课程设计报告自动打铃系统Word文件下载.docx
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铃声可用小喇叭播放，凡是用到铃声功能的均按此处理。
（二）发挥部分
1、增加整点报时功能，整点时响铃5秒，要求有控制启动和关闭功能。
2、增加调整起床铃、熄灯铃时间的功能。
3、增设上午4节课的上下课打铃功能，规定如下：
7．30上课，8．20下课：
8．30上课，9．20下课；
9．40上课，10．30下课；
10．40上课，11．30下课；
每次铃声5秒。
4、特色和创新自选。
1.2性能指标
1.时钟：
上下午（1位）、时（2位）、分（2位）
2.校对键：
确认键/设置键、右移键/灭铃键、加键、减键
3.响铃：
蜂鸣器二.设计方案
二、设计方案
按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、显示模块、键扫描接口电路共四个模块组成，电路系统构成框图如图1.1所示通过内部定时产生中断，从而驱动电铃打铃。
电路系统构成框图如图1.1所示。
主控芯片使用51系列AT89C52单片机，采用高性能的静态80C51设计，由先进工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器。
它是一种高性能、低功耗的8位COMS微处理芯片，市场应用最多。
时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片DS1302。
采用DS1302作为主要计时芯片、可以做到计时准确。
更重要的是，DS1302可以在很小的电流的后备电源（2.5~5.5V电源，在2.5V时耗电小于300nA）下继续计时，并可编程选择多种充电电流对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。
采用串行数据传输，与单片机硬件连接简单，如果使用时钟芯片DS12887，将采用并行数据传输，占用更多的硬件资源。
因此为节省单片机端口，时钟芯片采用DS1302。
电铃
1.1硬件电路设计
设定51单片机工作在定时器工作方式1，每100ms产生一次中断，利用软件将基准100ms单元进行累加，当定时器产生10次中断就产生1S信号，这时秒单元加1。
同理，对分单元时单元和上下午单元计数，从而产生秒，分，时，上下午的值，通过五位七段显示器进行显示。
由于动态显示法需要数据锁存等硬件，接口较复杂，考虑显示只有五位，且系统没有其他复杂的处理任务，所以采用动态扫描实现LED的显示。
本系统采用四个按键，1键为功能键，另外三个做控制键。
按一下1键进入时间设置，接着按2键选择需要调整的位，然后按3和4键进行时调整，按3键进行加数，按4键进行减数，按两下1键调整结束时钟继续走动。
当时钟时间与设置时间一致时，驱动电路动作进行打铃，按时间点不同打铃规则不同，此时按2键强制灭铃。
三、系统硬件设置
3.1单片机最小系统
单片机最小应用系统的设计电路原理图，如图3.1所示。
本次设计我们选用了AT89C52单片机。
该单片机要求电源电压为+5V，所以40号引脚接+5V电源，20号脚接地。
因为AT89C52单片机的片内ROM为4KB，128位RAM，根据初步分析，本设计程序应该小于4KB，故无须外扩的ROM，所以单片机应直接访问片内程序存储器，单片机的31号脚接高电平。
AT89C52单片机是一种时序逻辑电路，必须有脉冲信号才能正常工作，而时钟脉冲是由振荡电路提供的，时钟可以由内部方式或外部方式产生，内部振荡方式，只要接上两个微调电容和一个晶振即可，其中微调电容选用33pF其作用是稳定振荡频率，快速起振。
本次毕业设计我们采用内部振荡方式,外接晶振为11.0592MHz,振荡周期=1/11.0592μs，时钟周期=2/11.0592μs，机器周期=12/11.0592μs，指令周期=1～4μs。
AT89C52在开机时需复位，以便CPU及其它功能部件都处于确定的初始状态，有利于进行下一步操作。
MCS-51系列单片机的有效复位信号两个机器周期以上的高电平。
其复位的实现通常可以采用开机上电复位和外部手动复位两种方式。
图中采用的是开机上电复位，复位电路由10μF的电解电容和8.2K电阻组成,其时间常数为T=RC，T=10μf×
