单片机课程设计(简易门铃).doc

单片机课程设计论文设计题目：基于单片机的简易门铃的设计学院：汽车学院班级：电气工程及其自动化3班成员名单：摘要：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。 1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。2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。关键词：AT89C51单片机 ；扬声器 ；频率；目录一、设计任务及方案分析.41、设计任务及要求.42、总体方案设计.4二、芯片功能简介.5三、硬件系统电路设计.81、系统板上硬件连线.82、硬件连接图及其电路仿真.9四、软件编程调试及性能分析.101、程序流程图.102、汇编源程序.12五、总结.13参考文献.14谢辞.14一、设计任务及方案分析1、设计任务及要求当按下开关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；2、总体方案设计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，AT89C51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。单片机AT89C51按钮晶振电路音频放大器扬声器图1 “叮咚”门铃总体设计框图该系统的设计在总体上分为以下几个部分：1单片机控制部分； 2 音频功率放大器部分；3 扬声器输出部分。二、芯片功能简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。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，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机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。1主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 AT89C51单片机内部结构框图三、硬件系统电路设计1、系统板上硬件连线 1) 把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口上；2) 在“音频放大模块”区域中的SPK OUT端口上接上一个8欧或者是16欧的喇叭； 3) 把“单片机系统”区域中的P3.7/RD端口用导线连接到“独立式键盘”区域中的SP1端口上；2、硬件连接图及其电路仿真四、软件编程调试及性能分析1、程序流程图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。 开始T0初始化T0开中断启动T0工作T0工作完毕否？SP1按下否？YESNOYESNO 主程序流程图该流程图是“叮咚”门铃系统设计，通过单片机的初始化判断按钮是否按下，通过单片机系统进行控制，使扬声器发出“叮咚”声音。T0中断入口T05S=0，Flag取反T05S加1中断返回P1.0取反T5HZ=0T7HZ=0Flag=0T7HZ加1T5HZ加1Flag=1T05S=2000吗？T7HZ=3吗？T5HZ=4吗？NOYESNOYESYESNOT0中断程序框图2、汇编源程序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)/256 ;高频音MOVTL0,#(65536-700)MOD 256LJMPRETUNEK2:MOVTH0,#(65536-1000)/256;低频音MOVTL0,#(65536-1000)MOD 256RETUNE:RETIDELAY:MOVR5,#20D1:MOVR6,#250DJNZR6,$DJNZR5,D1RETEND五、总结这次课程设计历时两周，通过团队合作我们在这两周内得到了不小的收获，发现了自己的很多不足，知识体系上的漏洞，看到了我们的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。首先选到这个题目，我们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，我们了解了很多之前并未注意的知识。拿到元件后，我们花了很长时间查阅各器件的功能引脚，详细了解了每个元件的功能后，为了使布线图美观和布线最优，我们花了半小时用铅笔花布线图，准备工作做好后，万事俱备，很快就把线连好了，正因如此，我们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。当焊接完电路，听到清脆的叮咚声时，我们十分高兴。理论联系实际给人对知识一种积极向上的对知识的渴望， 此次我们的实验取得了圆满的成功，通过这次实验，开阔了我门的视野，提高了我们的兴趣。在今后的学习中我们仍可以进行这方面的尝试，开拓自己的眼界和操作能力，提高自己的动手制作能力，在动手中学习，再动手中成长收获。参考文献1 刘复华. 单片机及其应用系统. 北京：清华大学出版社，19922 张义和，陈敌北. 例说8051. 北京：人民邮电出版社，2006，1月3 彭为，黄科，雷道仲. 单片机典型系统设计实例精讲. 北京：电子工业出版社，2006，5月4 张毅刚，刘杰. 单片机原理及应用. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004，6月5 赵茂泰. 智能仪器原理及应用. 北