基于avr單片機(jī)的智能門鈴

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息化、智能化的浪潮正在席卷世界的每一個(gè)角落，智能門鈴系統(tǒng)進(jìn)入住宅，它正全方位地改變?nèi)祟惖纳鐣?huì)生活，給人們帶來便利。由于人們生活水平的不斷提高，越來越重視住宅的質(zhì)量、安全性以及信息的獲取和管理，這又大大促進(jìn)了智能門鈴系統(tǒng)的發(fā)展。各種方便于生活的智能門鈴系統(tǒng)開始進(jìn)入人們的生活，以單片機(jī)為核心的智能門鈴

2、系統(tǒng)就是其中之一。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果；它更讓我們懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將改變?nèi)祟惖纳?，將加快科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 </p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)。它是把組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件：中央處理器、CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、I/O接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通信接口等制作在一塊集成芯片中，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)主要應(yīng)用于控制領(lǐng)域，

3、由于其具有可靠性高、體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化等特點(diǎn)，因而在智能儀器儀表、實(shí)時(shí)工業(yè)控制、智能終端、通信設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等自控領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。</p><p>　　智能門鈴系統(tǒng)是應(yīng)用了單片機(jī)編程技術(shù)、串行通信而設(shè)計(jì)的一種電控信息管理的智能系統(tǒng)。本論文介紹了一種用單片機(jī)Atmega16來控制的智能門鈴系統(tǒng)的工作原理，并給出了其完整的硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)方法。 通過對“智能門鈴系統(tǒng)”課題的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)

4、，使我了解89C51單片機(jī)的特性；進(jìn)一步的掌握了單片機(jī)進(jìn)行多機(jī)通信的原理，對以后的學(xué)習(xí)和工作做了一個(gè)很好的鋪墊。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：Atmege16，單片機(jī)，智能門鈴 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of science and tec

5、hnology, information and intelligence of wave is engulfing the world each corner, intelligent doorbell systems into a house, it is all-around change human social life and bring convenience to people. As people living sta

6、ndard rise ceaselessly, pay more attention to the quality, safety and residence of the acquisition and management information, it greatly promote the development of intelligent doorbell system. All sorts of convenience i

7、n life of intel</p><p>　　The single chip computer abbreviation microcontroller. It is composed of the microcomputer, each function components: the central processor, the CPU, random access memory (RAM and RO

8、M ROM, I/O interface circuit, timer/counter and serial communication interface, production in a piece of integrated chip, constitute a complete microcomputer.</p><p>　　Intelligent doorbell system is applied

9、the microcontroller programming technology, serial communication and design a electronic information intelligent management system. This paper introduces a kind of MCU Atmega16 to control the working principle of intelli

10、gent doorbell system, and given its complete hardware circuit and software design and realization. Through the "intelligent doorbell system" topic study and design, make me understand the characteristics of 89C

11、51; Further grasp on the single</p><p>　　Keywords: Atmege16, microcontroller, intelligent the doorbell</p><p><b>　　摘 要0</b></p><p><b>　　第一章、緒論3</b></p

12、><p>　　1.1 智能門鈴設(shè)計(jì)的意義3</p><p>　　1.2 智能門鈴設(shè)計(jì)的原則3</p><p>　　1.3 研究內(nèi)容及步驟4</p><p><b>　　1.4設(shè)計(jì)要求4</b></p><p>　　第二章、單片機(jī)簡介5</p><p>　　2.1 單片

13、機(jī)定義5</p><p>　　2.2 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域6</p><p>　　2.3 AVR單片機(jī)介紹7</p><p>　　第三章、電子門鈴的硬件設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1 電路原理圖15</p><p>　　3.2 音頻放大電路的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.3 LM

14、386芯片的介紹16</p><p>　　3.4 鍵盤電路的設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.5 系統(tǒng)板上硬件連線19</p><p>　　第四章、電子門鈴的軟件設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1 設(shè)計(jì)程序框圖19</p><p>　　4.2 方波輸出軟件分析21</p><p>

15、　　4.3 按鍵電路設(shè)計(jì)：21</p><p>　　第五章、檢測與調(diào)試23</p><p>　　5.1 硬件調(diào)試23</p><p>　　5.2 軟件調(diào)試23</p><p><b>　　總 結(jié)24</b></p><p><b>　　致 謝25</b>&

16、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p>　　附錄一、電子門鈴設(shè)計(jì)原理圖27</p><p>　　附錄二、程序代碼28</p><p><b>　　第一章、緒論</b></p><p>　　1.1 智能門鈴設(shè)計(jì)的意義</p><

17、;p>　　單片微機(jī)的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑，它讓計(jì)算機(jī)從海量的數(shù)值計(jì)算進(jìn)入到智能化控制領(lǐng)域。作為21世紀(jì)的工科大學(xué)生，不僅要熟練地使用通用微機(jī)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理，還要把計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到專業(yè)領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域，即具有“開發(fā)”能力。隨著技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)作為小型智能化控制設(shè)備得到了越來越多的用途，特別是以單片機(jī)為核心的控制設(shè)備得到了實(shí)用性的發(fā)展，越來越用于社會(huì)和大眾生活。</p><p>　　本設(shè)