8.2k，T=82ms大于10ms，所以单片机能够有效复位，单片机只要保持82ms以上的高电平就能使单片机有效复位
图3.1单片机最小应用系统
3.2时钟电路DS1302
（1）性能特性
实时时钟可对秒，分，时等进行计数，存在高速数据暂存的31*8位RAM，最少引脚的串行I/O口；
2.5~~5.5V电压工作范围;
2.5V耗电小于300nA；
用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节数据传送方式；
简单的3线接口；
可选的慢速充电的能力。
DS1302时钟芯片包括实时时钟和31字节的静态RAM，它经过一个简单的串行接口与微处理器通信，实时时钟提供秒，分，时等信息，时钟运行可以采用24H，或带AM/PM的12H格式，采用三线接口与CPU进行同眇通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302有主电源/后备电源双电源引脚；
（2）工作原理
DS1302在任何数据传送时必须先初始化，把RST引脚置为高电平，然后把8位地址和命令装入移位寄存器，数据在SCLK的上升沿被输入，无论是读周期还是写周期开始8位指定40个寄存器中哪个将被访问到，在开始8个时钟周期，把命令字节装入揿位寄存器之后，另外的时钟周期在闱时操作时输出数据，在写操作时写入数据，时钟脉冲的个数在单位字节下为8加8，在多字节方式下为8加字节数，最大可达248字节数。
为了提高对32个地址的寻址能力，可以把时钟或RAM寄存器规定为多字节方式，在多字节方式中，读或写从地址0的位0开始，必须管按数据传送的次序电先的8个寄存器。
但是当以多个字节写RAM时，为了传送数据不必写所有31字节，不管是否写了全部31字节，所写的每个字节都将传送至RAM。
时钟暂停：
秒寄存器的位7定义位时钟暂停位，当它为1时，DS1302停止振荡，进入低功耗的备份方式，通常在对DS1302进行写操作时，停止振荡，当它为0时时钟将开始启动。
8051通过串口向DS1302写数据的程序框图如图3.2，其中,Px可以是8051单片机的任何一位I/O口,注意因为DS1302的数据发送或接收时序和8051的串行口不完全一致,因此,需要在TXD的输出端加反相器,另外,接收数据时,不能以串行口的接收方式接收,必须将串行口当作普通I/O口进行数据接收.
DS1302的晶振选用32.768KHZ，电容推荐值为6PF，因为振荡频率较低，也可以不接电容，对计时精度影响不大。
Vcc1
Vcc2
DS1302
RST
SCLK
I/OX2
图3.2DS1302写数据的程序框图
3.3显示电路的设计
显示部分采用普通的共阳数码管显示，采用动态扫描，以减少硬件电路，数码管分别为上下午，十时，时，十分，分显示，显示时采用串行口输出控制数码管，其中P2.2~P2.4口控制数码管的位选，低电平数码管显示，动态扫描显示中单片机P0口输出数码管的段码。
3.4键盘接口的设计
图3.4键盘电路
本次设计的控制电路是由4个按键组成的，用以实现时钟信息的调整。
其电路图如图3.4所示，按键与P1口的P1.0到P1.3相连。
由于P1口内有上拉电阻，所以该图中上拉电阻可以省去。
四个按键中，S1为数据+1键，S2为数据-1键，S3为数据选择键，S4为强制打铃或者强制关闭键。
3.5打铃电路的设计
本次设计打铃电路如图3.5所示，单片机通过P3.7控制蜂鸣器是否发出声响。
当时间与预定打铃时间相同时，单片机通过P3.7输出为1KHz的方波，使得蜂鸣器发出声响。
图中PNP三极管作用是电流放大，以保证蜂鸣器能正常发出声音。
图3.5打铃电路
四、系统软件设计
4.1程序流程图
调用控制子程序
主程序流程图
N
定时中断程序流程图
返回
显示程序流程图
4.2主程序设计
voidmain（）
{
ucharNowKey;
ucharBeforKey=0xff;
ucharKeyCount=0;
uchari=0;
AlarmSingal=0;
RayFlag=1;
RayFlag2=1;
TMOD=0x10;
//设置T1
EA=1;
ET1=1;
TH1=0x3c;
TL1=0xb0;
TR1=1;
while
（1）
{
D_Scan（TimeData,0）;
//动态扫描
//按键控制
if（KeyCount==2）
{
KeyCount=0;
NowKey=GetKey（）;
if（NowKey!
