基于單片機(jī)的自動打鈴器的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計題 目： 基于單片機(jī)的自動打鈴器的設(shè)計 院： 電氣信息學(xué)院 誠 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目： 基于單片機(jī)的自動打鈴器的設(shè)計 一、 基本任務(wù)及要求：1.學(xué)習(xí)單片機(jī)的相關(guān)知識，利用單片機(jī)編程，實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制；2.設(shè)計一個自動打鈴器，要求具備一般電子時鐘的功能；能進(jìn)行多

2、點(diǎn)時間的定時以及定時時間到自動打鈴，要求定時點(diǎn)數(shù)至少是40，定時精度是1分鐘，且要求能通過鍵盤查看各定點(diǎn)時間，要求具備掉電保護(hù)功能。3.利用相關(guān)軟件繪制原理電路圖和PCB板圖；4.對實(shí)驗(yàn)電路編寫程序進(jìn)行調(diào)試，保證各部分正常工作，保證電路板正常完成所規(guī)定的任務(wù)。二、 進(jìn)度安排及完成時間：（1）第一周至第三周：查閱資料、撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報告； （2）第四周至第五周：學(xué)習(xí)并掌握單片機(jī)及外圍設(shè)備接口； （3）第六周至第七周：在實(shí)驗(yàn)板上完成硬件設(shè)置和連線； （4）第八周至第十一周：在開發(fā)機(jī)上調(diào)好軟件，然后固化到EPROM中，能脫機(jī)運(yùn)行； （5）第十二周至第十三周：用PROTEL工具軟件繪制完整電路原理

3、圖，標(biāo)志各元器件序號和腳號；畫出軟件流程框圖。包括主程序和各子程序。撰寫設(shè)計說明書； （6）第十四周：畢業(yè)設(shè)計答辯； 目 錄摘要IAbstractII第一章緒論11.1單片機(jī)設(shè)計的目的和意義11.2單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望1課題發(fā)展現(xiàn)狀1課題前景展望21.3Protel 99 SE概述2Protel 99 SE的組成3Protel 99 SE的應(yīng)用4電路板的設(shè)計步驟6第二章單元模塊的設(shè)計82.1電源模塊82.2單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊82.3時鐘模塊92.4按鍵模塊112.5顯示模塊12主要技術(shù)參數(shù)13引腳功能13基本操作時序14狀態(tài)字說明14RAM地址映射圖14指令說明15接口時序圖162.6喇叭

4、模塊18第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計193.1系統(tǒng)軟件按鍵程序設(shè)計203.2系統(tǒng)軟件打鈴器時間設(shè)置設(shè)計21第四章系統(tǒng)功能介紹及調(diào)試224.1打鈴器功能簡介224.2打鈴器優(yōu)點(diǎn)224.3打鈴器缺點(diǎn)與不足224.4系統(tǒng)調(diào)試22硬件調(diào)試22軟件調(diào)試23結(jié)束語24參考文獻(xiàn)25致謝26附錄27附錄127附錄241基于單片機(jī)的自動打鈴器的設(shè)計摘要：單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個

5、小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。本文首先概述了單片機(jī)電路的發(fā)展歷史，單片機(jī)設(shè)計方法和工具的變革，單片機(jī)技術(shù)及發(fā)展，C語言硬件描述語言，Protel 99 se的應(yīng)用，典型的單片機(jī)電路設(shè)計流程，然后詳細(xì)地介紹了單片機(jī)自動打鈴器與控制電路的完整的設(shè)計過程。單片機(jī)自動打鈴器控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)組成。單片機(jī)自動打鈴器由電源電路，單片機(jī)最小系統(tǒng)，時鐘電路，蜂鳴電路，顯示電路。單片機(jī)自動打鈴器控制電路設(shè)計包括復(fù)位電路，按鍵電路。按鍵電路設(shè)計包括時鐘的調(diào)整，打鈴時間的設(shè)定。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；C語言；Protel 99 se；單片機(jī)自動打鈴器。Handset keyboard connection and con

6、trol circuit designAbstract：Single Chip Microcomputer(SCM) is a kind of integrated circuit chip, which uses the very large scale integrated circuits technology. It integrates central processing unit(CPU) which is capable of data processing, Random Access Memory (RAM), Read-Only Memory (ROM), I/O out

7、puts, interrupt system and a Timer(probably also including display drive circuit, pulse width modulation circuit, analog multiplexer and A/D convertor ) into one single silicon chip to form a micro but complete computer system.At beginning, this article gives an overview of the history of the SCM, t

