基于单片机自动打铃器设计的分析.doc

本科学年论文 第 1 页 论文题目 基于单片机的自动打铃器的设计分 析 教学部 信息工程教学部 专 业 通信工程 年 级 2010级 班 级 二班 学 号 01009095 姓 名 吕久阳 本科学年论文 第 2 页 基基 于于 单单 片片 机机 的的 自自 动动 打打 铃铃 器器 的的 设设 计计 分分 析析 摘要 摘要 现代社会的发展越来越快 人们的时间观念也越来越强 而且学校师 生都要求一个准确的上下课时间 本次实验采用的是 AT89C51 单片机扩展芯片和 PNP 三极管做驱动 设计使用 AT89C51 使用 5V 电压供电 并且可以进行复位 调时 调 分的功能 计时数据的更新在计算机 C 语言的驱动下每秒自动进行一次 但不需程序 干预其输出状态 关键词关键词 单片机 AT89C51 打铃器 目录目录 第 1 章 引言 3 第 2 章 设计思路方案 3 2 1 设计的意义 4 2 2 总体设计的思路 4 2 3 各功能模块程序实现原理分析 4 2 4 AT89C51 单片机性能介绍 4 第 3 章 系统设计 5 3 1 系统的主要硬件电路 5 3 2 七段式数码管驱动模块硬件设计 5 3 3 蜂鸣器驱动模块设计 6 本科学年论文 第 3 页 第 4 章 软件设计 7 4 1 系统设计软件的基本内容 7 4 2 主程序设计流程 7 结论 参考文献 7 第一章第一章 引言引言 本设计是根据我们所学习的单片机课程 按照大纲要求对我们进行的一次课程检 验 是进行单片机课程训练的必要任务 也对我们掌握单片机应用有很大的帮助 掌 握单片机技术是一门不可或缺的技术 对我们将来的工作以及生活和学习都有很密切 的联系 近年来 随着电子技术和微机计算机的迅速发展 单片机的档次不断提高 其应用领域也在不断的扩大 已在工业控制 尖端科学 智能仪器仪表 日用家电 汽车电子系统 办公自动化设备 个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用 成 为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件 当今时代是一个新技术层出不穷的时代 在电子领域尤其是自动化智能控制领域 传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统 正以前所未有的速度被单片机智能 控制系统所取代 单片机具有体积小 功能强 成本低 应用面广等优点 可以说 智能控制与自动控制的核心就是单片机 目前 一个学习与应用单片机的高潮正在工 厂 学校及企事业单位大规模地兴起 学习单片机的最有效的方法就是理论与实践并 重 本文用 AT89C51 单片机设计的一个电子打铃系统 第二章第二章 设计思路方案设计思路方案 本科学年论文 第 4 页 2 1 设计的应用意义 单片机与接口技术 课程设计是在教学及实验基础上 对课程所学理论知 识的深化和提高 因此 要求学生能综合应用所学知识 设计与制造出具有较复杂功 能的小型单片机系统 并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练 能够较全 面地巩固和应用 单片机 课程中所学的基本理论和基本方法 并初步掌握小型单片 机系统设计的基本方法 培养独立思考 独立收集资料 独立设计规定功能的单片机 系统的能力 培养分析 总结及撰写技术报告的能力 2 2 总体设计的思路 1 设计能正常工作的一个单片机最小硬件系统 外围电路包括设置键盘 LCD 或 LED 的显示屏 2 进行软件设计 利用单片机系统时钟先设计一个高精度的内部时钟系统 最小精确时间为期 1 秒 3 在秒计数器的基础上设计一个 24 小时时钟 并设计若干定时功能 4 设计打铃执行机构 完成自动打铃功能 2 3 各功能模块程序实现原理分析 AT89C51 七段式数码管 铃声装置按钮控制 图 2 1 模块组成框图如图 2 1 所示 该模块由蜂鸣器驱动模块 蜂鸣器驱动模块和按钮 控制模块三部分组成 且三部分都通过 AT89C51 来实现 1 七段式数码管驱动模块 采用动态扫描方式 通过一组单片机端口驱动并联在一起的 LED 发光管的 一端 共阴或共阳端 LED 发光管的另一脚接通用 I O 口 控制其亮灭 该方法能驱动 较多的 LED 控制方式较灵活 而且节省单片机的资源 2 蜂鸣器驱动模块 采用压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器 压电蜂鸣片 阻抗匹 配器及共鸣箱 外壳等组成 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成 当接通电源后 1 5 15V 直流工作电压 多谐振荡器起振 输出 1 5 2 5KHZ 的音频信号 阻抗匹配 器推动压电蜂鸣片发声 3 按钮控制模块 四个按钮的一端分别接地 另一端接单片机一个端口的四个引脚 当某一个按钮 本科学年论文 第 5 页 按下的时候 其对应的引脚就由高电平变成低电平 然后通过单片机扫描读取引脚的 电平来判断按钮是否按下 2 4 AT89C51 单片机性能介绍 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压 高性能 CMOS8 位微处理器 俗称单片机 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术 制造 与工业标准的 MCS 51 