18、計(jì)就是在Atmege16單片機(jī)的基礎(chǔ)上將傳統(tǒng)門鈴智能化，以方便社會(huì)和大眾生活，作為智能化的門鈴，實(shí)用性高，適用于批量化和小型化生產(chǎn)。</p><p>　　1.2 智能門鈴設(shè)計(jì)的原則 </p><p>　　可靠性：系統(tǒng)應(yīng)保證長期安全地運(yùn)行。系統(tǒng)中的硬軟件及信息資源應(yīng)滿足可靠性設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　安全性：系統(tǒng)應(yīng)具有必要的安全保護(hù)和保密措施。</p>

19、;<p>　　抗干擾性：系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾性，對各類用戶的誤操作應(yīng)有提示或自動(dòng)消除的能力。 </p><p>　　適應(yīng)性：系統(tǒng)應(yīng)對不斷發(fā)展和完善的統(tǒng)計(jì)核算方法、調(diào)查方法和指標(biāo)體系具有廣泛的適應(yīng)性。</p><p>　　可擴(kuò)充性：系統(tǒng)的硬軟件應(yīng)具有擴(kuò)充升級的余地，不可因硬軟件擴(kuò)充、升級或改型而使原有系統(tǒng)失去作用。</p><p>　　實(shí)用性：注重采用

20、成熟而實(shí)用的技術(shù)，使系統(tǒng)建設(shè)的投入產(chǎn)出比最高，能產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　先進(jìn)性：在實(shí)用的前提下，應(yīng)盡可能跟蹤國內(nèi)外最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，使系統(tǒng)具有較高的性能指標(biāo)。</p><p>　　易操作性：貫徹面向最終用戶的原則，使用戶操作簡單直觀，易于掌握。 </p><p>　　1.3 研究內(nèi)容及步驟</p>

21、;<p>　　目前，單片機(jī)越來越廣泛的運(yùn)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，其中運(yùn)用比較多的主要在大眾生活方面、以單片機(jī)為控制中心的智能小系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中，采用了單片機(jī)控制多模塊設(shè)計(jì)，便于檢查和維修。一個(gè)完整的電子門鈴相當(dāng)于一個(gè)簡單的單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有電子門鈴設(shè)計(jì)電路、單片機(jī)、顯示電路等構(gòu)成。單片機(jī)是集成的IC芯片，只需根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求選型。其他部分都需要根據(jù)應(yīng)用要求和性能指標(biāo)自行設(shè)計(jì)。 </p><p><

22、;b>　　1.4設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　當(dāng)按鈕S1按下時(shí)，揚(yáng)聲器用700Hz信號響500ms，500Hz信號響500ms交替發(fā)出門鈴聲。當(dāng)應(yīng)答按鈕S2按下，或揚(yáng)聲器發(fā)聲6秒后，停止發(fā)聲。定時(shí)器T0和T1都工作在方式1，從而實(shí)現(xiàn)電子門鈴的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第二章、單片機(jī)簡介</b></p><p>

23、<b>　　2.1 單片機(jī)定義</b></p><p>　　單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。<

24、/p><p>　　單片機(jī)也被稱為微控制器，是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。</p><p>　　早期的單片機(jī)都是8位或4位的

25、。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e(cuò)獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)

26、入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。&l

27、t;/p><p>　　單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅

28、遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。</p><p>　　2.2 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程

29、控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 </p><p>　　單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇：</p><p>　　(1)在智能儀器儀表上的應(yīng)用：</p>&

30、lt;p>　　單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。</p><p>　　(2)在工業(yè)控制中

31、的應(yīng)用：</p><p>　　用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。</p><p>　　(3)在家用電器中的應(yīng)用：</p><p>　　可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，

32、五花八門，無所不在。</p><p>　　(4)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用：</p><p>　　現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對講機(jī)

33、等。</p><p>　　（5）單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用：</p><p>　　單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。</p><p>　?。?）在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用：</p><p>　　某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求

34、使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機(jī)，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。</p><p>　　在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。</p><p>　　此外，單片機(jī)在工商

35、，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。</p><p>　　現(xiàn)今的單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，因此成本也相對于別的新產(chǎn)品低，同時(shí)穩(wěn)定性也會(huì)更加的好。基于這些考慮，本設(shè)計(jì)使用具有精簡指令集的AVR單片機(jī)進(jìn)行控制。</p><p>　　2.3 AVR單片機(jī)介紹</p><p>　　AVR單片機(jī)是增強(qiáng)型內(nèi)置FLASH的RISC(ReducedInstru

