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51单片机制作智能时钟闹钟

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课设的基本要求
一、硬件框图
二、功能描述
- 2.1.基本功能
- 2.2.设计要求
- 2.3（1）时钟显示功能
- （2）闹钟显示界面
- 2.4按键功能
- 2.5串口功能
- 2.6初始状态说明
三、评分标准
四、程序编写
- 独立按键程序的编写
- 初始化程序的编写
- 时间程序编写
- 串口通信程序
- 全部代码汇总
总结

课设的基本要求

1）按键灵敏，做好消抖准备；
2）数码管显示正常，无残影；
3）在任意界面，时钟走时准确，无暂停；

一、硬件框图

二、功能描述

2.1.基本功能

1）用数码管显示时钟和闹钟两个功能界面；
2）通过独立按键实现界面切换、参数设置等功能；
3）通过串口接收来自单片机的信息；

2.2.设计要求

1）显示界面切换时间：≤0.3 秒
2）按键反应时间：≤0.2秒

2.3（1）时钟显示功能

S	8	8	20	8	22
提示符	熄灭	熄灭	20分	熄灭	22秒

（2）闹钟显示界面

P	8	8	20	8	22
提示符	熄灭	熄灭	20分	熄灭	22秒

2.4按键功能

1）按键1：定义为“界面切换”，按下按键1，切换选择时钟和闹钟界面；
2）按键2：按下2号键时，第一下为时间暂停，接着按为分钟、秒之间的选择。
3）按键3：实现数据累加功能，有界限回滚；
4）按键4：实现数据递减功能，有界限回滚；

2.5串口功能

当闹钟的时间到了，单片机给电脑发送字符串“TIME IS UP”;

2.6初始状态说明

初始状态上电默认为处于时钟显示界面，默认显示数据11分11秒

S	8	8	11	8	11
提示符	熄灭	熄灭	11分	熄灭	11秒

三、评分标准

1）.上电初始化界面显示正常——10分；
2）按键1功能正常——5分；
3）按键2功能正常——5分；
4）按键3功能正常——5分；
5）按键4功能正常——5分；
6）时钟界面显示正常——20分；
7）闹钟界面显示正常——20分；
8）串口功能实现——20分；
9）代码编写整洁、清晰——10分；

四、程序编写

独立按键程序的编写

定义三个局部变量， k1_flag， k4_flag，k5_flag，进行数据存储。
详细注释，看代码，我有标注。

void KeyScan()//按键扫描
{if(k1==0){delay(1000);//按键消抖if(k1==0)   {  k1_flag=~k1_flag;//变量取反，判断按键1按下次数if(k1_flag==0){ET0=1;} //开启定时器中断}while(k1==0);//再次判断}if(k2==0){delay(1000);if(k2==0)  {ET0=0;//关闭定时器中断if(k1_flag==0)//时钟的移位操作{k4_flag++; //数码管移位if(k4_flag==4){ET0=1;k4_flag=0;}//开启中断；重新计数操作}if(k1_flag==1)//闹钟的移位操作{k5_flag++;//闹钟数码管移位if(k5_flag==4)//数据累积到4{k5_flag=0;}//清零操作}     }while(k2==0);}if(k3==0)/*对时钟、闹钟进行加法滚动*/{delay(1000);//按键消抖if(k3==0){if(k4_flag==2)//按第一下为暂停，第二下开始对分钟开始加法运算{minute++;if(minute==60){minute=0;}}if(k4_flag==3)//第三下开始对秒进行加法运算{second++;if(second==60){second=0;}}if(k5_flag==2)//对闹钟的分中进行加法运算{minute1++;if(minute1==60){minute1=0;}}if(k5_flag==3)//对闹钟的秒进行加法运算{second1++;if(second1==60){second1=0;}}} while(k3==0);}if(k4==0) /*对时钟、闹钟进行减法滚动*/{delay(1000);if(k4==0){if(k4_flag==2)//第一下暂停，第二下对时钟的分钟进行减法运算{minute--;if(minute==-1){minute=59;}}if(k4_flag==3)//第三下对时钟的秒进行减法运算{second--;if(second==-1){second=59;}}if(k5_flag==2)//第二下对闹钟的分钟进行减法运算{minute1--;if(minute1==-1){minute1=59;}}if(k5_flag==3)//第三下对闹钟的秒进行减法运算{second1--;if(second1==-1){second1=59;}}} while(k4==0);}
}