8、he design methods of SCM and the revolution of tools, technology and development of SCM, C language, application of Protel 99 se and the typical procedures of SCM circuits design. Then, it details the entire design procedures of the SCM controlled automatic bell and the relevant control circuits.SCM

9、 controlled automatic bell is mainly made up of the minimum system of Single Chip Microcomputer. It contains power circuit, microcomputer system, clock circuit, buzzer circuit and display circuit. The control circuits include reset circuit and key circuit. The design of key circuit contains adjustme

10、nt of clock and time setting of the bell.Keywords: Single Chip Microcomputer(SCM); C language; Protel 99 se; SCM controlled automatic bell.第一章 緒論單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)也被稱為微

11、控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成到復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。1.1 單片機(jī)設(shè)計的目的和意義科技的進(jìn)步需要技術(shù)不斷的提升。一塊大而復(fù)雜的模擬電路花費(fèi)了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而現(xiàn)在，只需要一塊幾厘米見方的單片機(jī)，寫入簡單的程序，就可以使您以前的電路簡單很多。相信您在使用并掌握了單片機(jī)技術(shù)后，不管在

12、您今后開發(fā)或是工作上，一定會帶來意想不到的驚喜。在單片機(jī)應(yīng)用中，可靠性是首要因素為了擴(kuò)大單片機(jī)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，提高單片機(jī)自身的可靠性是一種有效方法。近年來，單片機(jī)的生產(chǎn)廠家在單片機(jī)設(shè)計上采用了各種提高可靠性的新技術(shù)。 1.2 單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望1.2.1 課題發(fā)展現(xiàn)狀科技的進(jìn)步需要技術(shù)不斷的提升。一塊大而復(fù)雜的模擬電路花費(fèi)了工程師們巨大的精力，繁多的元器件增加了勞動的成本。而現(xiàn)在，只需要一塊幾厘米見方的單片機(jī)，寫入簡單 的程序，就可以使以前的電路簡單很多。單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，不管在開發(fā)或是工作上，都為我們帶來了意想不到的驚喜。 1946年第一臺電子計算機(jī)誕生至今，只有50年的時間，依靠微

13、電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，從電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路，現(xiàn)在一塊芯片上完全可以集成幾百萬甚至上千萬只晶體管，使得計算機(jī)體積更小，功能更強(qiáng)。特別是近20年時間里，計算機(jī)技術(shù)獲得飛速的發(fā)展，計算機(jī)在工農(nóng)業(yè)，科研，教育，國防和航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)是一個國家現(xiàn)代科技水平的重要標(biāo)志。單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，像Fairchid公司研制的F8單片微型計算機(jī)。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元(Center Processing Unit,也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個最小的計算機(jī)

14、系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元，定時單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。20世紀(jì)70年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時期，各種新材料新工藝尚未成熟，單片機(jī)仍處在初級的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡單，一般均把CPU、RAM有的還包括了一些簡單的I/O口集成到芯片上，像Farichild公司就屬于這一類型，它還需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計算系統(tǒng)。類似的單片機(jī)還有Zilog公司的Z80微處理器。1.2.2 課題前景展望中國試用單片機(jī)的歷史只有短短的30年，在初始的短短的五年時間里發(fā)展極為迅速。1986年

15、在上海召開了全國首屆單片機(jī)開發(fā)與交流會，很多地區(qū)還成立了單片機(jī)微型計算機(jī)應(yīng)用協(xié)會，那是全國形成的第一次高潮。單片機(jī)為我們改變了什么？縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo) 彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實(shí)時控制和數(shù)據(jù) 處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC 卡、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)。以前沒有單片機(jī)時，這些 東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用， 元器件不斷老化，控制的精度自然也會達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑耍覀?只需要在單片機(jī)外圍接一

16、點(diǎn)簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成 本也降低了，長期使用也不會擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的 人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機(jī)年容量已達(dá)3 億片，且每年以大約20%的速度增長，但相對于 世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩 具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī)，并不斷地輻射向內(nèi)地。所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國是有著廣闊前景的。1.3 Protel 99 SE概述Protel 99 SE是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計者的

17、首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。早期的PROTEL主要作為印制板自動布線工具使用，運(yùn)行在DOS環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤286機(jī)的1M內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL已發(fā)展到Protel 99系列（網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測試板），是個龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設(shè)計系

18、統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100布通率。在國內(nèi)PROTEL軟件較易買到，有關(guān)PROTEL軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ)。1.3.1 Protel 99 SE的組成Protel 99 SE主要由原理圖設(shè)計系統(tǒng)、印制電路板設(shè)計系統(tǒng)兩大部分組成。（1） 原理