=BeforKey）
switch（NowKey）
case1:
TimeSet（）;
break;
case2:
default:
}
BeforKey=NowKey;
elseKeyCount++;
}
}
4.3显示子程序的设计
voidD_Scan（uchar*ShowAddress,ucharFlagBit）
ucharShowBit;
ucharShow;
for（ShowBit=0;
ShowBit<
5;
ShowBit++）
if（FlagBit!
=5）
switch（ShowBit）
case0:
Show=BCD_to_Text（（*ShowAddress）%10）;
break;
Show=BCD_to_Text（（*ShowAddress）/10）;
Show=BCD_to_Text（（*（ShowAddress+1））%10）;
case3:
Show=BCD_to_Text（（*（ShowAddress+1））/10）;
case4:
Show=BCD_to_Text（（*（ShowAddress+2））%10）;
P2=0xff;
switch（FlagBit）
P0=Show;
//设分闪动
if（RayFlag2&
&
（ShowBit==0||ShowBit==1））P0=0x40;
elseP0=Show;
//设时闪动
（ShowBit==2||ShowBit==3））P0=0x40;
//设上下午闪动
ShowBit==4）P0=0x40;
P2=GetClockBit（ShowBit）;
Delay
（1）;
五、调试及性能分析
5.1调试步骤
进入调试状态后应该在关键的地方设置断点然后按步运行，同时观察参数的变化，通过变化来判断程序运行的过程即可找出程序中混乱的部分，进行改正，这需要对软件熟练的掌握和对语言程序的很好的理解，实验板搭建成功后，我们就进入了程序的设计和调试阶段，开始编写程序时很顺利，但是后来在调试过程中出现了很多的错误，比如定时器准确度的设置，子程序的调用问题，最困难的就是对没步程序执行顺序的分析，由于程序中一些语句的错误理解和执行顺序的判断失误，让我掉进了误区，耽误了很长时间，最后在同学的帮助下终于找到了错误的关键点，更正成功了。
看来对程序的调试能力我还需要加强，程序的调试需要耐心，而且需要熟练掌握软件的跟部分功能。
5.2性能分析
自动打铃系统在学校很工厂和日常生活中应用广泛，原理主要是通过单片机的计数器进行计时，同时通过定时器中断扫描定时时间点来判断是否到了打铃时间，到了打铃，同时可以手动灭铃，主要功能即计时和打铃，相当于闹钟，通过计时器DS1302的使用使电路在断电后依然有后备电源进行计数，设计很人性化。
还可以通过按键来设置时间，如果想深入设计，也可以通过键盘来设置闹钟时间，使系统更加方便。
六、心得体会
本系统被子广泛用企事业单位，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，因为需要大量的资料，所以我和我的合作者到图书馆查阅了大量的资料，也利用了互联网查找大量的资料，经过一番努力，第一周我们完成了电路图的设计，第二周我们领取了所需的元器件，开始了电路的装调，经过几天的努力，终于把电路装好了，但电路调试过程并不是那么的容易，但经过调试我们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,最终看到了成果.我感谢老师，课程设计加深了学生对所学课程理论的理解，扩展了教学中的实验内容和要求，积累了实践体验和经验，让我们提前感受到毕业设计的大致过程，进而能顺利进入毕业设计，提高毕业设计质量和学生实际应用能力。
参考文献
〔1〕严仲兴，王熔熔：
《单片机原理与应用》，中国计划出版社，2001.7
〔2〕江力：
《单片机原理与应用技术》，清华大学出版社，2006.5
〔3〕徐爱钧，彭秀华：
《单片机高级语言C51windows环境编程与应用》，北京电子工业出版社，2001.7
〔4〕求是科技：
《单片机典型模块设计实例导航》，北京人民邮电出版社，2004.5
〔5〕康华光：
《电子技术基础：
模拟部分》，北京高等教育出版社，1999.6
〔6〕江太辉：
《MCS-51系列单片机原理与应用》.广州：
华南理工大学出版社，2004.6
（7）刘海宽单片机实验与实践教程东南大学出版社2009年1月出版
（8）杨易德模拟电路重庆大学出版社2006年10月出版
（9）廖先芸电子技术实践与训练高等教育出版社2005年6月出版
（10）郭勇EDA技术基础机械工业出版社2009年1月出版
附录1系统硬件电路图
附录2程序清单
#include<
reg52.h>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
ucharTimeData[]={0,0,0};
//时钟数据
ucharsec;
//秒
uchari;
ucharcounter=0;
//时钟变量
ucharRayFlag1=0;
//秒闪标志1
sbitRayFlag=P3^3;
//秒闪
sbitRayFlag2=P3^2;