36、ction Set CPU)精簡指令集高速8位單片機(jī)，硬件采用哈佛(Harward)結(jié)構(gòu)，達(dá)到一個(gè)時(shí)鐘周期可以執(zhí)行一條指令，絕大部分指令都為單周期指令。支持在系統(tǒng)編程ISP，其中MEGA系列還支持在應(yīng)用編程IAP。內(nèi)置的FLASH程序存儲(chǔ)器可擦寫1 000次以上，給用戶的開發(fā)生產(chǎn)和維護(hù)帶來方便?？刹翆?0萬次的E2PROM，為掉電后數(shù)據(jù)的保存帶來方便。AVR單片機(jī)有豐富的片內(nèi)資源，如RTC，WATCHDOG，AD轉(zhuǎn)換器，PWM，USAR

37、T，SPI，TWI接口等，I／O口功能強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)。Atmege16就是基于AVR指令集的高速低功耗處理器：</p><p>　　2.3.1Atmega16特點(diǎn)：</p><p>　　? 高性能、低功耗的 8 位AVR® 微處理器</p><p>　　? 先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)</p><p>　　– 131 條指令 – 大多數(shù)指令

38、執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期</p><p>　　– 32個(gè)8 位通用工作寄存器</p><p><b>　　– 全靜態(tài)工作</b></p><p>　　– 工作于16 MHz 時(shí)性能高達(dá)16 MIPS</p><p>　　– 只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器</p><p>　　? 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

39、器</p><p>　　– 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash</p><p>　　– 具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)</p><p>　　通過片上Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程</p><p><b>　　真正的同時(shí)讀寫操作</b></p><p>　　– 512 字節(jié)的EEPROM<

40、;/p><p>　　– 1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM</p><p>　　– 可以對鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密</p><p>　　? JTAG 接口( 與IEEE 1149.1 標(biāo)準(zhǔn)兼容)</p><p>　　– 通過JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程</p><p><b>

41、　　? 外設(shè)特點(diǎn)</b></p><p>　　– 兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器</p><p>　　– 一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器</p><p>　　– 具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC</p><p><b>　　– 四通道PWM</b>&l

42、t;/p><p>　　– 8路10 位ADC</p><p><b>　　8 個(gè)單端通道</b></p><p>　　– 兩個(gè)可編程的串行USART</p><p>　　– 可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口</p><p>　　– 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器</p>

43、<p><b>　　– 片內(nèi)模擬比較器</b></p><p>　　? 特殊的處理器特點(diǎn)</p><p>　　– 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測</p><p>　　– 片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的RC 振蕩器</p><p>　　– 片內(nèi)/ 片外中斷源</p><p>　　– 6種睡眠模式: 空閑模

44、式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式</p><p>　　2.3.2 單片機(jī)引腳</p><p>　　VCC 數(shù)字電路的電源</p><p><b>　　GND 地</b></p><p>　　端口A(PA7..PA0) 端口A 做為A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。端口A 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉

45、電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口A 處于高阻狀態(tài)。</p><p>　　端口B(PB7..PB0) 端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。

46、在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口B 處于高阻狀態(tài)。端口B 也可以用做其他不同的特殊功能見表1.1所示：</p><p>　　端口C(PC7..PC0) 端口C 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口C 處于高阻狀態(tài)。如果JTAG接口使

47、能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。</p><p>　　端口D(PD7..PD0) 端口D 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口D 處于高阻狀態(tài)。</p><

48、;p>　　RESET 復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時(shí)間超過最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。持續(xù)時(shí)間小于門限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。</p><p>　　XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。</p><p>　　AVCC AVCC是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。不使用ADC時(shí)，該引腳應(yīng)直接與V

49、CC連接。使用ADC時(shí)應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與VCC 連接。</p><p>　　AREF A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。Atmeg16的引腳圖如圖1-1所示：</p><p>　　圖2-1 atmeg16引腳圖</p><p>　　表1.1 PB口特殊功能表</p><p>　　2.3.3 AVR內(nèi)核</p><p>　

50、　為了獲得最高的性能以及并行性， AVR 采用了Harvard 結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序總線。程序存儲(chǔ)器里的指令通過一級流水線運(yùn)行。CPU 在執(zhí)行一條指令的同時(shí)讀取下一條指令( 在本文稱為預(yù)取)。這個(gè)概念實(shí)現(xiàn)了指令的單時(shí)鐘周期運(yùn)行。程序存儲(chǔ)器是可以在線編程的FLASH。</p><p>　　快速訪問寄存器文件包括32 個(gè)8 位通用工作寄存器，訪問時(shí)間為一個(gè)時(shí)鐘周期。從而實(shí)現(xiàn)了單時(shí)鐘周期的ALU 操作。在典型的A

51、LU 操作中，兩個(gè)位于寄存器文件中的操作數(shù)同時(shí)被訪問，然后執(zhí)行運(yùn)算，結(jié)果再被送回到寄存器文件。整個(gè)過程僅需一個(gè)時(shí)鐘周期。</p><p>　　寄存器文件里有6 個(gè)寄存器可以用作3 個(gè)16 位的間接尋址寄存器指針以尋址數(shù)據(jù)空間，實(shí)現(xiàn)高效的地址運(yùn)算。其中一個(gè)指針還可以作為程序存儲(chǔ)器查詢表的地址指針。這些附加的功能寄存器即為16 位的X、Y、Z 寄存器。</p><p>　　ALU支持寄存器之間