19、圖設(shè)計系統(tǒng)這是一個易于使用的具有大量元件庫的原理圖編輯器，主要用于原理圖的設(shè)計。它可以為印制電路板設(shè)計提供網(wǎng)絡(luò)表。該編輯器除了具有強(qiáng)大的原理圖編輯功能以外，其分層組織設(shè)計功能、設(shè)計同步器、豐富的電氣設(shè)計檢驗(yàn)功能及強(qiáng)大而完善的打印輸出功能，使用戶可以輕松完成所需的設(shè)計任務(wù)。（2） 印制電路板設(shè)計系統(tǒng)它是一個功能強(qiáng)大的印制電路板設(shè)計編輯器，具有非常專業(yè)的交互式布線及元件布局的特點(diǎn)，用于印制電路板（PCB）的設(shè)計并最終產(chǎn)生PCB文件，直接關(guān)系到印制電路板的生產(chǎn)。Protel99SE的印制電路板設(shè)計系統(tǒng)可以進(jìn)行多達(dá)32層信號層、16層內(nèi)部電源/接地層的布線設(shè)計，交互式的元件布置工具極大地減少了印制板設(shè)

20、計的時間。 同時它還包含一個具有專業(yè)水準(zhǔn)的PCB信號完整性分析工具、功能強(qiáng)大的打印管理系統(tǒng)、一個先進(jìn)的PCB三維視圖預(yù)覽工具。 此外，Protel99SE還包含一個功能強(qiáng)大的基于SPICE 3f5的模/數(shù)混合信號仿真器，使設(shè)計者可以方便地在設(shè)計中對一組混合信號進(jìn)行仿真分析。 同時，它還提供了一個高效、通用的可編程邏輯器件設(shè)計工具。1.3.2 Protel 99 SE的應(yīng)用原理圖設(shè)計（1） 新建設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件 在WINDOWS 95/98或NT界面下雙擊Protel 99 圖標(biāo)，點(diǎn)擊File(文件)中new項(xiàng)，新建設(shè)計 數(shù)據(jù)庫。 在Browse選項(xiàng)中選取需要存儲的文件夾，然后點(diǎn)擊OK即可建立自己

21、的設(shè)計數(shù)據(jù)庫。a 設(shè)計組（Design Team） 我們可以先在Design Team 中設(shè)定設(shè)計小組成員，Protel 99可在一個設(shè)計組中進(jìn)行協(xié)同 設(shè)計，所有設(shè)計數(shù)據(jù)庫和設(shè)計組特性都由設(shè)計組控制。定義組成員和設(shè)置他們的訪問權(quán) 限都在設(shè)計管理器中進(jìn)行，確定其網(wǎng)絡(luò)類型和網(wǎng)絡(luò)專家獨(dú)立性不需要求助于網(wǎng)絡(luò)管理員 。 無限制數(shù)量的設(shè)計組成員能同時訪問相同的設(shè)計數(shù)據(jù)庫。每個組成員都能看到什么文件 當(dāng)前是打開的以及誰在編輯，并能鎖定文件以防止意外重寫。 訪問設(shè)計數(shù)據(jù)庫可以通過建立設(shè)計組成員和指定其權(quán)限來控制。設(shè)計組成員建立在成員 文件夾中。在成員文件夾中單擊右鍵就會彈出浮動菜單，選擇新成員。 為保證設(shè)計安

22、全，為管理組成員設(shè)置一個口令。這樣如果沒有注冊名字和口令就不能打 開設(shè)計數(shù)據(jù)庫。 提示：成員和成員權(quán)限只能由管理員建立。 b 回收站（ Recycle Bin） 相當(dāng)于Windows 中的回收站，所有在設(shè)計數(shù)據(jù)庫中刪除的文件，均保存在回收站中，可 以找回由于誤造作而刪除的文件。 c 設(shè)計管理器（document.）   所有Protel99設(shè)計文件都被儲存在唯一的綜合設(shè)計數(shù)據(jù)庫中，并顯示在唯一的綜合設(shè)計 編輯窗口。在Protel99中與設(shè)計的接口叫設(shè)計管理器。使用設(shè)計管理器，可以進(jìn)行對設(shè)計文件的管理編輯、設(shè)置設(shè)計組的訪問權(quán)限和監(jiān)視對設(shè)計文件的訪問。 組織設(shè)計文件 過去組織和