初始化程序的编写

我是把时钟初始化程序和闹钟初始化程序分别建立了两个函数。
直接对minute和second进行编写即可改变初值。

时钟初始化;

void clock_init()
{TempData[0]=0x6d;TempData[1]=0x00;TempData[2]=0x00;TempData[3]=dofly_DuanMa[minute/10];TempData[4]=dofly_DuanMa[minute%10];TempData[5]=0x00;TempData[6]=dofly_DuanMa[second/10];TempData[7]=dofly_DuanMa[second%10];
}

闹钟初始化：

void alarm_init()
{TempData[0]=0x73;TempData[1]=0x00;TempData[2]=0x00;TempData[3]=dofly_DuanMa[minute1/10];TempData[4]=dofly_DuanMa[minute1%10];TempData[5]=0x00;TempData[6]=dofly_DuanMa[second1/10];TempData[7]=dofly_DuanMa[second1%10];
}

时间程序编写

这里我是使用定时器进实现的时间流逝，定时器的好处就是对秒的计算比较准确，而且比死循环延时函数更加稳定。
代码如下所示：

void Init_Timer0(void)//开启定时器 0
{TMOD|=0x01;TH0=(65536-2000)/256;//给初值。TL0=(65536-2000)%256;EA=1;//总中断ET0=1;//定时器中断TR0=1;//定时器开关
}
/*中断*/
void Timer0_isr(void) interrupt 1
{static unsigned int num;TH0=(65536-2000)/256;//给初值。TL0=(65536-2000)%256;num++;if(num==500) //50ms{num=0;second++;if(second==60){second=0;minute++;if(minute==60){minute=0;}}}if((minute==minute1)&&(second==second1))//相等判断条件{BEEP=!BEEP;delay(800);UART_init();UART_send_string(Buf);delay(2000);
//          TR1=0;}elseBEEP=0;
}

细心的朋友就会发现，我这里不止包括了一个定时器，还有一个定时器UART_init（）；它是用来实现当闹钟响起时，对电脑发送字符串的。下面我们就来讲一下它。

串口通信程序

得先说一下串口相关寄存器的基本知识（参考普中开发攻略）：
（1）串口控制寄存器 SCO

SM0 和 SM1 为工作方式选择：

SM2（暂时咱们用不到）：多机通信控制位，主要用于方式 2 和方式 3。当 SM2=1 时可以利用收到
的 RB8 来控制是否激活 RI（RB8＝0 时不激活 RI，收到的信息丢弃；RB8＝1 时收
到的数据进入 SBUF，并激活 RI，进而在中断服务中将数据从 SBUF 读走）。当
SM2=0 时，不论收到的 RB8 为 0 和 1，均可以使收到的数据进入 SBUF，并激活 RI
（即此时 RB8 不具有控制 RI 激活的功能）。通过控制 SM2，可以实现多机通信）
REN：允许串行接收位。由软件置 REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置
REN=0，则禁止接收。
TB8：在方式 2 或方式 3 中，是发送数据的第 9 位，可以用软件规定其作用。
可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。
在方式 0 和方式 1 中，该位未用到。
RB8：在方式 2 或方式 3 中，是接收到数据的第 9 位，作为奇偶校验位或地
址帧/数据帧的标志位。在方式 1 时，若 SM2=0，则 RB8 是接收到的停止位。
TI：发送中断标志位。在方式 0 时，当串行发送第 8 位数据结束时，或在其
它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使 TI 置 1，向 CPU 发中断申请。
在中断服务程序中，必须用软件将其清 0，取消此中断申请。
RI：接收中断标志位。在方式 0 时，当串行接收第 8 位数据结束时，或在其
它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使 RI 置 1，向 CPU 发中断申请。
也必须在中断服务程序中，用软件将其清 0，取消此中断申请。
如何单片机单方面向PC端发送字符串：
参考以下代码：