指令集和输出管脚相兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪 烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器 为很多嵌入 式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 第三章第三章 系统设计系统设计 3 1 系统主要硬件电路系统主要硬件电路 系统主要硬件电路作为驱动整个打铃系统的电路又分为七段数码显示电路和蜂鸣 器驱动电路 由显示七段数码显示电路和蜂鸣器驱动电路组成的系统硬件主要电路如下 图 3 1 系统主要硬件电路 该系统通过按钮控制 系统使用 4 只按键 3 只按键用来调整时间 另 一只为强制打铃按钮 调整选择键 SET KEY P1 0 通过选择键选择调整位 选中位闪 烁 增加键 ADD KEY P1 1 按一次使选中位加 1 减少键 DEC KEY P1 2 按一次使选中 位减 1 如果长按 ADD KEY 或 DEC KEY 识别后则进行调时快进 此时停止闪烁 AT89C51 的计时和定时 在七段数码管上显示出来 实现 24 小时制电子钟 8 位数码 本科学年论文 第 6 页 管显示 显示时分秒 再通过蜂鸣器 BEEP P3 7 来实现打铃 3 2 七段式数码管驱动模块的硬件设计七段式数码管驱动模块的硬件设计 LED 数码管显示器内部有七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成 其结 果图如下所示 图 3 2 七段数码显示管 因而它的控制原理和发光二极管的控制原理是相同的 根据各管接线的形式 可分成 为阴极型和共阳极型 其八个接口对应的字形如下表 表一 数码管字型码表 显示字形DPGFEDCBA共阴极字型码共阳极字型 码 0001111110X3F0XC0 1000001100X060XF9 2010110110X5B0XA4 3010011110X4F0XB0 4011001100X660X99 5011011010X6D0X92 6011111010X7D0X82 7000001110X070XF8 8011111110X7F0X80 9011011110X6F0X90 A011101110X770X88 B011111000X7C0X83 C001110010X390XC6 D010111100X5E0XA1 E011110010X790X86 F011100010X710X8E 3 3 蜂鸣器驱动模块设计蜂鸣器驱动模块设计 本设计中的蜂鸣器驱动模块用到了蜂鸣器 SPEAKER 三极管 100 欧姆的电阻 本科学年论文 第 7 页 将蜂鸣器的一段接地 另一端接三极管的发射极 三极管的基极通过 100 欧姆的电阻 接在三极管的 P3 7 引脚 三极管的集电极接 5V 的电源 其电路图如下图所示 图 3 3 蜂鸣器驱动电路图 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计 软件是该 LED 显示屏控制系统的重要组成部分 在系统的软件设计中我们也才用 了模块化设计 将系统的各部分功能编写成子模块的形式 这样增强了系统软件的可 读性和可移植性 4 1 系统设计软件的主要内容系统设计软件的主要内容 系统软件设计由三个模块编程组成 蜂鸣器打铃编程 七段显示管显示编程 按键 编程 4 2 主程序设计流程主程序设计流程 主程序初始化 并打开中断 然后执行中断服务程序 实现 24 小时制电子钟 8 位数码管显示 显示时分秒显示格式 23 59 59 小时十位如果为 0 则不显示 到预 定时间启动蜂鸣器模拟打铃 蜂鸣器 BEEP P3 7 打铃方式分起床 熄灯铃和上 下课 铃两种系统使用 4 只按键 3 只按键用来调整时间 另一只为强制打铃按钮 调整选择 键 SET KEY P1 0 通过选择键选择调整位 选中位闪烁增加键 ADD KEY P1 1 按一次使选中位加 1 减少键 DEC KEY P1 2 按一次使选中位减 1 如果长按 ADD KEY 或 DEC KEY 识别后则进行调时快进 此时停止闪烁 主程序流程设计图 本科学年论文 第 8 页 开始 初始化 是否正常走时 打铃时间比较 打铃判断 执行 显示 按键检测 有键按下吗 获取键值按键处理 Y N Y N 图 4 1 如图所示主程序开始初始化后 就跳转到中断服务程序 如正常走时 则往下进 行打铃时间的比较 继续向下执行对打铃的判断程序 如不正常走时 则直接转到显 示程序 这以后 继续执行按键的检测 若有键按下 则取值打铃 反之 则返回到 中断服务程序的开始继续执行 主程序清单见附录 结论 结论 本系统被广泛用企事业单位 设计比较简单 经过一学期的学习 使 我对单片机有了初步的认识 了解了一些软件编程的技巧 经过这次的课程设计 使 我学会了课堂上学不到的知识 颇有一番感受 对于单片机更加的了解了 对各种器 件的使用方法更加熟悉 学会了电路的基本设计思路和原理 掌握单片机设计步骤 知道这门课程在工作中的重要性 由于知识点不够精通 所以经常出现问题 在程序 本科学年论文 第 9 页 设计中我太过马虎 导致第一次制作出来的打铃器不正常工作 仔细检查后我发现程 序有错误 然后经过仔细排查我修改了错误 在电路调试过程中我发现了电路的一些 问题 但在老师和同学们的同共努力下都得到解决 这些教训使我领悟到了科学是严 谨的 不能有一点马虎 所以我们在对待科学的态度上应该要一丝不苟 最终看到了 成果 另外 如果在工作中遇到困难 就要及