52、以及寄存器和常數(shù)之間的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。ALU也可以執(zhí)行單寄存器操作。運(yùn)算完成之后狀態(tài)寄存器的內(nèi)容得到更新以反映操作結(jié)果。</p><p>　　程序流程通過有/ 無條件的跳轉(zhuǎn)指令和調(diào)用指令來控制，從而直接尋址整個(gè)地址空間。大多數(shù)指令長度為16 位，亦即每個(gè)程序存儲(chǔ)器地址都包含一條16 位或32 位的指令。</p><p>　　程序存儲(chǔ)器空間分為兩個(gè)區(qū)：引導(dǎo)程序區(qū)(Boot 區(qū)) 和應(yīng)用程序區(qū)

53、。這兩個(gè)區(qū)都有專門的鎖定位以實(shí)現(xiàn)讀和讀/ 寫保護(hù)。用于寫應(yīng)用程序區(qū)的SPM 指令必須位于引導(dǎo)程序區(qū)。</p><p>　　在中斷和調(diào)用子程序時(shí)返回地址的程序計(jì)數(shù)器(PC) 保存于堆棧之中。堆棧位于通用數(shù)SRAM，因此其深度僅受限于SRAM 的大小。在復(fù)位例程里用戶首先要初始化堆棧指針</p><p>　　AVR的內(nèi)核結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2

54、 AVR單片機(jī)的內(nèi)核機(jī)構(gòu)圖</p><p>　　2.3.4 AVR單片機(jī)的復(fù)位特性</p><p>　　復(fù)位時(shí)所有的I/O 寄存器都被設(shè)置為初始值，程序從復(fù)位向量處開始執(zhí)行。復(fù)位向量處的指令必須是絕對跳轉(zhuǎn)JMP 指令，以使程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位處理例程。如果程序永遠(yuǎn)不利用中斷功能，中斷向量可以由一般的程序代碼所覆蓋。這個(gè)處理方法同樣適用于當(dāng)復(fù)位向量位于應(yīng)用程序區(qū)，中斷向量位于Boot 區(qū) — 或者

55、反過來 — 的時(shí)候。</p><p>　　所有的復(fù)位信號消失之后，芯片內(nèi)部的一個(gè)延遲計(jì)數(shù)器被激活，將內(nèi)部復(fù)位的時(shí)間延長。這種處理方式使得在MCU 正常工作之前有一定的時(shí)間讓電源達(dá)到穩(wěn)定的電平。延遲計(jì)數(shù)器的溢出時(shí)間通過熔絲位SUT 與CKSEL 設(shè)定</p><p>　　ATmega16 有5 個(gè)復(fù)位源：</p><p>　　? 上電復(fù)位。電源電壓低于上電復(fù)位門限 V

56、POT 時(shí)， MCU 復(fù)位。</p><p>　　? 外部復(fù)位。引腳 RESET 上的低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí)MCU 復(fù)位。</p><p>　　? 看門狗復(fù)位?？撮T狗使能并且看門狗定時(shí)器溢出時(shí)復(fù)位發(fā)生。</p><p>　　? 掉電檢測復(fù)位。掉電檢測復(fù)位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測復(fù)位門限 </p><p>　　VBOT 時(shí)MC

57、U 即復(fù)位。</p><p>　　? JTAG AVR復(fù)位。復(fù)位寄存器為1時(shí)MCU復(fù)位。詳見 P215“IEEE 1149.1 (JTAG) </p><p><b>　　邊界掃描” 。</b></p><p><b>　　1）上電復(fù)位</b></p><p>　　無論何時(shí)VCC 低于檢測電平POR

58、 即發(fā)生。POR 電路可以用來觸發(fā)啟動(dòng)復(fù)位，或者用來檢測電源故障。POR電路保證器件在上電時(shí)復(fù)位。VCC 達(dá)到上電門限電壓后觸發(fā)延遲計(jì)數(shù)器。在計(jì)數(shù)器溢出之前器件一直保持為復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)VCC 下降時(shí)，只要低于檢測門限，RESET 信號立即生效。</p><p><b>　　2）外部復(fù)位</b></p><p>　　外部復(fù)位由外加于RESET 引腳的低電平產(chǎn)生。當(dāng)復(fù)位低電

59、平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí)( 參見Table 15) 即觸發(fā)復(fù)位過程，即使此時(shí)并沒有時(shí)鐘信號在運(yùn)行。當(dāng)外加信號達(dá)到復(fù)位門限電壓VRST( 上升沿) 時(shí)， tTOUT 延時(shí)周期開始。延時(shí)結(jié)束后MCU 即啟動(dòng)</p><p><b>　　3）掉地檢測復(fù)位</b></p><p>　　ATmega16 具有片內(nèi)BOD(Brown-out Detection) 電路，通過與

