定时打铃器的设计.docx

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1、课程设计说明书课程设计名称：专业课程设计课程设计题目：定时打铃器的设计学院名称：信息工程学院专业：电子信息工程班级：110411学号：11041130姓名：M评分：教师：李翔文2014年6月跄日专业课程设计（论文）任务书I、专业课程设计（论文）题目：定时打铃器的设计II、专业课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：（1）显示时钟格式：*时*分*秒。（2）可任意设定时间到达定时控制，定时点可有2个（3）定时时间到，打铃1分钟，然后自动关闭打铃。IIK专业课程设计（论文）工作内容及完成时间：第17周：设计电路图，参考文献，仿真。第18周：领取元器件，按照电路图焊接。第19周：调试装置

2、，总结实验，完成实验报告。IV、主要参考资料：1张先庭.单片机原理、接口与C51应用程序设计.北京：国防工业出版社,2023生2吴开志、陈黎娟、邓谦、任爱山.单片机技术及应用实验指导书.南昌.南昌航空出版社，2023年.3吴清绣.微型计算机原理及接口技术.北京.中国科学技术大学出版社，2004更4吴向军.汇编语言程序设计.北京.高等教育出版社，2001年.李光飞.51系列单片机设计实例.北京:北京航空航天大学出版社.2003年信息工程学院电子信息工程专业110411班学生（签名）：张明日期：自期23年6月5日至20日年6月年日指导老师（签名）：助理指导老师（并指出所负责的局部）：电子系（室）主

3、任（签名）：定时打铃器的设计学生姓名：张明班级：110411指导老师：李翔文摘要：随着电子技术的不断开展，定时提示功能在生活中、工作中越来越重要，在一些重要领域，对时间的精确度及实现多个时间点提示功能的要求也越来越高，通过合理的技术实现定时提示功能的多样化及高精度性越来越成为当下一迫切的需要。根据单片机的特性制作的定时打铃系统能很好的实现定时提示功能多样化的要求,且能满足一定程度下的时间精度要求。本文介绍的是以STC89C51芯片为核心结合其他硬件模块制作的定时打铃器实现定时提示功能。本文主要介绍了定时打铃器的硬件、软件的设计及调试过程。硬件主要由：单片机最小系统、键盘显示电路、数据存储电路、

4、打铃电路组成。单片机最小系统主要由AT89C51芯片构成；键盘显示电路主要由HD7279控制的4x4矩阵键盘和八个数码管构成；数据存储电路是以AT24C02芯片为根底的具有掉电保存数据功能的小型模块。打铃电路实现了到达定时点响铃提醒功能。软件采用Keil开发环境作为开发平台，程序由C语言编写，可读性强及可移植性。程序主要由主程序、键盘扫描子程序、定时中断子程序，显示子程序，数据存储子程序组成。通过单片机程序烧写软件，将程序写入AT89C51芯片中，结合硬件电路实现了通过程序控制硬件电路实现定时打铃功能。经测试，本定时打铃器很好的实现了定时打铃功能，能设定四个定时时间点，响铃提示时间长达一分钟，

5、且具有掉电保护功能，能存储设定好的定时时间点。由于本次设计中采用了模块化设计思想，故可以很方便的扩充相应的功能，诸如在芯片容量及硬件电路条件允许范围内增加多个定时时间点、增加数据的存储等。本次设计能为今后更多的定时打铃系统的设计提供了珍贵的研究根底，能在更多的工程工程中发挥不可或缺的重要作用。关键词：AT89C51HD7279AT24C02定时打铃Keil目录第一章绪论21.1 课题的背景及意义31.2 国内外开展趋势31.3 设计要求41.4 研究内容4第二章系统组成及工作原理52.1 系统组成52.2 系统工作原理5第三章硬件电路设计73.1单片机控制系统电路设计73.2 键盘显示电路设计

