单片机打铃系统设计完整.docx

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单片机打铃系统设计完整

前言.......................................................................1

第1章方案比较与选择........................................................2

1.1系统的比较与选.......................................................2

1.2显示器的比较与选择.....................................................2

1.3时钟芯片的比较与选择................................2

第2章系统框图............................................................3

2.1系统框图.........................................................3

第3章原理分析..............................................................4

3.189C52简介............................................................4

3.2键盘控制模块..........................................................7

3.3时钟电路模块.........................................................7

3.4复位电路模块.........................................................7

3.5系统电源模块........................................................8

3.6液晶显示模块.........................................................8

3.7打铃模块...........................................................9

3.8ISP下载线接口......................................................9

第4章系统软件设计.........................................................10

4.1软件调试..............................................................11

结论..................................................................13致谢...............................................................24

参考文献.............................................................26

单片机打铃系统设计

前言

随着现代科技的发展，管理水平的完善，具有自动提示功能的打铃器能够为企业节省人力资源，减少开支，对做到一体化管理具有很大的帮助。

而且自动打铃系统不断影响着我们的学习和生活，它已被广泛应用于各个学校中，它能够实现学校的办公自动化，便于学校的管理。

用单片机控制的自动打铃器，充分发挥了体积小，价格便宜，功耗低可靠性好等特点，而且具有可改性，用于学校作息，方便了广大师生。

目前自动打铃系统的研究和使用已经非常普及，之所以选这个课题就是看在他的成熟性和普遍性。

在学校生活中，每天上下课都离不开打铃器的使用。

打铃器可以为上下课的学生和老师们提供时间提醒，同时，也可作为一个提醒学生们作息时间的时间表，让大家有一个时间意识，形成规律的生物钟，对自身的健康也有很大的好处的。

对于那些上课精力过于集中、知识面拓展比较广的老师的拖堂现象也给了一个下课时间提醒，以免耽误学生们下一节课的上课时间。

打铃器作为一个提醒人们时间的设备，自然离不开提供时间的系统，最原始的打铃器是人工根据时间通过敲钟来提醒，随着技术的发展，开始有了机械时打铃器。

随着二十世纪电子技术的发展和二十一世纪半导体技术和集成电路的发展，电子技术开始渗入到各行各业，以电子表为主要基础提供时间基准的打铃器自然也是更新换代的更快，现在各种功能更多、使用更先进的打铃器层出不穷，有的还可以以音乐响铃代替传统的“呤呤”声，打铃器更多的向着智能型转变。

设备的智能化离不开单片机的使用。

单片机简单的说就是一款微型的计算机，包含中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O口、串行口等部分，可以作为一个系统的主控制器，将其他部分电路整合到一起组成一个系统，为控制提供智能化。

由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特的优点，使单片机迅速得到了推广应用，目前已经成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部位。

世界各大电气厂家、测控技术企业、机电行业，竞相把单片机应用于产品更新，作为实现数字化、智能化的核心部件。

本篇设计就是以单片机为核心的定点打铃系统。

1方案的比较与选择

1.1系统的比较与选择

方案一：

采用数字电路来搭建，利用555时基电路构成振荡器产生100Hz频率的振荡电路，再通过分频器得到1Hz频率，即产生1秒计时时间，显示部分通过锁存器和驱动芯片将计时时间送入数码管显示。

这种方案电路结构比较复杂，芯片使用比较多，灵活性不高，而且准确度不够精确，不利于系统的扩展。

而且这种电路中需要使用独立式的数码管，每一个数码管都需要连接一个数据锁存器和数码管驱动芯片，连接线比较多，制作的过程中很容易出错。

方案二：

采用AT89C52单片机作为系统控制单元，通过时钟芯片来实现计时功能，单片机负责将时间送入显示电路显示。

这种方案电路设计简单，时间精确，使用方便。

而且单片机的强大功能使得系统方便扩展，有利于提高智能性。

综上所述，本设计选择第二种方案。

1.2显示器的比较与选择

方案一：

半导体数码管的每个线段都是一个发光二极管（LightEmittingDiode，简称LED），因而也把它叫作LED数码管或LED七段显示器。

半导体数码管不仅具有工作电压低、体积小、寿命长、可靠性高等优点，而且响应时间短（一般不超过0.1us），亮度也比较高，但是只能显示数字，显示内容比较受到限制，又过多的占用单片机的I/O口。

