基于STM32的教学楼电子打铃器课程设计.docx
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基于STM32的教学楼电子打铃器课程设计
工业微控制器
课程设计
题目:
教学楼电子打铃器设计
院系名称：
电气工程学院
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
成绩：
指导老师签名：
日期：
引言
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STM32单片机设计的一个电子打铃系统。
本次设计中的LED数码管电子时钟电路采用24小时制记时方式,本次设计采用STM32单片机，使用5V电源供电，并且在按键的作用下可以进行调时，调分，复位功能。
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。
1系统概述
1.1设计任务
用STM32设计一个教学楼电子打铃器。
1.2设计要求
（1）设置至少3种打铃模式，例如正常模式、周末模式、考试模式等；
（2）能够通过按键设置打铃时间和每种模式的打铃次数等参数；
（3）设置的参数能够掉电存储；
（4）具有LED显示接口。
2方案设计与论证
2.1单片机芯片选择方案
stm32是一个低功耗，高性能32位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。
主要性能有：
与MCS-51单片机产品兼容、全静态操作：
0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符、易编程。
2.2作息时间控制钟系统概述：
本设计是一个具有打铃功能的作息时间控制钟。
它利用STM32单片机的自带的时基计时，进行年历计算，并用的蜂鸣器驱动模块将它打出来；在进行时间计算，分每加一时，都与规定的作息时间比较，如果相等则进行相应的控制或动作。
由七段显示驱动模块、蜂鸣器驱动模块和按钮控制模块三部分组成，四个按键用于报时及校正时间。
现代机关企业，特别是学校要求对时间加以控制，要按时打铃及播放广播，以保证学习与工作的正常运行。
本设计实现了这些功能，给学校及其他机关企业带来方便，整体性好，人性化强、可靠性高，实现了对时间控制的智能化。
2.3设计要求：
①利用单片机组成一个电子打铃器。
②按照学校上下课铃声次序设定定时间
③用一个蜂鸣器模拟电铃，正常模式和周末模式响铃1.8s考试模式时响铃3.6s。
④通过LED可以正常显示
2.4单片机总体设计思路
（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
（2）进行软件设计，利用单片机的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。
2.5各功能模块程序实现原理分析
该模块由蜂鸣器驱动模块，LED模块和按钮控制模块组成。
且都通过STM32来实现。
1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。
2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。
3LED模块
题目的要求只需用一个LED灯便可以显示传输是否在运行，故只接两个LED灯，LED0为显示传输是否运行的指示灯，SYS为系统是否有电源进行供电的指示灯。
3STM32性能介绍及硬件设计
3.1STM32单片机性能介绍
STM32它拥有的资源包括：
48KBSRAM、256KBFLASH、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、2个DMA控制器（共12个通道）、3个SPI、2个IIC、5个串口、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO接口及51个通用IO口，该芯片性价比极高。
各个引脚说明如下
PA0作用1，按键KEY_UP2，可以做待机唤醒脚（WKUP）3，可以接DS18B20传感器接口（P2设置）
PA1作用1，NRF24L01接口IRQ信号2，接HS0038红外接收头（P2设置）
PA2作用作为W25Q64的片选信号
PA3作用作为SD卡接口的片选脚
PA4作用作为NRF24L01接口的CE信号
PA5作用作为W25Q64、SD卡和NRF24L01接口的SCK信号
PA6作用作为W25Q64、SD卡和NRF24L01接口的MISO信号
PA7作用作为W25Q64、SD卡和NRF24L01接口的MOSI信号
PA8作用作为接DS0LED灯（红色）
PA9作用作为串口1TX脚，默认连接CH340的RX（P4设置）
PA10作用作为串口1RX脚，默认连接CH340的TX（P4设置）
PA11作用作为接USBD-引脚