60、固定的觸發(fā)電平的對比來檢測工作過程中VCC 的變化。此觸發(fā)電平通過熔絲位BODLEVEL 來設(shè)定， 2.7V(BODLEVEL 未編程)，4.0V (BODLEVEL 已編程)。BOD 的觸發(fā)電平具有遲滯功能以消除電源尖峰的影響。這個(gè)遲滯功能可以解釋為VBOT+ = VBOT + VHYST/2 以及VBOT- = VBOT- VHYST/2。BOD 電路的開關(guān)由熔絲位BODEN控制。當(dāng)BOD使能后(BODEN被編程)，一旦VCC下降到

61、</p><p>　　觸發(fā)電平以下(VBOT-， Figure 19)， BOD 復(fù)位立即被激發(fā)。當(dāng)VCC 上升到觸發(fā)電平以上時(shí)(VBOT+，F(xiàn)igure 19)，延時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，一旦超過溢出時(shí)間tTOUT，MCU即恢復(fù)工作。如果VCC 一直低于觸發(fā)電平并保持如Table 15 所示的時(shí)間tBOD， BOD路將只檢測電壓跌落。</p><p><b>　　4)看門狗復(fù)位<

62、;/b></p><p>　　看門狗定時(shí)器溢出時(shí)將產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間為1 個(gè)CK 周期的復(fù)位脈沖。在脈沖的下降沿，延時(shí)定時(shí)器開始對tTOUT 記數(shù)使CPU復(fù)位。</p><p>　　2.3.5 AVR單片機(jī)的工作模式</p><p>　　眠模式可以使應(yīng)用程序關(guān)閉MCU 中沒有使用的模塊，從而降低功耗。AVR 具有不同的睡眠模式，允許用戶根據(jù)自己的應(yīng)用要求實(shí)施剪裁。進(jìn)

63、入睡眠模式的條件是置位寄存器MCUCR 的SE，然后執(zhí)行SLEEP 指令。具體哪一種</p><p>　　模式( 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、掉電模式、省電模式、Standby 模式和擴(kuò)展Standby模式) 由MCUCR 的SM2、SM1 和SM0 決定，如Table 13 所示。使能的中斷可以將進(jìn)入睡眠模式的MCU 喚醒。經(jīng)過啟動(dòng)時(shí)間，外加4 個(gè)時(shí)鐘周期后， MCU 就可以運(yùn)行中斷例程了。然后返回到SLE

64、EP 的下一條指令。喚醒時(shí)不會(huì)改變寄存器文件和SRAM 的內(nèi)容。如果在睡眠過程中發(fā)生了復(fù)位，則MCU 喚醒后從中斷向量開始執(zhí)行。</p><p><b>　　1）空閑模式</b></p><p>　　當(dāng)SM2..0 為000 時(shí)， SLEEP 指令將使MCU 進(jìn)入空閑模式。在此模式下，CPU 停止運(yùn)行，而LCD 控制器、SPI、USART、模擬比較器、ADC、USI、

65、定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器、看門狗和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。這個(gè)休眠模式只停止了clkCPU和clkFLASH，其他時(shí)鐘則繼續(xù)工作。象定時(shí)器溢出與USART 傳輸完成等內(nèi)外部中斷都可以喚醒MCU。如果不需要從模擬比較器中斷喚醒MCU，為了減少功耗，可以切斷比較器的電源。方法是置位模擬比較器控制和狀態(tài)寄存器ACSR 的ACD。如果ADC 使能，進(jìn)入此模式后將自動(dòng)啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2）ADC噪聲抑制模式</p

66、><p>　　當(dāng)SM2..0 為001 時(shí)， SLEEP 指令將使MCU 進(jìn)入噪聲抑制模式。在此模式下，CPU 停止運(yùn)行，而ADC、外部中斷、兩線接口地址配置、定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器0 和看門狗繼續(xù)工作。這個(gè)睡眠模式只停止了clkI/O、clkCPU 和clkFLASH，其他時(shí)鐘則繼續(xù)工作。</p><p>　　此模式提高了ADC 的噪聲環(huán)境，使得轉(zhuǎn)換精度更高。ADC 使能的時(shí)候，進(jìn)入此模式將自動(dòng)啟

67、動(dòng)一次AD 轉(zhuǎn)換。ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、BOD 復(fù)位、兩線接口地址匹配中斷、定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器2 中斷、SPM/EEPROM 準(zhǔn)備好中斷、外部中斷INT0或INT1，或外部中斷INT2 可以將MCU 從ADC 噪聲抑制模式喚醒</p><p><b>　　3）掉地模式</b></p><p>　　當(dāng)SM2..0 為010 時(shí)， SLEEP 指令將使

68、MCU 進(jìn)入掉電模式。在此模式下，外部晶體停振，而外部中斷、兩線接口地址匹配及看門狗（如果使能的話）繼續(xù)工作。只有外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、BOD 復(fù)位、兩線接口地址匹配中斷、外部電平中斷INT0 或INT1，或外部中斷INT2 可以使MCU 脫離掉電模式。這個(gè)睡眠模式停止了所有的時(shí)鐘，只有異步模塊可以繼續(xù)工作。當(dāng)使用外部電平中斷方式將MCU 從掉電模式喚醒時(shí)，必須保持外部電平一定的時(shí)間。</p><p>　　從施加

