基于單片機的校園打鈴系統設計畢業設計說明書論文-wenkub

　

【正文】 號: 姓 名: 指導教師: 二〇一〇年九月十日信息職業技術學院畢業設計（論文）任務書學 生姓 名 學號 班級 應電 08－2 專業 應用電子技術設計（或論文）題目 基于單片機的校園打鈴系統設計指導教師姓名 職 稱 工作單位及所從事專業 聯系方式 備 注工程師 學 01設計（論文）內容：利用單片機做為主控器件，設計一校園打鈴系統的硬件部分：；、時間；、能保存以前設置的時刻。其中學生一份，指導教師一份。通過把播放的內容以數字形式存放在存儲器中，然后單片機通過控制軟件，按照學校設定的播放時間和內容控制單片機自動將存儲器中的數字音樂文件播放出來。單片機在電子產品中的應用已經越來越廣泛，并且在很多電子產品中也將其用到校園鈴聲和廣播控制。 現在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。方案一：主要是由石英晶體振蕩電路和分頻器電路組成的脈沖發生器、校時電路、報時電路以及時、分、秒計數器和譯碼顯示電路等電路組成，其中采用計數器74LS290、譯碼器 74LS4分頻器和八段數碼管顯示器等器件組成的校園打鈴系統，整個系統有控制簡單，調試容易等優點，但是其顯示功能單一、電路復雜。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 3 頁 共 34 頁單片機時鐘電路復位電路鍵盤電路顯示電路存儲電路聲音驅動輸出電路圖 22 方案二組成方框圖方案選擇：采用方案一實現的校園打鈴控制系統調試容易，價格相對較為便宜，但是電路結構復雜，控制單一，且整個系統性能不是很高，倒計時不是非常精確，功能不完整，如果要求系統調節打鈴時間時不容易調整。基于上述原因，考慮了三種方案。方案比較：相對比較而言，方案二比方案一更符合此設計要求，方案一采用點陣式 LED 顯示的方法，而設計只要求年、月、日、時、分、秒、星期的顯示輸出。方案一：采用單片機存儲器。方案比較：方案一只采用單片機自身的存儲是不行的，而方案二雖然要給另外購買，但卻能在斷電的情況下仍能存儲數據并且繼續計數。控制模塊顯示模塊鍵控模塊存儲模塊圖 23 系統設計結構圖 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 5 頁 共 34 頁第 3 章　硬件電路設計 控制模塊設計AT89C51 在此設計中起到非常重要的作用，它就像一個人的大腦，控制著整個設計的所有系統。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。P1 口：P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列，作為單片機工作的時間基準，典型的晶體管振蕩頻率為 12MHz。當在單片機的 RST 引腳處引入高電平并保持 2 個機器周期，單片機內部就執行復 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 7 頁 共 34 頁位操作。 打鈴模塊電鈴工作在交流電 220V 下，單片機工作電壓為直流電+5V，所以單片機引腳不能直接控制電鈴工作，因此我們使用單片機控制電鈴工作電路的通斷。單片機的 通過三極管驅動繼電器，當 腳輸出高電平時，給三極管基極送入高電壓。當輸入量達到規定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器。DS1302 內部有一個 318 的用于臨時性存放數據的RAM 寄存器。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。RST 是復位/片選線，通過 RST 輸入高電平來啟動所有的數據傳送。上電運行時，在 Vcc≥ 之前，RST 必須保持低電平。位 5 至位 1 指示操作單元的地址。 DS1302 的寄存器DS1302 有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數據位為BCD 碼形式，其日歷、時間寄存器及其控制字。圖 35 DS1302 引腳連接圖在學校正常上課中，不可能保證學校隨時都有電，為了不影響學校的正常運轉，同學們能夠正常的上、下課。 存儲器 24C02C要保證設置的打鈴時間數據在掉電時也不會丟失，同時實現在系統運行時能夠修改打鈴時間，在本系統中采用 I2C 總線的串行存儲器 24C02C 存儲打鈴數據。根據硬件電路的設計可得 24C02C 的 I2C 硬件地址為：0A2H/0A3H。對于正常的數據傳輸，只允許在 SCL 為低電平期間改變 SDA 電平。如果連接到 VCC，寫操作被禁止，但讀操作不受影響引腳采用 I2C 總線連接方法，這種方法能夠節約 I/O 輸出端口。其中，WP是 24C02C 的寫保護控制引腳，WP 為低電平時，串行存儲器可以正常地讀/寫；WP 為高電平時，對串行存儲器內部的數據進行寫保護。操作人員可通過鍵盤輸入數據或命令，實現簡單的人機對話。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 12 頁 共 34 頁 獨立式鍵盤介紹圖 37 獨立式按鍵結構獨立式鍵盤的按鍵相互獨立，每個按鍵占用一根 I/O 口線，每根 I/O 口線上的按鍵工作狀態不會影響其他按鍵的工作狀態。 鍵盤接口及鍵位的功能介紹按鍵功能介紹：模式按鍵：它的主要功能就是選擇時鐘芯片里的年、月、日、時、分、秒，當按下模式這個鍵時，它從年到月依次往后的選中，這時按調節按鈕就能從當前的時間往上調。通過上述每個按鍵的功能介紹，實現對打鈴系統的打鈴時間設置。數碼管實際上是由 7 個發光管組成“8”字形構成的，加上小數點就是 8 個。根據公共端接法方式的不同，數碼管又分為共陰極和共陽極兩種結構的二極管，分別如下：共陽極就是將 8 個 LED 的陽極連接到一起組成公共端 COM，接到正極，當相應字段為低電平“0”時，可以點亮該字段；但相應字段為高電平“1”時，該字段不亮。