單片機(jī)課設(shè)自動(dòng)打鈴器設(shè)計(jì)

1、目 錄引言與摘要第1章 設(shè)計(jì)方案論證1.1 設(shè)計(jì)的應(yīng)用意義1.2 設(shè)計(jì)方案選擇1.3 總體設(shè)計(jì)框圖第2章 硬件電路設(shè)計(jì)21 單元電路設(shè)計(jì)與原理分析第3章 軟件設(shè)計(jì)31 程序流程圖32 源程序清單第4章 設(shè)計(jì)總結(jié)參考文獻(xiàn)附錄1附錄2引言與摘要為方便人們的日常生活，優(yōu)化學(xué)校，機(jī)關(guān)等單位的計(jì)時(shí)系統(tǒng)，采用以單片機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一種的自動(dòng)打鈴器。本電路有電源，顯示電路，按鍵控制電路，功放電路四部分組成。這次設(shè)計(jì)利用了單片機(jī)AT89C51的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，來(lái)完成時(shí)間的計(jì)時(shí)，校時(shí)功能。用LM12864液晶顯示時(shí)，分，秒。選用蜂窩器模擬現(xiàn)實(shí)的電鈴實(shí)現(xiàn)打鈴，其中計(jì)時(shí)和定時(shí)功能是軟件為主，硬件為輔。而校時(shí)功能是軟件

2、為輔，由外部按鍵控制，實(shí)現(xiàn)加一與減一的操作。用單片機(jī)控制的自動(dòng)打鈴器，充分發(fā)揮單片機(jī)體積小，價(jià)格便宜，功耗低可靠性好等特點(diǎn)?？捎糜趯W(xué)校作息，方便了廣大師生第1章設(shè)計(jì)方案論證11 設(shè)計(jì)的應(yīng)用意義“單片機(jī)與接口技術(shù)”課程設(shè)計(jì)是在教學(xué)及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)課程所學(xué)理論知識(shí)的深化和提高。因此，要求學(xué)生能綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)與制造出具有較復(fù)雜功能的小型單片機(jī)系統(tǒng)，并在實(shí)踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。 能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“單片機(jī)”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。 培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立收集資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)規(guī)定功能的單片機(jī)系統(tǒng)的能力；培養(yǎng)分析、總結(jié)及撰寫(xiě)技術(shù)報(bào)告的能力

3、。12 設(shè)計(jì)方案選擇設(shè)計(jì)課題簡(jiǎn)要概述自動(dòng)打鈴裝置用于工廠，學(xué)校等地的時(shí)間控制，本設(shè)計(jì)是按照學(xué)校作息時(shí)間設(shè)定的，模擬了電子鐘顯示時(shí)，分，秒。還根據(jù)學(xué)校的作息時(shí)間按時(shí)打鈴，本系統(tǒng)有兩個(gè)按鈕，分別用來(lái)調(diào)時(shí)，周分，以保證時(shí)鐘與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相吻合。首先設(shè)計(jì)出本系統(tǒng)的硬件基本框圖，根據(jù)框圖設(shè)計(jì)電氣原理圖，簡(jiǎn)要概述基本原理，按照設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)出各部分程序。系統(tǒng)軟硬件劃分由于要依據(jù)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此，極大地節(jié)約系統(tǒng)的硬件成本，所有能用軟件實(shí)現(xiàn)的功能都用軟件完成，如按鍵的去抖，采用延時(shí)，顯示部分用動(dòng)態(tài)顯示等，這樣硬件部分的設(shè)計(jì)可以采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，所謂最小系統(tǒng)是僅有程序存儲(chǔ)器和時(shí)鐘及復(fù)位電路的為時(shí)過(guò)早片機(jī)系統(tǒng)。

4、單片機(jī)選型根據(jù)課題的具體內(nèi)容，任務(wù)要求，計(jì)時(shí)，校時(shí)，定時(shí)，鍵盤(pán)顯示等功能，經(jīng)多方考慮，所以本系統(tǒng)選項(xiàng)用與MCS51系統(tǒng)單片機(jī)完全兼容的AT89C51低功耗單片機(jī)。13 總體設(shè)計(jì)框圖時(shí)鐘電路電源顯示電路AT89C51CPU鍵盤(pán)電路驅(qū)動(dòng)電路電鈴 整體框圖第2章硬件電路設(shè)計(jì)21單元電路設(shè)計(jì)與原理分析基本原理概述 本系統(tǒng)主要由主控模塊，時(shí)鐘模塊，顯示模塊，鍵盤(pán)接口模塊等4部分組成。通過(guò)內(nèi)部定時(shí)產(chǎn)生中斷，從而驅(qū)動(dòng)電鈴打鈴。設(shè)定51單片機(jī)工作在定時(shí)器工作方式1，每100ms產(chǎn)生一次中斷，利用軟件將基準(zhǔn)100ms單元進(jìn)行累加，當(dāng)定時(shí)器產(chǎn)生10次中斷就產(chǎn)生1S信號(hào)，這時(shí)秒單元加1。同理，對(duì)分單元和時(shí)單元計(jì)數(shù)，

