自動打鈴系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　關鍵詞</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　第一章 設計方案</p><p&g

2、t;<b>　　1.1 設計要求</b></p><p><b>　　1.2 基本方案</b></p><p>　　1.2.1 設計課題簡要概述</p><p>　　1.2.2 系統(tǒng)軟硬件劃分</p><p>　　1.2.3 單片機選型</p><p>　　1.3

3、總體設計框圖</p><p>　　第二章 軟件電路設計及流程圖</p><p>　　2.1 基本原理概述</p><p><b>　　2.2 流程圖</b></p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　2.2.2 系統(tǒng)定時中斷流程圖</p><

4、p>　　第三章 硬件電路設計</p><p>　　3.1 基本原理概述</p><p>　　3.2 主要原件參數(shù)及功能簡介</p><p>　　3.2.1 主控器AT89C51</p><p>　　3.3 單元電路的設計</p><p>　　3.3.1時鐘電路設計</p><p&

5、gt;　　3.3.1顯示電路設計</p><p>　　3.3.2 鍵盤接口電路設計</p><p>　　3.3.3 響鈴電路設計</p><p>　　3.4 總體運行進程</p><p>　　第四章 打鈴硬件原理圖與PCB板設計及制作</p><p>　　4.1 原理圖設計</p><p

6、>　　4.2 PCB板的設計過程 </p><p><b>　　4.3焊接與制作</b></p><p>　　第五章 畢業(yè)設計總結</p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>

7、<b>　　摘要</b></p><p>　　自動打鈴系統(tǒng)，是以一片8位單片機為核心的實時時鐘及控制系統(tǒng)。我們知道單片機的外接石英晶體振蕩器能提供穩(wěn)定、準確的基準頻率，并經12分頻后向內部定時器提供實時基準頻率信號，設定定時器工作在中斷方式下，連續(xù)對此頻率信號進行分頻計數(shù)，便可得秒信號，再對秒信號進行計數(shù)便可得到分、時等實時時鐘信息。如果石英晶體振蕩器的頻率信號為6MHZ，設定定時器定時工作

8、方式1下，定時器為3CBOH，則定時器每100ms產生1次中斷，在定時器的中斷定時處理程序中，每10次中斷，則向秒計數(shù)器加1，秒計數(shù)器計數(shù)到60則向分計數(shù)器進位（并建立分進位標志），分計數(shù)器計數(shù)到60，則向時計數(shù)器進位，如此周而復始的連續(xù)計數(shù)，便可獲得時、分、秒的信號，建立一個實時時鐘。接下來便可以進行定時處理和打鈴輸出，當主程序檢測到有分進位標志時，便開始比較當前時間（小時與分、存放在RAM中）與信息時間表上的作息時間（小時與分，存放

9、在ROM）是否相同，如有相同者，則進行報時處理并控制打鈴，如有不相同則返回主程序，如此便實現(xiàn)了報時控制的要求。</p><p><b>　　關鍵詞</b></p><p>　　單片機；時間設置電路；計時電路；顯示電路；定時打鈴控制電路</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨

10、著科技的不斷發(fā)展，各種芯片都得到了很好的發(fā)展，80C51 同樣如此，從開始的無人問津到現(xiàn)在的隨處可見，紅綠燈，記分牌，電子秒表，遙控器，電飯煲，電視等只要是電子產品，都會和芯片有關，其實芯片并不是什么神秘的高科技，它只是里面裝了一些己編好的程序而己．而這里要介紹的是用匯編語言來編程的一個系統(tǒng)，它能夠讓一個學校或企業(yè)集團實現(xiàn)打鈴自動化，總之，一個需要時間系統(tǒng)的機構實現(xiàn)自動提醒功能。</p><p>　　當今時代是一

11、個新技術層出不窮的時代，在電子領域尤其是自動化智能控制領域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構成的控制系統(tǒng)，正以前所未有的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。目前，一個學習與應用單片機的高潮正在工廠、學校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。而本文是用AT89C51單片機設計的一個自動打鈴系統(tǒng)。</p><p><b>　　第一章

