基于51单片机的电子闹钟设计.doc

绪论 这个科技飞速发展社会里，随着电子技术的进步和国民经济水平的不断提高，电子电器产品几乎走近千家万户，给人们的工作和生活带来了极大的便利，而越来越多的单片机芯片在电子产品中起着举足轻重的作用，随着微电子技术和超大规模集成电路技术的发展，单片微型计算机以其体积小、性价比高、功能强、可靠性高等独有的特点,在各个领域（如工业控制、家电产品、汽车电子、通信、智能仪器仪表）得到了广泛的应用。例如，当用遥控操纵电视或者VCD机享受其多彩的画面时，并没有意识到这是单片手机等现代通讯设备中亦发挥着重要的作用；就连一度令许多青少年着迷的电子宠物，也是单片机在发挥它无穷作用。本文要介绍的是基于单片机AT89C2051的电子闹钟控制系统就是用主控芯片为美国ATMEL公司研制的51系列AT89C2051单片机,时钟芯片为美国DALLAS公司推出的高性能、低耗能、带。该系统具有高性能、低耗能、走时准确、成本适中等优点，适宜使用于大型的广场、车站等公共场合，能给人们的出行及生活带来很大的便利。从以前的半导体到半集成，在到集成化，这就是充满竞争信息时代。  1 电子闹钟的功能与设计方案 按照系统设计功能的要求，初步确定设计系统由微处理器、显示模块、键盘接口模块等5个模块组成，电路系统构成框图如图1.1所示。 方案1：使用数字电路设计，但由于需要大量的元器件，会大幅度的提高设计成本，且电路性能不够稳定，所以不宜选用。 方案2：使用单片机电路设计，由于大部分功能可以用程序来实现，节省了许多元器件，且性能更稳定，成本较低，实用性更强，所以选择该系统设计电路。 2 电子闹钟方案论证 电子闹钟的实现形式分： 采用NE555时基电路的实现形式； NE555的基电路或其他振荡电路产生秒脉冲信号，作为秒加法电路的时钟信号或微处理器的外部中断输入信号，可构成电子钟。由555构成的秒脉冲发生器电路如图所示。 输出的脉冲信号V0的频率f=1.443/（RA+2RB）ⅹC ，可通过调节这3个参数，使输出V0的频率为精确的1MHz。 专用的芯片的实现形式等。 本设计主要是采用的是基于单片机的实现形式； 利用单片机的智能性，可方便地实现具有智能的电子钟设计。由于微处理器均具有时钟振荡系统，利用系统时钟借助微处理器的定时器/计数器可实现电子钟功能。虽然系统时钟的误差较大，电子钟的累积误差也可能较大，但可以通过误差修正软件加以修正。 该设计主控芯片使用51系列AT89C2051单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。采用DS1302作为主要计时芯片，可以做到计时准确。更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备电源（2.7-6V电源，在2.7V耗电小于300nA）下继续计时，并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。 3 电子闹钟的硬件设计 电子闹钟至少应包括秒信号发生器、按键电路、供电电源，以及闹铃指示电路等几部分。 3.1 电子闹钟的系统框架 如图3.1所示。在系统中，除了按键电路以外，还设计了“是否设定闹铃”、 ：“12/小时/24小时制选择”等按钮电路 。 3.2 时钟的主机电路设计 电子闹钟的主要电路指的是图2.1中虚线框内部分，主要涉及到微处理器电路和按键按钮电路。主机设计具体的说有： （1）系统电路采用ATMEL的AT89C2051的设计； （2）AT89C2051为51内核，仿真调试软硬件； （3）为E2PROM程序存储介质，1000次以上擦/写周期，便于编程调试； （4）具有IDLE和POWER—DOWN两种工作模式，便于进行低功耗设计； （5）工作电压范围宽：2.7—6V，便于交直流供电 3.2.1 AT89C2051芯片内部结构 AT89C2051芯片采用DIP—20封装形式，引脚配置如图所示，与8051进行对比后可发现，AT89C2051减少了两个对外端口（P0、P2口），因而芯片的大小有所不同。 AT89C2051芯片各个引脚功能为： VCC、GND为电源电压、接地引脚。 RST：复位信号输入引脚。当RST变为高电平并保持2个机器周期时，所有I/O引脚复位至“1”电平。 XTAL1、XTAL2：反向振荡放大器内部时钟工作电路的输入、反向振荡放大器的输出引脚。P1.0—P1.7：P1口的8位双向I/O引脚。P1口引脚写入“1”后，可用作输入。在闪速存储器编程和编程校验期间，P1口也可接收编码数据。P1口输出缓冲器能接收20mA电流，并能直接驱动LED显示器。P3.0—P3.5与P3.7：为7个带内部上拉的双向I/O引脚。P3口的输出缓冲器能接收