5、從而產(chǎn)生秒，分，時(shí)的值，通過(guò)六位七段顯示器進(jìn)行顯示。由于動(dòng)態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)鎖存等硬件，接口較復(fù)雜，考慮顯示只有六位，且系統(tǒng)沒(méi)有其他復(fù)雜的處理任務(wù)，所以采用動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)LED的顯示。本系統(tǒng)采用三個(gè)按鍵，1鍵為功能鍵，另外兩個(gè)做控制鍵。按一下1鍵進(jìn)入時(shí)間設(shè)置，然后按2鍵進(jìn)行時(shí)調(diào)整，按3鍵進(jìn)行分調(diào)整，按兩下1鍵進(jìn)入打鈴時(shí)間設(shè)定，在分別用2鍵3鍵進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完后按下1鍵便退出調(diào)整，時(shí)鐘繼續(xù)走動(dòng)。當(dāng)時(shí)鐘時(shí)間與設(shè)置時(shí)間一致時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作進(jìn)行打鈴，每次打鈴10秒。元件參數(shù)及功能簡(jiǎn)介1.主控制器AT89C51AT89C51分司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)用高性能的靜態(tài)80C51設(shè)計(jì)，由先進(jìn)工藝制造，并帶有非

6、易失性FLASH程序存儲(chǔ)器，它是一種高性能，低功耗的8位CMOS微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多，主要性特點(diǎn)有：有4K的FLASH程序存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM。電源控制模式：時(shí)鐘可停止和恢復(fù)，空閑模式，掉電模式。6個(gè)中斷源。4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。4個(gè)8位I/O口。全雙工增強(qiáng)型UART。2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器2時(shí)鐘電路DS13021）性能特性實(shí)時(shí)時(shí)鐘可對(duì)秒，分，時(shí)等進(jìn)行計(jì)數(shù)，存在高速數(shù)據(jù)暫存的31*8位RAM，最少引腳的串行I/O口；2.55.5V電壓工作范圍;2.5V耗電小于300nA；用于時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)的單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送方式；簡(jiǎn)單的3線接口；可選的慢速充電的能力。DS1302時(shí)鐘芯片包括

7、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，它經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器通信，實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供秒，分，時(shí)等信息，時(shí)鐘運(yùn)行可以采用24H，或帶AM/PM的12H格式，采用三線接口與CPU進(jìn)行同眇通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302有主電源/后備電源雙電源引腳；2） 工作原理DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把RST引腳置為高電平，然后把8位地址和命令裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿被輸入，無(wú)論是讀周期還是寫(xiě)周期開(kāi)始8位指定40個(gè)寄存器中哪個(gè)將被訪問(wèn)到，在開(kāi)始8個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入撳位寄存器之后，另外的時(shí)鐘周期在闈時(shí)操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)

8、，時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單位字節(jié)下為8加8，在多字節(jié)方式下為8加字節(jié)數(shù)，最大可達(dá)248字節(jié)數(shù)。為了提高對(duì)32個(gè)地址的尋址能力，可以把時(shí)鐘或RAM寄存器規(guī)定為多字節(jié)方式，在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂?的位0開(kāi)始，必須管按數(shù)據(jù)傳送的次序電先的8個(gè)寄存器。但是當(dāng)以多個(gè)字節(jié)寫(xiě)RAM時(shí)，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫(xiě)所有31字節(jié)，不管是否寫(xiě)了全部31字節(jié)，所寫(xiě)的每個(gè)字節(jié)都將傳送至RAM。時(shí)鐘暫停：秒寄存器的位7定義位時(shí)鐘暫停位，當(dāng)它為1時(shí)，DS1302停止振蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式，通常在對(duì)DS1302進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，停止振蕩，當(dāng)它為0時(shí)時(shí)鐘將開(kāi)始啟動(dòng)。8051通過(guò)串口向DS1302寫(xiě)數(shù)據(jù)的程序框圖如圖:8051 PX T

