原理圖</b></p><p><b> 附錄3 實物圖</b></p><p><b> 附錄4(程序)</b></p><p
75、> ;;;;;;;;定義變量;;;;;;;;;</p><p> S1EQUP3.4;按鍵</p><p> JIAEQUP3.5</p><p> SECLEQU24H;各個顯示單元</p><p> SECHEQU25H</p><p> HENGXIANEQU
76、26H</p><p> MINULEQU27H</p><p> MINUHEQU28H</p><p> HENGEQU29H</p><p> HOURLEQU2AH</p><p> HOURHEQU2BH</p><p> SECOND
77、EQU2DH;秒變量單位</p><p> COUNTEQU2EH;溢出中斷計數(shù)器</p><p> SETFLAGEQU20H</p><p> HHEQU00H;移位時用到的單元</p><p> HLEQU01H</p><p> MHEQU02H<
78、;/p><p> MLEQU03H</p><p> WARNSLEQU2FH</p><p> WARNSHEQU30H</p><p> WARNMLEQU32H;報警分低位</p><p> WARNMHEQU33H;報警分高位</p><p>
79、 WARNHLEQU35H;報警時低位</p><p> WARNHHEQU36H;報警時高位</p><p> WARNCNTEQU37H;已設定鬧鈴時間標志</p><p> WARNINGBIT0CH;鬧鈴標志</p><p> WARNSETTEDBIT0DH;已設定鬧鈴時間標
80、志</p><p> ;;;;;;;誤差修正;;;;;;;;;;;;;;;</p><p> TFIXBIT0EH;開始修正標志</p><p> NEQU60;誤差值,單位:1/10s,默認為0,即不修正</p><p> ;;;;;;;;;;;;程序入口地址;;;;;;;;;;;;;;</p>&
81、lt;p><b> ORG0000H</b></p><p><b> LJMPMAIN</b></p><p> ORG000BH;定時器T0溢出中斷入口</p><p> LJMPTIMER0</p><p><b> ORG0030H</b>
82、;</p><p> ;;;;;;;;主程序;;;;;;;;;;;;;;;</p><p><b> MAIN:</b></p><p> MOVSP,#60H;堆棧設置</p><p> CLRTFIX;誤差開始修正標志初始化</p><p> MOVCOUNT,#0
83、</p><p> LCALLSYS_INIT;系統(tǒng)初始化</p><p> LCALLT0_INIT;定時器初始化</p><p> LCALLSETTIME;等待設置當前時間</p><p><b> MAIN_0:</b></p><p> MOVIE,#8
84、0H;設置完后開始走時,啟動定時器T0</p><p> SETBTR0;允許T0溢出中斷</p><p> ;LCALLDELAY10MS</p><p> LCALLDISPLAY1</p><p> ;;;;;;;;;;;系統(tǒng)初始化子程序;;;;;;;;;</p><p><b&
85、gt; SYS_INIT:</b></p><p> MOVIE,#00H;關(guān)中斷</p><p> MOVR0,#20;清變量</p><p> MOVR1,#10H</p><p> MOVA,#00H</p><p><b> SYS_0:</b&g
86、t;</p><p><b> MOV@R0,A</b></p><p><b> INCR0</b></p><p> DJNZR1,SYS_0</p><p><b> RET</b></p><p> ;;;;;;;;定時器、串口初
87、始化;;;;;;;;;;;;;</p><p><b> T0_INIT:</b></p><p> MOVTMOD,#01H</p><p> MOVTH0,#3CH</p><p> MOVTL0,#0B0H</p><p><b> RET</b><
88、;/p><p> ;;;;;;;;;;;;;鬧鈴時間設定;;;;;;;;;;;</p><p><b> SETWARN:</b></p><p> MOVWARNHH,#0</p><p> MOVWARNHL,#0</p><p> MOVWARNMH,#0</p>
89、<p> MOVWARNML,#0</p><p> MOVWARNSH,#0</p><p> MOVWARNSL,#0</p><p> MOVSETFLAG,#00</p><p><b> SETBHH</b></p><p> KAISHI_NAO:&
90、lt;/p><p> LCALLDISPLAYNEW1</p><p><b> SETW_1:</b></p><p> JBS1,LOOP3</p><p> LCALLDELAY10MS</p><p> JBS1,LOOP3</p><p><b
91、> JNBS1,$</b></p><p> JBML,LOOPW1</p><p> MOVA,SETFLAG </p><p> RLA ;當前位右移 l 位(標志左移 1 位) </p><p> MOV SETFLAG,A ;回存</p><p> SJMP S
92、ET_W2</p><p><b> LOOP3:</b></p><p> LJMPSET_W2</p><p><b> LOOPW1:</b></p><p> LJMPKAISHI1</p><p><b> SET_W2:</
