自動打鈴器設計單片機課程設計

1、單片機系統(tǒng)課 程 設 計成績評定表設計課題 自動打鈴器設計 學院名稱 ： 電氣工程學院 專業(yè)班級 ： 測控0901 學生姓名 ： 李永超學 號 ： 200948770102 指導教師 ： 臧海河 設計地點 ： 31-630 設計時間 ： 2011-11-282011-12-11 指導教師意見：成績: 簽名： 年 月 日單片機系統(tǒng)課 程 設 計課程設計名稱： 自動打鈴器設計 專 業(yè) 班 級 ： 測控0901 學 生 姓 名 ： 齊會云 學 號 ： 200948770132 指 導 教 師 ： 臧海河 課程設計地點： 31-630 課程設計時間： 2011-11-282011-12-11 單片機系

2、統(tǒng) 課程設計任務書學生姓名李永超 專業(yè)班級測控0901學號200948770102題 目 自動打鈴器設計課題性質工程設計課題來源老師擬定指導教師 臧海河主要內容（參數(shù)）基于51單片機設計的自動打鈴器，實現(xiàn)以下功能：1根據(jù)自己的需要設定打鈴時間，到設定時間會自動打鈴；28位led動態(tài)顯示時間，實現(xiàn)表24小時制計時和顯示的功能；3能設置當前時間；4可隨時更改打鈴時間；任務要求（進度） 第1-2天：熟悉課程設計任務及要求，查閱技術資料，確定設計方案。 第3-4天：按照確定的方案設計單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設計要有詳細論述。 第5-6天：軟件設計，編寫程序

3、。 第7-8天：實驗室調試。 第9-10天：撰寫課程設計報告。要求內容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設計正確，篇幅不少于6000字。主要參考資料1 張迎新單片微型計算機原理、應用及接口技術（第2版）m北京：國防工業(yè)出版社，20042 周潤景，袁偉亭，景曉松.proteus在mcs-51系統(tǒng)中的應用。電子工業(yè)出版社，2006 3 偉福lb6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)指導書。南京偉福實業(yè)有限公司4 中國電子網http:/www.21ic.com審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目 錄1 引言32 總體方案設計52.1硬件組成52.2 方案論證52.3 總體方案83 硬件

4、電路設計83.1 復位電路83.2 時鐘電路113.3 按鍵電路163.4 相關控制電路183.4.1 控制打鈴電路183.4.2 數(shù)碼顯示電路184 系統(tǒng)軟件設計254.1 主程序設計254.2 中斷服務程序設計284.3 部分主要子程序的設計305 系統(tǒng)調試與總結355.1 系統(tǒng)功能測試365.2 總結37參考文獻37附錄a 系統(tǒng)原理圖39附錄b 源程序401 引言單片機自1976年由intel公司推出mcs-48開始，迄今已有三十多年了。由于單片機集成度高,功能強，可靠性高，體積小，功耗低，使用方便，價格低廉等一系列優(yōu)點，目前已滲透到人們工作和生活的方方面面，幾乎無處不在。單片機的應用領

5、域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費產品、辦公自動化、汽車電子、pc機外圍以及網絡通訊等廣大領域。為方便人們的日常生活，優(yōu)化學校，機關等單位的計時系統(tǒng)，采用以單片機為基礎設計的一種自動打鈴器。此次設計利用了單片機89c51的定時和計數(shù)功能，來完成時間的計時和校時功能。用led顯示器顯示時，分，秒。選用led的亮滅來模擬現(xiàn)實的電鈴實現(xiàn)打鈴，程序去控制單片機引腳電平的高低從而驅動代替電鈴的led和led顯示。其中計時和定時功能是軟件為主，硬件為輔。而校時功能是以軟件為輔，由外部按鍵控制，實現(xiàn)加一與減一的操作。本系統(tǒng)有七個按鍵，分別是設置鍵，校準時間鍵，調時鍵，調分鍵，調秒鍵

6、，以保證時鐘與標準時間相吻合，打鈴時間鍵，停止響鈴鍵，可隨時調整打鈴時間，方便快捷。用單片機控制的自動打鈴器，充分發(fā)揮單片機體積小，價格便宜，功耗低，可靠性好等特點。它可以進行時鐘校準和定點打鈴，可以執(zhí)行不同的時間表（考試時間和日常作息時間）的打鈴，可以任意設置時間，這樣方便了廣大師生。2 總體方案設計2.1硬件組成鍵盤電路at89c51顯示電路時鐘電路蜂鳴器驅動電路 復位電路圖2.1 硬件方框圖它可以作為時鐘電路來顯示時間，進行設置，定時打鈴。本系統(tǒng)主要有主控模塊89c51，時鐘模塊，顯示模塊，鍵盤接口模塊等部分組成。通過外部產生中斷，從而驅動蜂鳴器工作。2.2 方案論證單片機內部存儲器設三