23、管理40個或更多的原理圖、PCB、Gerber、Drill、BOM和DRC文件，要花 費(fèi)幾天的時間，而Protel99把設(shè)計文件全部儲存在唯一的設(shè)計數(shù)據(jù)庫。 在設(shè)計數(shù)據(jù)庫內(nèi)組織按分層結(jié)構(gòu)文件夾建立的文件 顯示在右邊的個人安全系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)庫有一文件夾叫設(shè)計文件，這個文件夾中是主設(shè)計文件(原理圖和PCB)，還有許多的子文件夾，包括了PCB裝配文件、報告和仿真分析。這里對在設(shè)計數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建文件夾的分 層深度沒有限制。 設(shè)計數(shù)據(jù)庫對存儲Protel設(shè)計文件沒有限制 你能輸入任何類型的設(shè)計文件進(jìn)入數(shù) 據(jù)庫，如在MS Word書寫的報告、在MS Excel準(zhǔn)備的費(fèi)用清單和AutoCAD中制的機(jī)械圖。簡單雙

24、擊設(shè)計數(shù)據(jù)庫里的文件圖標(biāo)，在適當(dāng)?shù)木庉嬈鞔蜷_文件，被更新的文件自動地保存到設(shè)計數(shù)據(jù)庫。MS Word和Excel文件可以在設(shè)計管理器中直接編輯。 提示：在文件夾上單擊右鍵會顯示浮動菜單，然后選擇在設(shè)計數(shù)據(jù)庫新建文件。   在綜合設(shè)計數(shù)據(jù)庫中用Protel99的設(shè)計管理器管理設(shè)計文件是非常輕松的。設(shè)計管 理器的工作就象MS Windows的文件管理器一樣，可用它來導(dǎo)航和組織設(shè)計數(shù)據(jù)庫里文件 。使用設(shè)計管理器在設(shè)計數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建分層結(jié)構(gòu)的文件夾，使用標(biāo)準(zhǔn)文件操作命令來組織 這些文件夾內(nèi)設(shè)計文件。 設(shè)計管理器的心臟就是左邊的導(dǎo)航面板。面板顯示的樹狀結(jié)構(gòu)是大家熟悉的Protel軟件 特

25、性。在Protel99中，這個樹不僅僅顯示的是一個原理圖方案各文件間的邏輯關(guān)系，它 也顯示了在設(shè)計數(shù)據(jù)庫中文件的物理結(jié)構(gòu)。在導(dǎo)航樹中活躍的文件夾是PCB裝配文件夾。如同Windows文件管理器，設(shè)計管理器在右 邊顯示這個文件夾的內(nèi)容。 設(shè)計管理器與Windows文件管理器的不同之處是在右邊還顯示已經(jīng)打開的文件。 打開文件 只要在導(dǎo)航樹中單擊所要編輯的文件名，或者雙擊右邊文件夾中的圖標(biāo)。 在設(shè)計數(shù)據(jù)庫中打開的各個文件用卡片分隔顯示在同一個設(shè)計編輯窗口，使得非常容易 知道當(dāng)前工作到哪里，特別在大的設(shè)計中。要一起觀察不同的文件可以將設(shè)計編輯窗口拆分為多區(qū)域。（2） 打開和管理設(shè)計數(shù)據(jù)庫Protel

26、99 包括許多設(shè)計例子，我們下面可以舉例說明。 選擇文件打開菜單Design Explorer 99Example folder，點(diǎn)擊photoplotter.ddb文 件，左側(cè)窗口呈現(xiàn)樹狀結(jié)構(gòu)。 點(diǎn)”呈現(xiàn)下一層子目錄或文件，點(diǎn)”將關(guān)閉此文件夾點(diǎn)Photohead.pcb 文件 ，PCB版圖將出現(xiàn)，點(diǎn)Photohead.prj,原理圖管理文件將被打開關(guān)閉文件，可以用鼠標(biāo) 右鍵，選擇Close.也可以用CTRL+F4來關(guān)閉。（3） 觀看多個設(shè)計文檔打開Photoplotte.ddb設(shè)計數(shù)據(jù)庫，點(diǎn)”找到Electronics 和Photohead文件夾，打 開Photohead Parts lis

27、t 設(shè)計窗口，用同樣方法打開Photohead.pcb文件和Photohead. prj文件在Photohead Parts List窗口下?lián)羰髽?biāo)右鍵，選擇”Split Horizontal"菜單 ，界面將被水平分割。在Photohead.prj設(shè)計窗口下點(diǎn)右鍵，選Split Vertical 菜單。 界面將被垂直分割可以用鼠標(biāo)調(diào)整分割窗口的大小。要想分割更多的窗口，可重復(fù)上 述操作。 按Ctrl+Tab可循環(huán)切換打開的設(shè)計文件，按Shift+Tab可在導(dǎo)航板和設(shè)計窗口中有效文件 夾的內(nèi)容間切換。1.3.3 電路板的設(shè)計步驟一般而言，設(shè)計電路板最基本的過程可以分為三大步驟。（1） 電