PA12作用作为接USBD+引脚
PA13作用作为JTAG/SWD仿真接口,没接任何外设
PA14作用作为JTAG/SWD仿真接口,没接任何外设
PA15作用作为1，JTAG仿真口（JTDI）2，PS/2接口的CLK信号3，接按键KEY1
3.2电子打铃系统硬件设计
该程序所需要的主电路图，蜂鸣器电路图，电源电路图以及LED电路图以及LCD外部接线图依次如下图所示
图1.1主电路图如下图
图1.2蜂鸣器电路图如下图
图1.3电源电路图如下图
图1.4LED电路图如下图
图1.5LCD外部接线图如下图
4系统程序
4.1主程序设计如下
主程序流程设计图如下图：
YN
NY
图1.5主程序流程设计图
如图1.5所示主程序开始初始化后，如没有按键按下时，则为正常模式，，继续向下执行对打铃时间的比较，时间正确的话则打铃1.8s；若有按键按下；再次判断是否为考试模式，是则向下进行时间比较，时间正确则打铃3.6s；若判断非考试模式则为周末模式，周末模式打铃1.8s。
继而循环，并再次执行主程序。
4.2主程序内容
#include"led.h"
#include"delay.h"
#include"sys.h"
#include"usart.h"
#include"lcd.h"
#include"timer.h"
#include"key.h"
externu8zhou,hour,min,sec;
u8t,i,shijian=0,a=50;
u32zcdlsj[5]={
//30600,36000,37800,43200,52200,57600,59400,64800//´ËΪÕý³£µÄ½Ìѧ¥´òÁåʱ¼ä
1,5,10,20,25//ÒÔ´Ë5¸öʱ¼ä½øÐзÂÕæ
};
u32zmdlsj[3]={
//30600,43200,64800//´ËΪÖÜĩģʽÏ´òÁåʱ¼ä
};
u32zcksdlsj[4]={
//32400,39600,54000,61200//´ËΪ¿¼ÊÔģʽÏ´òÁåʱ¼ä
};
intmain（void）
{delay_init（）;
LED_Init（）;
KEY_Init（）;
LED1=0;
TIM3_Int_Init（10000,7199）;
while
（1）
{
t=KEY_Scan（0）;
if（t==KEY_ts_PRES）
{a=100;
}
if（t==KEYzc_PRES）
{if（zhou<=5）
{shijian=（hour*60*60+min*60+sec）;
for（i=0;i<=4;i++）
{if（shijian==zcdlsj[i]）
{
PDout
（2）=1;
delay_ms（a*10）;
delay_ms（a*10）;
delay_ms（a*10）;
PDout
（2）=0;
}}}
else
{shijian=（hour*60*60+min*60+sec）;
for（i=0;i<=2;i++）
{if（shijian==zczmdlsj[i]）
{
PDout
（2）=1;
delay_ms（a*10）;
delay_ms（a*10）;
delay_ms（a*10）;
PDout
（2）=0;}
}
}}
elseif（t==KEYks_PRES）
{
shijian=（hour*60*60+min*60+sec）;
for（i=0;i<=3;i++）
{if（shijian==ksdlsj[i]）
{
PDout
（2）=1;
delay_ms（a*10）;
delay_ms（a*10）;
delay_ms（a*10）;
PDout
（2）=0;}
}}
}
4.3定时器中断函数以及按键程序
定时器中断函数程序如下
voidTIM3_IRQHandler（void）//TIM3ÖжÏ
{
if（TIM_GetITStatus（TIM3,TIM_IT_Update）!
=RESET）
{
TIM_ClearITPendingBit（TIM3,TIM_IT_Update）;
sec++;
if（sec>=60）
{
sec=0;
min++;
if（min>=60）
{
min=0;
hour++;
if（hour>=24）
{
hour=0;
zhou++;
if（zhou>=7）
{
zhou=1;
}
}
}
}
}
}
按键程序如下：
#defineKEYzcGPIO_ReadInputDataBit（GPIOC,GPIO_Pin_5）//读取按键正常模式
#defineKEYksGPIO_ReadInputDataBit（GPIOA,GPIO_Pin_15）//读取按键考试模式
#defineKEY_tsGPIO_ReadInputDataBit（GPIOA,GPIO_Pin_0）//读取按键调节时间
#defineKEYzc_PRE
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