u8 Buf[]="TIME IS UP!\n";//串口发送的字符串。/*开启定时器1*/
void UART_init(void)
{SCON = 0x50; //串口方式1TMOD|= 0x20; // 定时器使用方式2自动重载TH1 = 0xFD; //9600波特率对应的预设数，定时器方式2下，TH1=TL1TL1 = 0xFD;TR1 = 1;//开启定时器，开始产生波特率
}void UART_send_byte(u8 dat) //仅是发送一个字符
{SBUF = dat;       //把数据放到SBUF中while (TI == 0);//未发送完毕就等待TI=0;    //发送完毕后，要把TI重新置0
}void UART_send_string(u8 *buf)//发送一个字符串
{while (*buf != '\0'){UART_send_byte(*buf++);}
}

全部代码汇总

/*课题：用51单片机制作时钟闹钟独立按键k1为切换时钟和闹钟界面k2为通过移位对时钟闹钟是分钟还是秒进行选择k3为对分钟进行有界限的增加、k4为对秒进行有界限的减少时钟和闹钟时间相等时，蜂鸣器开始报警，串口发送“TIME IS UP!”给PC*/
#include <REGX52.H>
#define DatPort P0//数码管数据端口宏定义。
#define KeyPort P3//独立按键端口宏定义。
#define u16 unsigned int
#define u8 unsigned charunsigned char TempData[8];
bit k1_flag=0;//对位进行定义。
u8 k4_flag=0,k5_flag=0;
unsigned char minute,second,minute1,second1;//定义分、秒u8 minute=11,second=11;//时钟初始化；
u8 minute1=20,second1=22;//闹钟初始化；unsigned char code dofly_DuanMa[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//0-9
unsigned char code dofly_WeiMa[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
u8 code smgduan[17]={0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79,0X71};//数码管时钟初始化；bit UpdateTimeFlag;//读时间标志；sbit BEEP=P2^5;sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;sbit k1=P3^1;
sbit k2=P3^0;
sbit k3=P3^2;
sbit k4=P3^3;
/*各工作函数*/
void DigDisplay();
void KeyScan();
void Init_Timer0(void);
void Timer1_display(void);
void clock_init();
void alarm_init();u8 Buf[]="TIME IS UP!\n";//串口发送的字符串。void delay(u16 i)
{while(i--);
}
/*开启定时器1*/
void UART_init(void)
{SCON = 0x50; //串口方式1TMOD|= 0x20; // 定时器使用方式2自动重载TH1 = 0xFD; //9600波特率对应的预设数，定时器方式2下，TH1=TL1TL1 = 0xFD;TR1 = 1;//开启定时器，开始产生波特率
}void UART_send_byte(u8 dat) //仅是发送一个字符
{SBUF = dat;       //把数据放到SBUF中while (TI == 0);//未发送完毕就等待TI=0;    //发送完毕后，要把TI重新置0
}void UART_send_string(u8 *buf)//发送一个字符串
{while (*buf != '\0'){UART_send_byte(*buf++);}
}
/*时钟界面*/
void clock_init()
{TempData[0]=0x6d;TempData[1]=0x00;TempData[2]=0x00;TempData[3]=dofly_DuanMa[minute/10];TempData[4]=dofly_DuanMa[minute%10];TempData[5]=0x00;TempData[6]=dofly_DuanMa[second/10];TempData[7]=dofly_DuanMa[second%10];
}
/*闹钟界面*/
void alarm_init()
{TempData[0]=0x73;TempData[1]=0x00;TempData[2]=0x00;TempData[3]=dofly_DuanMa[minute1/10];TempData[4]=dofly_DuanMa[minute1%10];TempData[5]=0x00;TempData[6]=dofly_DuanMa[second1/10];TempData[7]=dofly_DuanMa[second1%10];