//秒闪标志2
sbitAlarmSingal=P3^7;
//闹铃信号
ucharcodeBellData[]={
0,0,0,0,0,0,0,0,0,1
};
//上下午标志
ucharcodeBellDataH[]={
6,7,8,8,9,9,10,10,11,10
//时
ucharcodeBellDataL[]={
0,30,20,30,20,40,30,40,30,30
//分
ucharBCD_to_Text（ucharData）;
ucharGetClockBit（ucharShowBit）;
voidDelay（uintcount）;
voidD_Scan（uchar*ShowAddress,ucharFlagBit）;
ucharGetKey（）;
voidTimeSet（）;
//----------------------主程序-----------------------------------------------
//---------------------DS1302-------------------------------
#ifndef_DS1302_H_
#define_DS1302_H_
#defineTime_12_Hour0x00//24时制控制
#defineTime_Start0x00//开始走时
#defineTime_Stop0x80//停止走时
#defineDS1302_SECOND0x80//DS1302各寄存器操作命令定义
#defineDS1302_MINUTE0x82
#defineDS1302_HOUR0x84
#defineDS1302_WEEK0x8A
#defineDS1302_DAY0x86
#defineDS1302_MONTH0x88
#defineDS1302_YEAR0x8C
#defineDS1302_WRITE0x8E
#defineDS1302_POWER0x90
#defineBCD2DEC（X）（（（X&
0x70）>
>
4）*10+（X&
0x0F））//用于将BCD码转成十进制的宏
#defineDEC2BCD（X）（（X/10）<
<
4|（X%10））//用于将十进制转成BCD码的宏
sbitDS1302_CLK=P1^5;
//实时时钟时钟线引脚
sbitDS1302_IO=P1^6;
//实时时钟数据线引脚
sbitDS1302_RST=P1^4;
//实时时钟复位线引脚
sbitACC0=ACC^0;
sbitACC7=ACC^7;
typedefstruct__SYSTEMTIME__//定义的时间类型结构体,全部数为十进制
unsignedcharSecond;
unsignedcharMinute;
unsignedcharHour;
unsignedcharWeek;
unsignedcharDay;
unsignedcharMonth;
unsignedcharYear;
}SYSTEMTIME;
//实时时钟写入一字节（内部函数）
voidDS1302InputByte（unsignedchard）
unsignedchari;
ACC=d;
for（i=8;
i>
0;
i--）
DS1302_IO=ACC0;
//相当于汇编中的RRC
DS1302_CLK=1;
DS1302_CLK=0;
ACC=ACC>
1;
//实时时钟读取一字节（内部函数）
unsignedcharDS1302OutputByte（void）
1;
//相当于汇编中的RRC
ACC7=DS1302_IO;
return（ACC）;
//写DS1302,ucAddr:
DS1302地址,ucData:
要写的数据
voidWrite1302（unsignedcharucAddr,unsignedcharucDa）
DS1302_RST=0;
DS1302_RST=1;
DS1302InputByte（ucAddr）;
//地址，命令
DS1302InputByte（ucDa）;
//写1Byte数据
//读取DS1302某地址的数据
unsignedcharRead1302（unsignedcharucAddr）
unsignedcharucData;
DS1302InputByte（ucAddr|0x01）;
//地址，命令
ucData=DS1302OutputByte（）;
//读1Byte数据
return（ucData）;
//读取时间函数
voidDS1302_GetTime（SYSTEMTIME*Time）
unsignedcharReadValue;
ReadValue=Read1302（DS1302_SECOND）;
Time->
Second=BCD2DEC（ReadValue&
0x7F）;
ReadValue=Read1302（DS1302_MINUTE）;
Minute=BCD2DEC（ReadValue）;
ReadValue=Read1302（DS1302_HOUR）;
T
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