自動打鈴裝置的設(shè)計.docVIP

遼 寧 工 業(yè) 大 學 單片機及接口技術(shù) 課程設(shè)計（論文）題目： 自動打鈴裝置的設(shè)計院（系）： 電子與信息工程學院專業(yè)班級： 通 信 072 學 號： 070305057 學生姓名： 劉 暢 指導教師： 鄒德君 高 影 教師職稱： 講 師 講 師 起止時間：10-07-10至10-07-18課程設(shè)計（論文）任務及評語院（系）電子與信息工程學院 教研室：通信學 號070305057學生姓名劉暢專業(yè)班級通信072課程設(shè)計（論文）題目自動打鈴裝置的設(shè)計課程設(shè)計（論文）任務完成自動打鈴裝置的硬件和軟件設(shè)計。設(shè)計任務包括：1、系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計說明2、系統(tǒng)電氣原理圖設(shè)計3、系統(tǒng)軟件設(shè)計：AC220V打鈴電源輸出子程序；顯示子程序；記錄設(shè)定子程序設(shè)計；內(nèi)部計時中斷服務子程序設(shè)計；主程序設(shè)計。指導教師評語及成績平時成績： 論文質(zhì)量： 答 辯： 總成績 ： 指導教師簽字： 年 月 日目 錄第1章 自動打鈴裝置的設(shè)計方案3第2章 自動打鈴裝置的硬件設(shè)計52.1按鍵及顯示電路設(shè)計52.2自動打鈴裝置輸出電路設(shè)計62.3 CPU最小系統(tǒng)設(shè)計72.3 電源電路8第3章 自動打鈴裝置的軟件設(shè)計93.1系統(tǒng)軟件功能說明93.2系統(tǒng)程序流程圖103.3程序設(shè)計10第四章 設(shè)計總結(jié)12參考文獻13附件清單14第1章 自動打鈴裝置的設(shè)計方案1.1 引言 “單片機與接口技術(shù)”課程設(shè)計是在教學及實驗基礎(chǔ)上，對課程所學理論知識的深化和提高。因此，要求學生能綜合應用所學知識，設(shè)計與制造出具有較復雜功能的小型單片機系統(tǒng)，并在實踐的基本技能方面進行一次系統(tǒng)的訓練。 能夠較全面地鞏固和應用“單片機”課程中所學的基本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。 培養(yǎng)獨立思考、獨立收集資料、獨立設(shè)計規(guī)定功能的單片機系統(tǒng)的能力；培養(yǎng)分析、總結(jié)及撰寫技術(shù)報告的能力。課程設(shè)計的實驗環(huán)境：利用windows操作系統(tǒng)及應用軟件進行繪圖和編程。課程設(shè)計的要求：1、系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計說明2、系統(tǒng)電氣原理圖設(shè)計3、系統(tǒng)軟件設(shè)計：AC220V打鈴電源輸出子程序；顯示子程序；記錄設(shè)定子程序設(shè)計；內(nèi)部計時中斷服務子程序設(shè)計；1.2 總體方案論述由于要依據(jù)最小系統(tǒng)設(shè)計，因此，極大地節(jié)約系統(tǒng)的硬件成本，所有能用軟件實現(xiàn)的功能都用軟件完成，如按鍵的去抖，采用延時，顯示部分用動態(tài)顯示等，這樣硬件部分的設(shè)計可以采用單片機最小系統(tǒng)，所謂最小系統(tǒng)是僅有程序存儲器和時鐘及復位電路的為時過早片機系統(tǒng)。其系統(tǒng)組成框圖如圖1.1所示。顯示電路AT89C51CPU按鍵電路 晶振及復位電路輸出電路電鈴負載電源電路圖1.1 系統(tǒng)總體框圖第2章 自動打鈴裝置的硬件設(shè)計2.1按鍵及顯示電路設(shè)計自動打鈴裝置的時鐘除可模擬電子鐘顯示時、分、秒外，還可根據(jù)學校的作息時間按時打鈴。本系統(tǒng)設(shè)制了二個按鈕接于AT89C51的INT0和INT1,分別用來調(diào)時，調(diào)分,以保證時鐘與標準時間相吻合,打開電源開關(guān)即可運行。本系統(tǒng)是通過MCS - 51 內(nèi)部定時器T0 產(chǎn)生中斷來實現(xiàn)計時的。