数字电子打铃器数电课程设计.docx
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数字电子打铃器数电课程设计
重庆科技大学
课程设计报告
（数字电子技术）
院（系）:
_电气与信息学院___专业班级:
自动化
学生姓名:
陈东武学号:
设计地点（单位）_自动控制工程实验室________
设计题目:
_数字电子打铃器_____
完成日期：
2010年7月2日
指导教师评语:
_______________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
成绩（五级记分制）:
________________
指导教师（签字）:
________________
一，课程设计的目的
本课程设计是在学完《数字电子技术基础》《数字电子技术实验》之后，集中一周时间，进行的复杂程度较高，综合性较强的设计课题的实践环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：
1.使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题，解决问题的能力；
2.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；
3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
4、利用51单片机做，可以比较超前的学习单片机原理及C语言编程。
二，课程设计任务及指标要求
2.1设计任务
设计并制作一个用于学校的电子打铃器
电路设计指标要求和给定的条件:
2.1.1电子表的功能：
包括计时，对时，定时的功能
A.计时：
计时显示格式中有时/分/秒。
B.对时：
可以通过按键，设定电子表的时间。
C.定时：
可以通过按键，设定电子表的“响闹”时间，具有“闹”钟的功能。
2.1.1打铃器的功能：
包括打铃，打铃设置功能
2.2设计要求
1）设计时要综合考虑实用，经济并满足性能指标要求；
2）必须独立完成设计课题；
3）合理选用元器件；
4）按时完成设计任务并提交设计报告。
三、设计框图、方案及思路
3.1、设计方案概述
3.1.1本次课程设计采用的方案有：
方案一：
利用函数信号发生器来进行脉冲信号的输出、利用74LS160、74LS90或74160N来设置十进制、六进制和二十四进制的进位输出、利用数码显示器来显示时间、利用或门、与门、非门、与非门、等电路元件进行组合、级联后设计达到要求。
实现总原理图：
方案二：
利用STC89C51作为主控芯片，外接数码管电路和最小系统电路，功放驱动电路构成一个智能打铃器。
3.1.2方案选择
由于方案一利用组合逻辑电路和时序逻辑电路实现起来，需要的器件和步骤很多，比较繁琐，而且时间比较仓促，所以本次设计主要是以方案二来实现，即用单片机系统控制来实现。
本打铃器系统主要有51单片机最小系统、晶振电路、电源电路、闹铃信号放大电路构成。
实现了计时、对时调整时钟，设定电子表的“响闹”时间，具有“闹”钟的功能，整点报时等功能。
利用单片机编写程序，实现定时打铃和整点报时，通过设定打铃时间，，如果相等就进行开关电铃，不等则返回。
3.2、总体设计方案
3.2.1总体设计框图
３.3、设计原理分析
3.3.1校时模式
有时数字时钟会不准，这就需要校时来调节。
第一次按下Mode键，第一个指示灯亮，进入校时设置模式，可以开始对数字时钟的小时部分校时调节,按下Up键时增加，Down键是减；第二次按下Mode键，第二个指示灯亮，进入分钟部分校时调节。
秒钟部分通过小数点闪烁显示，闪一次就是一秒。
3.3.2定时模式
第三次按下Mode键，第三个指示灯亮，进入定时打铃设置模式，可以开始对闹铃的时钟部分进行设置，按下Up键时增加，Down键是减；第四次按下Mode键，可以对闹钟分钟部分进行设置。
本次课程设计的打铃器，铃声是用C语言编写的音乐小曲《两只老虎》，使得闹铃更动感，具有人性化和美感。
另外本打铃器还添加了整点报时功能，并且打铃的次数可以
3.3.3工作模式
第五次按下Mode键，指示灯都灯不亮，可以调节闹铃模式是否开和关，当按下Up键，数码管显示为00时，为关闭闹铃状态，显示为01时，为闹铃开启状态；当时钟走到所定的闹铃时刻，闹铃就开始响，直到小曲播放完停止；第六次按下Mode键，指示灯也都不亮，数码管上显示"85.00"或"85.01",可以设置是否整点报时：
数码管上显示"85.00"表示整点报时功能关闭，01表示报时功能开启，按UP或DN键可在00或01间循环选择。
四、各单元电路的设计原理及调试
4.1、硬件部分
4.1.1芯片部分
本部分用AT89C51单片机芯片，复位电路，晶振电路构成单片机最小系统，通过把编写好的程序烧录到C51芯片进行控制。
4.1.2放大电路
由于通过控制后，从单片机端口输出的驱动信号微弱，为了更好的达到效果，就需把驱动信号放大。
这里用LM386芯片构成功放电路。
4.1.3数码管部分
通过数码管部分，可以显示当前时间，还可以显示闹铃、整点报时的设置状态。
本次设计的初始化为时间为0时0分。