9、XDRXDVcc1Vcc2 DS1302RSTSCLKI/O X2其中,Px可以是8051單片機(jī)的任何一位I/O口,注意因?yàn)镈S1302的數(shù)據(jù)發(fā)送或接收時(shí)序和8051的串行口不完全一致,因此,需要在TXD的輸出端加反相器,另外,接收數(shù)據(jù)時(shí),不能以串行口的接收方式接收,必須將串行口當(dāng)作普通I/O口進(jìn)行數(shù)據(jù)接收.DS1302的晶振選用32.768KHZ，電容推薦值為6PF，因?yàn)檎袷庮l率較低，也可以不接電容， 對(duì)計(jì)時(shí)精度影響不大。3顯示電路設(shè)計(jì)顯示部分采用普通的共陽(yáng)數(shù)碼管顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描，以減少硬件電路，數(shù)碼管分別為十時(shí)，時(shí)，十分，分，十秒，秒顯示，顯示時(shí)采用串行口輸出段碼，用74LS164來(lái)驅(qū)動(dòng)

10、數(shù)碼管掃描只需7ms。74LS164內(nèi)部為8個(gè)D觸發(fā)器，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位，74LS164為T(mén)TL單向8位移位寄存器，可實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出，CPU為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口TXD端。每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到CP端時(shí)，移位寄存器移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164中，MR腳為復(fù)位端，當(dāng)該位為低電平時(shí)，移位寄存器各位復(fù)0。當(dāng)它為高電平時(shí)時(shí)鐘脈沖才起作用。Q1Q8并行輸出分別接數(shù)碼管的各段對(duì)應(yīng)腳上，在給出8個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入74LS164的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)到達(dá)最高位，再來(lái)1個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖就會(huì)從最高位移出，進(jìn)入下一個(gè)74LS164的第一位。4鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)由于按鍵盤(pán)只有3

11、個(gè)，采用獨(dú)立式按鈕,分別與8051的P10.P11.P12相連,用普通按鈕10K上拉電阻，用查詢法完成讀鍵功能。第3章 程序設(shè)計(jì)31 程序流程圖開(kāi)始初始化參數(shù)設(shè)置調(diào)用鍵盤(pán)子程序調(diào)用顯示子程序調(diào)用控制子程序主程序流程圖開(kāi)始保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)100ms單元加1100ms單元=0？100ms單元清零，秒單元加1秒單元=60？秒單元清零，分單元加1分單元=60？分單元清零，時(shí)單元加1時(shí)單元=24？時(shí)單元清零退出NNN N N定時(shí)中斷程序流程圖開(kāi)始向緩沖區(qū)放數(shù)指向緩沖區(qū)首地址關(guān)顯示指向A口查段碼，送段碼指向B口送出碼延時(shí)1ms指向指向下一個(gè)緩沖單元顯示下一位六位顯示完返回顯示程序流程圖32 源程序清單K-KEY

12、EQU P1.0 ；控制按鍵M-KEY EQU P1.1 ；分按鍵H-KEY EQU P1.2 ；時(shí)按鍵S-DATA DATA 50H ；秒單元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址M-DATA DATD 51H ；分單元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址H-DATA DATA 52H ；時(shí)單元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址MOV SP,#70H ；堆棧區(qū)地址從70H開(kāi)始MOV DPTR,#0FB00HMOV A,#03H ；設(shè)8155的PA，PB口為輸出方式MOVX DPTR,ASTART:LCALL KEY ；調(diào)用鍵盤(pán)設(shè)置子程序LCALL DIS ；調(diào)用顯示子程序LCALL CONTROL ；調(diào)用控制子程序AJMP START ；循環(huán)調(diào)用KEY:JB M

13、-KEY，H-SET ；分設(shè)置鍵壓下嗎？如果沒(méi)壓下，則判斷時(shí)設(shè)置鍵LCALL DELL ；調(diào)用鍵盤(pán)防抖動(dòng)子程序JB M-KEY,H-SETINC M-DATA ；如果分設(shè)置健壓下，則分單元加1MOV A,M-DATACJNZ A,#60,M-DIS ；分單元=60，則清0MOV M-DATA,#00HM-DIS:MOV A,M-DATALCALL HEX-BCD ；調(diào)用HEX至BCD碼轉(zhuǎn)換子程序MOV 69H,AMOV 6AH,B M-REP:LCALL DIS ；調(diào)用顯示子程序JNB M-KEY,M-REP ；等待分設(shè)置鍵釋放H-SET：JB H-KEY，HEX-BCD ；判斷時(shí)設(shè)置鍵是否壓

