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基于51单片机电子闹钟的设计

摘 要
51电子闹钟是集电子技术、数字显示技术为一体的高产品，具有按时闹铃，使用方便等优点。本论文从51电子闹钟系统的功能，硬件电路设计，软件设计和产品介绍四部分分别论述这一系统。本系统51电子闹钟硬件部分结构简单、成本低，具有比较好的市场前景。
现代的快节奏生活给人们的精神上带来了很大压力。如何排解或缓解这些压力已经成为很多人和探索者多年来的一个重要研究项目,电子闹钟减压正是应此而生。

目 录
第一章 绪论 1
1．1概述 1
1．1．1 51电子闹钟发展趋势 1
1．1．2 本课题研究的主要内容 1
1．2 51电子闹钟简介 2
1．2．1 开发的目的和意义 2
1．2．2 51电子闹钟的优点 2
1．2. 3 51电子闹钟的特点 2
第二章 系统方案的设计 3
2．1系统概述 3
2．1．1系统功能描述 3
2．1．2系统方案的确定 3
2．1．3系统设计思路与步骤 3
2．2芯片基本工作原理及其应用 5
2．2．1 AT89S51简介 5
2．2．2引脚介绍 5
2．2．3电源 6
2．2．4存储器 6
2．2．5应用 6
2．3 LM386简介 6
2．3．1 LM386介绍 7
2．3．2 LM386特点 7
第三章 系统的设计 8
3．1 系统硬件设计 8
3．1．1单片机系统的设计 8
3．1．2 按键电路的设计 9
3．1．3复位电路的设计 10
3．1．4显示电路的设计 11
3．2 系统软件的设计 12
3．2．1软件设计 12
3．2．2整个系统软件部分的总体设计 16
第四章 系统的调试和性能分析 16
4．1 系统的调试方法 16
4．1．1输入按键的调试 16
4．1．2复位电路的调试 17
4．1．3显示电路的调试 17
4．1．4整个系统的联调 17
第五章 结论 18
参考文献 19
附录1 原理图 20
附录2 实物图 21
附录3 （程序） 22

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第一章 绪论
1．1概述
电子闹钟在科学技术高度发展的今天,千家万户都少不了它,所以很多家庭个人都需要有一个电子闹钟，为人们提供报时方便,但普通电子闹钟不够方便实用。本文给出了一种以51芯片电子闹钟设计方法，从而给人们带来更为方便的工作与生活。
1．1．1 51电子闹钟发展趋势
现代的快节奏生活给人们的精神上带来了很大压力。如何排解或缓解这些压力已经成为很多人关心的问题。单片机电子闹钟是具发前闹钟创新性的系统，它代表了时代的发展趋势。2007年，无论从国内外行业发展趋势，还是从闹钟市场准入的要求来看，节能、环保、创新都已成为中国家电企业无法回避的大问题。在原材料价格不断上涨、下游渠道商实力膨胀、价格战越来越激烈、行业利润日趋微薄的背景下，日前，中国的电子闹钟在节能化、环保化、创新型转变过程中，正进行新一轮闹钟赛跑。
目前，国内专业51电子闹钟厂家的数量正在迅速增长。51电子闹钟市场在未来的三五年内会高速增长，新技术、新产品也会不断出现并投入应用。
1．1．2本课题研究的主要内容
设计一个51电子闹钟
（1） 能随意设定走时起始时间。
（2） 12小时／24小时两种制式可选，以适应不同的需要。
（3） 能指示秒节奏，即秒指示
（4） 采用交直流供电电源。与石英钟不同的是，电子钟一般采用数码管等显示介质，因而必须以交流供电为主，以直流电源为后备辅助电源，并能自动切换。该设计主要包括:按键、显示程序单元部分。、AT89S51单片机芯片、74HC245驱动LED显示电路,集成电路74HC245和LM386各1个.
1．2 51电子闹钟简介
1．2．1开发的目的和意义
目的： 设计一个51电子闹钟的，该闹钟可由使用者自己设定一个时间，若想设置闹铃，应先按下复位按键，然后长时间按下"设置"按键，第一个数码管会显示”C”,然后变为”00-00-00”，此时进入闹铃设置状态，设置方法跟上面一样，闹铃设置完后，下一步要设置当前时间，调整方法跳到第一步。这样设置好后，她就能按照主人的意思，定时的把你闹醒啦！
意义：电子闹钟已经是现代生活中经常用到的工具之一，传统的电子闹钟只是机械控制,另外，体积也很大,又不美观也不实用.而现在我设计的电子闹钟是用单片机做的.只要简单的设置好后，她就能按照主人的意思，定时的把你闹醒啦！也能给人们的生活带来方便。
1．2．2 51电子闹钟的优点
（1）、简单好用、美观、体积小、实用。
（2）、用电量少、电压低,节能、环保、创新。
按键、显示程序单元部分。AT89S51单片机芯片、74HC245驱动LED显示电路。外接3个按钮组成键盘，AT89S51为51内核。另外，AT89S51本身无专门的液晶驱动接口，因此，本时钟采用数码管显示方式。数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、价格便宜等优点，而且市场上也有专门的时钟显示组合数码管。 　
51电子闹钟的用途：我设计的电子闹钟是用单片机做的.只要简单的设置好后，她就能按照主人的意思，定时的把你闹醒啦！也能给人们的生活、工作学习带来方便。
1．2．3 51电子闹钟的特点
1.帮助您排解或缓解那些来自现实生活的压力
2.数码管作为一种主动显示器件，亮度高、价格便宜等，显示数字清晰。
3.简单好用，可任意设24式时间。
4.使用LED发光，省电，灯泡寿命长。