12、 設計方案</b></p><p><b>　　1.1 設計要求</b></p><p>　　它可以作為時鐘電路來顯示時間，進行設置，定時打鈴。按照自頂向下設計方法劃分自動打鈴系統(tǒng)的功能?？煞譃椋簳r間設置電路，計時電路，顯示電路和定時打鈴控制電路等。</p><p>　　以深圳職業(yè)技術學院的打鈴情況設計</p>&l

13、t;p><b>　　1.2基本方案</b></p><p>　　1.2.1課題簡要概述</p><p>　　自動打鈴裝置用于工廠、學校等地的時間控制，本設計是按照學校作息時問設定的，模擬了電了鐘顯示時、分、秒。還根據(jù)學校的作息時間按時打鈴，本系統(tǒng)有4 個按鈕，分別用來調時、調分、秒和強制打鈴及強制關鈴，以保證始終與標準時間相吻合。</p><

14、p>　　首先設計出本系統(tǒng)的硬件基本框圖，根據(jù)框圖設計電氣原理圖，簡要概述基本原理，按照設計技術參數(shù)設計出各部分程序。</p><p>　　1.2.2系統(tǒng)硬件劃分</p><p>　　由于需要最小系統(tǒng)設計，因此，極大地介于系統(tǒng)的硬件成本，所有能用軟件實現(xiàn)的功能都用軟件完成，如按鍵的去抖，采用延時，顯示部分用動態(tài)顯示等，這樣硬件部分的設計可以采用單片機最小系統(tǒng)，所謂最小系統(tǒng)時僅有程序存儲

15、器和時鐘及復位電路的單片機系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.3單片機選型 </p><p>　　根據(jù)課題的具體內容，任務要求，計時、校時、定時、鍵盤顯示等功能，經多方面考慮，所選系統(tǒng)選項用．與MSC-51單片機完全兼容的AT89C51 低功耗單片機。</p><p>　　1.4 總體設計框圖</p><p><b>　　圖一

16、 整體框圖</b></p><p>　　第二章 軟件電路設計及流程圖</p><p>　　2.1 基本原理概述</p><p>　　主程序首先是初始化部分，主要是計時單元清零，中斷初始化，堆棧指針初始化，啟動定時器工作，然后是調用顯示子程序。主程序的起始存儲地址是0000H單元，但由于本系統(tǒng)用了定時器T0的中斷，中斷服務程序入口地址為000BH，因此從

17、0000H單元起存放一條短調轉指令AJMP，使真正的主程序從0300H單元開始存放。</p><p>　　單片機內部的定時/計數(shù)器T0定時100ms，即0.1s，10次中斷即為1秒，60秒為1分，60分為1小時，24小時為一天，如此循環(huán)，從而實現(xiàn)計時功能。</p><p>　　編寫中斷服務程序關鍵要注意：1.現(xiàn)場保護，本系統(tǒng)中是累加器A和程序狀態(tài)字PSW值的保護。2.計時處理時采用的確十進

18、制，因此時，分，秒單元加1后要進行十進制調整，即要執(zhí)行DAA指令，還要注意的是時計到24就回零，分和秒計到60就回零。3.中斷返回前的現(xiàn)場恢復。</p><p>　　顯示采用的是動態(tài)顯示，段控和位控都經過反相器，顯示的字形代碼是共陽的顯示代碼，位控信號輸出時是高電平有效，在校時時，采用的是點亮小數(shù)點信位調節(jié)器標志，哪位小數(shù)點亮表示調整的是該為的值。</p><p>　　顯示子程序的第一部分

19、是拆字，顯示緩沖區(qū)是2FH—2AH；第二部分是查字型碼，輸出段控和位控信號，由于采用的是動態(tài)顯示，所以每出輸出一位的段控和位控信號要延時一定的時間，使LED顯示器顯示的字符時穩(wěn)定的。</p><p>　　按鍵判斷程序有編寫時應注意按鍵的去抖動，該系統(tǒng)采用的是延時去抖動的方法，延時是通過調用子程序來實現(xiàn)的，每個按鍵按下后都要等待釋放后再返回。</p><p>　　按鍵處理程序中的按鍵式校時的

20、，所以進入按鍵處理程序后就關閉定時中斷，對于動能鍵注意設置顯示標志。</p><p><b>　　2.2 流程圖</b></p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　2.2.2 系統(tǒng)定時中斷流程圖</p><p>　　第三章 硬件電路設計</p><p>　　3.1 基