28、路原理圖的設(shè)計電路原理圖的設(shè)計主要是Protel 99 SE的原理圖設(shè)計系統(tǒng)來繪制一張電路原理圖。在這一過程中，要充分利用Protel 99 SE所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能，來實(shí)現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確精美的電路原理圖。（2） 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計（SCH）與印制電路板設(shè)計（PCB）之間的一座橋梁，它是電路板自動的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路與阿里通中獲得，也可以從印制電路板中提取出來。（3） 印制電路板的設(shè)計印制電路板的設(shè)計主要是針對Protel 99 SE的另外一個重要的部分PCB而言的，在這個過程中，我們借助Protel 99 SE提供的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)電路板的版面設(shè)

29、計，完成高難度的等工作。原理圖的設(shè)計流程圖如下圖所示：開始設(shè)置圖紙大小設(shè)置環(huán)境放置元件原理圖布線輸出報表存盤打印結(jié)束圖一 原理圖設(shè)計流程第二章 單元模塊的設(shè)計2.1 電源模塊數(shù)字集成芯片功耗低，所需電壓低，需要一個專門的模塊來獲得合適的工作電壓。此模塊為系統(tǒng)提供合適的、穩(wěn)定的直流電壓。其基本原理圖如圖二所示。其中二極管D11D14為整流二極管，J2為三端穩(wěn)壓集成芯片7805，它將電壓穩(wěn)定在+5V0.002V。圖中的電容用來濾除電源紋波。這是單片機(jī)中很常見的電源。圖二 電源電路原理圖2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊由單片機(jī)、晶振、復(fù)位電路三個基本部分組成。其中89S52單片機(jī)為是自動

30、打鈴器的核心控制器，由它來完成所有數(shù)據(jù)的處理及監(jiān)測功能；晶振為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)脈沖，這里，我們使用的是頻率為12M的晶振；復(fù)位電路使系統(tǒng)回到上電時的狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)由于各種突發(fā)情況而使得結(jié)果出錯或者死機(jī)時，我們可以通過按復(fù)位鍵S1使系統(tǒng)恢復(fù)到正常情況。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖三所示：圖三 單片機(jī)最小系統(tǒng)2.3 時鐘模塊DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含有一個實(shí)時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過AM/PM 指示決定采用24或12小時格式。DS

31、1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個口線：（1）RES（復(fù)位），（2）I/O（數(shù)據(jù)線），（3）SCLK（串行時鐘）。時鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達(dá)31個字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW。DS1302是由DS1202改進(jìn)而來，增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，Vcc1為可編程涓流充電電源，附加七個字節(jié)存儲器。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、單片機(jī)、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合：l 實(shí)時時鐘具有能計算2100 年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、

32、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力l 31X8位暫存數(shù)據(jù)存儲RAMl 串行I/O口方式使得管腳數(shù)量最少l 寬范圍工作電壓2.05.5Vl 工作電流2.0V時,小于300nAl 讀/寫時鐘或RAM數(shù)據(jù)時，有兩種傳送方式：單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式l 8 腳DIP封裝或可選的8腳SOIC 封裝（根據(jù)表面裝配）l 簡單3線接口l 與TTL兼容（Vcc=5V）l 可選工業(yè)級溫度范圍：-40+85l 與DS1202兼容l 在DS1202基礎(chǔ)上增加的特性對Vcc1有可選的涓流充電能力雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng)備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入附加的7字節(jié)暫存存儲器：管腳圖如圖四所示：圖四 DS13

33、02原理圖現(xiàn)將其引腳功能簡介如下：Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc10.2V時，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302

34、進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時，在Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。SCLK為時鐘輸入端。 芯片時鐘信息在芯片初次使用時寫入即可，電路原理圖如圖五所示：圖五 時鐘模塊原理圖2.4 按鍵模塊如下圖所示，按鍵電路僅由S11、S12、S13、S14三個按鍵組成，其一端分別與單片機(jī)的P3.1、P3.2、P3.3、P3.4引腳相連，另一端直接接地。雖然此模塊十分簡單，但作用很重要。在單片機(jī)自動打鈴器時鐘開始工作，它可以完成設(shè)置打鈴時間，