93、b></p><p> LCALLDISPLAYNEW1</p><p> JBJIA,SETW_1</p><p> LCALLDELAY10MS</p><p> JBJIA,SETW_1</p><p><b> JNBJIA,$</b></p>&l
94、t;p> JNBHH,SHI_W2;為真,則當前位滅</p><p> INCWARNHH</p><p> MOVA,WARNHH</p><p><b> XRLA,#3</b></p><p> JZSET_W1_1</p><p> LJMPKAISHI_N
95、AO</p><p> SET_W1_1:</p><p> MOVWARNHH,#0</p><p> LJMPKAISHI_NAO</p><p><b> SHI_W2:</b></p><p> JNBHL,FEN_W1</p><p>
96、INCWARNHL</p><p> MOVA,WARNHH</p><p> CJNEA,#2,SHI_W2_1</p><p> MOVA,WARNHL</p><p> XRLA,#05H;小時低位只能是0-4</p><p> JZSET_W21</p><p>
97、; LJMPKAISHI_NAO</p><p><b> SHI_W2_1:</b></p><p> MOVA,WARNHL</p><p> XRLA,#0AH</p><p> JZSET_W21</p><p> LJMPKAISHI_NAO </p>
98、<p><b> SET_W21:</b></p><p> MOVWARNHL,#0</p><p> LJMPKAISHI_NAO</p><p><b> FEN_W1:</b></p><p> JNBMH,FEN_W2</p><p>
99、; INCWARNMH</p><p> MOVA,WARNMH</p><p><b> XRLA,#6</b></p><p> JZSET_W22</p><p> LJMPKAISHI_NAO</p><p> SET_W22:</p><p&
100、gt; MOVWARNMH,#0</p><p> LJMPKAISHI_NAO</p><p><b> FEN_W2:</b></p><p> INCWARNML</p><p> MOVA,WARNML</p><p> XRLA,#0AH</p>&l
101、t;p> JZSET_W23</p><p> LJMPKAISHI_NAO</p><p><b> SET_W23:</b></p><p> MOVWARNML,#0</p><p> LJMPKAISHI_NAO</p><p> ;;;;;;;設置時間鬧鈴掃描;
102、;;;;;;;;;</p><p> DISPLAYNEW1:</p><p> MOVA,#0AH</p><p><b> MOV31H,A</b></p><p><b> MOV34H,A</b></p><p> MOVR0,#2FH</p&
103、gt;<p> MOVR3,#0FEH</p><p> PLAYNEW1:</p><p><b> MOVA,R3</b></p><p><b> MOVP2,A</b></p><p><b> MOVA,@R0</b></p&
104、gt;<p> MOVDPTR,#TABLE</p><p> MOVCA,@A+DPTR</p><p><b> MOVP0,A</b></p><p> LCALLDELAY1MS</p><p><b> INCR0</b></p><p
105、><b> MOVA,R3</b></p><p> JNBACC.7,LOOP2</p><p><b> RLA</b></p><p><b> MOVR3,A</b></p><p> SJMPPLAYNEW1</p><p
106、> LOOP2:RET</p><p> ;;;;;;;;;;;;;時間調(diào)整;;;;;;;;;;;</p><p><b> SETTIME:</b></p><p> MOVHOURH,#0</p><p> MOVHOURL,#0</p><p> MOVMINU
107、H,#0;計時無保存,可能是鬧鈴沒進去</p><p> MOVMINUL,#0</p><p> MOVSECH,#0</p><p> MOVSECL,#0</p><p> MOVSETFLAG,#00</p><p><b> SETBHH</b></p>
108、;<p><b> PANLING:</b></p><p> LCALLDISPLAYNEW</p><p> JBS1,PANLING</p><p> LCALLDELAY100MS</p><p> LCALLDELAY100MS</p><p> LC
109、ALLDELAY100MS</p><p> LCALLDELAY100MS</p><p> LCALLDELAY100MS</p><p> JBS1,KAISHI1</p><p> ;LCALLDELAY10MS</p><p> JNBS1,SETC_1;;;;;;;;;;;;;;;
110、;;;;;;;;;;;;;按住時間更長為設置鬧鈴,第一個數(shù)碼管顯示為"C"</p><p><b> SETNAO:</b></p><p> SETBWARNSETTED</p><p> LCALLSETWARN</p><p><b> SETC_1:</b>