通过调节可以对准当前时间。
4.1.4电源部分
通过电源部分给单片机供电，AT89C51的稳态电压为5V。
4.1.5按键部分
通过按键部分，可以对时钟进行设置：
调整时钟进行对时，设置闹铃，关闭或启动闹铃，设置整点报时的开和关
4.16总实物图
4.2软件部分
4.2.1定时器T0的检测
4.2.2T0中断服务程序框图
4.2.3闹铃打铃流程
五、设计、安装及调试中的体会
在调试过程中，数码管经常显示断码，有一位不能正常显示数字，经过查阅资料才了解到管显示原理：
最常用的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。
数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。
而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。
其原理图如下。
其中引脚图的两个COM端连在一起，是公共端，共阴数码管要将其接地，共阳数码管将其接正5伏电源。
一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线（即a,b,c,d,e,f,g,dp）连在一起，而各自的公共端称为位选线。
显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。
数码管的8段，对应一个字节的8位，a对应最低位，dp对应最高位。
所以如果想让数码管显示数字0，那么共阴数码管的字符编码为00111111，即0x3f；共阳数码管的字符编码为11000000，即0xc0。
可以看出两个编码的各位正好相反。
共阳极组和共阴极组所送的编码是不同，刚开始我们做共阴极组，但送的是共阳极组编码，才至此调试现象。
后来输送共阴极组编码，调试成功。
其他方面的调试都没什么大问题。
本次课程设计还算顺利。
六、本次课程设计的心得体会
为期一周的数字电子技术课程设计结束了，我收获了很多。
本次课程设计虽然我没有用组合逻辑电路和时序逻辑电路来实现，但我利用这次课程设计的机会，自学了单片机，利用单片机，C语言编程来控制，实现了和用纯硬件完成的功能相同的电子打铃器，而且用软件代替了很多复杂的硬件电路。
这点让我感到很高兴，节约了硬件的花费成本。
在以后的工程实践中这点也是值得考虑的一部分。
由于时间的仓促，也就没时间在做一个纯硬件的打铃器。
但在此过程中我和其他组员也查了资料，探讨这个设计方案，并借此课程设计机会学习了一下硬件电路设计方面的知识。
当然，在此过程中我也曾遇到过硬件，软件方面的问题，但通过图书馆看书、网上查阅资料，得到了解决办法。
在本次数字电子技术课程中，老师和同学们也给了很大帮助。
在此我对老师和同学们表示衷心的感谢。
七、参考文献
1、C程序设计（第三版）谭浩强著，清华大学出版社，2005年7月
2、电子CAD——基于Protel99SE（高等职业教育“十一五”精品课程规划教材）及力主编，北京邮电大学出版社，2008年
3、付家才电子工程实践技术，化学出版社，2003年9月
4、高吉祥电子技术基础实验与课程设计，电子工业出版社，2005年6月
5、康华光电子技术基础模拟部分（第五版），高等教育出版社，2007年12月
6、康华光电子技术基础数字部分（第五版），高等教育出版社，2007年12月
7、例说51单片机（C语言版）人民邮电出版社，2008年4月
八、附录
附件1整机电路图
附件2程序清单
#include"reg51.h"
#include
#defineTHCO0xee
#defineTLCO0x0
#defineFREQ11059200
unsignedcharcodeDuan[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x38};
//共阴极数码管，0-9段码表
unsignedcharData_Buffer[4]={0,0,0,0};
//四个数码管显示数值，数组变量定义
unsignedcharHour=0,Min=0,Sec=0;//实时时间
unsignedcharN_Hour=0,N_Min=0;//闹钟时间
bitN_flag=0;//1\0:
贪睡功能开启或关闭
bitBrush_flag=0;//更新数码管标志
sbitP10=P1^0;//四个数码管的位码口定义
sbitP11=P1^1;
sbitP12=P1^2;
sbitP13=P1^3;
sbitK_Mode=P2^0;//按键定义
sbitK_UP=P2^1;
sbitK_DN=P2^2;
sbitLED1=P2^3;//四个指示灯
sbitLED2=P2^4;
sbitLED3=P2^5;
sbitLED4=P2^6;
sbitPIN_MSC=P1^4;//音乐输出端口//
unsignedcharMode=0;
//MODE,0:
实时时钟；1：
修改小时；2：
修改分钟，3：
修改闹钟小时，4：
修改闹钟分钟，5：
启停闹钟;6:
整点报时
bitN_Ring=0;//启动闹铃标志，1：
启动
bitN_keyclose=0;//1:
贪睡功能开启时，有键按下，即关闭贪睡闹钟
