基于單片機的校園打鈴系統設計畢業設計說明書論文-預覽頁

　

【正文】 器。采用方案二實現的校園打鈴系統其電路結構簡單，可實現多功能控制，計時精確，全自動化實現其所用功能，并且能在斷電的情況下任能正常的實現打鈴。方案一：完全采用點陣式 LED 顯示。因此這種方案既軟件工作量大，又價格相對較貴，因此權衡利弊，選擇方案二。該方案的優點是存儲方便，節約成本；缺點是斷電后存儲數據消失。故選擇第二種方案。此設計的控制模塊由單片機、復位電路、時鐘電路組成的。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種商效微控制器，AT89C51 是它的一種精簡版本。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。AT89C51 單片機內有時鐘振蕩電路，只要在單片機的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體和微調電容，就構成了自激振蕩器并在單片機內部產生時鐘脈沖信號，具體電路設計如圖 32 所示。實際應用中，復位操作有兩種基本形式：一種是上電復位，另一種是按鍵復位。由于單片機驅動能力有限，因而需要硬件將單片機輸出的高、低電平變成控制電鈴通斷的電路，能夠具體實現該功能的電路有多種。此時，三極管呈截止狀態，繼電器不吸合電鈴停止打鈴；當 腳輸出低電平時，給三極管基極送入的是低電壓。繼電器線圈在斷電時會產生一個很大的反感生電動勢，這個電壓會損失繼電器或者電路中的元件，在繼電器線圈上反向并聯一個二極管，可將產生的反感生電動勢通過二極管回路釋放掉、保護繼電器線圈和電路中的電子元件不受高壓損壞。DS1302 是 DS1202 的升級產品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。當 Vcc2 大于 Vcc1＋ 時，Vcc2 給 DS1302 供電。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 提供終止單字節或多字節數據的傳送手段。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。最低有效位(位 0)如為 0 表示要進行寫操作，為 1 表示進行讀操作，控制字節總是從最低位開始輸出。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發寄存器及與RAM 相關的寄存器等。所以就采用能在學校停電時借助電池也能工作的芯片，而 DS1302 能夠在學校掉電時，Vcc2 無法給實時時鐘 DS1302 供電，只有通過干電池 B1給實時時鐘 DS1302 的 Vcc1 提供電量讓 DS1302 繼續工作，系統能夠繼續計時。 24C02C 的引腳介紹考慮到串口線、穩定性等方面，本系統采用串行數據傳輸存儲器。（1）行數據（SDA）引腳串行數據引腳為雙向引腳，用于把地址和數據輸入/輸出期間。而 SDA 電平在SCL 高電平期間若發生變化，表明起始和停止條件產生。它主要的特點有：（1）總線只有兩根線，即串行時鐘線和串行數據線，這在設計中大大簡化了硬件接口；（2）每個連接到總線上的器件地址同時由芯片內部硬件電路和外部地址引腳決定，避免了片選線的線連接方法，并建立簡單的主從關系，主器件既可以作為發送器，又可作為接收器； 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 11 頁 共 34 頁（3）它是一個真正的多主總線，帶有競爭監測和仲裁電路，多個主機可以任意發送而不破壞總線上的數據；（4）同步時鐘可以作為停止或重新啟動串行口發送的握手方式；（5）連接到同一總線的集成電路數量只受 400pF 最大總線電容的限制。在系統掉電時不會丟失其中的內容，保證了設置的打鈴時間不會因系統掉電而需要重新設置。在單片機應用系統中，有的是單個按鍵，有的是矩陣式的按鍵，即行列式按鍵。這種按鍵軟件程序簡單，但占用 I/O 口線較多（一根口線只能接一個鍵） ，適用于鍵盤應用數量較少的系統中。調節按鍵：它的主要功能就是想改變當前的系統時間首先要按模式鍵，選中要修改的時間，再按調節鍵就能控制當前系統時間遞增。與單片機具體鏈接圖，如圖 38 所示。這些段分別由字母 a、b、c、d、e、f、g、dp 來表示。共陰極就是將 8 個 LED 的陰極連接到一起組成公共端 COM，接負極，當相應字段為高電平“1”時，可以點亮該字段；當相應字段為低電平“0”時，該字段不亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為 1～2ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數據，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，能夠節省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。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。來電時，數碼管上顯示的系統時間不會是停電時刻的時間，系統繼續工作。如果當前系統與打鈴時間不一致，AT89C51 中的 腳就輸出高電平，三極管 Q1 截止，繼電器斷開，電鈴電路不導通。程序流程圖如圖 51 所示。測量數據在顯示時需轉換成 10 進制 BCD 碼放在 24C02C 存儲器中，再轉換成十進制進過總線輸出，經由單片機控制 LED 顯示。