单片机电子闹钟的设计
目 录
引 言 1
第一章 课题的背景 2
1.1课题研究的目的和意义 2
1.2 课题的来源 2
1.3应该解决的主要问题以及需要达到的技术要求 2
第二章 方案的选择与论证 3
2.1电源的选择 3
2.2计时系统的选择 3
2.3 按键的选择 3
2.4显示器的选择 3
2.5单片机相关论证 4
2.5.1单片机的分类 4
2.5.2单片机型号的选择 4
2.6发音部分的设计 4
第三章 数字电子钟的设计原理和方法 5
3.1 硬件电路的设计 5
3.1.1 AT89C51单片机简介 5
3.1.2键盘电路的设计 5
3.1.3常用复位电路图 6
3.1.4 蜂鸣器驱动电路 7
3.1.5 LED显示电路 7
3.1.6 硬件总体设计框图 9
3.2软件部分设计 10
3.2.1主程序部分的设计 10
3.2.2 中断器的设置 11
3.2.3 时间显示的设置 12
3.2.4 闹钟功能的实现 13
第四章 仿真实验 14
第五章 调试与误差分析 15
5.1. 系统功能说明和性能测试 15
5.2.对于系统存在时钟误差的分析 15
5.3 硬盘调试 15
5.4 软件调试问题及解决 16
结束语 16
致谢 17
参考文献 18
附录一 设计原理图 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
8
附录二相关程序 19
引 言
近几年，随着电子技术的疾速生长。在其推动下，如今电子产品几乎融入到社会生活的每个角落，使得社会信息化程度和社会生产力发展飞跃的提高。同时也促进了电子产品的性能进一步提高，产品更新换代速度逐渐加快更新。时间对我们来说是非常重要的，我们的工作是复杂和忙碌的容易忘记时间，和要做的工作。当然，如果事情不是很重要的时候，可能不会产生很大的影响。但是，一不小心忘记了极其重要的事情，一时的耽误可能让我们后悔莫及。例如，因为人们不小心忘记充电或持续时间忘记关火造成的损害。在此，我觉得非常有必要制作个定时提醒系统。及时提醒容易忘记时间的人。 现在市场上售卖的数字化闹钟的功能越来越强大。比方有准时主动打铃、通断动力配置、定时开关烘箱、定时播放广播，还有自动启用电气定时功能等。实现这些功能都是以钟表数字化为基础的。
人类社会以及科技处于不停发展的阶段，传统的时钟已不能满足人们的实际需要。现代的电子闹钟在设计的过程中要需要设计出合理的数字电路、模拟电路技术以及完善的单片机编程技术，丰富闹钟的功能以及性能。为了能够让硬件电路稳定并且简单在设计中我们可以使用编程来实现这一过程，尽量将电磁干扰和其他环境干扰的不定因素减少到最低,尽量减小因为硬件精度不够而给系统带来的误差。单片机控制的闹钟与机械式时钟比较而言，它的优势是有更高的直接查看性以及更加确定的性能，没有繁琐的机械装置，并且也延长了产品的使用寿命，所以目前它也是得到了人们广泛的使用。
多功能数字钟应用极其的普遍。在本文设计中它是采用单片机作为数字钟的中心枢纽部分，由时钟信号来实现计时的功能，通过单片机编程将将时间数据输出，最后再由显示器将时间显现出来。通过键盘来控制时钟的定时、校时等功能。本设计中的输出设备显示器采纳的是用数码管和液晶显示技术实现该效果。
在该论文设计中有LED数码管显示器，它能够动态显示“秒”、“分”、“时”计时。在设计中还会有一个计时器的功能，它可以调整时间和秒表功能，该系统的数字时钟使用充分利用了单片机的编程功能。
第一章 课题的背景
1.1课题研究的目的和意义
一、巩固和复习和我们所学过的书本知识，利用该毕业论文正好可以对所学过的知识进行系统性的总结和回顾。
二、课堂知识的学习是远远不能满足设计要求的内容，所以我们应该扩大自己的知识，这就要求我们要主动学习更多的知识。
三、加强和解决实际问题的设计能力的训练，提高学习能力，通过单片机系统设计完成并初步掌握了编程调试，系统容量。
1.2 课题的来源
从古到今对于时间我们都会有着不同的参照物进行衡量,伴随着科技设计的发展，我们对于时间的要求也是越来越高。若我们使用单片机控制数字电路进行计时，我相信这一技术会给人们的生活以及社会生产带来极其重要的意义。
1.3应该解决的主要问题以及需要达到的技术要求
在本文中，需要解决两个方面的主要问题，一是软件设计，二是硬件电路的设计。软件编程部分需要编写出精简、准确、易读懂的代码。该系统中的硬件模块有以下几个按键模块、表现模块、计时模块以及发声模块。设计硬件电路，我们应考虑系统构造的低成本、低功耗以及易于实现。通过硬件和软件合理布局结合实现的数字钟精确定时，以及调试、定时报警等功能。
第二章 方案的选择与论证
2.1电源的选择