}
/*开启定时器0*/
void Init_Timer0(void)
{TMOD|=0x01;TH0=(65536-2000)/256;//给初值。TL0=(65536-2000)%256;EA=1;//总中断ET0=1;//定时器中断TR0=1;//定时器开关
}void main(void)
{Init_Timer0();while(1){if(k1_flag==0){clock_init();}else if(k1_flag==1){alarm_init();}KeyScan();DigDisplay();}
}void Timer0_isr(void) interrupt 1
{static unsigned int num;TH0=(65536-2000)/256;//给初值。TL0=(65536-2000)%256;num++;if(num==500) //50ms{num=0;second++;if(second==60){second=0;minute++;if(minute==60){minute=0;}}}if((minute==minute1)&&(second==second1))//相等判断条件{BEEP=!BEEP;delay(800);UART_init();UART_send_string(Buf);delay(2000);
//          TR1=0;}elseBEEP=0;
}void DigDisplay()
{u8 i=0;for(i;i<8;i++){switch(i){case(7):LSA=0;LSB=0;LSC=0;break;//0case(6):LSA=1;LSB=0;LSC=0;break;//1case(5):LSA=0;LSB=1;LSC=0;break;//2case(4):LSA=1;LSB=1;LSC=0;break;//3case(3):LSA=0;LSB=0;LSC=1;break;//4case(2):LSA=1;LSB=0;LSC=1;break;//5case(1):LSA=0;LSB=1;LSC=1;break;//6case(0):LSA=1;LSB=1;LSC=1;break;//7}P0=TempData[i];//传送段选数据；delay(100);P0=0x00;//消隐}
}void KeyScan()//按键扫描
{if(k1==0){delay(1000);if(k1==0)   {  k1_flag=~k1_flag;//取反判断按键1按下次数if(k1_flag==0){ET0=1;} //开启定时器中断}while(k1==0);}if(k2==0){delay(1000);if(k2==0)  {ET0=0;//关闭定时器中断if(k1_flag==0){k4_flag++; //数码管移位if(k4_flag==4){ET0=1;k4_flag=0;}}if(k1_flag==1){k5_flag++;if(k5_flag==4){k5_flag=0;}  }        }while(k2==0);}if(k3==0)/*对时钟、闹钟进行加法滚动*/{delay(1000);if(k3==0){if(k4_flag==2){minute++;if(minute==60){minute=0;}}if(k4_flag==3){second++;if(second==60){second=0;}}if(k5_flag==2){minute1++;if(minute1==60){minute1=0;}}if(k5_flag==3){second1++;if(second1==60){second1=0;}}} while(k3==0);}if(k4==0) /*对时钟、闹钟进行减法滚动*/{delay(1000);if(k4==0){if(k4_flag==2){minute--;if(minute==-1){minute=59;}}if(k4_flag==3){second--;if(second==-1){second=59;}}if(k5_flag==2){minute1--;if(minute1==-1){minute1=59;}}if(k5_flag==3){second1--;if(second1==-1){second1=59;}}} while(k4==0);}
}

总结

用51单片机制作智能时钟闹钟对初学者来说算是一个高级实验例程了，对编写程序的人要求细心，比如我在编写串口通信时，就发生了串口和定时器冲突，刚开始秒很正常，可是当闹钟铃声过去，串口发送完字符串后，秒数频率变得非常快，我检查了好久，最后发现TMOD没有写上与‘|’运算符！改变了在该定时器预存的值，后面的定时器配置会覆盖前一个定时器TMOD的状态值。
这就是细心问题，还有串口使用的定时器不要和时钟定时器用的一样，不然会发生冲突，导致数据读写出现问题，

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（2）闹钟显示界面

2.4按键功能

2.5串口功能

2.6初始状态说明

三、评分标准

四、程序编写

独立按键程序的编写

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