21、本原理概述</p><p>　　本系統(tǒng)主要由主控模塊，時鐘模塊，顯示模塊，鍵盤接口模塊等4 部分構成。通過內部定時產生中斷，從而使驅動電鈴打鈴。設定51 單片機工作在定時器工作方式1 ，每100ms產生一次中斷，利用軟件將基準100ms 單元進行累加，當定時器產生10 次中斷就產生lS 信號，這是秒單元加1 。同理，對分單元和時單元計數(shù)從而產生秒，分，時的值，通過六位七段顯示器進行顯示。由于動態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)所存

22、等硬件，接口較復雜，考慮顯示只有六位，且系統(tǒng)沒有其他浮躁的處理程序，所有采用動態(tài)掃描LED 的顯示。</p><p>　　本系統(tǒng)采用四個按鍵，當時鐘時間和設置時間一直時，驅動程序動作，進行打鈴，每次打鈴30S</p><p>　　3.2 主要原件參數(shù)及功能簡介</p><p>　　3.2.1 主控器AT89C51</p><p>　　AT89

23、C51 公司生產的AT89C51 單片機用高性能的靜態(tài)89C51 設計，由先進工藝制造，并帶有非易失性FLASH 程序存儲器，它是? 種高性能、低功耗的8 位CMOS 微處理芯片，市場應用最多，主要特點有：</p><p>　　有4K 的FLASH 程序存儲器，256 字節(jié)內部RAM，電源控制模式：時鐘可停止和恢復，空閑模式，掉電模式，6個中斷源，4個中斷優(yōu)先級，4個8位I/O口，全雙工增強型UART， 2個16

24、位定時、計數(shù)器。</p><p>　　圖二 AT89C51</p><p>　　3.2.2 DS1302時鐘電路DS1302</p><p><b>　　（1）性能特性</b></p><p>　　實時時鐘可對秒，分，時等進行計數(shù)，存在高速數(shù)據(jù)暫存的31*8位RAM，最少引腳的串行I/O口；2.5~~5.5V電壓工作范

25、圍;2.5V耗電小于300nA；用于時鐘或RAM數(shù)據(jù)讀/寫的單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送方式；簡單的3線接口；可選的慢速充電的能力。</p><p>　　DS1302時鐘芯片包括實時時鐘和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，它經過一個簡單的串行接口與微處理器通信，實時時鐘提供秒，分，時等信息，時鐘運行可以采用24H，或帶AM/PM的12H格式，采用三線接口與CPU進行同眇通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。

26、DS1302有主電源/后備電源雙電源引腳；</p><p><b>　　1）性能特性</b></p><p>　　DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到三個口線：1.RSE復位,2.I/O數(shù)據(jù)線，3.SCLK 串行時鐘。時鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31 個字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時功耗很低，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息

27、時功率小十1mW 。提供秒分時日日期。月年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調整時鐘,操作可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時格式。 </p><p><b>　　2）管腳描述</b></p><p>　　XI XZ 32.768KHz，晶振管腳，GND 接地，RST 復位腳，I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，SCLK，串行時鐘，Vcc1，Vcc2 ，電源供電

28、管腳，DS1302，串行時鐘芯片8 腳，DIPDS1302S，串行時鐘芯片8 腳，SOIC 200mil，DS1302Z 串行時鐘芯片8 腳 SOIC 150mil</p><p>　　3.3 單元電路的設計</p><p>　　3.3.1時鐘電路設計</p><p><b>　　工作原理:</b></p><p>　　

29、DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，把RST引腳置為高電平，然后把8位地址和命令裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿被輸入，無論是讀周期還是寫周期開始8位指定40個寄存器中哪個將被訪問到，在開始8個時鐘周期，把命令字節(jié)裝入撳位寄存器之后，另外的時鐘周期在闈時操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時寫入數(shù)據(jù)，時鐘脈沖的個數(shù)在單位字節(jié)下為8加8，在多字節(jié)方式下為8加字節(jié)數(shù)，最大可達248字節(jié)數(shù)。</p><p>　　為了提

