單片機自動打鈴課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　第二章 系統結構及主要元器件2</p><p>　　2.1作息時間控制鐘系統概述2</p><p>　　2.2設計任務和主要內容2</p><p>　　

2、第三章 硬件設計3</p><p>　　3.1單片機總體設計思路3</p><p>　　3.2各功能模塊程序實現原理分析3</p><p>　　3.3AT89C51單片機性能介紹4</p><p>　　3.4系統主要硬件電路5</p><p>　　第四章 軟件設計8</p><p>

3、　　4.1系統軟件設計的主要內容8</p><p>　　4.2主程序流程設計8</p><p>　　第五章 系統仿真及調試10</p><p>　　5.1系統調試10</p><p>　　5.2仿真結果10</p><p><b>　　結論11</b></p><

4、p><b>　　參考文獻12</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　本設計是根據我們所學習的單片機課程，按照大綱要求對我們進行的一次課程檢驗，是進行單片機課程訓練的必要任務，也對我們掌握單片機應用有很大的幫助。掌握單片機技術是一門不可或缺的技術，對我們將來的工作以及生活和學習都有很密切的聯系。近年來

5、，隨著電子技術和微機計算機的迅速發展，單片機的檔次不斷提高，其應用領域也在不斷的擴大，已在工業控制、尖端科學、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統、辦公自動化設備、個人信息終端及通信產品中得到了廣泛的應用，成為現代電子系統中最重要的智能化的核心部件。 </p><p>　　當今時代是一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，傳統的分立元件或數字邏輯電路構成的控制系統，正以前所未有的速

6、度被單片機智能控制系統所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優點，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、學校及企事業單位大規模地興起。學習單片機的最有效的方法就是理論與實踐并重，本文用AT89C51單片機設計的一個自動打鈴系統。</p><p>　　第二章 系統結構及主要元器件</p><p>　　2.1作息時間控制鐘系統概述&

7、lt;/p><p>　　本設計是一個具有報時功能的作息時間控制鐘。它利用89C51單片機的2Hz時基計時，進行年歷計算，并用的蜂鳴器驅動模塊將它報出來；在進行時間計算，分每加一時，都與規定的作息時間比較，如果相等則進行相應的控制或動作。由七段顯示驅動模塊、蜂鳴器驅動模塊和按鈕控制模塊三部分組成，四個按鍵用于報時及校正時間?，F代機關企業，特別是學校要求對時間加以控制，要按時打鈴及播放廣播，以保證學習與工作的正常運行。本

8、設計實現了這些功能，給學校及其他機關企業帶來方便，整體性好，人性化強、可靠性高，實現了對時間控制的智能化。</p><p>　　2.2設計任務和主要內容 </p><p>　　2.2.1設計任務 </p><p>　　用可編程器件為主體，設計并制作一臺自動打鈴系統。要求完成的作品必須固化軟件，測試檢查時上電即可工作，不允再用計算機下載。實現能夠顯示當前的時間，同時

9、能夠在規定的時間點控制打鈴裝置打出預期的鈴聲。另外增設四個按鈕，通過分配以實現對時間的調整，包括對時鐘、分鐘的增加和減少，秒鐘的清零；以及強制打鈴和關閉打鈴。 </p><p>　　2.2.2主要內容 </p><p>　　1、基本計時和顯示功能(用12小時制顯示)。包括上下午標志，時、分的數字顯示，秒信號指示。 2、能設置當前時間(含上、下午，時，分) 3、能實現基本打鈴功能，規定：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：單片機仿真器或程序固化設置 一臺；PC機一臺；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、設計</b></p><p>　　3.1單片機總體設計思路</p><p>　　(1)設計能正常工作的一個單片機最小硬件系統，外圍電路包括設置鍵LC或</p><p><b>　　LED的顯示屏；</b></p><p>　　(2)進行軟件設計，利用單片機系統時鐘先設計一個高精度的內部時鐘系統，最小精確時間為

12、期1秒；</p><p>　　(3)在秒計數器的基礎上設計一個24小時時鐘，并設計若干定時功能；</p><p>　　(4)設計打鈴執行機構，完成自動打鈴功能。</p><p>　　3.2各功能模塊程序實現原理分析 </p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　模塊組成框圖如

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

14、t;/p><p>　　3.2.2蜂鳴器驅動模塊</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成，當接通電源后（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，另一端接單片機一個端口的四個引腳，當某一個按鈕按下的時候，其對應的引腳就由高電平變成低電平，然后通過單片機掃描讀取引腳的電平來判斷按鈕是否按下。</p><p>　　3.3AT89C51單片機性能介紹</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節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。該