如果我们选择使用电池进行供电，携带起来就会比较方便，但是由于该系统，显示器使用了数码管，其有着较大的功耗，经常需要换电池。考虑到系统有着较大的体积，使用电池供电会携带起来非常的不便，因此，我们选择使用USB接口充电。
2.2计时系统的选择
如果本设计使用时钟芯片，系统会不怕断电，而且时间也比较准确。但是考虑到这种芯片价格较贵。因为，设计该系统主要是为了强化单片机程序的调试和编写以及学习硬件布置电路一些方法，所以我们采用软件的方法进行计时，并不是采用价格较贵的时钟芯片。
2.3 按键的选择
方案一：独立式按键。如果选择太多按键，系统将会占用比较多I/O口，可能布线时可能会有很多的不便，所以，该方案倾向于按键较少的系统。独立式按键较少，只有通过按键加减才能设置或调整时钟时间，不可以直接输入，操作起来会比较麻烦，但是编写的程序是比较简单的。
方案二：4×4矩阵式键盘。我们可以直接通过键盘输入设置或调整时间，所以非常的快捷、方便，但是通过4×4矩阵式键盘编写的程序比较复杂。
由于本设计中不需要经常的调整以及设置时间，并且方案二的程序太过于复杂。考虑到成一起系统整体设计，所以我们选择方案一。
2.4显示器的选择
方案一：用数码管作为显示器。数码管的启动电路较简单，操作使用起来也是非常的方便。其优点是夜间可以正常查看时钟，很是方便。但是在此过程中产生的功耗也是极大的。
方案二：液晶显示器。其优点是产生功耗较小，可以使用电池供电系统，当然携带起来也会非常的方便。但是启动此部分的电路比较复杂，在使用时也会比较麻烦。
因为数码管使用起来比较方便，夜间看时间时，也会比较方便，所以我采纳了方案一。
图2键盘输入电路
图7共阳式、共阴式LED数码管的原理图和数码管的符号图
显示电路中的模块需要实时显示出当前的时、分、秒，所以设计中需要6个数码管，另外的横由两个数码管来显示，时间由动态显示方式呈现。下图8是硬件连接图，第一个和第二个数码管分别显示时和个位，第四个和第五个数码管分别显示分的十位和个位，第七个和第八个数码管分别显示秒的十位和个位，横线由剩下的数码管显示。动态显示方式和静态显示方式是LED显示器的显示控制方式中的驱动方式。针对于多位LED显示器，大部分情况下是使用动态扫描的方式显示出来，它的硬件连接方式如下图8数码管的硬件连接示意图所示。
引 言 1
第一章 课题的背景 2
1.1课题研究的目的和意义 2
1.2 课题的来源 2
1.3应该解决的主要问题以及需要达到的技术要求 2
第二章 方案的选择与论证 3
2.1电源的选择 3
2.2计时系统的选择 3
2.3 按键的选择 3
2.4显示器的选择 3
2.5单片机相关论证 4
2.5.1单片机的分类 4
2.5.2单片机型号的选择 4
2.6发音部分的设计 4
第三章 数字电子钟的设计原理和方法 5
3.1 硬件电路的设计 5
3.1.1 AT89C51单片机简介 5
3.1.2键盘电路的设计 5
3.1.3常用复位电路图 6
3.1.4 蜂鸣器驱动电路 7
3.1.5 LED显示电路 7
3.1.6 硬件总体设计框图 9
3.2软件部分设计 10
3.2.1主程序部分的设计 10
3.2.2 中断器的设置 11
3.2.3 时间显示的设置 12
3.2.4 闹钟功能的实现 13
第四章 仿真实验 14
第五章 调试与误差分析 15
5.1. 系统功能说明和性能测试 15
5.2.对于系统存在时钟误差的分析 15
5.3 硬盘调试 15
5.4 软件调试问题及解决 16
结束语 16
致谢 17
参考文献 18
附录一 设计原理图 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
8
附录二相关程序 19
引 言
近几年，随着电子技术的疾速生长。在其推动下，如今电子产品几乎融入到社会生活的每个角落，使得社会信息化程度和社会生产力发展飞跃的提高。同时也促进了电子产品的性能进一步提高，产品更新换代速度逐渐加快更新。时间对我们来说是非常重要的，我们的工作是复杂和忙碌的容易忘记时间，和要做的工作。当然，如果事情不是很重要的时候，可能不会产生很大的影响。但是，一不小心忘记了极其重要的事情，一时的耽误可能让我们后悔莫及。例如，因为人们不小心忘记充电或持续时间忘记关火造成的损害。在此，我觉得非常有必要制作个定时提醒系统。及时提醒容易忘记时间的人。 现在市场上售卖的数字化闹钟的功能越来越强大。比方有准时主动打铃、通断动力配置、定时开关烘箱、定时播放广播，还有自动启用电气定时功能等。实现这些功能都是以钟表数字化为基础的。