T0 工作在定時器工作方式1 ,每100 ms 產(chǎn)生一次中斷,利用軟件將基準100 ms (1/ 10 s) 單元進行累加計數(shù)。當定時器產(chǎn)生10 次中斷后就產(chǎn)生了1 秒信號,這時秒單元加1 ,同理,可對分單元和時單元計數(shù),從而產(chǎn)生秒、分、時的時間值,并通過連接在8155A 口、B 口上的六位七段顯示器進行顯示。把學校的作息時間預先制成表格存入EPROM 數(shù)據(jù)區(qū)中,利用軟件每過1 秒將當前時間與數(shù)據(jù)區(qū)時間相比較,相等說明要進行某一控制,從而可完成打鈴控制。顯示輸出電路還可加入驅(qū)動模塊74452和7404來驅(qū)動數(shù)碼管。顯示電路電路圖如下：圖1.2 LED 顯示電路按鍵電路電路圖如下圖1.4按鍵電路2.2自動打鈴裝置輸出電路設(shè)計輸出電路可采用繼電器或光耦輸出，由于本設(shè)計要求輸出220V交流，所以須將高低壓電路隔離，在單片機微機控制系統(tǒng)中被普遍用于隔離從通道路徑入的干擾，非但具有隔離功能，而且還用于輸出通道作為開關(guān)元器件用。光耦由發(fā)光器及光探測器兩部分組成的光偶合器。第一部分是由電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺涉壣榘l(fā)光二極管完成。另一部分由光探測器接受光信號并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。本設(shè)計采用MOC303光耦器件隔離，其采用雙向過零可控硅，使輸出通道隔離驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單。具體電路圖如下：圖1.5輸出電路2.3 CPU最小系統(tǒng)設(shè)計單片機是在一塊芯片上集成了 CPU、ROM、RAM、I/O口、定時/計數(shù)器，使其具備了一臺微型計算機的特征。設(shè)計的最小系統(tǒng)包括CPU選擇和存儲器擴展。本設(shè)計采用AT89C51作為CPU,AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案?？紤]到以后的軟件升級，系統(tǒng)還應擴展程序存儲器ROM，因此本設(shè)計采用8K的程序存儲器2764。地址鎖存器選用74LS373芯片。具體CPU最小系統(tǒng)電路圖如下：圖1.5 CPU最小系統(tǒng)電路圖2.3 電源電路由于本設(shè)計要求入口電壓220V，故須采用AC/DC電源變換電路，它具有先進的制造工藝，將集成穩(wěn)壓器和超小型電子元器件密集安裝后封裝成一體，構(gòu)成一體化的穩(wěn)壓電源，能在額定功率下安全，可靠的工作。為了確保CPU更可靠的工作本設(shè)計采用MAX610芯片構(gòu)成不間斷穩(wěn)壓電源，其芯片輸入電壓220V或110V，輸出5V或(1.39)V 可調(diào)。電源電路圖如下：圖1.6電源電路第3章 自動打鈴裝置的軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)軟件功能說明1）主程序設(shè)計 主程序首先是初始化部分，主要是計時單元清零，中斷初始化，堆棧指針初始化，啟動定時器工作，然后是調(diào)用顯示子程序。主程序的起始存儲地址是0000H單元，但由于本系統(tǒng)用了定時器T0的中斷，中斷服務程序入口地址為000BH，因此從0000H單元起存放一條短跳轉(zhuǎn)指令AJMP，使真正的主程序從0300H單元開始存放。2）中斷服務程序設(shè)計單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器T0定時100ms，即0.1s,10次中斷即為1秒，60秒為1分，60分為1小時，24小時為1天，如此循環(huán)，從而實現(xiàn)計時功能。編寫中斷服務程序關(guān)鍵要注意：1）現(xiàn)場保護，在本系統(tǒng)中是累加器A和程序狀態(tài)字PSW值的保護。2）計時處理時采用的確十進制，因此時，分，秒單元加1后要進行十進制調(diào)整，即要執(zhí)行DAA指令，還要注意的是時計到24就回零，分和秒計到60就回零。3）中斷返回前的現(xiàn)場恢復。