16、器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的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據

17、存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的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，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2

18、口為一個內部</p><p>　　圖3-2 89C51引腳圖</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 </p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。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：每當用作外部數據存儲器時，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行狀態ALE禁止，置位無效。為使該模塊化自動打鈴系統具有更加方便和靈活性，我們對系統的硬件做了精心設計。硬件電路包括七

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

21、</p><p>　　該系統通過按鈕控制（系統使用4只按鍵，3只按鍵用來調整時間，另一只為強制打鈴按鈕；調整選擇鍵SET_KEY：P1.0通過選擇鍵選擇調整位，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，識別后則進行調時快進，此時停止閃爍）AT89C51的計時和定時，在七段數碼管上顯示出來（實現24小時制電

22、子鐘，8位數碼管顯示，顯示時分秒），再通過蜂鳴器 (BEEP：P3.7)來實現打鈴。3.4.1七段式數碼管驅動模塊的硬件設計</p><p>　　LED數碼管顯示器內部有七個條形發光二極管和一個小圓點發光二極管組成，其結果圖如下所示：</p><p>　　圖3-4：七段數碼顯示管</p><p>　　因而它的控制原理和發光二極管的控制原理是相同的。根據各管接線的形

23、式，可分成共陰極型和共陽極型。其八個接口對應的字形如下表：</p><p>　　表一：數碼管字型碼表</p><p>　　3.4.2蜂鳴器驅動模塊的硬件設計</p><p>　　本設計中的蜂鳴器驅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：蜂鳴器驅動電路圖</p><p><b>　　軟件設計</b></p><p>　　軟件是該LED顯示屏控制系統的重要組成部分，在系統的軟件設計中我們也才用了模塊化設計，將系統的各部分功能編寫成子模塊的形式，這樣增強了系統軟件的可讀性和可移植性。</p>

25、<p>　　4.1系統軟件設計的主要內容</p><p>　　系統軟件設計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主程序流程設計</p><p>　　主程序初始化，并打開中斷，然后執行中斷服務程序。實現24小時制電子鐘，8位數碼管顯示，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、下課鈴兩種系統使用4只按鍵，3只按鍵用來調整時間，另一只為強制打鈴按鈕 調整選擇鍵SET_KEY：P1.0；通過選擇鍵選擇調整位，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，識別后則進行調時快進，此時停止閃爍。</p>

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

28、服務程序的開始繼續執行。</p><p>　　第五章 系統仿真及調試</p><p><b>　　5.1系統調試</b></p><p>　　根據系統設計方案，本系統的調試共分為三大部分：硬件調試，軟件調試和軟硬件聯調。由于在系統設計中采用模塊設計法，所以方便對各電路模塊功能進行逐級測試：LED驅動模塊的調試，數據存儲模塊的調試，PC機通信模

29、塊的調試等，最后將各模塊組合后進行整體測試。</p><p><b>　　5.1.1硬件調試</b></p><p>　　對各個模塊的功能進行調試，主要調試各模塊能否實現指定的功能。</p><p><b>　　5.1.2軟件調試</b></p><p>　　軟件調試采用單片機仿真器WAVE6000

30、L及微機，將編好的程序進行調試，主要是檢查語法錯誤。</p><p>　　5.1.3硬件軟件聯調</p><p>　　將調試好的硬件和軟件進行聯調，主要調試系統的實現功能。</p><p><b>　　5.2仿真結果</b></p><p>　　此系統的仿真效果很好，能實現設計要求和目的所規定的內容。下面是兩幅仿真結果圖

31、：</p><p>　　圖5-1 圖5-2</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　本系統被子廣泛用企事業單位，設計比較簡單。經過一學期的學習，使我對單片機有了初步的認識，了解了一些軟件編程的技巧。通過本次課課設，使我學會了課堂上學不到的知識。對單片機又有了

32、更深的認識，掌握單片機設計步驟，知道這門課程在工作中的重要性。在課程設計過程中也遇到了許多困難,但在老師和同學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心的教導,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實基礎.。 </p><p>　　課程設計加深了學生對所學課程理論的理解，擴展了教學中的實驗內容和要求，積累了實踐體驗和經驗，讓我們提前感受到畢業設計的大致過程，進

33、而能順利進入畢業設計，提高畢業設計質量和學生實際應用能力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、張毅剛．單片機原理及應用[M]．北京：高等教育出版社，2010.</p><p>　　2、蔡美琴．MCS-51系列單片機系統及其應用[M]．北京：高等教育出版社，2004.</p><p>