基于单片机控制的自动打铃器设计.docx

1、基于单片机控制的自动打铃器设计引言与摘要第1章 设计方案论证1.1 设计的应用意义1.2 设计方案选择1.3 总体设计框图第2章 硬件电路设计21 单元电路设计与原理分析第3章 软件设计31 程序流程图32 源程序清单第4章 设计总结参考文献附录1附录2引言与摘要为方便人们的日常生活，优化学校，机关等单位的计时系统，采用以单片机为基础设计了一种的自动打铃器。本电路有电源，显示电路，按键控制电路，功放电路四部分组成。这次设计利用了单片机AT89C51的定时和计数功能，来完成时间的计时，校时功能。用LM12864液晶显示时，分，秒。选用蜂窝器模拟现实的电铃实现打铃，其中计时和定时功能是软件为主，硬

2、件为辅。而校时功能是软件为辅，由外部按键控制，实现加一与减一的操作。用单片机控制的自动打铃器，充分发挥单片机体积小，价格便宜，功耗低可靠性好等特点。可用于学校作息，方便了广大师生。第1章设计方案论证11 设计的应用意义“单片机与接口技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计与制造出具有较复杂功能的小型单片机系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。 能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力；培养分析

3、、总结及撰写技术报告的能力。12 设计方案选择设计课题简要概述自动打铃装置用于工厂，学校等地的时间控制，本设计是按照学校作息时间设定的，模拟了电子钟显示时，分，秒。还根据学校的作息时间按时打铃，本系统有两个按钮，分别用来调时，周分，以保证时钟与标准时间相吻合。首先设计出本系统的硬件基本框图，根据框图设计电气原理图，简要概述基本原理，按照设计技术参数设计出各部分程序。系统软硬件划分由于要依据最小系统设计，因此，极大地节约系统的硬件成本，所有能用软件实现的功能都用软件完成，如按键的去抖，采用延时，显示部分用动态显示等，这样硬件部分的设计可以采用单片机最小系统，所谓最小系统是仅有程序存储器和时钟及复

4、位电路的为时过早片机系统。单片机选型根据课题的具体内容，任务要求，计时，校时，定时，键盘显示等功能，经多方考虑，所以本系统选项用与MCS51系统单片机完全兼容的AT89C51低功耗单片机。13 总体设计框图 整体框图第2章硬件电路设计21单元电路设计与原理分析基本原理概述 本系统主要由主控模块，时钟模块，显示模块，键盘接口模块等4部分组成。通过内部定时产生中断，从而驱动电铃打铃。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，对分单元和时单元计数，从而产生秒，分，时的值，通过六位七

5、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，考虑显示只有六位，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。本系统采用三个按键，1键为功能键，另外两个做控制键。按一下1键进入时间设置，然后按2键进行时调整，按3键进行分调整，按两下1键进入打铃时间设定，在分别用2键3键进行调整，调整完后按下1键便退出调整，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，每次打铃10秒。元件参数及功能简介1.主控制器AT89C51AT89C51分司生产的AT89C51单片机用高性能的静态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

6、种高性能，低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多，主要性特点有：有4K的FLASH程序存储器，256字节内部RAM。电源控制模式：时钟可停止和恢复，空闲模式，掉电模式。6个中断源。4个中断优先级。4个8位I/O口。全双工增强型UART。2个16位定时/计数器2时钟电路DS13021）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；2.55.5V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

7、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

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:其中,Px可以是8051单片机的任何一位I/O口,注意

9、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。3显示电路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，数码管分别为十时，时，十分，分，十秒，秒显示，显示时采用串行口输出段码，用74LS164来驱动数码管扫描只需7ms。74LS164内部为8个D触发器，用以实现数据的串行移位，74LS164为TTL单向8位移位寄存器

10、，可实现串行输入并行输出，CPU为时钟输入端，可连接到串行口TXD端。每个时钟信号的上升沿加到CP端时，移位寄存器移一位，8个时钟脉冲过后8位二进制数全部移入74LS164中，MR脚为复位端，当该位为低电平时，移位寄存器各位复0。当它为高电平时时钟脉冲才起作用。Q1Q8并行输出分别接数码管的各段对应脚上，在给出8个脉冲后，最先进入74LS164的第一个字节数据到达最高位，再来1个脉冲，第一个脉冲就会从最高位移出，进入下一个74LS164的第一位。4键盘接口设计由于按键盘只有3个，采用独立式按钮,分别与8051的P10.P11.P12相连,用普通按钮10K上拉电阻，用查询法完成读键功能。第3章

11、程序设计31 程序流程图主程序流程图定时中断程序流程图显示程序流程图32 源程序清单K-KEY EQU P1.0 ；控制按键M-KEY EQU P1.1 ；分按键H-KEY EQU P1.2 ；时按键S-DATA DATA 50H ；秒单元数据存储地址M-DATA DATD 51H ；分单元数据存储地址H-DATA DATA 52H ；时单元数据存储地址MOV SP,#70H ；堆栈区地址从70H开始MOV DPTR,#0FB00HMOV A,#03H ；设8155的PA，PB口为输出方式MOVX DPTR,ASTART:LCALL KEY ；调用键盘设置子程序LCALL DIS ；调用显示子

12、程序LCALL CONTROL ；调用控制子程序AJMP START ；循环调用KEY:JB M-KEY，H-SET ；分设置键压下吗？如果没压下，则判断时设置键LCALL DELL ；调用键盘防抖动子程序JB M-KEY,H-SETINC M-DATA ；如果分设置健压下，则分单元加1MOV A,M-DATACJNZ A,#60,M-DIS ；分单元=60，则清0MOV M-DATA,#00HM-DIS:MOV A,M-DATALCALL HEX-BCD ；调用HEX至BCD码转换子程序MOV 69H,AMOV 6AH,B M-REP:LCALL DIS ；调用显示子程序JNB M-KEY,