7、個字節(jié)58h、59h、5ah分別存放秒、分、時信息。利用定時器與軟件結合實現(xiàn)1秒定時中斷，每產生一次中斷，存儲器內相應的秒值加1；若秒值達到60，則將其清零，并將相應的分值加1；若分值達到60，則將其清零，并將相應的時值加1；若時值達到24，則將其清零。轉換到相應的位輸出顯示50h-57h，接下來進行校準和打鈴時間設定，有關校準鍵或設置打鈴時間鍵按下后，調用相應的子程序，進行時間的調整。倘若打鈴時間已設定，那么當主程序檢測到有分僅為標志時，便開始比較當前時間與設定打鈴時間是否相同，如果相同，則進行打鈴，不相同則返回主程序。2.3 總體方案總體框圖如圖2.1所示。圖2.1總體框圖3 硬件電路設計

8、3.1復位電路上電復位電路是一種簡單的復位電路，只要在rst復位引腳接一個電容到vcc，接一個電阻到地就可以了。上電復位是指在系統(tǒng)上電時，復位電路通過電容加到rst復位引腳一個短暫的高電平信號，這個復位信號隨vcc對電容的充電過程而回落，故rst引腳復位的高電平維持時間取決于電容的充電時間。為保證系統(tǒng)安全可靠的復位，rst引腳的高電平信號必須維持足夠長時間。電路圖如圖3.1所示。圖3.1復位電路3.2時鐘電路時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊地工作。因此時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用時鐘電路有兩種方式：一種是內部

9、時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。本文采用的是內部時鐘方式。電路圖如3.2所示。圖3.2時鐘電路3.3按鍵電路按鍵的開關狀態(tài)通過一定的電路轉換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過程在相應的i/o口形成一個負脈沖。閉合和釋放過程都會有抖動現(xiàn)象，要采取措施消除抖動。本文采用獨立式按鍵，直接用i/o口線構成單個按鍵電路，每個按鍵占用一條i/o口線，每個按鍵的狀態(tài)不會產生互相影響。其電路圖如3.3所示。圖3.3鍵盤電路本系統(tǒng)共7只按鍵，調整時間選擇鍵、調秒鍵、調分鍵、調時鍵、中斷選擇鍵、調響鈴時間鍵、停止響鈴鍵調整時間選擇鍵：p1.0；關中斷后，再按下此鍵，即可進行時間的調節(jié)調秒鍵：p1.1；用于校準或設定打鈴

10、時間時，秒值的改變調分鍵：p1.2；用于校準或設定打鈴時間時，分值的改變調時鍵：p1.3；用于校準或設定打鈴時間時，時值的改變中斷選擇鍵：未按下此鍵時，表正常走，按下此鍵，中斷調響鈴時間鍵：調節(jié)此鍵，可進行響鈴時間的設定停止響鈴鍵：按下此鍵，響鈴強制關閉3.4相關控制電路3.4.1控制打鈴電路p1.7口控制電鈴工作。當時鐘當前的時間和當前所執(zhí)行的時間一致時，相應位置1，p1.7口輸出高電平，啟動電鈴進行打鈴。打鈴一定時間，標志位置0，p1.7輸出低電平電鈴停止工作。電路圖如3.4.1所示。圖3.4.1打鈴電路（led代替電鈴）3.4.2顯示電路數(shù)碼管工作原理數(shù)碼管是由8個發(fā)光二極管構成的顯示器

11、件。在數(shù)碼管中，若將二極管的陽極連在一起，稱為共陽極數(shù)碼管；若將二極管的陰極連在一起，稱為共陰極數(shù)碼管。本文用到的八個數(shù)碼管均是共陰極的，采用動態(tài)顯示方式，在片選信號和段選信號的控制下，數(shù)碼管分別正確顯示十時，時，十分，分，十秒，秒。電路圖如圖3.4.2所示。圖3.4.2顯示電路3.5自動打鈴器硬件總圖如圖3.5所示。圖3.5自動打鈴器硬件總圖4系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件分為主程序、中斷服務程序和子程序三部分。4.1 主程序設計主程序是系統(tǒng)上電或復位后首先要執(zhí)行的程序，主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、掃描顯示、掃描鍵盤等工作。本系統(tǒng)上電或復位時，根據(jù)有沒有按鍵按下以及有鍵按下時按下的是哪個鍵，分為以下幾

