扬州大学水利与能源动力工程学院课程设计报告题目：定时闹钟课程：单片机原理及应用课程设计专业：电气工程及其自动化班级：电气1201姓名：陈明飞学号：121704102第一部分任务书《单片机原理及应用》课程设计任务书一、课题名称详见《单片机课程设计题目（一）》：主要是软件仿真，利用Proteus软件进行仿真设计并调试；《单片机课程设计题目（二）》：主要是硬件设计，利用单片机周立功实验箱进行设计并调试。
二、课程设计目的课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《单片机原理及应用》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。
单片机原理及应用课程设计的目的是让学生在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能进一步加深对电子电路、电子元器件等知识的认识与理解，同时在软件编程、排错调试、相关软件和仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。
为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。
通过单片机硬件和软件设计、调试、整理资料等环节的培训，使学生初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。
三、课程设计内容设计以89C51单片机和外围元器件构成的单片机应用系统，并完成相应的软硬件调试。
1. 系统方案设计：综合运用单片机课程中所学到的理论知识，学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计。
2. 硬件电路设计：对方案中以单片机为核心的电路进行设计计算，包括元器件的选择和电路参数的计算，并画出总体电路图。
3. 软件设计：根据已设计出的软件系统框图，用汇编语言或C51编制出各功能模块的子程序和整机软件系统的主程序。
4. 调试：在单片机EDA仿真软件环境Proteus下进行仿真设计并调试；或在单片机周立功实验箱上进行相关设计并调试。
四、课程设计要求详见《单片机课程设计题目（一）》《单片机课程设计题目（二）》五、进度安排七、课程设计报告内容：总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：1．课程设计的目和设计的内容。
2．课程设计的要求。
3．控制系统总框图及系统工作原理。
4．控制系统的硬件电路连接图，电路的原理。
5．软件设计流程图及其说明。
6．电路设计，软件编程、调试中遇到的问题及分析解决方法。
7．实验结果及其分析。
8．体会。
第二部分课程设计报告目录一：第一部分任务书 (2)二：第二部分课程设计报告 (5)1．课题简介 (7)1.1本次课程设计的目的 (7)1.2课程设计的要求 (7)2．定时闹钟的方案设计 (7)2.1系统总体框图 (7)2.2工作原理及过程分析 (7)3．定时闹钟的硬件电路设计 (8)3.1主控芯片A T89C51的介绍 (8)3.1.1芯片引脚图介绍 (9)3.2按键电路的介绍 (10)3.3时钟电路的介绍 (11)3.4LCD液晶显示器的介绍 (11)3.5电磁继电器的介绍 (12)4．软件编程设计 (12)4.1系统流程图 (12)4.2LCD初始化编程 (12)4.3A T89C51初始化编程 (13)5．实验与结果分析 (13)5.1Protues仿真总电路图 (13)5.2实验结果分析 (14)6．小结与体会 (14)7参考文献 (15)8附录 (16)1 课题简介1.1 本次课程设计的目的：了解AT89C51单片机的工作原理和工作方式，使用该芯片设计一个定时闹钟，完成一些按键调时、时间显示和定时闹钟的功能，定时时间到发出声响和控制继电器的起动和暂停；熟练的掌握Keil c51集成开发环境的使用方法和Protues软件仿真器的应用；学会使用c语言编写程序，掌握常用指令的功能运用。
1.2 课程设计的要求：1.使用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的定时闹钟LCD时钟，若LCD选择有背光显示的模块，在夜晚或黑暗的场合中也可使用。
2.定时闹钟的基本功能如下：（1）显示格式为“时时：分分”。
（2）由LED闪动来做秒计数表示。
（3）一旦时间到则发出声响，同时继电器启动，可以扩充控制家电开启和关闭。
3.程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：00”，按下操作键K1～K4动作如下：（1）K1—设置现在的时间。
（2）K2—显示闹钟设置的时间。
（3）K3—设置闹铃的时间。
（4）K4—闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时连续三次发出“哗”的一声，设置为OFF发出“哗”的一声。
4.设置当前时间或闹铃时间如下。
（1）K1—时调整。
（2）K2—分调整。
（3）K3—设置完成。
（4）K4—闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。
2定时闹钟的方案设计2.1 系统总体框图：2.2 工作原理及过程介绍：本LCD定时闹钟，是以单片机及外围接口电路为核心硬件，辅以其他外围硬件电路，用汇编语言设计的程序来实现的。