共陽數碼管在應用時應將公共極 COM 接到+5V，當某一字段發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。通過分時輪流控制各個數碼管的的 COM 端，就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態驅動。24C02C 的三個地址端口A0、AA2 都接地，因而其存儲地址為 A000HA6FFH，共 1KB 的存儲空間。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 17 頁 共 34 頁掉電情況下：由 BAT1 干電池通過 DS1302 的引腳 VCC1 供電，系統時間不會因為沒有電而停止工作，顯示電路、鍵盤電路、存儲電路、聲音控制電路因為 AT89C51 沒有電，所以停止工作。DS1302 時鐘芯片為單片機提供實時時間并與 24C02C 中的打鈴時間進行比較來控制 AT89C51 的 腳輸出高、低電平。 打鈴系統流程圖打鈴系統程序打鈴是是調用存儲器中存儲的打鈴時間，把鬧鈴值與計時值的時、分單元比較，看是否相等，如果不相等就不打鈴，如果相等就啟動鬧鈴，鬧鈴延時時間為 12 秒。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 19 頁 共 34 頁顯示時、分、秒、星期開始返回開始顯示年、月、日開始賦初值開始TimeToDisplay開始if(yh || mode_N3)YNN圖 52 讀時間日期顯示流程圖 LED 顯示流程圖顯示子程序采用動態掃描法實現三位數碼管的數值顯示。這里有五個基本的子程序供調用，分別對應系統的各種功能狀態。 調試軟件的介紹Keil 軟件是目前最流行開發 MCS51 系列單片機的軟件，Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（uVision）將這些部份組合在一起。可以仿真 51 系列、AVR，PIC 等常用的 MCU 及其外圍電路（如 LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件） 。 uVision2 的相關選擇項，配置編譯環境、連接定位器以及 Debug 調試器的功能。 仿真軟件對于本設計的仿真通過以上步驟，來實現校園打鈴系統設計的仿真：狀態 1：LED 數碼管對年、月、日顯示的仿真效果如圖 61 所示。Relays BUTTONMemory ICs DS1302Optoelectronics 7SEGMPX8CAOptoelectronics LAMPResistors MINRES200RDiodes 1N4148Transistors 2N2905Switchesamp。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 25 頁 共 34 頁結　論本次是通過 51 單片機實現校園打鈴系統的設計，設計的目的是能過通過按鍵系統的功能對打鈴時間的更改、存儲、清除等操作，能通過數碼管顯示低昂前系統的時間，并顯示具體的打鈴時間。只是要把以前學的東西融合起來變成自己需要的東西。這也是學習需要的效果。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 26 頁 共 34 頁參考文獻[1] :電子工業出版社，2022[2] :人民郵電出版社，2022[3] :機械工業出版社，2022[4] :電子科技大學出版社，1997[5] :人民郵電出版社，2022[6] :北京航空航天大學出版社，2022[7] :機械工業出版社，2022[8] :北京理工大學出版社，2022[9] :機械工業出版社，2022 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 27 頁 共 34 頁附錄 1 整機原理圖XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0./U1AT89C51R120R20320R420520R620720R820abcdefgdp12345678abcdefgdp 12345678RST5SCLK7I/O6X12X23VC18V21U2DS1302模 式調 節SCK6SDA5WP7 A01A12A23U324C02CQ12N2905R920R清 空存 入I2CSDASCLRL15VD11N4148BAT13VLS1SOUNDER 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 28 頁 共 34 頁附錄 2　元件明細表項目代號 名稱、型號、規格 數量 備注 更改AT89C51 單片機芯片 112MHz 晶振 17SEG LED 顯示器 1LS1 揚聲器 1200?電阻 930pF 瓷片電容 210pF 電解電容 13V 電池 124C02C 外部存儲器 1DS1302 時鐘芯片 12N2905 三極管 11N4148 二極管 1220V 繼電器 1220V 燈泡 1BUTTON 按鍵 4舊底圖更改標記數量更改單號簽名日期底圖號 擬制審校日期等級標記 第 1 張 共 1 張簽名 標準化梁雪英 批準基于單片機的校園打鈴系統設計 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 29 頁 共 34 頁附錄 3 源程序include include include define uchar unsigned chardefine LED_abc P0define LED_123 P2sbit key_mode=P1^3。sbit L_OUT=P1^7。 //時間緩沖區//延時子程序void delay(unsigned int a){ while(a)。 //初始化為 1for(