叮咚门铃设计.doc

单片机原理及系统课程设计报告叮咚门铃1 引言本文设计了一种基于单片机的“叮咚”门铃，主要有键盘，音频功率放大器，AT89C51单片机，扬声器等构成，通过单片机定时/计数器T0来产生700Hz和500Hz的频率来使扬声器发出“叮咚”声音。 在现代电子产品中，“叮咚”门铃以它成本低，方便快捷等优点占据了很大的市场空间。本课程设计是基于单片机的“叮咚”门铃，通过单片机控制输出频率，由音频功率放大器LM386放大给扬声器，使之发出叮咚声。虽然功能简单，但是由于其操作简单得到了广泛的应用。主要技术指标是当按下开关SP1，AT89S51单片机产生“叮咚”声从P1.0端口输出到LM386，经过放大之后送入喇叭2 设计方案及原理2.1 设计方案音乐门铃的设计方案，掌握了汇编语言的编程方法，并熟练的运用AT89C51单片机定时器产生固定频率的方波信号，推动喇叭发出声音，不同的声音是由相应的频率的震动产生，产生不同的音频要有不同固定周期的脉冲信号，要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期，然后将此周期除以2，即为半周期的时间。我们利用单片机的内部定时器T0，使其工作在计数器模式1，初始化适当的计数值TH0及TLO以及即时这个半周期的时间。2.2 基本原理当按下开关SP1，单片机产生“叮咚”声从P1.0端口输出到经过放大之后送入喇叭。具体实施如下：1.按以上要求制定设计方案，并绘制出系统工作框图，绘制程序流程图；2.按要求设计单片机的外围电路，给出电路原理图；3.单片机仿真器、电路板、电源等硬件正确可靠地连接；4.利用仿真器、单片机及电路板进行程序设计与调试；针对本课题的设计任务，进行分析得到：本次设计是利用单片机实现对扬声器发声的，控制采用按钮操作，AT89S51单片机进行控制，由音频功率放大器进行放大，最后使扬声器发出“叮咚”声音。3 硬件设计3.1 单片机选型：AT89C51 图1 AT89C51芯片AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有4K在系统可编程Flash存储器。AT89C51具有以下标准功能：4K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 图1 “叮咚”门铃总体设计框图3.2 复位电路：上电+按钮当8051的ALE及PSEN两引脚输出高电平，RST引脚高电平到时，单片机复位。RST/VPD端的高电平，若直接由启动瞬间产生，则为启动复位，若通过按动按钮产生高电平复位称手动复位。图中，上电时，接通电源，电容器C相当于瞬间短路，+5V加到了RST/VPD端，该高电平使8051全机复位。若运行过程中，需要程序从头执行，只需按动按钮S，则直接把+5V加到了RST/VPD端。 4 软件设计1.我们用单片机实定时/计数器T0来产生700HZ和500HZ的频率，根据定时/计数器T0，我们取定时250us，因此，700HZ的频率要经过3次250us的定时，而500HZ的频率要经过4次250us的定时，信号产生的方法:500Hz信号周期为2ms，信号电平为每1ms（4X250us）变反1次，2在设计过程，只有当按下SP1之后，才启动T0开始工作，当T0工作完毕，回到最初状态。 3“叮”和“咚”声音各占用0.5秒，因此定时/计数器T0要完成0.5秒的定时，对于以250us为基准定时2000次才可以。 图2 主程序流程图 图3 T0断程序框图4.1 定时器原理定时器工作的基本原理其实就是给初值，让它不断加1直至减完为模值，这个初值是送到TH和TL中的。它是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值。4.2 软件延时原理MCS-51的工作频率为12MHZ，机器周期与主频有关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/12MHZ）=1us。我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间，但同时由于单片机的运行速度很快其他的指令执行时间可以忽略不计。4.3 中断原理本系统主要使用了外部中断，中断信号有引脚INT0和INT1输入，低电平有效，CPU每个时钟周期都会检测INT0和INT1上的信号，8051允许外部中断以电平方式或负边沿方式两种中断方式输入中断请求信号，可由用户通过设置TCON中IT0和IT1位的状态来实现。以IT0为例，IT0=0，为电平触发方式，IT0=1，为负边沿触发方式，本设计采用电平方式，IE0为其中断标志位，有中断信号则置位，中断服务子程序响应后，IE0自动清零。IE中的EA为允许中断的总控制位，为1开启，EX0为外部中断允许控制位，为1开启。在优先级的允许下，一旦有外部中断信号产生，单片机CPU首先保护断点，PC值进栈，然后执行相应的中断服务子程序，执行完后，用RETI指令返回，此时CPU会从堆栈中取保存的断点地址，送回PC，程序再正常执行。 4.4 源程序及仿真图仿真图、源程序见附录。5 总结这次课程设计历时一周，通过在这一周内的课程设计我得到了不小的收获，发现了自己的很多不足，知识体系上的漏洞。首先选到这个题目，我就开始收集大量的资料，包括AT89C51芯片的原理，人的听力范围等等与课程设计相关的各类知识，我了解了很多之前并未注意的知识。准备工作做好后，万事俱备，很快就把线连好了，正因如此，我感觉自己的布线还比较美观和简练，只有一根由于遗漏产生的飞线。当用Protues画完电路，运行完听到清脆的铃声时，我十分高兴。理论联系实际给人对知识一种积极向上的对知识的渴望， 此次我的实验取得了圆满的成功，通过这次实验，开阔了我的视野，提高了我的兴趣，使我对单片机有了更深的了解。在今后的学习中我仍可以进行这方面的尝试，开拓自己的眼界和操作能力，提高自己的能力。6参考文献1 李华.单片机原理及应用M.兰州：兰州大学出版社，20012 夏明娜 高玉芝.单片机系统设计及应用M.北京：北京理工大学出版社，20117 附录7.1 Protues软件仿真显示截图 1.“叮咚”门铃仿真显示如图所示：图 “叮咚”门铃显示7.2 实验程序KEYBITP1.7LCNTEQU30HHCNTEQU31HFLAGEQU33H ;计数标志ORG00HSJMPSTARTORG0BH ;中断入口LJMPINT_T0START:MOVLCNT,#00HMOVHCNT,#00HCLRFLAGMOVTMOD,#01HMOVTH0,#(65536-700)/256;定时0.7毫秒MOVTL0,#(65536-700)MOD 256S1:JBKEY,$;等待按键LCALLDELAYJBKEY,$MOVIE,#82HSETBTR0SJMPS1INT_T0:INCLCNTMOVA,LCNTCJNEA,#100,I1MOVLCNT,#00HINCHCNTMOVA,HCNT CJNEA,#05H,I1;输出500个周期方波MOVHCNT,#00HINCFLAG;计数标志加1I1:CPLP1.0MOVA,FLAGCJNEA,#00H,I2LJMPK1;FLAG=0,发高频音I2:MOVA,FLAGCJNEA,#01H,I3LJMPK2;FLAG=1,发低频音I3:MOVA,FLAGCJNEA,#02H,I1MOVFLAG,#00HCLRTR0;FLAG=2,关定时器LJMPRETUNEK1:MOVTH0,#(65536-700)