第二章 系统方案的设计
2．1系统概述
2．1．1系统功能描述
本系统是利用AT89S51为51内核，集成电路74HC245和LM386各1个.制作完成一个电子闹钟，该设计中采用液晶显示或数码管显示，因此，本时钟采用数码管显示方式。充分体现系统的简易性。使我们了解简易闹钟的设计方法，并自己动手设计电路和编写实现闹钟功能的程序。简易闹钟要实现以下功能：1、、能正确显示闹钟的走时2、可以进行当前时间的设置3、可以设置闹钟时间，并在时间到时发出响声。

整个系统的任务要求：
1）输入数字按键的功能。
保证数字的输入。
2）复位电路的功能。
所有时间回到初始化状态,用于启动设定时间参数（对时或定闹）；
3）显示电路的功能。
当输入数字时显示24小时时间功能。
4） 闹铃功能
设置好闹铃时间后.能按设置好的时间准时闹铃。
2．1．2系统方案的确定
根据以上各模块并结合显示屏的功能及元器件材料的情况，决定采用AT89S51为51内核显示设计方案。
2．1．3系统设计思路与步骤
先进行系统的整体规划确定整个系统的功能，然后按照每个功能的具体要求，进行各个模块的实物设计并逐个调试，待全部通过后，进行整个系统的联调，最终实现一个完整的系统，并制成印刷线路板。
整个系统的设计步骤如下：
在单片机最小系统的基础上，完成按键电路和复位电路的设计。
完成显示电路、数字按键、复位电路。
具有3个功能按键:
1. 在复位后的待机状态下，用于启动设定时间参数（对时或定闹）；
2. 在设定时间参数状态而且不是设定最低位（即分个位）的状态下，用于结束当前位的设定，当前设定位下移；
3.在设定最低位（分个位）的状态下，用于结束本次时间设定。
2)＋１键，用于对当前设定位（编辑位）进行加1操作，根据12／24小时工作模式和正在编辑的当前位的含义（时十位、时个位、分十位、分个位）自动进行数据的上限和下限判断。例如，对12小时制，小时的十位只能是0、1，如果当前值为0，则按＋1键后为1，再按＋1键则又回复到0。
把以上各个模块联结起来，整体调试功能。
整个系统的原理框图如图2-1所示

ＣＰＵ
按键与按钮电路
复位等辅助电路
４位数码管显示电路
闹铃声光指示电路
电源系统

图2-1 整个系统的原理图
2．2芯片基本工作原理及其应用
2．2．1 AT89S51简介
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

2．2．2引脚介绍
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

图2-2 引脚图

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
主要功能特性：
·兼容MCS-51指令系统
·32个双向I/O口
·2个16位可编程定时/计数器
·全双工UART串行中断口线
·2个外部中断源
·中断唤醒省电模式
·看门狗（WDT）电路
·灵活的ISP字节和分页编程
·4k可反复擦写(>1000次）ISP Flash ROM
·4.5-5.5V工作电压
·时钟频率0-33MHz
·128x8bit内部RAM
·低功耗空闲和省电模式
·3级加密位
·软件设置空闲和省电功能
·双数据寄存器指针

2．2．3电源
89S51有很宽的工作电源电压，电源范围宽达4~5.5V.
2．2．4存储器
89S51支持ISP在线可编程写入技术!串行写入、速度更快、稳定性更好,烧写电压也仅仅需要4~5V即可.
2．2．5应用
就目前中国市场的情况来看，89S51有很大的市场。其原因有下列几点：（1）AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式；（2）AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机；（3）芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。（4）同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

2．3 LM386简介
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为 24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。专为低损耗电源所设计的功率放大器。
2．3．1LM386介绍
LM386适用于电脑、仪器、汽车电子、电源、通信、开关电源等电子产品.
2．3．2LM386特点
静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。
工作电压范围宽，4-12V or 5-18V。
外围元件少。
电压增益可调，20-200。
低失真度。

2．4 74HC245简介
由于通过数码管公共及的电流较大，因此用三极管来驱动位码。为了避免过多地使用分立元件，采用了一片74HC245来驱动段码。

第三章 系统的如需全文可联系QQ 2537024709