12、種狀態(tài)：1.設置鍵按下時，看設置時間鍵和設置打鈴時間鍵是否按下，若設置時間鍵按下，則進行校準當前時間；若設置打鈴鍵按下，則進行打鈴時間的設定。2秒鍵按下時，進行秒值的調整，前提是設置鍵已按下，再根據(jù)是設置時間鍵還是設置打鈴時間鍵按下來判定是校準時間還是設定打鈴時間。3. 分值鍵按下時，進行分值的調整，前提是設置鍵已按下，再根據(jù)是設置時間鍵還是設置打鈴時間鍵按下判定是校準分值還是設置打鈴秒值。4. 時值鍵按下時，進行時值的調整，前提是設置鍵已按下，再根據(jù)是設置時間鍵還是設置打鈴時間鍵按下來判定是校準時間還是設置打鈴時間。5.沒有鍵按下時，表處于正常運行狀態(tài)。定時溢出10次，秒值加1，秒值加到60

13、，清零，分值加1，分值加到60，清零，時值加1，當加到24時，清零。按照上述分析，主程序流程圖如圖4.1所示。圖4.1 主程序流程圖4.2 中斷服務程序設計圖4.2 中斷服務程序流程圖設置鍵按下后進入中斷，當設置時間鍵按下時，若加時鍵按下，那么時加1，若加分鍵按下時，分加1，若加秒鍵按下后，秒加1，返回鍵按下時，中斷返回；當設置打鈴時間鍵按下時，若加時鍵按下，則定時時加1，若加分鍵按下時，定時分加1，若加秒鍵按下時，定時秒加1，若返回鍵按下時，中斷返回。4.3 部分主要子程序的設計系統(tǒng)主要子程序包括顯示子程序、鍵處理子程序等。（1）顯示子程序的設計顯示采用的是動態(tài)顯示，顯示的字形代碼是共陰的顯

14、示代碼，位選端低電平有效。顯示子程序的第一部分是拆字，顯示緩沖區(qū)是50h-57h；第二部分是查字形碼，輸出段選和位選信號，由于采用的是動態(tài)顯示，所以每輸出一位段選和位選信號都要延時一定的時間，使led顯示器顯示的字符達到穩(wěn)定。圖3.4.2中，顯示器共有8個led數(shù)碼管，其段選口的地址是0bfffh，位選口的地址是7fffh。分配at89c51內部ram 50h57h共8個單元作顯示緩沖區(qū)，顯示緩沖區(qū)與led的對應關系列于表4.1。系統(tǒng)采用共陰極led，利用程序譯碼。表4.1 顯示緩沖區(qū)與led的對應關系表緩沖區(qū)地址50h51h52h53h54h55h56h57h對應的ledled1led2le

15、d3led4led5led6led7led8（2）鍵處理子程序的設計本系統(tǒng)有七個按鍵，分別是設置鍵，設置時間鍵，調時鍵，調分鍵，調秒鍵，以保證時鐘與標準時間相吻合，打鈴時間鍵，停止響鈴鍵，可隨時調整打鈴時間，方便快捷。按鍵判斷程序在編寫時要注意按鍵的去抖動，該系統(tǒng)采用的是延時去抖動的方法，延時是通過調用子程序來實現(xiàn)的，每個按鍵按下后要等待釋放后再返回。5 系統(tǒng)調試與總結5.1 系統(tǒng)功能測試系統(tǒng)上電后，顯示正常，進行了以下測試。1.正常運行功能測試。2.校準時間測試。3.設置打鈴時間測試。4.停止響鈴功能測試。上述測試結果基本和預期相符，只有跳過時間跳出中斷的瞬間顯示一個亂碼，之后正常。5.2

16、總結經過一個學期的學習，使我們對單片機有了一定的認識，了解一些軟件編程的技巧。通過本次課程設計，使我們將書本上的知識付諸實踐，并且在設計過程中學到了課本上學不到的知識，對單片機又有了更深的認識，掌握單片機的設計步驟，知道這門課在工作中的重要性。在這不足兩個星期的時間里，從拿到題目到查找資料，方案論證，到硬件電路的設計、制作與調試，再到軟件設計，以及最后的軟硬件調試，途中遇到了種種困難，但是經過齊會云、陳生生我們三人團結協(xié)作，尤其是他們倆人，以及其他同學的指點下，我們基本上完成了設計任務。通過這次設計，我們充分認識到了，理論與實際之間的距離，理論很好，不一定能把東西做出來，要發(fā)揮自學的重要性，自

