基于單片機(jī)的門鈴設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

..EDA輔助設(shè)計(jì)結(jié)課報(bào)告項(xiàng)目名稱：基于單片機(jī)的門鈴設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：成績(jī)：項(xiàng)目說明本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的是一個(gè)電子門鈴，門鈴在生活中應(yīng)用廣泛，因?yàn)槠湓靸r(jià)低廉，深受大眾喜愛。本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)芯片控制頻率，經(jīng)過三極管放大給揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，通過按下S2鍵，使門鈴發(fā)聲，發(fā)出10個(gè)連續(xù)的嘟嘟聲。S3的作用是開關(guān)門鈴，門鈴?fù)姷某跏紶顟B(tài)為開啟狀態(tài)，當(dāng)S3鍵按下的時(shí)候，門鈴系統(tǒng)關(guān)閉，在關(guān)閉狀態(tài)下，按動(dòng)S2按鈕，門鈴不會(huì)發(fā)出呼叫聲。再按動(dòng)S3按鍵，門鈴系統(tǒng)開啟，此時(shí)如果按下S2鍵，門鈴會(huì)再次發(fā)出嘟嘟聲以示呼叫。項(xiàng)目原理圖原理圖圖1項(xiàng)目原理圖各部分說明（1）電源部分電源采用的是DC-002，沒有采用傳統(tǒng)的供電，程序下載，串口通信三合一模塊。DC-002的作用僅僅是給電路板供電，相較傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)，降低了電路本的成本。電路原理圖如下：圖2電源部分原理圖（2）STC89C52芯片STC89C52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳（引腳圖如圖3-1所示），4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDTC）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器[3]。此外，STC89C52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0HZ并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖3STC89C52芯片原理圖單片機(jī)復(fù)位部分1）復(fù)位功能：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始。2）復(fù)位原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位時(shí)只要保持RST引腳接2us的高電平即可。在單片機(jī)啟動(dòng)0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在0.1S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。圖4復(fù)位電路原理圖單片機(jī)晶振部分 外接晶振引腳XTAL1和TXAL2接外部晶振和微調(diào)電容的一端。振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率。晶振提高頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行速度越快。單片機(jī)一切指令的執(zhí)行都是建立在晶振提供的時(shí)鐘頻率上。圖5晶振電路原理圖蜂鳴器部分我選用的是有源蜂鳴器，直接接上額定電源就可以連續(xù)發(fā)聲，由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的I/O口是無法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用放大電路來驅(qū)動(dòng)，我采用的是三極管來放大電流。圖6蜂鳴器電路原理圖按鍵部分1）鍵盤設(shè)計(jì)：鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個(gè)關(guān)鍵的部件，它能實(shí)現(xiàn)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段。我選用的是貼片按鍵，只使用了兩個(gè)按鍵，S2用來執(zhí)行程序，使蜂鳴器發(fā)出嘟嘟呼叫聲，S3用來開啟關(guān)閉門鈴系統(tǒng)，鍵盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，既降低了造價(jià)成本，又能滿足系統(tǒng)所需要求。