单片机课设--定时闹钟.doc
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1、- -专业 XX 学号 指导教师 完成时间 单片机课程设计报告定时闹钟目 录摘要1关键字 1正文一、系统设计21.1设计目标21.2硬件设计21.3软件设计41.4三个模式间状态图51.5键盘控制程序走向流程图61.6 串口通信图 8二、实验结果与讨论9三、结论9参考文献附录111、程序源代码112、实物图20- word.zl- -摘要本设计采用ATMEL AT89C52MCU作为处理器核心,用数码管作为数据显示工具,蜂鸣器实现响铃功能,独立式键盘K20-K27控制时钟,串口用于设置时钟和闹钟时间来制作一个定时闹钟。秒数走位由MCU部11.0592MHz的晶振提供准确定时实现,并循环扫描,在
2、数码管上显示。本设计的关键是键盘的动态扫描和按键消抖,难点是串口数据的传送和处理。本设计运用C51编程,由于C语言具有语法简单、代码简洁且执行效率高等优点,使得C语言广泛运用于各种程序设计的代码编辑工具中。运用C语言编程,增强了程序可读性;使得开发人员能够将精力用在如何设计程序上来,提高了开发效率。关键字: 单片机 动态扫描 按键消抖 C51编程正文一、 系统设计1.1设计目标利用动态数码管作为显示器,K20-K27作为输入按键,蜂鸣器作为声音输出制作一个定时闹钟。要求:1、正确显示时分。2、可以利用按钮调整时间和设定闹钟时间。3、当时间到达设定的闹钟时间时,蜂鸣器发出嘀、嘀、嘀的报警声。提示
3、:利用定时器作为时间的基准。提高:通过串口在PC上设定时间和闹钟1.2硬件设计本设计中涉及到的硬件模块有C52、独立键盘、数码管、PC含keil软件、烧写工具、串口调试工具等1.2.1 C52核心处理器。对传送的各个指令和数据进展处理。供其他模块用到的主要引脚有:P0:送码值;P2:送位选信号,连接键盘;TXD、RXD:串口通信;P3.7:蜂鸣器1.2.2 独立键盘K20-K27键盘分为独立键盘和矩阵式键盘。扫描方法有逐行扫描法和行列翻转法。在本设计中用到的键盘是独立式键盘K20-K27,分别连接到MCU C52的P2口,采用逐行扫描法,又由于只有一行,故只需扫描一次即可。在键盘按键时,需要考
4、虑到键盘消抖问题。键盘消抖分为硬件消抖和软件消抖。在本设计中,直接采用软件延时delay2(),到达消抖功能,代码不长,又节省硬件资源。独立键盘K20-K27连接到C52管脚P2和数码管。各键功能:K20:编辑时间,以递增方式控制时针数值,包括时钟和闹钟K21:编辑时间,以递增方式控制分针数值,包括时钟和闹钟K22:时钟模式切换到闹钟模式K23:退出闹钟模式,并保存闹钟时间,开启闹钟K24:时钟模式和秒数显示模式切换K25:未用到,供功能扩大使用K26:开闹钟K27:关闹钟1.2.3 数码管数码管用于显示当前时间,闹钟时间和秒数。数码管显示分为静态显示和动态显示。静态显示时,各数码管在显示过程
5、中持续得到送显信号,与各数码管接口的I/O口线是专用的。静态显示需借助C52串口完成。动态显示时,各数码管在显示过程中轮流得到送显信号,与各数码管接口的I/O口线是共用的。在动态显示过程中,数码管常亮是通过循环扫描送显信号实现。本设计中用到的数码管为共阴极接法,阴极接位选信号,即C52 P2口,阳极接P0口,承受码值。时钟和闹钟模式下,显示时针数值和分针数值。秒数显示模式下,只有两个数码管亮,显示当前时间秒值。1.2.4 PC在PC端除了编辑软件Keil和烧写工具外,另一个很重要的工具就是串口调试工具。串口工具通过串口线与C52通信。PC端到C52传送数据,控制写当前时间和设置闹钟。C52到P
6、C端传送数据,提示PC送到C52的数据有误,并在串口界面上显示字符串“error! ,供以提示。在PC端的串口工具选项设置与代码中串口设计参数匹配。波特率为9600,数据位8位,停顿位1位。采用十六进制Hex发送。根据上述硬件设计,有如下硬件间系统框图1。P2RXDTXDP3.7P0 C52串口工具数码管键盘蜂鸣器图1 系统框图1.3软件设计1.3.1时钟时钟设计有两个方案,一:利用程序计数延时定时;二:利用定时器定时。考虑到,程序定时不准确,误差大,而定时器c52部晶振提供的时钟,能够准确定时,所以,本设计采用定时器给各模块提供准确时钟。对于时钟,主要用在走秒,即定时器定时时间为1s,考虑到
7、,设计中需要用到串口进展数据传送,而且对用C52,1s属于长定时,所以定时器采用定时器timer0。timer0工作在方式1,定时设置为50ms,即初始值为TH0=0x4c,TL0=0x01,再通过一个标志位flag来控制次数,初始值为20,那么定时时间刚好为1s。1.3.2 时间显示模式从设计要求看,本设计至少要涉及到两个模式:1时钟模式;2闹钟模式。时钟模式下,数码管实时显示当前时间,闹钟模式下,显示设置的闹钟时间,并且闹钟模式下,数码管显示的值闪烁,以区别于时钟模式,这样更易于区分这两种模式。这两个模式通过K22和K23来切换,K22从时钟模式进入闹钟模式,K23退出闹钟模式,并保存当前