方案二：

液晶显示器简称LCD，液晶是一种既具有液体的流动性又具有光学特性的有机化合物，它的透明度和呈现的颜色受外加电场的影响，利用这一特点便可以做成字符显示器。

液晶显示器最大的优点是功耗极小，每平方厘米的功耗在1uW以下。

它的工作电压也很低，在1V以下仍能工作。

而且显示内容比数码管要丰富。

因此，液晶显示器在电子表以及各种小型、便携式仪器、仪表中得到了广泛的应用。

综上所述，本设计选择第二种方案。

1.3时钟芯片的比较与选择[1]、[2]

方案一：

因为本设计只需要显示时，分钟和秒，因此可以直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现时、分、秒计数，采用此种方案可减少芯片的使用，并且单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特的优点。

方案二：

DS1307，它是I2C总线接口实时时钟芯片，可以独立于CPU工作，不受CPU主晶振及其电容的影响，且计时准确，月累积误差一般小于10秒。

芯片还具有主电源掉电情况下的时钟保护电路，DS1307的时钟靠后备电池维持工作，拒绝CPU对其读出和写入访问。

同时还具有备用电源自动切换控制电路，因而可在主电源掉电和其它一些恶劣环境场合中保证系统时钟的定时准确性。

同时，DS1307芯片内部还集成有一定容量、具有掉电保护特性的静态RAM，可用于保存一些关键数据。

综上所述，本设计选择第一种方案。

2系统框图

打铃系统设计主要包括键盘控制模块、时钟电路模块、系统电源模块、复位电路模块、液晶显示模块和打铃模块。

通过这几个模块的协调工作就可以完成相应的计时功能，显示功能和打铃功能。

图2-1系统框图

3原理分析

3.189C52简介

图3.1-189C52单片机引脚图

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU、RAM、ROM、多种I/O口、中断系统和定时器/计时器功能集成到一块芯片上的完善的计算机系统，它最早是被用在工业控制领域。

由于单片机在工业控制领域的广泛应用，为使更多的业内人士、学生和爱好者学习掌握这门技术，产生了单片机开发板。

早期的单片机是8位或4位的，其中最成功的是INTEL的8031单片机，因简单可靠而获得了很大的好评。

此后，在8031的基础上发展出了MCS51系列单片机，基于这一系统的单片机一直到现在还广泛应用着。

随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位的单片机，因性价比不好并未得到广泛的应用。

90年代后期随着消费电子产品的大发展，单片机技术得到了很大的提高，32位机迅速代替了16位机进入主流市场，传统的8位机的处理速度也提高了数百倍，而且价格也降低了很多，得到了广泛的应用。

现在人们生活中几乎每个电子产品或机械产品都或多或少带有单片机控制系统，智能仪器仪表、医疗器械、家用电器、儿童玩具等等，汽车电子中单片机的应用也是非常广泛，一般汽车上配备有接近40多个单片机系统。

AT89S51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。

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高密度非易失性存储器制造技术，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

主要特性：

◆与MCS-51产品指令系统完全兼容；

◆4K字节在系统编程（ISP）Flash闪速存储器；

◆1000次擦鞋周期；

◆4.0-5.5V的电压工作范围；

◆全静态工作模式：

0Hz-33MHz；

◆三级程序加密锁；

◆128*8字节内部RAM；

◆32个可编程I/O口线（P1、P2、P3、P4）；

◆2个16位定时/计数器，可通过编程实现4种工作方式；

◆1个具有6个中断源、4个优先级的中断潜嵌套结构；

◆全双工UART通道；

◆低功耗空闲和掉电模式；

◆中断可从空闲模式唤醒系统；

◆看门狗（WDT）及双数据指针；

◆掉电标识和快速编程特性；

◆灵活的在系统编程（ISP字节或页写模式）。

AT89S51单片机内部主要由9个部件组成：

1个8位中央处理器；4KBFlash存储器；128B的数据存储器；32条I/O口线；2个定时器/计数器；1个具有6个中断源、4个优先级的中断嵌套结构；用于多处理机通信、I/O扩展或全双工UART的串行口；特殊功能寄存器；1个片内振荡器和时钟电路。

AT89S51系列单片机完全继承了MCS-51的指令系统，共有111条指令，按其功能可分为五大类：

数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令、布尔操作。

中断技术是计算机中的重要技术之一，它既和硬件相关，也和软件相关，正因为有了“中断”才使得计算机的工作更加灵活、效率更高。

所谓中断实际是一个处理时间的过