17、己去思考問題，提出問題，解決問題，在圖書館以及網絡上查閱大量資料，同時也認識到圖書館和網絡資源的重要作用，同學們之間的團結協(xié)作、互相探討也自關重要！在今后的學習過程中，應該多去圖書館看一些太業(yè)方面的書籍，多在網絡上了解電子行業(yè)的最新動態(tài)，多與同學進行交流，以豐富自己的知識。本實驗的有三處不足，一是于按鍵過多，容易造成混淆，可把調時調分調秒這三個鍵用兩個加一鍵和減一鍵來代替；二是在中斷中調整打鈴時間會給時間帶來很大誤差，盡管我們可以在調整打鈴時間后重新設置時間，但仍是不方便；三是跳出中斷一瞬間顯示一個亂碼，我們不知道問題出在哪里。通過這次課程設計我們認識到了自己的缺點和不足，我們不會為自己完成任

18、務而驕傲也不會因為有缺陷而氣餒，我們會再接再礪，努力解決我們現(xiàn)在解決不了的問題，踏踏實實的掌握單片機的應用技術與開發(fā)。參考文獻 1 張迎新單片微型計算機原理、應用及接口技術（第2版）m北京：國防工業(yè)出版社，20042 周潤景，袁偉亭，景曉松.proteus在mcs-51系統(tǒng)中的應用。電子工業(yè)出版社，20063 偉福lb6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)指導書。南京偉福實業(yè)有限公司4 中國電子網http:/www.21ic.com附錄a 系統(tǒng)原理圖附錄b 源程序 org 0000h ajmp main org 0013h ajmp settime org 0030hmain:mov sp,#6fh

19、mov ie,#85h mov tmod,#01h mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h clr p1.7 mov b,#10 setb tr0time:mov r4,#10 mov a,59h;判斷打鈴cjne a,69h,secondsmov a,5ahcjne a,6ah,secondsmov a,58hcjne a,68h,secondssetb p1.7 close:jb p1.6,seconds;關閉鬧鈴 clr p1.7 seconds:jb tf0,dssdlcall dissjmp seconds dssd:clr tf0 mov th0,#3ch mov t

20、l0,#0b0h djnz r4,close inc 58h mov a,58h div ab mov 50h,b mov 51h,a mov b,#10 cjne a,#6,time inc 59h mov 58h,#0 mov 51h,#0 mov 52h,#0 mov a,59h div ab mov 54h,a mov 53h,b mov b,#10 cjne a,#6,time inc 5ah mov 59h,#0 mov 54h,#0 mov 53h,#0 mov a,5ah cjne a,#24,re mov 5ah,#0 mov 56h,#0 mov 57h,#0re:div

21、ab mov 57h,a mov 56h,b mov b,#10 sjmp time dis:mov 52h,#0ah mov 55h,#0ah mov r0,#50h mov r6,#7fh lp:mov a,r6 mov dptr,#7fffh movx dptr,a mov a,r0 mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov dptr,#0bfffh movx dptr,a lcall delay1ms inc r0 mov a,r6 rr a mov r6,a cjne r0,#58h,lp retdelay1ms:mov r3,#20 djnz r3,$ ret

22、tab:db 3fh,06h db 5bh,4fhdb 66h,6dhdb 7dh,07hdb 7fh,6fh db 40hsettime: acall dis;重置時間 lpp: jnb p1.0,ready jnb p1.4,ready1 lcall dis ljmp lppready:jnb p1.0,$;調整時間 sett:lcall dis jnb p1.0,rst jnb p1.1,ss jnb p1.2,mm jnb p1.3,hh sjmp sett rst:jnb p1.0,$ retiss: mov b,#10 jnb p1.1,$ inc 58h mov a,58h di

23、v ab mov 51h,a mov 50h,b cjne a,#6,sett mov 58h,#0 mov 51h,#0 mov 50h,#0 sjmp sett mm: mov b,#10 jnb p1.2,$ inc 59h mov a,59h div ab mov 54h,a mov 53h,b cjne a,#6,sett mov 59h,#0 mov 54h,#0 mov 53h,#0 sjmp sett hh: mov b,#10 jnb p1.3,$ inc 5ah mov a,5ah div ab mov 57h,a mov 56h,b mov a,5ah cjne a,#24,sett mov 5ah,#0 mov 57h,#0 mov 56h,#0 sjmp