69、掉電喚醒條件到真正喚醒有一個(gè)延遲時(shí)間，此時(shí)間用于時(shí)鐘重新啟動(dòng)并穩(wěn)定下來。喚醒周期與由熔絲位CKSEL 定義的復(fù)位周期是一樣的</p><p><b>　　4）省電模式</b></p><p>　　當(dāng)SM2..0 為011 時(shí)， SLEEP 指令將使MCU 進(jìn)入省電模式。這一模式與掉電模式只有一點(diǎn)不同：如果定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器2 為異步驅(qū)動(dòng)，即寄存器ASSR 的AS2 置位

70、，則定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器2 在睡眠時(shí)繼續(xù)運(yùn)行。除了掉電模式的喚醒方式，定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器2 的溢出中斷和比較匹配中斷也可以將MCU 從休眠方式喚醒，只要TIMSK 使能了這些中斷，而且SREG 的全局中斷使能位I 置位。</p><p>　　如果異步定時(shí)器不是異步驅(qū)動(dòng)的，建議使用掉電模式，而不是省電模式。因?yàn)樵谑‰娔Ｊ较?，若AS2 為0，則MCU 喚醒后異步定時(shí)器的寄存器數(shù)值是沒有定義的。這個(gè)睡眠模式停止了除clkAS

71、Y 以外所有的時(shí)鐘，只有異步模塊可以繼續(xù)工作。</p><p>　　第三章、電子門鈴的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 電路原理圖</p><p>　　圖3.1 電子門鈴原理圖</p><p>　　3.2 音頻放大電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　該音頻放大電路采用LM386芯片作為音頻的功率放大，音頻信號由“S

72、PK IN”端口輸入，信號的輸出由“SPK　OUT”端口輸出，只要在“SPK　OUT”接一個(gè)喇叭即可。具體的電路原理圖如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 音頻放大器</p><p>　　3.3 LM386芯片的介紹</p><p>　　LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于

73、錄音機(jī)和收音機(jī)之中。</p><p>　　LM386主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。</p><p>　　LM386的封裝形式有塑封8引線

74、雙列直插式和貼片式。</p><p>　　3.3.1 芯片特性</p><p>　　功耗低，約為4mA,可用于電池供電。</p><p>　　工作電壓范圍寬，4-12V or 5-18V。</p><p><b>　　外圍元件少。</b></p><p>　　電壓增益可調(diào)，20-200。<

75、/p><p><b>　　低失真度。</b></p><p>　　3.3.2 LM386的引腳圖</p><p>　　LM386的外形和引腳的排列如圖7所示。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端；使用時(shí)在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10μF。</p><

76、p>　　圖3-3 LM386的引腳圖</p><p>　?。?）查LM386的datasheet，電源電壓4-12V或5-18V(LM386N-4)；靜態(tài)消耗電流為4mA；電壓增益為20-200dB；在1、8腳開路時(shí)，帶寬為300KHz；輸入阻抗為50K；音頻功率0.5W。 </p><p>　　盡管LM386的應(yīng)用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些

77、操作（如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會(huì)帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會(huì)產(chǎn)生非常討厭的噪聲。</p><p>　?、偻ㄟ^接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來改變增益，斷開時(shí)增益為20dB。因此用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會(huì)帶來好處--噪音減少，何樂而不為？</p><p>　?、赑CB設(shè)計(jì)時(shí)，所有外圍元件盡可能靠近LM386；地線盡可能粗一些；輸入音頻信號通路盡可能

78、平行走線，輸出亦如此。這是死理，不用多說了吧。</p><p>　?、圻x好調(diào)節(jié)音量的電位器。質(zhì)量太差的不要，否則受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合適，太大也會(huì)影響音質(zhì)，轉(zhuǎn)那么多圈圈，不煩那！</p><p>　?、鼙M可能采用雙音頻輸入/輸出。好處是：“＋”、“－”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。</p><p>　?、莸?腳（BYPASS）的

79、旁路電容不可少！實(shí)際應(yīng)用時(shí)，BYPASS端必須外接一個(gè)電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個(gè)電容的容值，減緩直流基準(zhǔn)電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。在器件上電、掉電時(shí)的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，這個(gè)電容可千萬別省?。?lt;/p><p>　?、逌p少輸出耦合電容。此電容的作用有二：隔直 + 耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會(huì)損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流

80、信號。它與揚(yáng)聲器負(fù)載構(gòu)成了一階高通濾波器。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會(huì)使截止頻率（fc＝1/(2π*RL*Cout)）提高。分別測試，發(fā)現(xiàn)10uF/4.7uF最為合適，這是我的經(jīng)驗(yàn)值。</p><p>　?、唠娫吹奶幚?，也很關(guān)鍵。如果系統(tǒng)中有多組電源，太好了！由于電壓不同、負(fù)載不同以及并聯(lián)的去耦電容不同，每組電源的上升、下降時(shí)間必有差異。非常可行的方法：將上電、掉電時(shí)間短的電源放到