35、按鍵S11切換到打鈴時間1的分調(diào)整，按鍵S12是對打鈴時間分鐘加時間的設(shè)定，按鍵S13是對打鈴時間分減時間的設(shè)置，再按下S11按鍵是切換到打鈴時間秒的設(shè)置，秒的設(shè)置和分的設(shè)置相同，按鍵S14是用來切換打鈴時間的設(shè)置，當(dāng)打鈴時間1設(shè)置完成，按下S14，則切換到打鈴時間2的設(shè)置若打鈴時間全部設(shè)置完成，再按下S11鍵，顯示器切換到時鐘模式。圖六 按鍵電路原理圖2.5 顯示模塊1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線。DS1602原理圖如圖九所示：圖七 顯示模塊原理圖2.5.1 主要技術(shù)參數(shù)表1 DS1602參數(shù)顯示容量16X2個字符芯片工作電壓4.55

36、.5V芯片工作電流2.0mA（5.0V）模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95X4.35（WXH）mm2.5.2 引腳功能表2 DS1602管腳功能引腳編號符號引腳功能說明1VSS電源地2VCC電源正極3Vo液晶顯示偏壓信號4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）5R/W讀/寫選擇端（H/L）6E使能信號7DB0DATA I/O8DB1DATA I/O9DB2DATA I/O10DB3DATA I/O11DB4DATA I/O12DB5DATA I/O13DB6DATA I/O14DB7DATA I/O15BLA背光源正極16BLK背光源負(fù)極2.5.3 基本操作時序表3 DS1602基本時序圖指令輸

37、入輸出讀狀態(tài)RS=L,RW=H,E=HDB0DB7=狀態(tài)字寫狀態(tài)RS=L,RW=L,DB0DB7=指令碼，E=高脈沖無讀數(shù)據(jù)RS=H,RW=H,E=HDB0DB7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)RS=L,RW=L,DB0DB7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖無2.5.4 狀態(tài)字說明表4 DS1602狀態(tài)字說明STA7D7STA6D6STA5D5STA4D4STA3D3STA2D2STA1D1STA0D0STA06迪安茜數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值STA7讀寫操作使能1：禁止； 2：允許注：對控制器每次進(jìn)行讀寫操作之前，都必須進(jìn)行讀寫檢測，確保STA7為0。2.5.5 RAM地址映射圖控制器內(nèi)部帶有80X8位（80字節(jié)）的RAM緩沖區(qū)，對

38、應(yīng)關(guān)系如下圖所示：表5 DS1602RAM地址映射LCD16字X2行000102030405060708090A0B0C0D0E0F1027404142434445464748494A4B4C4D4E4F5067 2.5.6 指令說明（1） 初始化設(shè)置（2） 顯示模塊設(shè)置表6 DS1602指令說明指令碼功能00111000設(shè)置16X2顯示，5X7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口（3） 顯示開/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置表7 DS1602顯示開/管及光標(biāo)設(shè)置指令碼功能00001DCBD=1 開顯示；D=0 關(guān)顯示C=1 顯示光標(biāo)；C=0不顯示光標(biāo)B=1 光標(biāo)閃爍；B=0 光標(biāo)不顯示000001NSN=1 迪安讀或?qū)懸粋€字符

39、后地址指針加一，且光標(biāo)加一N=0 當(dāng)讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加一，且光標(biāo)減一S=1 當(dāng)寫一個字符；整屏顯示左移（N-1）或右移（N=0），以得到光標(biāo)不移動而屏幕移動的效果S=0 當(dāng)寫一個字符，整屏顯示不移動（4） 數(shù)據(jù)控制控制器內(nèi)部設(shè)有一個數(shù)據(jù)地址指針，用戶可通過它們來訪問內(nèi)部的全部80字節(jié)RAM.。（5） 數(shù)據(jù)指針設(shè)置表8 DS1602數(shù)據(jù)指針設(shè)置指令功能80H+地址碼（027H，40H67H）設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針（6） 其他設(shè)置表9 DS1602其他設(shè)置指令碼功能01H顯示清屏：1、數(shù)據(jù)指針清零 2、所有顯示清零02H顯示回車：1：數(shù)據(jù)指針清零2.5.7 接口時序圖（7） 讀操作時序圖圖八 D