13、M-REP ；等待分设置键释放H-SET：JB H-KEY，HEX-BCD ；判断时设置键是否压下？ LCALL DELL ；调用键盘防抖动子程序 JB H-KEY，HEX-BCD INC H-DATA ；如时设置键压下，则时单元加1 MOV A，H-DATA CJNZ A，#24，H-DIS ；时单元=24，则清0 MOV H-DATA，#10HH-DIS：MOV A，H-DATALACLL HEX-BCD ；调用HEX至BCD码转换子程序MOV 79H，AMOV 7AH，BH-REP：LCALL DIS ；调用显示子程序 JNB H-KEY，H-REP ；等待时设置键释放HEX-BCD：M

14、OV B，#10 DIV AB RETDELL：MOV R6，#20H ；延迟10ms子程序DEL1：MOV R7，#0FFH DJNZ R7，DJNZ R6，DEL1 RET CLOCK：PUSH ACC ；参数入栈保护 PUSH PSW CLR TR0 MOV TL0，#0B0H ；定时参数重新设置 MOV TH0，#03CH SETB TR0 INC 4FH ；100ms单元内容加1 MOV A，4FH CJNZ A，#10，D0 ；100ms单元内容=10，则秒单元加1 MOV 4FH，#00H ；100ms单元清0 MOV A，S-DATA ADD A，#01H ；秒单元加1 MOV

15、 S-DATA，A CJNE A，#60，D0 ；秒单元内容=60，则清0 MOV S-DATA，#00H MOV A，M-DATA ADD A，#01H ；分单元加1 MOV M-DATA，A CJNE A，#60，D0 ；分单元=60，则清0 MOV M-DATA，#00H MOV A，H-DATA ADD A，#01H ；时单元加1 MOV H-DATA，A CJNE A，#24，D0 ；时单元=24，则清0 MOV H-DATA，#00H D0：POP PSW ；出栈，出中断程序 POP ACC RETIDIS：MOV R0，#4FH ；准备向缓冲区放数 MOV A，27H ACALL

16、 PTDS ；放秒值 MOV A，28H ACALL PTDS ；放分值 MOV A，29HACALL PTDS ；放时值 MOV R0，#4AH ；指向缓冲区首地址 MOV R2，#0FFH ；左边第一位开始显示 MOV DPTR，#SEGPT ；指向字形码表首DIS1：MOV A，#00H MOV 20H，DPL MOV 21H，DPH ；熄灭码 MOV DPTR，#4001H ；取显示缓冲区中的数 MOV A，#0FFH MOVX DPTR,A MOV DPL,20H MOV DPH,21H MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ；查表，找字形码 CPL A MOV DPTR,#

17、4002H MOVX DPTR,A ；送出字形码 MOV A,R2 ；取字位码 MOV DPTR,#4001H ；字位口地址 MOVX DPTR,A MOV DPL,20H MOV DPH,21H ；显示一位数 MOV R3,#00HDIS2:DJNZ R3,DIS2 ；延时一段时间 INC R0 ；修改显示缓冲区指针 CLR ；为移位作准备 MOV A,R2 ；取字位码 RL A ；右移一位，为显示下一位作准备 MOV R2,A ；存位码 JB ACC.7,DIS1 ；不到最后一位，则继续 RETPTOS:MOV R1,A ；暂存 ACALL DIS1 ；低4位先放入缓冲区 MOV A,R1

18、 ；取了原数 SWAP A ；高4位放入低4位中RTDS1:ANL A,#0FH ；放进显示缓冲区 MOV R0,A DEL R0 ；缓冲区地址指针减1RETSEGPT: DB 3FH , 06H, 5BH, 4FH, 66H, DB6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH；时间表DL: MOV DPTR, #P0MOVX A, DPTRINC AMOVC A, A+PC TAB: DB 320H, 352H, 384H, 3B6H, DB 3F2H, 44CH, 47EH, 4B0H, DB 532H, 58CH, 596H, 5F0H, DB 604H, 65EH, 668H, 6C

19、2H, DB 76CH, 79EH, 7B0H, 802H, 第4章 设计总结经过一学期的学习，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。通过本次课程设计，使我学会了课堂上学不到的知识。对单片机又有了更深的认识，掌握单片机设计步骤，知道这门课程在工作中的重要性。在课程设计过程中也遇到了许多困难,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.我感谢老师这半年来对我们细心的教导,使我熟悉了一些软件方面的知识,相信定会为日后工作打下坚实基础.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

20、进入毕业设计，提高毕业设计质量和学生实际应用能力。由于只是水平的局限和时间的仓促，设计中可能会存在着一些不足，我真诚地接受老师和同学的批评和指正。最后由衷地感谢老师的悉心指导和同学的热心帮助！参考文献1 单片机原理及接口技术 梅丽凤等编著2单片机课程设计实例 李光飞等编著3单片机设计与应用基础教程 陆子明等编著4单片机原理及应用技术 黄仁欣主编58051单片机数据传输接口扩展技术 杨金岩主编6单片微型计算机原理及应用 姜志海主编7自动打铃器电路设计 唐金元著8基于单片机控制的高精度定时打铃器的设计 何亚军著9单片机原理及接口技术（修订版） 李朝青附录1：整体电路原理图附录2：元器件清单AT89C511片DS13021片74LS1641片数码显示管6个晶振12MHZ1个按键3个电阻若干电容若干三极管若干二极管若干 .