分別是打鈴時間設置子程序、當前時間顯示子程序、鍵盤模塊子程序、打鈴校準子程序等。Keil C51 181。 調試的操作步驟 uVision 集成開發環境中創建新項目（Project） ，擴展文件名為 UV2，并為該項目選定合適的單片機 CPU 器件。，生成絕對目標代碼和可選的 HEX 文件，如果出現編譯連接錯誤則返回到第 2 步，修改源文件中的錯誤后重構整個項目。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0./U1AT89C51R120R20320R420520R620720R820abcdefgdp12345678abcdefgdp 12345678RST5SCLK7I/O6X12X23VC18V21U2DS1302模 式調 節SCK6SDA5WP7 A01A12A23U324C02CQ12N2905R920R清 空存 入I2CSDASCLRL15VD11N418BAT13VLS1SOUNDER圖 61 當前年、月、日的顯示狀態 2：LED 數碼管對時、分、秒和星期顯示的仿真效果如圖 62 所示。Relays RELAYMiscellaneous BATTERYTerminals Mode POWER 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 24 頁 共 34 頁操作步驟如下： proteusISIS 集成環境，在工作前，在 systerm 菜單下設置界面的顏色、圖形界面大小等項目，我采用了系統默認值。單片機的存儲容量小，所以采用了 I2C 總線的串行存儲器24C02C，并通過始終芯片 DS1302 進行時鐘控制，最后經過三極管的開關性能控制繼電器進而控制鈴聲。這次畢業設計我認為不僅僅是一次簡單的設計，同時也教會我們學以致用的道理，很多知識我們學過卻沒有應用到實踐中，很可能就荒廢了，但通過這次設計讓我加深知識的理解，真正將知識與實踐結合，達到了理論的升華，同時也是一次熟悉知識、改正錯誤、提升自己的機會。也必然會讓我在未來的工作學習中表現出更高的應變能力、更強的溝通力和理解力。sbit key_change=P1^4。//數碼管顯示： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F uchar code dis[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,// 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. A. B. C. D. E. F. 0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x08,0x03,0x46,0x21,0x06,0x0e,// Y L J 黑 全亮 點 0x91,0xc7,0xe1,0xFF,0x00, 0x7f, 0xbf}。}//顯示子程序void display(){ uchar i。i8。 //選擇數碼管位數 延時 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 30 頁 共 34 頁LED_123=0x00。0x0F)+1。 //顯示標志,0=時分鈔星期,1=年月日uchar mode_N=0。 //日 datetime[3]=Read_DS1302(week)。 //秒 second if(yh || mode_N3){disp_buf[0]=0x02。disp_buf[4]=time[1]/0x10。}else{disp_buf[0]=time[4]/0x10。disp_buf[4]=time[6]/0x10。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 31 頁 共 34 頁}}//分析是否打鈴bit Dll_OK(){uchar i,j,k[2]。ji。time[5]==k[1]) return 1。1=校分。年 year。時 hour。 //年顯示 20 Write_DS1302(year,0x10)。 //星期 4 Write_DS1302(hour,0x12)。 //8} while(1) { //模式鍵 if(!key_mode) // 鍵是否按下 {delay(100)。 //鍵是否按下 延時}} if(!key_change) //調整鍵 四川信息職業技術學院畢業設計說明書(論文)第 32 頁 共 34 頁 {delay(100)。Write_DS1302(second,0)。if(temp=0x24) temp=0。if(temp=0x08) temp=1。if(temp=0x32) temp=1。if(temp=0x13) temp=1。if(temp=0x30) temp=0。 if(count204) //顯示模式 {switch(mode_N) {case 1:disp_buf[2]=0x23。disp_buf[1]=0x23。break。case 6:disp_buf[0]=0x23。break。 } } else {++count20。display()。display()。i0。RW24XX(amp。display()。display()。 //讀指針if(i=252){RW24XX(amp。i,1,0,0xa0, M2402)。 //實現打鈴 } else //否則 {Dll_Symbolize=0。 //輸出低電平 } else { L_OUT=1。 //延時