單片機(jī)自動打鈴課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　第二章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要元器件2</p><p>　　2.1作息時間控制鐘系統(tǒng)概述2</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容2</p><p>　　

2、第三章 硬件設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.1單片機(jī)總體設(shè)計(jì)思路3</p><p>　　3.2各功能模塊程序?qū)崿F(xiàn)原理分析3</p><p>　　3.3AT89C51單片機(jī)性能介紹4</p><p>　　3.4系統(tǒng)主要硬件電路5</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)8</p><p>

3、　　4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容8</p><p>　　4.2主程序流程設(shè)計(jì)8</p><p>　　第五章 系統(tǒng)仿真及調(diào)試10</p><p>　　5.1系統(tǒng)調(diào)試10</p><p>　　5.2仿真結(jié)果10</p><p><b>　　結(jié)論11</b></p><

4、p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是根據(jù)我們所學(xué)習(xí)的單片機(jī)課程，按照大綱要求對我們進(jìn)行的一次課程檢驗(yàn)，是進(jìn)行單片機(jī)課程訓(xùn)練的必要任務(wù)，也對我們掌握單片機(jī)應(yīng)用有很大的幫助。掌握單片機(jī)技術(shù)是一門不可或缺的技術(shù)，對我們將來的工作以及生活和學(xué)習(xí)都有很密切的聯(lián)系。近年來

5、，隨著電子技術(shù)和微機(jī)計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，單片機(jī)的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動化設(shè)備、個人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。 </p><p>　　當(dāng)今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未有的速

6、度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機(jī)。目前，一個學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)的高潮正在工廠、學(xué)校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。學(xué)習(xí)單片機(jī)的最有效的方法就是理論與實(shí)踐并重，本文用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的一個自動打鈴系統(tǒng)。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要元器件</p><p>　　2.1作息時間控制鐘系統(tǒng)概述&

7、lt;/p><p>　　本設(shè)計(jì)是一個具有報(bào)時功能的作息時間控制鐘。它利用89C51單片機(jī)的2Hz時基計(jì)時，進(jìn)行年歷計(jì)算，并用的蜂鳴器驅(qū)動模塊將它報(bào)出來；在進(jìn)行時間計(jì)算，分每加一時，都與規(guī)定的作息時間比較，如果相等則進(jìn)行相應(yīng)的控制或動作。由七段顯示驅(qū)動模塊、蜂鳴器驅(qū)動模塊和按鈕控制模塊三部分組成，四個按鍵用于報(bào)時及校正時間?，F(xiàn)代機(jī)關(guān)企業(yè)，特別是學(xué)校要求對時間加以控制，要按時打鈴及播放廣播，以保證學(xué)習(xí)與工作的正常運(yùn)行。本

8、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了這些功能，給學(xué)校及其他機(jī)關(guān)企業(yè)帶來方便，整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對時間控制的智能化。</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容 </p><p>　　2.2.1設(shè)計(jì)任務(wù) </p><p>　　用可編程器件為主體，設(shè)計(jì)并制作一臺自動打鈴系統(tǒng)。要求完成的作品必須固化軟件，測試檢查時上電即可工作，不允再用計(jì)算機(jī)下載。實(shí)現(xiàn)能夠顯示當(dāng)前的時間，同時

9、能夠在規(guī)定的時間點(diǎn)控制打鈴裝置打出預(yù)期的鈴聲。另外增設(shè)四個按鈕，通過分配以實(shí)現(xiàn)對時間的調(diào)整，包括對時鐘、分鐘的增加和減少，秒鐘的清零；以及強(qiáng)制打鈴和關(guān)閉打鈴。 </p><p>　　2.2.2主要內(nèi)容 </p><p>　　1、基本計(jì)時和顯示功能(用12小時制顯示)。包括上下午標(biāo)志，時、分的數(shù)字顯示，秒信號指示。 2、能設(shè)置當(dāng)前時間(含上、下午，時，分) 3、能實(shí)現(xiàn)基本打鈴功能，規(guī)定：上

10、午6：00起床鈴：打鈴5秒、停2秒、再打鈴5秒。 下午10：30熄燈鈴：打鈴5秒、停2秒、再打鈴5秒。 鈴聲可用小喇叭播放，凡是用到鈴聲功能的均按此處理。</p><p>　　2.3器材儀表：儀器：單片機(jī)仿真器或程序固化設(shè)置 一臺；PC機(jī)一臺；萬用表一塊；主要元器件：89C51一片，鍵盤或按鍵一套，顯示屏LCD或LED一塊，喇叭一個。</p><p><b>　　第三章 硬件