6、83.3 数据存储电路设计113.4 打铃电路设计13第四章软件设计154.1 系统软件开发平台的介绍154.2 主程序设计164.3 子程序设计18键盘扫描子程序18定时中断效劳子程序194.3.3 显示子程序204.3.4 数据存取子程序21第五章系统的安装及调试225.1 硬件调试235.2 软件调试25第六章总结与展望266.1 总结266.2 展望26参考文献27附录一程序清单28附录二实验原理图44附录三元件清单45致谢46第一章绪论1.1 课题的背景及意义随着人类文明的不断开展，科学技术不断的得到提高，特别是在电子领域，生活中我们经常需要根据时间来方案将要完成的事情，定时提示功能

7、就显得非常重要，起初的定时提示功能是以定时打铃器的形式出现在学校、机关、工厂、车站、码头、医院、邮电等企事业单位,用于实现作息安排功能，机械式且打铃单调，使用范围有限而且时间不准确，不适合于更高精度时间的要求领域，因此，研究新型的定时打铃器引领变革具有重要的意义。近年来在电子领域单片机产品的出现及其技术的成熟与完善，使得大量基于单片机为根底的定时打铃器运用而生，而且种类繁多，定时精确度也相对有了很大的提高，打铃器的打铃方式也多种多样，有使用计算机声卡发声的，也有通过使用串口控制打铃设备电源的一些产品，但是在现今通过生产利润与技术本钱控制提高企业竞争力背景下，这些种类的定时打铃器不适合大量生产，

8、而且在某种条件或者环境中使用及其不方便，因此，设计一种简单方便同时又具有相对全面的计时功能、打铃功能的定时打铃器显得及其重要。综上所述，在电子技术飞速开展的时代下，设计一个功能全面，定时准确且适用领域和适用环境广泛、生产本钱合理相对有技术含量的定时打铃器具有很重要的价值，而且这种打铃器简单便捷，能根据工程所需实现的功能要求进行适当的修改，进而实现重要的定时提示功能，具有很大的生产与使用价值。1.2 国内外开展趋势现今社会中，定时提示功能变得越来越重要，日常生活中的闹钟，学校或者企业的作息铃声,体育行业中的计时以及一些高精密的仪器中都需要用到定时提示功能,快节奏工作生活前提下，对定时精准性要求也

9、越来越高，定时打铃器在国内外技术上其实己有了很大的开展与革新。起初大局部定时打铃器都是比拟简单电子元器及适当的程序控制件构成，但是很容易受到内外部的干扰，比方电压不稳定等，引起很大的偏差甚至错误，随着单片机技术的出现,基于单片机为核心的与外部电路结合的电子定时打铃器开始大量出现，形式各异，相比之下计时更精准电路，更稳定，受外部影响较小，而且电路模块化，程序设计更便捷简单，可实现更多的功能。而大局部基于单片机为根底的定时打铃器大都是由三个局部组成，即键盘控制、数码显示、打铃电路三个模块组成，比方AT89C51芯片与HD7279芯片构成的键盘控制电路，通过程序的编写控制I/O口的输出进而控制显示定

10、时数据及打铃电路。当然也有局部采用8255芯片为核心部件的定时打铃器，原理都大同小异。现今高科技时代在一些特殊的对定时精确度要求高的领域比方，微电子方面，体育田径工程等行业，单片机技术显然会有一定的误差，于是随之出现了局部通过计算机控的定时打铃器，或者是结合其他影像技术设计而成的打铃器。随着技术的不断开展，定时打铃器不断地走向体积小、模块化的集成电路的形式，在一些大型的电子设备或机械仪器中充当不可或缺的一局部,基于单片机为根底的打铃器不仅有较成熟的技术而且本钱低廉、体积小，根据功能需求可以很容易的设计多元的定时器，未来定时打铃器将会朝着多元化的趋势行进，比方定时与记忆保护功能的实现，基于单片机

11、为根底的定时打铃器适合于低本钱的大量生产，多元化开展的道路上具有很大的开展前景。1.3设计要求本设计采用STC89C51单片机与HD7279键盘控制模块结合，用于实现控制外部电路对定时时间的存储及打铃，主性能为：1 .显示时钟格式：*时*分*秒2 .可任意设定时间到达定时控制，定时点至少有两个3 .可对设定的时间进行存取，实现掉电保护功能4 .定时时间到，打铃一分钟，自动关闭打铃继续计时1.4研究内容L开发板STC89C5】单片机、HD7279键盘控制模块及开发环境Keil平台的使用。2 .AT24C02存储电路、打铃电路的工作原理和电路图的设计。3 .键盘控制电路的工作原理及程序设计。4 .