40、S1602讀操作時序圖（8） 寫操作時序圖圖九 DS1602寫操作時序圖（9） 時序參數(shù)時序參數(shù)符號極限值單位測試條件最小值典型值最大值E信號周期tC400ns引腳EE脈沖寬度tPM150nsE上升沿/下降沿時間tR,tF25ns地址建立時間tSP130ns地址保持時間tHD110ns數(shù)據(jù)建立時間（讀操作）tD100ns數(shù)據(jù)保存時間（讀操作）tHD220ns數(shù)據(jù)建立時間（寫操作）tSP240ns數(shù)據(jù)保持時間（寫操作）tHD210ns表10 DS1602時序參數(shù)2.6 喇叭模塊本模塊采用的HXD蜂鳴器，通過P2.0端口控制蜂鳴器的工作。原理圖如圖八所示：圖十 喇叭模塊原理圖第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計系

41、統(tǒng)通電后，首先執(zhí)行單片機(jī)的初始化命令。每次通電后，系統(tǒng)將被初始化成時鐘模式，然后再進(jìn)入到系統(tǒng)的內(nèi)部循環(huán)部分。系統(tǒng)正常工作時，先讀取時鐘日歷芯片DS1302的時鐘信息，作為LCD1602液晶模塊原始數(shù)據(jù)，待單片機(jī)處理后，即送往顯示模塊進(jìn)行時間實(shí)時數(shù)據(jù)顯示。由于開機(jī)后系統(tǒng)默認(rèn)時間12：00開始運(yùn)行時間，若檢測到按鍵信號輸入，則根據(jù)按鍵的控制進(jìn)行打鈴器時間設(shè)定，時間到了打鈴器鈴響。系統(tǒng)軟件設(shè)計主流程圖如下所示：YN開始初始化讀時鐘信息實(shí)時數(shù)據(jù)顯示按鍵？鬧鈴開？按鍵處理子程序鬧鈴處理子程序圖十一 總設(shè)計流程圖3.1 系統(tǒng)軟件按鍵程序設(shè)計按鍵掃描模塊用來完成自動打鈴器打鈴時間的設(shè)定功能。主程序開始，在完

42、成對相關(guān)I/O口數(shù)據(jù)的初始化工作后，才可以調(diào)用按鍵掃描子程序。進(jìn)入子程序后，首先判斷系統(tǒng)是否有鍵按下，若沒有鍵按下，則直接返回；否則，對按下的功能鍵依次進(jìn)行判斷，然后執(zhí)行相應(yīng)的按鍵處理程序。完成對按鍵的處理后，則可返回至主程序。按鍵掃描模塊子程序流程圖如下圖所示：YYYYNNNN開始S13按下？S14按下？應(yīng)按鍵處理程序S11按下？S12按下？圖十二 按鍵處理流程圖3.2 系統(tǒng)軟件打鈴器時間設(shè)置設(shè)計時鐘芯片DS1302為系統(tǒng)提供實(shí)時時鐘、日歷信息，主程序開始后，將完成對芯片的初始化工作。當(dāng)在主程序中調(diào)用DS1302子程序時，系統(tǒng)會依次讀取芯片的時鐘日歷信息并存儲，其讀取、存儲順序?yàn)椋好?、分、時

43、、日、月、周、年。時鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達(dá)31個字節(jié)的字符組方式通信.DS1302 工作時功耗很低,保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW.DS1302 是由DS1202 改進(jìn)而來,增加了以下的特性.雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)Vcc1,為可編程涓流充電電源附加七個字節(jié)存儲器。當(dāng)數(shù)據(jù)成功讀取、存儲后，需要對讀取到的7字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)據(jù)依次進(jìn)行BCD處理，即將其依次轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)據(jù)。每進(jìn)行一次BCD處理，則完成一字節(jié)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。每轉(zhuǎn)換一字節(jié)數(shù)據(jù)，則需對轉(zhuǎn)換次數(shù)進(jìn)行一次判斷，直到7字節(jié)的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)換完成，則可退出當(dāng)前操作。否則，程序?qū)⒗^續(xù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行BCD處理。當(dāng)系統(tǒng)完成對全部數(shù)據(jù)

44、的BCD處理，則返回主程序。至此，系統(tǒng)完成對DS1302時鐘日歷信息的一次讀?。粗鞒绦蛲瓿蓪ψ映绦虻恼{(diào)用）。YYYYYNNNNN開始點(diǎn)數(shù)=1？點(diǎn)數(shù)=1？點(diǎn)數(shù)=1？點(diǎn)數(shù)=1？點(diǎn)數(shù)=1？鬧鈴時間比較程序圖十三 打鈴器設(shè)置流程圖第四章 系統(tǒng)功能介紹及調(diào)試該課題是基于單片機(jī)設(shè)計的自動打鈴器，如今，單片機(jī)在生活的中的應(yīng)用極為廣泛，使用起來也比較簡單，易于使用者接受。4.1 打鈴器功能簡介具備一般電子時鐘的功能；能進(jìn)行多點(diǎn)時間的定時以及定時時間到自動打鈴；能通過鍵盤查看各定點(diǎn)時間；4.2 打鈴器優(yōu)點(diǎn)自動打鈴器的出現(xiàn)解決了人為打鈴的煩惱，基于單片機(jī)的自動打鈴器還有很多優(yōu)點(diǎn)：Ø 應(yīng)用廣泛；