11、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1單片機(jī)總體設(shè)計(jì)思路</p><p>　　(1)設(shè)計(jì)能正常工作的一個單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)，外圍電路包括設(shè)置鍵LC或</p><p><b>　　LED的顯示屏；</b></p><p>　　(2)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，利用單片機(jī)系統(tǒng)時鐘先設(shè)計(jì)一個高精度的內(nèi)部時鐘系統(tǒng)，最小精確時間為

12、期1秒；</p><p>　　(3)在秒計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個24小時時鐘，并設(shè)計(jì)若干定時功能；</p><p>　　(4)設(shè)計(jì)打鈴執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成自動打鈴功能。</p><p>　　3.2各功能模塊程序?qū)崿F(xiàn)原理分析 </p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　模塊組成框圖如

13、圖3-1所示，該模塊由蜂鳴器驅(qū)動模塊、蜂鳴器驅(qū)動模塊和按鈕控制模塊三部分組成。且三部分都通過AT89C51來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3.2.1七段式數(shù)碼管驅(qū)動模塊</p><p>　　采用動態(tài)掃描方式，通過一組單片機(jī)端口驅(qū)動并聯(lián)在一起的LED發(fā)光管的一端(共陰或共陽端)，LED發(fā)光管的另一腳接通用I/O口，控制其亮滅。該方法能驅(qū)動較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。&l

14、t;/p><p>　　3.2.2蜂鳴器驅(qū)動模塊</p><p>　　采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.5-15V直流工作電壓），多諧振蕩器起振,輸出1.5～2.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。</p><p>　　3.2.3按鈕控制模塊<

15、/p><p>　　四個按鈕的一端分別接地，另一端接單片機(jī)一個端口的四個引腳，當(dāng)某一個按鈕按下的時候，其對應(yīng)的引腳就由高電平變成低電平，然后通過單片機(jī)掃描讀取引腳的電平來判斷按鈕是否按下。</p><p>　　3.3AT89C51單片機(jī)性能介紹</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該

16、器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。引腳說明： VCC：供電電壓。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)

17、存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2

18、口為一個內(nèi)部</p><p>　　圖3-2 89C51引腳圖</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 </p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以

19、不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。為使該模塊化自動打鈴系統(tǒng)具有更加方便和靈活性，我們對系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計(jì)。硬件電路包括七

20、段式數(shù)碼管驅(qū)動模塊、蜂鳴器驅(qū)動模塊、按鈕控制模塊等三大模塊。</p><p>　　3.4系統(tǒng)主要硬件電路</p><p>　　系統(tǒng)主要硬件電路作為驅(qū)動整個打鈴系統(tǒng)的電路又分為七段數(shù)碼顯示電路和蜂鳴器驅(qū)動電路。</p><p>　　由顯示七段數(shù)碼顯示電路和蜂鳴器驅(qū)動電路組成的系統(tǒng)硬件主要電路如下：</p><p>　　圖3-3：系統(tǒng)主要硬件電路

21、</p><p>　　該系統(tǒng)通過按鈕控制（系統(tǒng)使用4只按鍵，3只按鍵用來調(diào)整時間，另一只為強(qiáng)制打鈴按鈕；調(diào)整選擇鍵SET_KEY：P1.0通過選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍；增加鍵ADD_KEY：P1.1按一次使選中位加1；減少鍵DEC_KEY：P1.2按一次使選中位減1；如果長按ADD_KEY或DEC_KEY，識別后則進(jìn)行調(diào)時快進(jìn)，此時停止閃爍）AT89C51的計(jì)時和定時，在七段數(shù)碼管上顯示出來（實(shí)現(xiàn)24小時制電

22、子鐘，8位數(shù)碼管顯示，顯示時分秒），再通過蜂鳴器 (BEEP：P3.7)來實(shí)現(xiàn)打鈴。3.4.1七段式數(shù)碼管驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　LED數(shù)碼管顯示器內(nèi)部有七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，其結(jié)果圖如下所示：</p><p>　　圖3-4：七段數(shù)碼顯示管</p><p>　　因而它的控制原理和發(fā)光二極管的控制原理是相同的。根據(jù)各管接線的形

23、式，可分成共陰極型和共陽極型。其八個接口對應(yīng)的字形如下表：</p><p>　　表一：數(shù)碼管字型碼表</p><p>　　3.4.2蜂鳴器驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的蜂鳴器驅(qū)動模塊用到了蜂鳴器（SPEAKER）、三極管、100歐姆的電阻。將蜂鳴器的一段接地，另一端接三極管的發(fā)射極，三極管的基極通過100歐姆的電阻接在三極管的P3.7引腳，三極管