30、高對32個地址的尋址能力，可以把時鐘或RAM寄存器規(guī)定為多字節(jié)方式，在多字節(jié)方式中，讀或寫從地址0的位0開始，必須管按數(shù)據(jù)傳送的次序電先的8個寄存器。但是當以多個字節(jié)寫RAM時，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有31字節(jié)，不管是否寫了全部31字節(jié)，所寫的每個字節(jié)都將傳送至RAM。</p><p>　　時鐘暫停：秒寄存器的位7定義位時鐘暫停位，當它為1時，DS1302停止振蕩，進入低功耗的備份方式，通常在對DS1302進行寫操

31、作時，停止振蕩，當它為0時時鐘將開始啟動。</p><p>　　8051通過串口向DS1302寫數(shù)據(jù)的程序框圖如圖3.2，其中,Px可以是8051單片機的任何一位I/O口,注意因為DS1302的數(shù)據(jù)發(fā)送或接收時序和8051的串行口不完全一致,因此,需要在TXD的輸出端加反相器,另外,接收數(shù)據(jù)時,不能以串行口的接收方式接收,必須將串行口當作普通I/O口進行數(shù)據(jù)接收.</p><p>　　DS

32、1302的晶振選用32.768KHZ，電容推薦值為6PF，因為振蕩頻率較低，也可以不接電容， 對計時精度影響不大。</p><p>　　圖3.2 DS1302寫數(shù)據(jù)的程序框圖</p><p>　　3.3.1顯示電路設計</p><p>　　顯示部分采用普通的共陽數(shù)碼管顯示，采用動態(tài)掃描，以減少硬件電路，數(shù)碼管分別為十時，時，十分，分，十秒，秒顯示，顯示時采用串行口

33、輸出段碼，用74LS164 來驅動數(shù)碼管掃描只需7ms 。</p><p>　　4LS164 內部位8 個D 觸發(fā)器，用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位，74LS164 位TTL 單向8 位移位寄存器，可實現(xiàn)串行輸入并行輸出，CPU 位時鐘輸入端，可接到串行口TXD 端。每個時鐘信號的上升沿加到CP 端時，移位寄存器移一位，8 個時鐘脈沖過后，8 為二進制數(shù)個部移入74LS164中，MR 為復位端，當該位為低電平時，移位寄存

34、器各位復O 。當它為高電平時時鐘脈沖才起作用。</p><p><b>　　圖四 顯示電路</b></p><p>　　3.3.2 鍵盤接口電路設計</p><p>　　由于鍵盤只有四個，采用獨立式按鈕，分別與8051 的P1.0, P1.1, P1.2 相連，用普通按鈕10K 上拉電阻，用查詢法完成讀健功能。</p><

35、p><b>　　圖五 按鍵電路</b></p><p>　　3.3.3 響鈴電路設計</p><p>　　響鈴電路用到了蜂鳴器、三極管、1K電阻。蜂鳴器兩端分別接地和三極管。三極管一段電源另一端與電阻相連并接入AT89C51的P3.7接口。</p><p><b>　　圖六 響鈴電路</b></p>

36、<p>　　3.4 總體運行進程</p><p>　　首先實現(xiàn)24小時制電子鐘，在8位數(shù)碼管顯示，顯示為時分秒，實現(xiàn)的格式為：23-59-59。到達預定時間啟動蜂鳴器開始打鈴，打鈴的方式分為起床、熄燈和上下課鈴兩種。系統(tǒng)使用了4個按鍵，3只按鍵用來調整時間，另一只為強制打鈴按鈕。通過選擇鍵選擇調整位，選中位閃爍，按增加鍵為選中位加1，按減少鍵為選中位減1。按強制打鈴按鈕是實現(xiàn)強制打鈴或者強制關閉打鈴。

37、</p><p>　　第四章 打鈴硬件原理圖與PCB板設計及制作</p><p><b>　　4.1 原理圖設計</b></p><p>　　4．2原理圖設計過程</p><p>　　電路原理圖的設計是印制電路板設計中三大步驟的第一步，也是非常重要的一步。電路原理圖設計得好壞將直接影響到后面的工作。首先，原理圖的正確性

38、是最基本的要求，因為在一個錯誤的基礎上所進行的工作是沒有意義的；其次，原理圖應該布局合理，這樣不僅可以盡量避免出錯，也便于讀圖、便于查找和糾正錯誤；最后，在滿足正確性和布局合理的前提下應力求原理圖的美觀。</p><p><b>　　設計過程步驟：</b></p><p>　　1、設置電路圖紙參數(shù)及相關信息</p><p>　　2、裝入所需要的