根据C51单片机的外围接口特点扩展相应的硬件电路，然后根据单片机的指令设计出数字钟相应的软件，再利用软件执行一定的程序来实现数字钟的功能。
由于采用集成芯片性的单片机来制作电子钟，这样设计制作简单而且功能多、精确度高，也可方便扩充其他功能，实现也十分简单。
本设计是利用AT89C51单片机为主控芯片，由LCD、晶振、电阻、电容、发光二极管、开关、喇叭等元件组成硬件电路，通过编写软件程序来实现和控制的数字定时闹钟。
（1）定时闹钟的基本功能如下：（a）启动仿真软件，使用LCD液晶显示器来显示时间。
（b）程序执行之后显示“Time：00:00:00”；时间显示的秒开始变化，并且LED闪烁，表示开始已经计时。
（c）由LED闪动来做秒计数表示。
（d）当设定的闹钟时间到达后，闹铃开始发出“哒哒哒……”的声音。
（2）按键功能如下：按键K1设置现在的时间和时调整，按键K1设置时钟，按键K2设置分钟；按键K2显示闹钟设置的时间和分调整；按键K3设置闹铃的时间和设置完成；按键K4闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时连续三次发出“哗”的一声，设置为OFF发出“哗”的一声和闹钟时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。
（3）调整计时器时间如下：按下K1键，然后按K1调整小时，K2调整分钟，按下K3表示时间设置完成。
（4）调整闹钟时间设置如下:按下K3开始闹钟设置，LCD下一行显示“Alarm:00:00”按下K1设置小时，按一下K2设置分钟，再次按下K3设置完成，并且设置时间消失，当再次按一下K2时“Alarm:00:00再次显示并马上消失。
按一下K4关闭闹钟，再次按下打开闹钟。
3定时闹钟的硬件电路设计3.1主控芯片AT89C51 的介绍：在本LCD电子闹钟设计中就是采用利用我们熟悉的AT89C51单片机为主控芯片。
AT89C51 是美国ATMEL 公司生产的8 位Flash ROM 单片机。
其最突出的优点是片内ROM 为Flash ROM，可擦写1000 次以上，应用并不复杂的通用ROM 写入器就能方便的擦写，读取也很方便，价格低廉，具有片程序ROM 二级保密系统。
因此可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51单片机主要包含：（1）8位微处理器；（2）数据存储器(128B RAM)；（3）程序存储器(4KB Flash ROM)；（4）4个8位可编程并行I/O口；（5）1个全双工的异步串行口；（6）2个可编程的16位定时器/计数器；（7）1个看门狗定时器；（8）中断系统具有5个中断源、5个中断向量；（9）特殊功能寄存器(SFR)26个；（10）低功耗节电模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式下的中断恢复模式。
3.1.1 芯片引脚图介绍：40个引脚及其功能可分为如下3类：（1）电源及时钟引脚：Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。
（2）控制引脚：PSEN、ALE/PORG、EA/Vpp、RST（即RESET）。
（3）I/O引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的外部引脚。
分别介绍：（1）Vcc（40脚）：接+5V电源。
（2）Vss（20脚）：接数字地。
（3）XTAL1（19脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入段。
当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容；当采用外接时钟源时，该引脚接外部时钟振荡器的信号。
（4）XTAL2（18脚）：片内振荡器反相放大器的输出端。
当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容；当采用外接时钟源时，该引脚悬空。
（5）RST（即RESET，9脚）：复位信号输入端，高电平有效。
（6）EA/Vpp（31脚）：EA即外部程序存储器访问允许控制端。
Vpp即对片内Flash进行编程时，Vpp引脚接入编程电压。
（7）ALE/PORG（30脚）：ALE为CPU访问外部程序存储器或外部数据程序存储器提供一个地址锁存信号，将低8位地址锁存器存在片外的地址锁存器中。
PORG即在对片内Flash存储器编程时，此引脚作为编程脉冲输入端。
（8）PSEN（29脚）：片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。
（9）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
（10） P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
（11） P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
当P2口用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
（12） P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。