14、下？ LCALL DELL ；調(diào)用鍵盤(pán)防抖動(dòng)子程序 JB H-KEY，HEX-BCD INC H-DATA ；如時(shí)設(shè)置鍵壓下，則時(shí)單元加1 MOV A，H-DATA CJNZ A，#24，H-DIS ；時(shí)單元=24，則清0 MOV H-DATA，#10HH-DIS：MOV A，H-DATALACLL HEX-BCD ；調(diào)用HEX至BCD碼轉(zhuǎn)換子程序MOV 79H，AMOV 7AH，BH-REP：LCALL DIS ；調(diào)用顯示子程序 JNB H-KEY，H-REP ；等待時(shí)設(shè)置鍵釋放HEX-BCD：MOV B，#10 DIV AB RETDELL：MOV R6，#20H ；延遲10ms子程序DE

15、L1：MOV R7，#0FFH DJNZ R7，DJNZ R6，DEL1 RET CLOCK：PUSH ACC ；參數(shù)入棧保護(hù) PUSH PSW CLR TR0 MOV TL0，#0B0H ；定時(shí)參數(shù)重新設(shè)置 MOV TH0，#03CH SETB TR0 INC 4FH ；100ms單元內(nèi)容加1 MOV A，4FH CJNZ A，#10，D0 ；100ms單元內(nèi)容=10，則秒單元加1 MOV 4FH，#00H ；100ms單元清0 MOV A，S-DATA ADD A，#01H ；秒單元加1 MOV S-DATA，A CJNE A，#60，D0 ；秒單元內(nèi)容=60，則清0 MOV S-DATA

16、，#00H MOV A，M-DATA ADD A，#01H ；分單元加1 MOV M-DATA，A CJNE A，#60，D0 ；分單元=60，則清0 MOV M-DATA，#00H MOV A，H-DATA ADD A，#01H ；時(shí)單元加1 MOV H-DATA，A CJNE A，#24，D0 ；時(shí)單元=24，則清0 MOV H-DATA，#00H D0：POP PSW ；出棧，出中斷程序 POP ACC RETIDIS：MOV R0，#4FH ；準(zhǔn)備向緩沖區(qū)放數(shù) MOV A，27H ACALL PTDS ；放秒值 MOV A，28H ACALL PTDS ；放分值 MOV A，29HAC

17、ALL PTDS ；放時(shí)值 MOV R0，#4AH ；指向緩沖區(qū)首地址 MOV R2，#0FFH ；左邊第一位開(kāi)始顯示 MOV DPTR，#SEGPT ；指向字形碼表首DIS1：MOV A，#00H MOV 20H，DPL MOV 21H，DPH ；熄滅碼 MOV DPTR，#4001H ；取顯示緩沖區(qū)中的數(shù) MOV A，#0FFH MOVX DPTR,A MOV DPL,20H MOV DPH,21H MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ；查表，找字形碼 CPL A MOV DPTR,#4002H MOVX DPTR,A ；送出字形碼 MOV A,R2 ；取字位碼 MOV DPTR

18、,#4001H ；字位口地址 MOVX DPTR,A MOV DPL,20H MOV DPH,21H ；顯示一位數(shù) MOV R3,#00HDIS2:DJNZ R3,DIS2 ；延時(shí)一段時(shí)間 INC R0 ；修改顯示緩沖區(qū)指針 CLR ；為移位作準(zhǔn)備 MOV A,R2 ；取字位碼 RL A ；右移一位，為顯示下一位作準(zhǔn)備 MOV R2,A ；存位碼 JB ACC.7,DIS1 ；不到最后一位，則繼續(xù) RETPTOS:MOV R1,A ；暫存 ACALL DIS1 ；低4位先放入緩沖區(qū) MOV A,R1 ；取了原數(shù) SWAP A ；高4位放入低4位中RTDS1:ANL A,#0FH ；放進(jìn)顯示緩沖區(qū) MOV R0,A DEL R0 ；緩沖區(qū)地址指針減1RETSEGPT: DB 3FH , 06H, 5BH, 4FH, 66H, DB6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH；時(shí)間表DL: MOV