111、;</p><p> LCALLSETC</p><p><b> KAISHI1:</b></p><p> MOVHOURH,#0</p><p> MOVHOURL,#0</p><p> MOVMINUH,#0</p><p> MOVMI
112、NUL,#0</p><p> MOVSECH,#0</p><p> MOVSECL,#0</p><p> MOVSETFLAG,#00</p><p><b> SETBHH</b></p><p><b> KAISHI:</b></p&g
113、t;<p> LCALLDISPLAYNEW</p><p><b> SET_1:</b></p><p> JBS1,SET_2</p><p> LCALLDELAY10MS</p><p> JBS1,SET_2</p><p><b> JNB
114、S1,$</b></p><p> JBML,LOOP1</p><p> MOVA,SETFLAG </p><p> RLA ;當前位右移 l 位(標志左移 1 位) </p><p> MOV SETFLAG,A ;回存</p><p> SJMP SET_2</p
115、><p><b> LOOP1:</b></p><p> LJMPMAIN_0</p><p><b> SET_2:</b></p><p> LCALLDISPLAYNEW</p><p> JBJIA,SET_1</p><p&
116、gt; LCALLDELAY10MS</p><p> JBJIA,SET_1</p><p><b> JNBJIA,$</b></p><p> JNBHH,SHI_2;為真,則當前位滅</p><p><b> INCHOURH</b></p><p&
117、gt; MOVA,HOURH</p><p><b> XRLA,#3</b></p><p> JZSET_1_1</p><p> LJMPKAISHI</p><p> SET_1_1:</p><p> MOVHOURH,#0</p><p&g
118、t; LJMPKAISHI</p><p><b> SHI_2:</b></p><p> JNBHL,FEN_1</p><p><b> INCHOURL</b></p><p> MOVA,HOURH</p><p> CJNEA,#2,SH
119、I_2_1</p><p> MOVA,HOURL</p><p> XRLA,#05H;小時低位只能是0-4</p><p><b> JZSET_21</b></p><p> LJMPKAISHI</p><p><b> SHI_2_1:</b>
120、</p><p> MOVA,HOURL</p><p> XRLA,#0AH</p><p><b> JZSET_21</b></p><p> LJMPKAISHI </p><p><b> SET_21:</b></p><p
121、> MOVHOURL,#0</p><p> LJMPKAISHI</p><p><b> FEN_1:</b></p><p> JNBMH,FEN_2</p><p><b> INCMINUH</b></p><p> MOVA,MINU
122、H</p><p><b> XRLA,#6</b></p><p><b> JZSET_22</b></p><p> LJMPKAISHI</p><p><b> SET_22:</b></p><p> MOVMINUH,
123、#0</p><p> LJMPKAISHI</p><p><b> FEN_2:</b></p><p><b> INCMINUL</b></p><p> MOVA,MINUL</p><p> XRLA,#0AH</p><p&
124、gt;<b> JZSET_23</b></p><p> LJMPKAISHI</p><p><b> SET_23:</b></p><p> MOVMINUL,#0</p><p> LJMPKAISHI</p><p> ;;;;;;;鬧鈴標志
125、;;;;;;;;;;</p><p><b> SETC:</b></p><p> MOVP2,#7FH</p><p> MOVP0,#39H</p><p> JNBS1,SETC</p><p> LJMPSETNAO</p><p> ;;;;
126、;;;設置時間掃描;;;;;;;;;;</p><p> DISPLAYNEW:</p><p> MOVA,#0AH</p><p><b> MOV29H,A</b></p><p><b> MOV26H,A</b></p><p> MOVR0,#
127、24H</p><p> MOVR3,#0FEH</p><p> PLAYNEW:</p><p><b> MOVA,R3</b></p><p><b> MOVP2,A</b></p><p><b> MOVA,@R0</b&g
128、t;</p><p> MOVDPTR,#TABLE</p><p> MOVCA,@A+DPTR</p><p><b> MOVP0,A</b></p><p> LCALLDELAY1MS</p><p><b> INCR0</b></p&g
129、t;<p><b> MOVA,R3</b></p><p> JNBACC.7,LOOP</p><p><b> RLA</b></p><p><b> MOVR3,A</b></p><p> SJMPPLAYNEW</p>
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