人类社会以及科技处于不停发展的阶段，传统的时钟已不能满足人们的实际需要。现代的电子闹钟在设计的过程中要需要设计出合理的数字电路、模拟电路技术以及完善的单片机编程技术，丰富闹钟的功能以及性能。为了能够让硬件电路稳定并且简单在设计中我们可以使用编程来实现这一过程，尽量将电磁干扰和其他环境干扰的不定因素减少到最低,尽量减小因为硬件精度不够而给系统带来的误差。单片机控制的闹钟与机械式时钟比较而言，它的优势是有更高的直接查看性以及更加确定的性能，没有繁琐的机械装置，并且也延长了产品的使用寿命，所以目前它也是得到了人们广泛的使用。
多功能数字钟应用极其的普遍。在本文设计中它是采用单片机作为数字钟的中心枢纽部分，由时钟信号来实现计时的功能，通过单片机编程将将时间数据输出，最后再由显示器将时间显现出来。通过键盘来控制时钟的定时、校时等功能。本设计中的输出设备显示器采纳的是用数码管和液晶显示技术实现该效果。
在该论文设计中有LED数码管显示器，它能够动态显示“秒”、“分”、“时”计时。在设计中还会有一个计时器的功能，它可以调整时间和秒表功能，该系统的数字时钟使用充分利用了单片机的编程功能。
第一章 课题的背景
1.1课题研究的目的和意义
一、巩固和复习和我们所学过的书本知识，利用该毕业论文正好可以对所学过的知识进行系统性的总结和回顾。
二、课堂知识的学习是远远不能满足设计要求的内容，所以我们应该扩大自己的知识，这就要求我们要主动学习更多的知识。
三、加强和解决实际问题的设计能力的训练，提高学习能力，通过单片机系统设计完成并初步掌握了编程调试，系统容量。
1.2 课题的来源
从古到今对于时间我们都会有着不同的参照物进行衡量,伴随着科技设计的发展，我们对于时间的要求也是越来越高。若我们使用单片机控制数字电路进行计时，我相信这一技术会给人们的生活以及社会生产带来极其重要的意义。
1.3应该解决的主要问题以及需要达到的技术要求
在本文中，需要解决两个方面的主要问题，一是软件设计，二是硬件电路的设计。软件编程部分需要编写出精简、准确、易读懂的代码。该系统中的硬件模块有以下几个按键模块、表现模块、计时模块以及发声模块。设计硬件电路，我们应考虑系统构造的低成本、低功耗以及易于实现。通过硬件和软件合理布局结合实现的数字钟精确定时，以及调试、定时报警等功能。
第二章 方案的选择与论证
2.1电源的选择
如果我们选择使用电池进行供电，携带起来就会比较方便，但是由于该系统，显示器使用了数码管，其有着较大的功耗，经常需要换电池。考虑到系统有着较大的体积，使用电池供电会携带起来非常的不便，因此，我们选择使用USB接口充电。
2.2计时系统的选择
如果本设计使用时钟芯片，系统会不怕断电，而且时间也比较准确。但是考虑到这种芯片价格较贵。因为，设计该系统主要是为了强化单片机程序的调试和编写以及学习硬件布置电路一些方法，所以我们采用软件的方法进行计时，并不是采用价格较贵的时钟芯片。
2.3 按键的选择
方案一：独立式按键。如果选择太多按键，系统将会占用比较多I/O口，可能布线时可能会有很多的不便，所以，该方案倾向于按键较少的系统。独立式按键较少，只有通过按键加减才能设置或调整时钟时间，不可以直接输入，操作起来会比较麻烦，但是编写的程序是比较简单的。
方案二：4×4矩阵式键盘。我们可以直接通过键盘输入设置或调整时间，所以非常的快捷、方便，但是通过4×4矩阵式键盘编写的程序比较复杂。
由于本设计中不需要经常的调整以及设置时间，并且方案二的程序太过于复杂。考虑到成一起系统整体设计，所以我们选择方案一。
2.4显示器的选择
方案一：用数码管作为显示器。数码管的启动电路较简单，操作使用起来也是非常的方便。其优点是夜间可以正常查看时钟，很是方便。但是在此过程中产生的功耗也是极大的。
方案二：液晶显示器。其优点是产生功耗较小，可以使用电池供电系统，当然携带起来也会非常的方便。但是启动此部分的电路比较复杂，在使用时也会比较麻烦。
因为数码管使用起来比较方便，夜间看时间时，也会比较方便，所以我采纳了方案一。
图2键盘输入电路
图7共阳式、共阴式LED数码管的原理图和数码管的符号图
显示电路中的模块需要实时显示出当前的时、分、秒，所以设计中需要6个数码管，另外的横由两个数码管来显示，时间由动态显示方式呈现。下图8是硬件连接图，第一个和第二个数码管分别显示时和个位，第四个和第五个数码管分别显示分的十位和个位，第七个和第八个数码管分别显示秒的十位和个位，横线由剩下的数码管显示。动态显示方式和静态显示方式是LED显示器的显示控制方式中的驱动方式。针对于多位LED显示器，大部分情况下是使用动态扫描的方式显示出来，它的硬件连接方式如下图8数码管的硬件连接示意图所示。
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