單片機(jī)課程設(shè)計(jì)電子門(mén)鈴

1、湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱(chēng) 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課題名稱(chēng) 電子門(mén)鈴 專(zhuān) 業(yè) 電子信息 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 尋大勇 2012年 5 月14 日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)課程名稱(chēng) 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課 題 電子門(mén)鈴 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電子信息 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 尋大勇 審 批 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2012年5月 14 日任務(wù)完成日期 2012年 5 月25日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：本課題以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)和制作一個(gè)電子門(mén)鈴，當(dāng)按下開(kāi)關(guān)，單片機(jī)產(chǎn)生“叮咚”的門(mén)鈴聲。要求用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來(lái)產(chǎn)生700hz和500hz的頻率產(chǎn)生“叮咚”聲和延時(shí)。設(shè)計(jì)要求：1. 設(shè)計(jì)方案

2、要合理、正確；2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)；3. 完成必要元器件選擇；4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試；5.6. 寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。主要設(shè)計(jì)條件1、 mcs-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)1臺(tái)；2、 pc機(jī)及單片機(jī)調(diào)試軟件；3、 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)板1套；4、 制作工具1套；5、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的元器件。說(shuō) 明 書(shū) 格 式課程設(shè)計(jì)封面課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)目 錄一、設(shè)計(jì)的內(nèi)容、要求及目的二、系統(tǒng)總體方案選擇與說(shuō)明三、系統(tǒng)方框圖與工作原理，四、各部分方案選定、功能及計(jì)算五、器件說(shuō)明六、應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)七、調(diào)試說(shuō)明、使用說(shuō)明八、設(shè)計(jì)總結(jié)九、參考文獻(xiàn) 附錄：程序清單，設(shè)計(jì)電路原理圖進(jìn) 度 安 排設(shè)計(jì)時(shí)間分為二周第一周星期一、上午：布置課題任務(wù)

3、，課題介紹及講課。 下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論。星期二、確定總體方案，學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。星期三、各部分方案設(shè)計(jì)。星期四、各部分設(shè)計(jì)。星期五、設(shè)計(jì)及上機(jī)調(diào)試。第二周星期一：設(shè)計(jì)及上機(jī)調(diào)試。星期二：調(diào)試，中期檢查。星期三：調(diào)試、寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。星期四-星期五上午：寫(xiě)說(shuō)明書(shū)、完成電子版并打印成稿。星期五下午：答辯。參 考 文 獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1、 單片機(jī)原理與應(yīng)用 王迎旭等編 機(jī)械工業(yè)出版社2、 51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 樓然苗等編 北京航空航天大學(xué)出版社3、 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程 黃勤等編 重慶大學(xué)出版社4、微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用 劉樂(lè)善主編 華中科技大學(xué)出版社5、單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)陳

4、光東等 華中科技大學(xué)出版社目 錄第1章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1 1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容1 1.2 設(shè)計(jì)要求1 1.3 總體方案設(shè)計(jì)1第2章 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)2 2.1 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路2 2.2 音頻放大模塊.3 2.3 揚(yáng)聲器電路4 2.4 系統(tǒng)板上的鏈接4第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5 3.1 設(shè)計(jì)思路5 3.2仿真電路圖.7 3.3 程序各種參數(shù)的選擇.7 3.4 匯編程序.8第4章 使用說(shuō)明及調(diào)試11 4.1 使用說(shuō)明.11 4.2 硬件調(diào)試.11 4.3 軟件調(diào)試.11 4.4 軟、硬件聯(lián)調(diào).11第5章 設(shè)計(jì)總結(jié)12第6章 參考文獻(xiàn)13附錄 設(shè)計(jì)電路原理圖.14第一章 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求1.1設(shè)計(jì)內(nèi)

5、容 設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的“叮咚”門(mén)鈴。1.2 設(shè)計(jì)要求 本課題以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)和制作一個(gè)電子門(mén)鈴，當(dāng)按下開(kāi)關(guān)，單片機(jī)產(chǎn)生“叮咚”的門(mén)鈴聲。要求用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來(lái)產(chǎn)生700hz和500hz的頻率產(chǎn)生“叮咚”聲和延時(shí)。1.3 總體方案設(shè)計(jì) 針對(duì)本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)行分析得到：本次設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)揚(yáng)聲器發(fā)聲的，控制采用按鈕操作，at89c51單片機(jī)進(jìn)行控制，由音頻功率放大器進(jìn)行放大，最后使揚(yáng)聲器發(fā)出“叮咚”聲音。單片機(jī)at89c51開(kāi)關(guān)晶振電路音頻放大器揚(yáng)聲器圖1 “叮咚”門(mén)鈴總體設(shè)計(jì)框圖第二章 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路 本設(shè)計(jì)采用at89c51單片機(jī),at89c51