24、的集電極接+5V的電源。其電路圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-5：蜂鳴器驅(qū)動電路圖</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軟件是該LED顯示屏控制系統(tǒng)的重要組成部分，在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中我們也才用了模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)的各部分功能編寫成子模塊的形式，這樣增強(qiáng)了系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性。</p>

25、<p>　　4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容</p><p>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由三個模塊編程組成：蜂鳴器打鈴編程，七段顯示管顯示編程，按鍵編程。</p><p>　　4.2主程序流程設(shè)計(jì)</p><p>　　主程序初始化，并打開中斷，然后執(zhí)行中斷服務(wù)程序。實(shí)現(xiàn)24小時制電子鐘，8位數(shù)碼管顯示，顯示時分秒顯示格式：23-59-59（小時十位如果為0則不顯示）&#

26、160;到預(yù)定時間啟動蜂鳴器模擬打鈴，蜂鳴器BEEP：P3.7打鈴方式分起床、熄燈鈴和上、下課鈴兩種系統(tǒng)使用4只按鍵，3只按鍵用來調(diào)整時間，另一只為強(qiáng)制打鈴按鈕 調(diào)整選擇鍵SET_KEY：P1.0；通過選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍增加鍵ADD_KEY：P1.1；按一次使選中位加1減少鍵DEC_KEY；P1.2；按一次使選中位減1，如果長按ADD_KEY或DEC_KEY，識別后則進(jìn)行調(diào)時快進(jìn)，此時停止閃爍。</p>

27、<p><b>　　主程序流程設(shè)計(jì)圖：</b></p><p><b>　　圖4-1</b></p><p>　　如圖所示主程序開始初始化后，就跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，如正常走時，則往下進(jìn)行打鈴時間的比較，繼續(xù)向下執(zhí)行對打鈴的判斷程序；如不正常走時，則直接轉(zhuǎn)到顯示程序。這以后，繼續(xù)執(zhí)行按鍵的檢測，若有鍵按下，則取值打鈴；反之，則返回到中斷

28、服務(wù)程序的開始繼續(xù)執(zhí)行。</p><p>　　第五章 系統(tǒng)仿真及調(diào)試</p><p><b>　　5.1系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)法，所以方便對各電路模塊功能進(jìn)行逐級測試：LED驅(qū)動模塊的調(diào)試，數(shù)據(jù)存儲模塊的調(diào)試，PC機(jī)通信模

29、塊的調(diào)試等，最后將各模塊組合后進(jìn)行整體測試。</p><p><b>　　5.1.1硬件調(diào)試</b></p><p>　　對各個模塊的功能進(jìn)行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能。</p><p><b>　　5.1.2軟件調(diào)試</b></p><p>　　軟件調(diào)試采用單片機(jī)仿真器WAVE6000

30、L及微機(jī)，將編好的程序進(jìn)行調(diào)試，主要是檢查語法錯誤。</p><p>　　5.1.3硬件軟件聯(lián)調(diào)</p><p>　　將調(diào)試好的硬件和軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，主要調(diào)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能。</p><p><b>　　5.2仿真結(jié)果</b></p><p>　　此系統(tǒng)的仿真效果很好，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求和目的所規(guī)定的內(nèi)容。下面是兩幅仿真結(jié)果圖

31、：</p><p>　　圖5-1 圖5-2</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本系統(tǒng)被子廣泛用企事業(yè)單位，設(shè)計(jì)比較簡單。經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，使我對單片機(jī)有了初步的認(rèn)識，了解了一些軟件編程的技巧。通過本次課課設(shè)，使我學(xué)會了課堂上學(xué)不到的知識。對單片機(jī)又有了

32、更深的認(rèn)識，掌握單片機(jī)設(shè)計(jì)步驟，知道這門課程在工作中的重要性。在課程設(shè)計(jì)過程中也遇到了許多困難,但在老師和同學(xué)們的同共努力下都得到解決,最終看到了成果.我感謝老師這一年來對我們細(xì)心的教導(dǎo),使我熟悉了一些軟件方面的知識,相信定會為日后工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).。 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)加深了學(xué)生對所學(xué)課程理論的理解，擴(kuò)展了教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，積累了實(shí)踐體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，讓我們提前感受到畢業(yè)設(shè)計(jì)的大致過程，進(jìn)

33、而能順利進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量和學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、張毅剛．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：高等教育出版社，2010.</p><p>　　2、蔡美琴．MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用[M]．北京：高等教育出版社，2004.</p><p>