81、+12V處，選擇上升相對較慢的電源作為LM386的Vs，但不要低于4V，效果確實(shí)不錯(cuò)！</p><p>　　（2）LM386內(nèi)部電路</p><p>　　LM386內(nèi)部電路原理圖如圖7所示。與通用型集成運(yùn)放相類似，它是一個(gè)三級放大電路。</p><p>　　圖3-4 LM386芯片內(nèi)部電路原理圖</p><p>　　第一級為差分放大電路，T1

82、和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。</p><p>　　第二級為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。</p><p>　

83、　第三級中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。二極管D1和D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。</p><p>　　引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。</p><p>　　電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度

84、電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。</p><p>　　3.4 鍵盤電路的設(shè)計(jì) </p><p>　　鍵盤是人機(jī)通信不可缺少的部件，獨(dú)立式鍵盤是最基本的一種鍵盤方式，在本系統(tǒng)中提供了四個(gè)獨(dú)立式按鍵；具體的電路原理圖如圖所示：</p><p>　　圖3.5 鍵盤電路原理圖</p><p>　　3.5 系統(tǒng)板上硬件連線 </

85、p><p>　?。?）把單片機(jī)系統(tǒng)區(qū)域中的PORTA端口用導(dǎo)線連接到“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK IN端口上。</p><p>　　（2）在音頻放大模塊區(qū)域中的SPK OUT端口上接上一個(gè)8歐或者是16歐的喇叭。</p><p>　　（3）把單片機(jī)系統(tǒng)區(qū)域中的PC3端口用導(dǎo)線連接到“獨(dú)立式鍵盤”區(qū)域中的SP1端口上。</p><p>　　第四章

86、、電子門鈴的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 設(shè)計(jì)程序框圖</p><p>　　本系統(tǒng)采用Atmega16作為系統(tǒng)的主控制器，用定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生方波，在由音頻功率放大電路放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出門鈴的聲音，系統(tǒng)的軟件流程圖如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 電子門鈴方框圖</p><p>　　4.2 方波輸出軟件分析</p

87、><p>　　程序用定時(shí)器T0工作在方式1，分別產(chǎn)生700HZ和500HZ的音頻信號。700HZ的信號周期為1428us，P1.7引腳的信號電平每714us取反1次。</p><p>　　T0的計(jì)數(shù)初值=216—714=64822=FC36H</p><p>　　500HZ信號周期為2ms,P1.7引腳的信號電平為1ms取反1次。</p><p>

88、;　　T0的計(jì)數(shù)初值=216—1000=64536=FC18H</p><p>　　用定時(shí)器T1實(shí)現(xiàn)0.5秒定時(shí)，工作在方式1，得到50ms的定時(shí)間隔，在進(jìn)行軟件計(jì)數(shù)10次，控制700HZ和500HZ音頻信號各發(fā)音0.5秒。</p><p>　　T1的計(jì)數(shù)初值=216—50000=15536=3CB0H</p><p>　　下表給出了定時(shí)器的用途，定時(shí)時(shí)間，計(jì)數(shù)次數(shù)

89、及計(jì)數(shù)初值</p><p>　　表4.1定時(shí)器的用途定時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)次數(shù)及計(jì)數(shù)初值</p><p>　　4.3 按鍵電路設(shè)計(jì)：</p><p><b>　　1）抖動(dòng)</b></p><p>　　通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也

90、不會(huì)一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象而作的措施就是按鍵消抖。</p><p>　　按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動(dòng)。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。</p><p>　　下圖為按鍵按下瞬間

91、測得的波形</p><p>　　2）一種新型按鍵掃描</p><p>　　unsigned char Trg;</p><p>　　unsigned char Cont;</p><p>　　void KeyRead( void )</p><p><b>　　{</b></p>&

92、lt;p>　　unsigned char ReadData = PB^0xff; // 1</p><p>　　Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); // 2</p><p>　　Cont = ReadData; // 3</p><p><b>

93、　　}</b></p><p>　　Trg(triger)代表的是觸發(fā)，Cont(continue)代表的是連續(xù)按下。</p><p>　　1:讀PB的端口數(shù)據(jù)，取反，然后送到ReadData 臨時(shí)變量里面保存起來。</p><p>　　2:算法1，用來計(jì)算觸發(fā)變量的。一個(gè)位與操作，一個(gè)異或操作，Trg為全局變量，其它程序可以直接引用。</p>

94、;<p>　　3:算法2，用來計(jì)算連續(xù)變量。</p><p>　　Trg 表示的就是觸發(fā)的意思，也就是跳變，只要有按鍵按下(電平從1到0的跳變)，那么Trg在對應(yīng)按鍵的位上面會(huì)置一，我們用了PB0則Trg的值為0x01，類似，如果我們PB7按下的話，Trg 的值就應(yīng)該為 0x80 ，這個(gè)很好理解，還有，最關(guān)鍵的地方，Trg 的值每次按下只會(huì)出現(xiàn)一次，然后立刻被清除，完全不需要人工去干預(yù)。所以按鍵功能

