电子闹钟设计

电子闹钟设计

电子闹钟设计

本设计电子时钟主要功能为：

1. 具有时间显示和手动校对功能，24小时制； 2. 具手动校对功能； 3. 具有闹铃功能；

4. 具有环境温度采集和显示功能； 5. 掉电后无需重新设置(即储存功能）；

采用交直流供电电源。交流供电为主，直流电源为后备辅助电源，并能自

动切换。

基于51单片机的电子闹钟

切换视角

切换视角

产品型号: 基于51单片机的电子闹钟

产品规格:

发布日期: 2011-1-2 12:55:58

产品描述：

基于在对单片机研究的基础上，本文提出了一种以ATC51为核心的单片机构成数字电子钟

的看法。ATC51芯片是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能8位单片机，片内含2KB的可反复擦写的只读程序存储器128 bytes的随机存储数据存储器（RAM），器件采用高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用处理器和flash存储单元。因此，在此基础上进行了数字电子钟设计的工作，给出数字电子钟的

软件和硬件的设计。考虑到存在的各种干扰对系统的影响，从软件和硬件设计方面进行分

析，采用相应的措施以增强系统的抗干扰能力。

该钟的显示电路采用LED数码管与ATC51的外部I/O引脚，即采用P0口为输出口，P2口

为位选，P1用来与外部输入按钮相连接，以用来控制数字钟的各个功能。P0口要直接驱动8位LED是不够的，我们通过两片74LS245对功率进行放大，如果没有，LED管将不能正常显示。

§§§ 基于51单片机的电子闹钟设计 §§§

此电子闹钟用两个四联数码管显示时、分、

秒，中间用“-”隔开，有两个功能按键，一个是\"加一\"功能按键，另一个是\"设置\"功能按

键；刚上电后数码管显示

为”00-00-00”,(一)若不想设置闹铃，然后快速按下\"设置\"按键，第一个数码管会显示”P”，然后变为”00-00-00”，此时进入时间调整状态，可以用\"设置\"按键改变位，用\"加一\"按键改变数字，设置完后，再一次按下\"设置\"按键，电子闹钟就开始工作了；(二)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

显示由\"P\"变为”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！

原理图如下:

目 录

摘 要.............................................................1 引 言.............................................................2 第一章 概述........................................................3 §1.1目的和要求..................................................3 §1.2 按键功能说明...............................................3 §1.3 操作流程说明...............................................4 第二章 电路的硬件设计..............................................5

§2.1 设计框图...................................................5 §2.2 电源电路设计...............................................5

§2.3 数码管显示电路.............................................6 §2.4 复位电路...................................................6 §2.5 按键电路...................................................7 §2.6 晶振和闹铃电路.............................................7 第三章 软件程序的设计..............................................8 §3.1 实时时钟实现的基本方法.....................................8 §3.2 实时时钟程序设计步骤...................................... 8 第四章 调试........................................................9 §4.1 硬件调试.....................................................9 §4.1.1 印制板检查..............................................9 §4.1.2 电源部分调试............................................9 §4.2 软件调试.....................................................9

第五章 全文的总结和展望............................................10

致谢...............................................................11 参考文献...........................................................12 附录...........................................................13 附录A 原理图和印制板图........................................13 附录B 程序....................................................14

关键字: 单片机， 数字钟， 抗干扰， 定时器

ATC51单片机是一款低功耗，低电压，高

主控制CPU：ATC51

性能CMOS 8位单片机，片内含4KB（可经受1000次擦写周期）的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器（EPROM），器件采用CMOS工艺和ATMEI公司的高密度、非易失性存储器（NURAM）技术制造，其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。

此外，ATC51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式（Idle Mode）和掉电方式（Power Down Mode）。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止，进行软件编程，进行时钟功能。

ATC51价格5-8元。

该器件采用ATMEL高密度非易失储存器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集合输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁储存器组合在单个芯片中，ATMEL的ATC51是一种高效微控制器，ATC单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

采用温度传感器主要有AD590和DS18B20。

温度测试电路：DS18B20

AD590测量到不同温度之后，将把应温度转化为线性电流输出，为1μA/K，正比于热力学温度。该传感器宽量程，为-55～+150℃；精度高，激光校准精度到±0.5℃；电源范围宽：+4～+30V。AD590优点很多，但是由于它只能将采集来的温度转化为电流输出，所以在实际应用中，需要先将AD590输出的电流转化为电压，再利用A/D转换元件进行模/数转换，将模拟量转化为数字量，最后送入单片机中

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。

而DS18B20数字温度传感器能直接将被测温度转化成串行数字信号，以供单片机处理，节省了硬件，避免了模拟方式的干扰问题。它还具有微型化、低功耗、高性能、等优点，因此，我们采用DS18B20。 价格5-20元

闹钟电路:PWM

LED显示器与LCD显示器。

显示器：LCD显示器

LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为1:10，而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现，能提供宽达160°的视角，可以显示各种文字、数字、彩色图像及动画信息，也可以播放电视、录像、VCD、DVD等彩色视频信号，多幅显示屏还可以进行联网播出。有机LED显示屏的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，在强光下也可以照看不误，并且适应零下40度的低温。利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，拥有广泛的应用前景。 LCD是液晶显示屏的全称:它包括了TFT,UFB,TFD,STN等类型的液晶显示屏。LCD是由液态晶体组成的显示屏，LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功

耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED的分辨率一般较低，价格也比较昂贵，因为集成度更高。 但是在闹钟中可以选择LCD更实惠，而且LCD的分辨率足够。

无论是智能仪器仪表还是单片机工业控制系

储存电路：24C02

统都要求其数据能够安全可靠而不受干扰，特别是一些重要的设定参数（如温度控制设定值）受到干扰后变成一个很大的数字，那么就有可能发生烧箱毁物的破坏性后果，给生产和经济带来损失，因此必须选用可靠的24C02器件作为数据储存单元。

对于只用一片24C02器件的系统，因为不需要分辨不同的地址，只要WP保护功能正常就可以了，这只要断开WP与CPU连线且保持高电平，再试一下系统数据读写功能是否正常就可以了。而这一点对软件抗

干扰技术也是至关重要的。一般来说，同种牌号的24C02器件性能是一样的，可以采用抽样试验决定取舍；对于有2片24C02以上的系统，必须严格检查其器件寻址功能，这可以轮流拨下其中一片24C02器件，检查相应的数据存取功能，若没有交叉出错现象则可以选用。

考虑到对时和设定闹铃时间这两种操作的使用频率不是很高，为了精简系统和节省成本，本时钟系统只设两个按键：

1)ＳＥＴ键，对应系统的不同工作状态，具有3个功能：

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）；

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；

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

按键电路

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。

蜂鸣器：考虑到电路设计的简单，选用有源蜂鸣器。但是有源相较于无源蜂鸣器声音比较单一。

系统框图： 温度传感器 闹钟

电 单 片 机 ATCLCD显蜂鸣器 储存电