12、时钟显示模块及AT24C02存储电路的程序设计。第二章系统组成及工作原理2.1 系统组成通过一周的资料查找及对单片机知识的学习，本次设计采用如下设计方案:(系统组成框图)定时打铃器主要有四大模块组成，即：单片机控制模块、键盘显示模块、数据存取模块、打铃电路模块。单片机控制局部通过相应的程序存储芯片在使用时运行程序对其余模块进行控制实现数据的发送与接收；时间显示主要是由数码管组成，用于显示时、分、秒；键盘用于控制或者改变数码管的显示内容，根据设计要求中要实现至少两个定时点的设置，不同按键可实现切换不同响铃时间点时分秒的显示，对时间的校准，以及可设置四个定时点；数据存取模块主要实现掉电保护功能，保

13、存四个设定定时点，在断电恢复后能保存并继续上一次的计时设置值;打铃电路模块主要作用是通过单片机输出的不同电压实现在定时点到达后及时响铃。2.2 系统工作原理定时打铃器主要通过软件编程来控制硬件电路进而实现时间数据的显示、存取、按键扫描、即时打铃功能的。系统的工作原理主要分为如下两大模块：(1)硬件模块定时打铃器的单片机控制模块主要是由AT89C5I芯片构成与八个数码管组成显示的局部相连接，同时还与4x4矩阵键盘连接，矩阵键盘的扫描控制通过HD7279芯片完成，具有记忆功能的芯片AT24C02芯片充当了数据存储局部的核心部件，矩阵键盘及存储芯片与单片机是串行连接，单片机通过内部程序的运行适时对这

14、两局部进行数据的读与写的操作，当定时器计时到达时，单片机通过P口输出上下电平给输出接口局部，继电器起保护作用，p口输出电压的不同将使得响铃器发出铃声从而实现定时打铃功能。矩阵键盘局部设置了十二个按键用于对显示内容的控制，即：力H、减、切换、确定、选择键共五个类型的按键。数据存取局部通过程序中不断地对时间的扫描不断地存储更新的时间数据，通过串行数据传输的方式存储在芯片中，当断电时，断电前一刻的时间信息己存入芯片，重新接通电源后会先读取并显示前一次的数据，进而实现掉电保护功能。(2)软件模块软件局部主要是有以下几个局部组成：数据存取局部键盘扫描局部主程序时间显示局部软件模块中，主程序局部组要定时中

15、断局部是包含子程序的调用语句、对数据的读取及存储及判断定时时间是否正确算法程序；键盘扫描局部主要是不断地对4x4矩阵键盘进行扫描判断按下的键，进而不断地赋给相应的变量，主程序判断按键按下的情况控制数码管现实的数值；定时中断局部主要是一算法组成，变量不断地自加一，实现时分秒的递增，当到达一定数值时，进入中断程序对变量进行清零，比方秒钟变量到达60秒时进入中断后重新从零开始。时间显示局部程序那么不断的显示键盘所控制下应该显示的变量值，比方显示时-分-秒，年-月日，或者在切换键的作用下显示四个定时时间值，或者在加减按键的作用下显示数据的更改值。第三章硬件电路的设计3.1 单片机控制系统电路设计单片机最小控制系统主要由AT89C51芯片及相关电阻电容等电子元件构成单片机、时钟电路、复位电路等局部组成，MCS51芯片有40个引脚构成，大致有电源、外界晶体引脚、I/O口、控制引脚三大类组成，根本电路原理图如下列图所示：单片机的总体结构上可分为微处理器、数据存储器、程序存储器、中断控制、特殊功能存放器、串行口、I/O口几大局部，本次课程设计采用晶振频率为12MHZ的芯片，单片机的复位方式有两种：上电复位和手动复位，