3）顯示程序設(shè)計和按鍵判斷與按鍵處理程序設(shè)計本顯示采用的是動態(tài)顯示，段控和位控都經(jīng)過反相器，顯示的字形代碼是共陽的顯示代碼，位控信號輸出時是高電平有效。在校時時，采用的是點亮小數(shù)點信位調(diào)節(jié)器節(jié)標志，哪位小數(shù)點亮表示調(diào)整的是該位的值。顯示子程序的第一部分是拆字，顯示緩沖區(qū)是2FH2AH；第二部分是查字形代碼，輸出段控和位控信號，由于采用的是動態(tài)顯示，所以每輸出一位的段控和位控信號要延時一定的時間，使LED顯示器顯示的字符是穩(wěn)定的。按鍵判斷程序有編寫時應注意按鍵的去抖動，該系統(tǒng)采用的是延時去抖動的方法.延時是通過調(diào)用子程序來實現(xiàn) 的,每個按鍵按下后都要等待釋放后再返回.按鍵處理程序中的按鍵是校時的，所以進入按鍵處理程序后就關(guān)閉定時中斷，對于功能鍵注意設(shè)置顯示標志。開始3.2系統(tǒng)程序流程圖設(shè)置中斷方式設(shè)置堆棧指針8155初始化設(shè)置秒分時計數(shù)基值指定定時器工作方式調(diào)顯示子程序設(shè)定定時值圖1.7主程序流程圖3.3程序設(shè)計1）主程序14 ORG 0000HLJMP MAIN ; 轉(zhuǎn)主程序ORG 0003HLJMP INT0 ; 轉(zhuǎn)INT0 中斷ORG 000BHLJMP CLOCK ; 轉(zhuǎn)定時器T0 中斷ORG 0013HLJMP INT1 ; 轉(zhuǎn)INT1中斷主程序MAIN: MOV A , #03HMOV R0, #20HMOVX R0, AMOV SP, #5AHMOV 2BH, #60HMOV 2CH, #60HMOV 2DH, #24HMOV TMOD, #01HMOV TL0, #0B0HMOV TH0, #3CHMOV IE, #87HSETB TR0LOOP: LCALL DSUPLJMP LOOP第四章 設(shè)計總結(jié)這次課程設(shè)計，我掌握了單片機接口設(shè)計的技巧，在查閱資料的過程中，學會了許多書本上學不到的東西，并且使自己的動手能力得到了加強，這次課程設(shè)計是我們學習完單片機及應用技術(shù)之后一次較為綜合的設(shè)計，毫無疑問，每個人理論與實踐的能力都得到了前所未有的鍛煉，經(jīng)過為期三天的查閱資料、自己總結(jié)、與同學探討等渠道，發(fā)現(xiàn)了自己在平時學習時的不足，以及出現(xiàn)的問題都得到了有效的解決，大學生課程設(shè)計對每個在校大學生都有很大意義，不但鍛煉了我們運用知識的能力，并且為我們以后的畢業(yè)設(shè)計提供了基礎(chǔ)，這次課程設(shè)計我更加清楚了以往學習過芯片的現(xiàn)實意義，詳細的了解了他們各自的功能和引腳，學以致用是每一個學者學習的最終目的，尤其對我們理科生來講，通過這次課程設(shè)計更加堅定了我學單片機和其他專業(yè)課的信心，并增強了對芯片的興趣，激發(fā)了自己學習的動力，對以后的工作、研究有很大的幫助。從另一方面來講也鍛煉了我們的耐力與韌性，每一個人只有發(fā)現(xiàn)困難、解決困難，千錘百煉才能是一個較為出色的人，優(yōu)秀的人。通過大約兩周的單片機課設(shè)使我深深的感到課設(shè)的過程是艱辛的，但是收獲也是巨大的。首先，我們再一次的加深鞏固了對已有的知識的理解及認識；其次，我們第一次將單片機的課本知識運用到了實際設(shè)計，使得所學知識在更深的層次上得到了加深。再次，因為這次課程設(shè)計的確在某些方面存有一定難度，但在老師和同學們的同共努力下都得到解決, 在這里我也要感謝老師這一年來對我們細心的教導。我們無論是分工、分攤?cè)蝿?，還是集體團結(jié)合作方面，這對我們來講都是一種鍛煉，培養(yǎng)了我們集體合作的能力以及自學、查閱搜集資料的能力；再有，我們曾經(jīng)面臨過失敗、品味過茫然，但是最終我們還是堅持下來了，這就是我們意志、耐力的勝利，在今后的日子里，它必將成為我們的寶貴財富。參考文獻1 張毅剛.單片機原理及應用M.北京：高等教育出版社，2004.2 房小翠.單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，1999.3