以下為按鍵電路原理圖：圖7按鍵電路原理圖去抖動(dòng)鍵盤編程中主要考慮去抖動(dòng)的問題。當(dāng)測(cè)試表明有鍵被按下之后，緊接著就進(jìn)行去抖動(dòng)處理。因?yàn)殒I是機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原因，在觸點(diǎn)閉合或斷開的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)。為保證鍵識(shí)別的準(zhǔn)確，在電壓信號(hào)抖動(dòng)的情況下不能進(jìn)行行狀態(tài)輸入。硬件方法就是加去抖動(dòng)電路，從根本上避免抖動(dòng)的產(chǎn)生。軟件消抖，在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)程序之后，再檢測(cè)此按鍵，如果第二次檢測(cè)結(jié)果仍為按下狀態(tài)，CPU便確認(rèn)此按鍵己按下，消除了抖動(dòng)。三、項(xiàng)目中的器件及其封裝1、材料清單，如表1所示。表1項(xiàng)目材料清單CommentDesignatorFootprintQuantityB04SOT-232TYBeepWH06-2110uf/25v5*11C1RB.2/.4130pf/50v5%C2、C308052PNPQ1TO92A1B730805FR1AXIAL-0.31SW-PBS1，S2，S3SW-PB-2763STC89C52U1PDIP40CZ1DC-002US1DIP1XTALY1HC-49S1B010805F1%R2AXIAL-0.31項(xiàng)目中元器件及其封裝（1）STC89C52單片機(jī)插座封裝圖8STC89C52單片機(jī)插座封裝圖（2）0805電阻封裝圖90805電阻封裝圖(3)電解電容封裝圖10電解電容封裝圖（4）電源封裝圖11電源封裝圖蜂鳴器封裝圖12蜂鳴器封裝圖（6）晶振封裝圖圖13晶振封裝圖貼片電容封裝圖14貼片電容封裝圖（8）貼片按鍵封裝圖圖15貼片按鍵封裝圖（9）貼片三極管封裝圖圖16貼片三極管封裝圖四、項(xiàng)目中完成情況1、PCB照片（1）正面照片圖17PCB板正面照片（2）反面照片圖18PCB板反面照片（3）成品照片圖19PCB板成品照片2、SmarPDF導(dǎo)出圖（1）整個(gè)PCB圖20整個(gè)PCB導(dǎo)出圖TopLayer圖21頂層導(dǎo)出圖TopOverLayer圖22頂層絲印層導(dǎo)出圖（4）BottomLayer圖23底層導(dǎo)出圖BottomOverLayer底層絲印層無信息五、心得體會(huì)1、項(xiàng)目完成過程中遇到的問題及解決辦法總體來說，此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)使我收獲良多，雖然課程設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多困難與問題，但我最終還是完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求。具體來說可以分為以下幾點(diǎn)：第一：因?qū)φn本理論的掌握度不夠?qū)е戮幊坛霈F(xiàn)錯(cuò)誤；通過和同學(xué)商討，網(wǎng)上查資料最終解決困難。第二：原理圖連線時(shí)候，出現(xiàn)漂浮的線，通過向老師詢問后解決。第三：不會(huì)布VCC的較粗的電源線，問了老師后解決。第四：不會(huì)畫蜂鳴器的封裝，最后上網(wǎng)上淘寶搜索了蜂鳴器的封裝尺寸畫了出來。第五：焊接板子完發(fā)現(xiàn)三極管的封裝和器件引腳不匹配，故又買了導(dǎo)線進(jìn)行連接，只是有點(diǎn)兒丑。項(xiàng)目完成過程中的收獲及體會(huì)PCB的設(shè)計(jì)至今為止已經(jīng)進(jìn)入了令人鼓舞的階段，在進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的時(shí)間的摸索與實(shí)驗(yàn)，使我不僅僅是對(duì)于單片機(jī)入門軟件與PCB硬件的常用設(shè)計(jì)與功能，還使我對(duì)于一項(xiàng)設(shè)計(jì)研究的制作過程所需要的詳細(xì)步驟和具體的實(shí)現(xiàn)方法的力度的掌握。

當(dāng)然在這次寶貴的課程設(shè)計(jì)活動(dòng)中，經(jīng)驗(yàn)才是對(duì)于我們最大的收獲，而且還增強(qiáng)了自身對(duì)未知問題以及對(duì)知識(shí)的深化認(rèn)識(shí)的能力，用受益匪淺這個(gè)詞語來概括這次難忘的活動(dòng)我覺得再合適不過了。但是，光是完成了作品還是不可以自我滿足的，在從一開始的時(shí)候就懷著將作品制作得更加人性化，更加令人滿意，更加地使功能完美這個(gè)最終目的下，隨著對(duì)單片機(jī)和PCB這