8、设置的闹钟时间,并置位闹钟状态位flag1=0flag1=0,开闹钟;flag1=1,关闹钟,此外,时钟、闹钟模式下均为可编辑状态,K20、K21分别控制时针数值和分针数值。为了更接近现实的时钟,本设计提供第三种模式-秒数显示模式。这个模式下,4个数码管只有两个亮,用来显示秒数值,通过键K24切换到此模式,和退出此模式,对于秒数,其控制权在定时器timer0,不提供编辑功能。1.3.3振铃此功能的实现主要依靠实验箱上的蜂鸣器,当当前时间到达闹钟时间时,RD=0,开场振铃,蜂鸣器响。本设计中,在振铃状态,提供关闹铃功能,通过K27关闹钟,置闹钟状态位flag1=1,关闹钟;假设是需要翻开闹钟,那
9、么可按键K26,置flag1=0。1.3.4 串口此功能用于,在PC上通过串口工具,传送数据到C52,进而控制数码管值,即设置时间和闹钟。在实现串口功能,搭配用了定时器timer2,timer2工作于方式2,即8位自动重装。timer2作为波特率发生器,给串口提供数据传送速率。本设计中,波特率为9600,故timer2初始值为TH1=0xfd,TL1=0xfd。 在本设计中,在时钟模式和闹钟模式下,串口数据逐位传送,分别传给时针数值和分针数值。更具人性化的是,本设计提供错误提。当传送时针数值时,数据大于23,或传送分针数值时,数据大于59时,C52通过串口向PC传送错误提示“error! ,提
10、示数据传送错误。1.3.5键盘扫描本设计中键盘采用独立键盘K20-K27。读取键盘值通过:P2=0xff;key_pressed=P2;key_pressed那么为读取到的键盘值,再匹配从而知道按了哪个键。在键盘扫描设计中,一个关键技术是键盘消抖。这里通过延时程序delay2()延时一段时间,再读取键盘值,判断是键盘抖动还是正常按下的值。1.4 三个模式间状态图K24K22秒显示状态闹钟模式时钟模式程序烧入RST复位K22K24图2 三个模式间转换状态图1.5 键盘控制程序走向流程图K23?K20?K21?otherValue?count_h=count_h+1count_m=count_m+
11、1main()init()1clockModelvalue1=getKeyPressed()value2=getKeyPressed()Delay()value1=value2K26?Flag1=0K22?Delay()alarmClockModelvalue1=getKeyPressed()value2=getKeyPressed()value1=value2K24?Delay()secondModelvalue1=getKeyPressed()value2=getKeyPressed()value1=value2K24?YNK25?K21?count_m=count_m+1K20?K23?
12、count_h=count_h+1K27?Flag1=1图3 键盘控制程序走向流程图图3中为表达的功能及操作有以下几点:1.5.1计数模块count()计数功能依靠定时器timer0的中断,定时1s,当前时间走1秒。1.5.2振铃模块music()该功能由蜂鸣器完成。置RD=0时,蜂鸣器响。此外蜂鸣器响有一个前提条件:振铃处于开状态,即标志flag1=0。1.5.3显示模块display()该功能显示当前时间或闹钟时间或秒数。控制条件有:标志CS:CS=0:显示当前时间时、分;CS=1:显示当前时间秒;CS=2:闹钟状态;标志flag2:控制闹钟状态下闪烁显示。1.6串口通信图送错误提示信息送
13、时针、分针数值串口工具MCU显示数码管图4 串口通信图1.5.1串口向MCU送数据送时针值时,数值大小小于24,送分针数值,数值小于60。1.5.2MCU向串口送错误提示信息串口向MCU送数据不满足上述条件时,送“error! 提示信息。1.5.3数据显示假设串口传送的数据满足上述条件,那么在数码管上显示,否那么保持不变。2 实验结果与讨论2.1程序烧写通过烧写程序将源码烧到单片机中。数码管初始显示为00.00,与程序设置count_m,count_h吻合。2.2程序调试2.2.1按键K20和K21,时、分值分别增加,一直按着,那么时间持续变化。但不是很稳定,有待改良。2.2.2 按键K22,
14、数码管进入闹钟编辑状态,并且显示数值交替闪烁。与程序设置if(flag2=20)flag2=0;一致flag2在定时器中断中改变。2.2.3按键K23,退出闹钟编辑状态。保存当前闹钟设置值count_m_alarm=count_x; count_h_alarm=count_y,开启闹钟flag1=0。2.2.4按键K24,切换到秒显示状态。再按一次切回时钟模式。2.2.5按键K26,关闭闹钟;按键K27,开启闹钟。在当前时间时、分值与闹钟设置值匹配时,这两个键的功能吻合。2.3串口发送。翻开串口调试工具,选择端口,设置其它选项,分两次传送,如两次均发送十六进制数09,数码管显示值如附图6。假设
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