39、元件庫</p><p><b>　　3、放置元件</b></p><p><b>　　4、電路圖布線</b></p><p>　　5、調整、檢查和修改</p><p><b>　　6、補充完善</b></p><p>　　5．2ＰＣＢ板的設計</p

40、><p><b>　　7、保存和打印輸出</b></p><p>　　通常我們要先設計印制電路板的尺寸、外形，然后再設置習慣性的環(huán)境參數(shù)。一般情況下，環(huán)境參數(shù)的設置是一次完成的，以后就不再做修改了。之后就可以裝入預先準備好的網(wǎng)絡表以及元件的外形，布置好各個元件后即可開始自動布線，布線結束后再進行相應的手工調整，一塊印制電路板就設計好了</p><p&g

41、t;　　。最后，還應該將設計完成的線路圖文件存盤保存、打印輸出，以便日后工作中使用。然后完成好以上幾步后就可以送去加工制板，焊接。</p><p>　　印制電路板的布線流程，基本上可以劃分為幾個步驟，如右圖：</p><p>　　具體地介紹一下各個畫圖步驟：</p><p>　　1、繪制原理圖及生成網(wǎng)絡表</p><p><b>　

42、　2、規(guī)劃電路板</b></p><p><b>　　3、設置參數(shù)</b></p><p>　　4、裝入網(wǎng)絡表及元件的封裝</p><p><b>　　5、布置元件</b></p><p>　　6、自動布線與手工調整</p><p>　　7、印制電路板文件的保存及

43、打印輸出</p><p><b>　　4．3焊接、制作：</b></p><p>　　1、目測板子兩面是否有短路，或連接錯誤。</p><p>　　2、用萬用表對照檢測。</p><p>　　3、如沒有錯誤就可以買器件開始焊接了，焊完后還要檢測每個器件是否有誤。</p><p>　　4、用編程器調

44、試，將已經寫好的程序寫到單片機里</p><p>　　5、最后是軟硬件聯(lián)調及實際測試，功能測試、性能測試</p><p><b>　　畢業(yè)設計總結</b></p><p>　　完成自動打鈴系統(tǒng)設計的畢業(yè)設計我能綜合運用電子技術課程中的所學到的理論知識來完成自動打鈴機的設計和分析電路，學會了在虛擬的環(huán)境下創(chuàng)建電路，計算和調整參數(shù)，我能靈活的應用軟

45、件畫圖，并且掌握了一定的單片片機知識，通過這門課的設計我還有以下幾點收獲：</p><p>　　1、有利于基礎知識的掌握</p><p>　　通過這次設計我親手做，自己思考，將理論知識上升到實踐的高度，從而進一步打破了單片機的神秘面紗。</p><p>　　2、有利于邏輯思維的鍛煉。</p><p>　　在許多常規(guī)可生的日常學習中我們不難發(fā)現(xiàn)

46、這樣一個現(xiàn)象，不少學生的思維常處于混亂的狀態(tài)，寫作文來前言不搭后語，解起數(shù)學題來步驟混亂，這些都是缺乏思維訓練的結果，程序設計是公認的，最能直接有效的訓練學生的創(chuàng)造思維，培養(yǎng)分析問題解決問題的能力的方法之一。即使見到陌生的程序，從任務分析，確定算法界面布局，縮寫代碼到調試運行，都能順利完成。</p><p>　　整個過程需要我們有條理的構思，這之間有猜測設計，判斷思維的抽象思維訓練，又有分析問題解決問題，預測日標

47、等能力的培養(yǎng)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在本文的撰寫過程中，導師xx給予了悉心的指導和關心，使我克服了眾多困難終于完成了畢業(yè)設計的撰寫工作。導師淵博的知識、嚴謹求實的治學態(tài)度及敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，并將在我今后的人生道路上產生深遠的影響，在此論文完成之際，謹向導師致以崇高的敬意和衷心的感謝！</p><

48、;p>　　再一次感謝所有關心我、幫助我的人！</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　《單片機應用技術》、</p><p>　　《單片機應用實例》、</p><p>　　《單片機實訓教程》、</p><p>　　《單片機接口技術》、</p><p