95、處理程序不會(huì)重復(fù)執(zhí)行，省下了一大堆的條件判斷，這個(gè)可是精粹哦?。ont代表的是嗎長按鍵，如果PB0按著不放，那么Cont的值就為 0x01，相對應(yīng)，PB7按著不放，那么Cont的值應(yīng)該為0x80這樣變完成了按鍵的掃描省去了大量的判斷延時(shí)，使單片機(jī)送往DA的數(shù)據(jù)速率可以提高。</p><p><b>　　第五章、檢測與調(diào)試</b></p><p><b>　

96、　5.1 硬件調(diào)試</b></p><p>　　硬件調(diào)試是利用DVCC實(shí)驗(yàn)與開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。</p><p>　　硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。</p><p>　　調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測。</p><p>　　第一步：目測。檢查外部的各種元件

97、或者是電路是否有斷點(diǎn)。</p><p>　　第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。</p><p>　　第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有插座或是器件的電源端是否符合要求的。</p><p>　　第四步：聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏脝纹瑱C(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 </p><p&g

98、t;　　動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時(shí)，與該元件無關(guān)的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè)局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。由近及遠(yuǎn)

99、是將信號流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會(huì)定位故障元件了。</p><p><b>　　5.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　軟件調(diào)試是通過對程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過程。</p><p>　　在P

100、roteus仿真機(jī)上，對定時(shí)中斷程序、顯示子程序、按鍵中斷子程序進(jìn)了分段調(diào)試，結(jié)果功能正常。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過將近3月的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，終于完成了電子門鈴的設(shè)計(jì)，雖然沒有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但從心底里說，還是高興的，畢竟這次設(shè)計(jì)把實(shí)物都做了出來，高興之余不得不深思呀！</p><p>　　在本次

101、設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前還做過這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長進(jìn)了很多，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個(gè)程序并不是一件簡單的事，舉個(gè)例子，以前寫的那幾次，數(shù)據(jù)加減時(shí)，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進(jìn)制的數(shù)直接加減，顯示處理時(shí)在用除法去刪分,感覺效果比較好，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆?，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更

102、談不上掌握。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)根據(jù)課題要求，復(fù)習(xí)了這學(xué)期所學(xué)的單片機(jī)內(nèi)容，通過查詢相關(guān)的資料，簡要知道了雖然老師上課講過，但并非聽懂了單片機(jī)的芯片的有關(guān)知識(shí)。根據(jù)課程設(shè)計(jì)的要求和自己通過參考有關(guān)資料擬的方案，寫好程序流程圖，在程序流程圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)芯片的功能寫出相應(yīng)的程序，達(dá)到能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能的目的。 在寫程序時(shí)，在每條指令后都寫好注釋，以便在程序出錯(cuò)的檢查過程中可以更容易查找得到。 這次的

103、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)是理論與實(shí)際的相結(jié)合，不單單只是書上的一條條分離的指令。通過這次設(shè)計(jì)讓我更系統(tǒng)的了解了個(gè)個(gè)指令以及單片機(jī)的擴(kuò)展內(nèi)容。</p><p>　　從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。</p><p><b&g

104、t;　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，這也是我在大學(xué)階段的最后一次設(shè)計(jì)。我的導(dǎo)師給本人提供了良好的設(shè)計(jì)條件和細(xì)心的指導(dǎo)。導(dǎo)師前瞻性的科學(xué)思維、寬廣的專業(yè)知識(shí)和兢兢業(yè)業(yè)的工作精神，令我敬佩，使我受益匪淺。在導(dǎo)師的指導(dǎo)和幫助下，我順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)，在此向我的導(dǎo)師致以最誠摯的感謝！從一開始選題的確定，到開題報(bào)告的完成、初稿的修改，定稿的調(diào)整，以及論文格式方面的問題，直至

105、終稿，自始至終導(dǎo)師都給予了大量的關(guān)心與幫助，這使我在完成論文的過程中很是受益，在此再次深表感謝。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的總結(jié)與運(yùn)用也是對我即將步入社會(huì)，走向工作崗位前的一次考驗(yàn)與檢查。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了，但是，由于自己所學(xué)的知識(shí)有限，我們在設(shè)計(jì)中遇到很多問題，在很多方面還不夠全面，我希望在以后的工作和專業(yè)發(fā)展中，導(dǎo)師能繼續(xù)給以指導(dǎo)和幫助下學(xué)到更多有關(guān)的知識(shí)，來充實(shí)自己！</p><p>　　最后

106、，還要感謝母校一直關(guān)心我的老師和領(lǐng)導(dǎo)！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 韓志軍. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 童一帆.單片機(jī)測控技術(shù).北京航天航空大學(xué)出版社</p><p>　　[3] 徐江海.單片機(jī)應(yīng)用教程.機(jī)械工業(yè)出版社</p>

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