6、是一種帶4k字節(jié)flash存儲(chǔ)器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓、高性能cmos 8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。 at89c51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32 個(gè)i/o 口線(xiàn)，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片

7、內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，at89c51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的工作，但允許ram，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 i/o存儲(chǔ)器eprom/rom定時(shí)/計(jì)數(shù)器運(yùn)算器控制器中斷cpu片內(nèi)振蕩器ram/sfp并行口存儲(chǔ)器擴(kuò)展控制器串行口xtal 圖2 at89c51內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 圖3 at89c51管腳圖2.2 音頻放大模塊 音頻放大模塊是對(duì)細(xì)微的音頻進(jìn)行放大的電路，是放大的音頻信號(hào)能推動(dòng)揚(yáng)聲器正常放大。 本模塊主要采用lm385來(lái)實(shí)現(xiàn)其功

8、能，lm386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在6v電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mw，使得lm386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。 圖4 音頻放大模塊2.3 揚(yáng)聲器電路 通過(guò)如圖5的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)揚(yáng)聲器發(fā)聲的控制，該電路通過(guò)電容器，電容，電阻等實(shí)現(xiàn)了對(duì)揚(yáng)聲發(fā)聲的控制。 圖5 揚(yáng)聲器電路2.4 系統(tǒng)板上硬件連線(xiàn)

9、 1 把“單片機(jī)系統(tǒng)”中的p1.0端口用導(dǎo)線(xiàn)連接到“音頻放大模塊”中的spk in端口上； 2 在“音頻放大模塊”中的spk out端口上接上一個(gè)8歐或者是16歐的喇叭； 3 把“單片機(jī)系統(tǒng)”中的p3.7/rd端口用導(dǎo)線(xiàn)連接到“獨(dú)立式鍵盤(pán)”中的sp1端口上； 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思路1我們用單片機(jī)實(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0來(lái)產(chǎn)生700hz和500hz的頻率，根據(jù)定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0，我們?nèi)《〞r(shí)250us，因此，700hz的頻率要經(jīng)過(guò)3次250us的定時(shí)，而500hz的頻率要經(jīng)過(guò)4次250us的定時(shí)。2在設(shè)計(jì)過(guò)程，只有當(dāng)按下sp1之后，才啟動(dòng)t0開(kāi)始工作，當(dāng)t0工作完畢，回到最初狀態(tài)。 3 “?！?/p>

10、和“咚”聲音各占用0.5秒，因此定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0要完成0.5秒的定時(shí)，對(duì)于以250us為基準(zhǔn)定時(shí)2000次才可以。開(kāi)始t0初始化t0開(kāi)中斷啟動(dòng)t0工作t0工作完畢否？sp1按下否？yesnoyesno 圖6 主程序流程圖t0中斷入口t05s=0，flag取反t05s加1中斷返回p1.0取反t5hz=0t7hz=0flag=0t7hz加1t5hz加1flag=1t05s=2000嗎？t7hz=3嗎？t5hz=4嗎？noyesnoyesyesno 圖7 t0中斷服務(wù)程序框圖3.2仿真電路圖圖8 仿真電路3.3程序各種參數(shù)的選擇選擇t0定時(shí)器及初始化方式控制字00000010=02h計(jì)數(shù)初值x=28

11、_12*106*250*10-6/12=63.4匯編源程序 t5hz equ 30h t7hz equ 31h t05sa equ 32h t05sb equ 33h flag bit 00h stop bit 01h sp1 bit p3.7 org 00h ljmp start org 0bh ljmp int_t0start: mov tmod,#02h ；定時(shí)器t0初始化，選用方式2 mov th0,#06h mov tl0,#06h setb et0 setb eansp: jb sp1,nsp ；查詢(xún)是否按下sp1 lcall dely10ms ；調(diào)用延時(shí)子程序 jb sp1,ns