45、6; 操作簡單；Ø 計時準(zhǔn)確；Ø 編程方便；Ø 價格低廉；Ø 制作快捷；4.3 打鈴器缺點(diǎn)與不足提示音是刺耳、單調(diào)的機(jī)械鈴聲；鈴聲響起之后一分鐘才能停止。4.4 系統(tǒng)調(diào)試4.3.1 硬件調(diào)試在單片機(jī)開發(fā)過程中，從硬件設(shè)計到軟件設(shè)計幾乎是開發(fā)者針對本系統(tǒng)特點(diǎn)親自完成的。這樣雖然可以降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，但是每個系統(tǒng)的調(diào)試占去了總開發(fā)時間的23，可見調(diào)試的工作量比較大。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開的，許多硬件錯誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進(jìn)一步排除故障?？梢娪布恼{(diào)試是基礎(chǔ)，如

46、果硬件調(diào)試不通過，軟件設(shè)計則是無從做起。4.3.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試是一個很講究方法的工作，好的方法能讓一些復(fù)雜的問題變的出乎意料的簡單。反之，如果方法不當(dāng)則會一籌莫展。keil的軟件仿真器,就提供了一個"輸出型"調(diào)試功能(對于信號輸出都可以在那里直接得到仿真驗(yàn)證),對于有外部輸入信號的調(diào)試,只能在相關(guān)硬件上去調(diào)試了。將程序載入keil進(jìn)行模擬仿真，在程序運(yùn)行沒有錯誤之后會產(chǎn)生一個HEX文件，然后在用STC_ISP_V479下載器將HEX文件下載到單片機(jī)芯片中，進(jìn)行實(shí)物仿真。結(jié)束語單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢下，表現(xiàn)出幾大趨勢： ·可靠性及應(yīng)用越來越水平高和互聯(lián)網(wǎng)連接已

47、是一種明顯的走向。 ·所集成的部件越來越多；NS（美國國家半導(dǎo)體）公司的單片機(jī)已把語音、圖象部件也集成到單片機(jī)中，也就是說，單片機(jī)的意義只是在于單片集成電路，而不在于其功能了；如果從功能上講它可以講是萬用機(jī)。原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路。 ·功耗越來越低和模擬電路結(jié)合越來越多。 ·隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展及系統(tǒng)設(shè)計水平的提高，單片機(jī)還會不斷產(chǎn)生新的變化和進(jìn)步，最終人們可能發(fā)現(xiàn)：單片機(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的距離越來越小，甚至難以辨認(rèn)。參考文獻(xiàn)1. 何立民 單片機(jī)應(yīng)用與技術(shù)大全 北京航空航天大學(xué)2. 張毅剛 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 哈工大出版社3. 劉國榮 單片微型計算機(jī)

48、技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社4. 房小翠 單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) 國防工業(yè)出版社5. 何立民 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 北航出版社6. 王迎旭 單片機(jī)原理及及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社7. 趙曉安 MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用 天津大學(xué)出版社8. 肖洪兵 跟我學(xué)用單片機(jī) 北京航空航天大學(xué)出版社9. 何橋 單片機(jī)應(yīng)用與原理 中國鐵道出版社10. 周航慈 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社11. WEI Hongli. Design of a bus stop reporterJ. JOURNAL of XIAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY. 2003致謝本設(shè)計是在指導(dǎo)老師林愿老師親切

49、關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成。在整個畢業(yè)設(shè)計的過程中，林老師花了大量的時間對我進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)和幫助，并不斷地提出了修改和完善報告、論文的寶貴意見。非常感謝林老師在設(shè)計中耐心的指導(dǎo)和對設(shè)計報告一次又一次細(xì)心的修改！同時也要感謝同組的幾位同學(xué)，感謝他們能和我在設(shè)計階段共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步！在畢業(yè)設(shè)計中我遇到了很多難題，從一開始拿到課題，到最后完成課題，林老師給我提供莫大的幫助，每次遇到很難解決的問題時，林老師總能耐心的給我講解，林老師平時工作繁多，但在我畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，到中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是林老師仍然細(xì)心的對我指導(dǎo)。除了敬佩林老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 然后還要感謝