unsignedcharZD_time=1;//整点报时
bitZD_N_flag=1;//整点报时功能开启否
unsignedcharcodemusic_table[]={//两只老虎,高4位为音乐节拍，低4位为音符
0x31,0x32,0x33,0x31,0x31,0x32,0x33,0x31,0x33,0x34,0x45,0x33,0x34,0x45,
0x25,0x16,0x25,0x14,0x33,0x31,0x25,0x16,0x25,0x14,0x33,0x31,
0x31,0x35,0x41,0x31,0x35,0x41,
0
};
unsignedcharcodemusic_l_tab[8]={0,1,2,3,4,6,8,16};//节拍延时单位
unsignedcharcodemusic_freq_tab[16]={
0xff,0xea,//0休止符
255-FREQ/24/1049/256,//1do高字节//255-FREQ/24/x/256
255-FREQ/24/1049%256,//1do低字节//256-FREQ/24/x%256
255-FREQ/24/1178/256,256-FREQ/24/1178%256,//2re
255-FREQ/24/1322/256,256-FREQ/24/1322%256,//3mi
255-FREQ/24/1400/256,256-FREQ/24/1400%256,//4fa
255-FREQ/24/1572/256,256-FREQ/24/1572%256,//5suo
255-FREQ/24/1665/256,256-FREQ/24/1665%256,//6la
255-FREQ/24/1869/256,256-FREQ/24/1869%256,//7xi
};
unsignedchartemp_TH1;
unsignedchartemp_TL1;
voidmusic_delay（unsignedcharn）;//音乐节拍延时
voidmusic_play（unsignedchar*msc）;//播放音乐子程序
voidmain（）
{
TMOD=0x11;//定时器0初始化
TH0=THCO;
TL0=TLCO;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
TR1=0;
ET1=1;
while
（1）
{
if（N_Ring==1）//闹铃启动
{
music_delay（10）;
music_play（music_table）;//播放音乐一次
}
else
{
if（ZD_N_flag==1&&ZD_time!
=0）//整点报时功能开启，且报时次数不为0
{
while（ZD_time>0）//整点响ZD_time次
{
PIN_MSC=0;
music_delay（4）;
PIN_MSC=1;
music_delay（4）;
ZD_time--;
}
}
}
if（Brush_flag==1）//更新数码管显示
{
Brush_flag=0;
if（Mode<=2）//实时时间
{Data_Buffer[0]=Hour/10;
Data_Buffer[1]=Hour%10;
Data_Buffer[2]=Min/10;
Data_Buffer[3]=Min%10;}
elseif（Mode<=4）//闹钟时间
{
Data_Buffer[0]=N_Hour/10;
Data_Buffer[1]=N_Hour%10;
Data_Buffer[2]=N_Min/10;
Data_Buffer[3]=N_Min%10;
}
elseif（Mode==5）
{
Data_Buffer[0]=10;//L段码序号
Data_Buffer[1]=10;
Data_Buffer[2]=0;
Data_Buffer[3]=N_flag;
}
elseif（Mode==6）
{
Data_Buffer[0]=8;//B段码序号
Data_Buffer[1]=5;//S
Data_Buffer[2]=0;
Data_Buffer[3]=ZD_N_flag;
}
}
}
}
voidtimer0（）interrupt1
{
staticunsignedcharBit=0;//静态变量，退出程序后，值保留
staticunsignedcharcount=0,K_count=0;
staticunsignedchartime_n=0;
TH0=THCO;
TL0=TLCO;
count++;
if（count>=200）//秒计时，定时器定时5ms,计200次为一秒
{
count=0;
Sec++;
if（Sec>=60）
{
Sec=0;
Min++;Brush_flag=1;//更新数码管显示
if（Min>=60）//时间计时
{
Min=0;Hour++;
if（Hour>=24）Hour=0;
ZD_time=Hour;//整点响
}
if（N_Hour==Hour&&N_Min==Min）//闹钟相等
{N_Ring=1;N_keyclose=1;}
elseN_Ring=0;//贪睡功能关闭，则最多闹一分钟