12、p ；查詢(xún)sp1是否再次按下 setb tr0 mov t5hz,#00h mov t7hz,#00h mov t05sa,#00h mov t05sb,#00h clr flag clr stop jnb stop,$ ljmp nspdely10ms: mov r6,#20 ；延時(shí)10msd1: mov r7,#248 djnz r7,$ djnz r6,d1 retint_t0: inc t05sa ；定時(shí)器t0中斷服務(wù)程序 mov a,t05sa ；判斷t05sa是否為2000，采用雙重循環(huán) cjne a,#100,next mov t05sa,#00h inc t05sb mov a

13、,t05sb cjne a,#20,next mov t05sb,#00h jb flag,stp cpl flag ljmp nextstp: setb stop clr tr0 ljmp donenext: jb flag,s5hz inc t7hz ；產(chǎn)生700hz頻率 mov a,t7hz cjne a,#03h,done mov t7hz,#00h cpl p1.0 ljmp dones5hz: inc t5hz ；產(chǎn)生500hz頻率 mov a,t5hz cjne a,#04h,done mov t5hz,#00h ；斷開(kāi)開(kāi)關(guān) cpl p1.0 ljmp done done: re

14、ti end第四章 使用說(shuō)明及調(diào)試4.1 使用說(shuō)明 本次課程設(shè)計(jì)的“叮咚”門(mén)鈴實(shí)用性很強(qiáng)， 可運(yùn)用于各種領(lǐng)域。當(dāng)按下開(kāi)關(guān)sp1時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生“叮咚”的門(mén)鈴聲，經(jīng)過(guò)音頻放大模塊進(jìn)行放大，傳輸?shù)綋P(yáng)聲器，發(fā)出“叮咚”兩聲。4.2 硬件調(diào)試本課設(shè)的硬件調(diào)試主要是對(duì)proteus進(jìn)行調(diào)試。在proteus界面中連好電路圖后，運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有反映，這就需要檢查單片機(jī)的引腳與音頻功率放大器的引腳接的是否正確，即使有一個(gè)接的不對(duì)也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)果。還有就是元器件的選擇也很重要，由于軟件中所帶的型號(hào)比較多，所以要選擇適合本次課設(shè)所用到的型號(hào)，這樣才會(huì)出現(xiàn)理想的效果。4.3 軟件調(diào)試 在軟件調(diào)試中，本課題選用ke

15、il軟件進(jìn)行調(diào)試。程序的編寫(xiě)很重要，本次課設(shè)的系統(tǒng)編程是采用匯編語(yǔ)言完成的。4.4 軟、硬件聯(lián)調(diào) 在完成程序的編寫(xiě)和硬件的搭接后，需要對(duì)程序和硬、軟件進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。調(diào)試的過(guò)程就是檢查程序的運(yùn)行方式和結(jié)果是否與設(shè)計(jì)要求相一致，如在調(diào)試的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，需要檢查程序編寫(xiě)的引腳與硬件連接的引腳是否一致，以及檢查加載的程序是否相對(duì)應(yīng)。以達(dá)到最佳的效果。第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，我覺(jué)得單片機(jī)這門(mén)課是很有趣的一門(mén)課程，在設(shè)計(jì)中掌握課程，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，真正做出一個(gè)實(shí)際的作品比我們做很多道題更具有生動(dòng)性。 第一次從白紙一樣開(kāi)始自己設(shè)計(jì)單片機(jī)，起初我還害怕做不出東西來(lái)，可是在這兩星期的日子里，雖

16、然中途感到在設(shè)計(jì)上迷茫，但是最后還是學(xué)到很多很多的的東西。同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)不懂一些元器件的使用方法，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言掌握得不好。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。此次課程設(shè)計(jì)無(wú)論從知識(shí)的鞏固角度還是從對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)的影響都有著非常重要的意義。首先，我對(duì)keil和protuse有了更深入的了解，而且對(duì)于匯編編程又熟悉了一遍。其次，了解熟悉了論文的學(xué)做格式及基本要求，為我們將來(lái)寫(xiě)畢業(yè)論文作了鋪墊；最后，通過(guò)硬件的連接，程序的編寫(xiě)，學(xué)會(huì)了如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、書(shū)籍等各種方式、渠道來(lái)獲取需要的對(duì)設(shè)計(jì)有