if（N_keyclose&&N_flag）//贪睡功能开启，且未按键关闭
{
if（time_n==0）N_Ring=1;//第一次需开启闹钟
time_n++;
if（time_n>=5）{time_n=0;}//后4分钟关闭闹钟
}
elsetime_n=0;
if（Min==30）
{
ZD_time=1;//半点响一声
}
}
}
Bit++;
if（Bit>=4）Bit=0;
P1|=0x0f;//先关位码
P0=Duan[Data_Buffer[Bit]];//开段码
if（count<100&&Bit==1）P0|=0x80;//0.5S中间小数点亮，之后灭，不断循环
switch（Bit）//送位码
{
case0:
P10=0;break;
case1:
P11=0;break;
case2:
P12=0;break;
case3:
P13=0;break;
}
if（K_Mode==0||K_UP==0||K_DN==0）//有键按下,低电平按下
{
K_count++;
if（K_count>=30）//消除抖动处理
{
if（N_flag==0&&N_Ring==1）//贪睡功能关闭,且闹铃启动
{N_Ring=0;return;}
K_count=0;
Brush_flag=1;
if（K_Mode==0）//修改Mode,
{
Mode++;
if（Mode>=7）Mode=0;
if（Mode==0）{LED1=1;LED2=1;LED3=1;LED4=1;}//实时时间
elseif（Mode==1）LED1=0;//修改小时
elseif（Mode==2）{LED1=1;LED2=0;}//修改分钟
elseif（Mode==3）{LED2=1;LED3=0;}//修改分钟
elseif（Mode==4）{LED3=1;LED4=0;}//修改分钟
}
elseif（K_UP==0）
{
if（N_Ring==1&&N_flag==1）
{N_Ring=0;N_keyclose=0;return;}//关闭闹铃
if（Mode==1）//实时时间小时加
{Hour++;if（Hour>=24）Hour=0;}
elseif（Mode==2）//实时时间分钟加
{Min++;if（Min>=60）Min=0;}
elseif（Mode==3）//闹钟时间小时加
{N_Hour++;if（N_Hour>=24）N_Hour=0;}
elseif（Mode==4）//闹钟时间分钟加
{N_Min++;if（N_Min>=60）N_Min=0;}
elseif（Mode==5）N_flag=!
N_flag;
elseif（Mode==6）ZD_N_flag=!
ZD_N_flag;
}
elseif（K_DN==0）
{
if（Mode==1）//小时减
{
if（Hour==0）Hour=23;
elseHour--;
}
elseif（Mode==2）//分钟减
{
if（Min==0）Min=59;
elseMin--;
}
elseif（Mode==3）//小时减
{
if（N_Hour==0）N_Hour=23;
elseN_Hour--;
}
elseif（Mode==4）//分钟减
{
if（N_Min==0）N_Min=59;
elseN_Min--;
}
elseif（Mode==5）N_flag=!
N_flag;
elseif（Mode==6）ZD_N_flag=!
ZD_N_flag;
}
}
}
elseK_count=0;
}
//---------------------------------------------------------------------------//
voidmusic_int_t1（void）interrupt3using1//定时中断1//
{
PIN_MSC=~PIN_MSC;
TH1=temp_TH1;
TL1=temp_TL1;
}
//---------------------------------------------------------------------------//
voidmusic_delay（unsignedcharn）//延时ms毫秒
{
//延时125*n毫秒
unsignedchari=125,j;
do{
do{
for（j=0;j<230;j++）_nop_（）;
}while（--i）;
}while（--n）;
/*inti;
for（;ms>0;ms--）
{for（i=1;i<124;i++）
{;}
}
*/
}
//---------------------------------------------------------------------------//
voidmusic_play（unsignedchar*msc）//音乐
{
unsignedcharmusic_long;//节拍
unsignedcharmusic_data=0;//音符数据
temp_TH1=0xff;
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