自動打鈴系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　第一章 設(shè)計方案</p><p&g

2、t;<b>　　1.1 設(shè)計要求</b></p><p><b>　　1.2 基本方案</b></p><p>　　1.2.1 設(shè)計課題簡要概述</p><p>　　1.2.2 系統(tǒng)軟硬件劃分</p><p>　　1.2.3 單片機選型</p><p>　　1.3

3、總體設(shè)計框圖</p><p>　　第二章 軟件電路設(shè)計及流程圖</p><p>　　2.1 基本原理概述</p><p><b>　　2.2 流程圖</b></p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　2.2.2 系統(tǒng)定時中斷流程圖</p><

4、p>　　第三章 硬件電路設(shè)計</p><p>　　3.1 基本原理概述</p><p>　　3.2 主要原件參數(shù)及功能簡介</p><p>　　3.2.1 主控器AT89C51</p><p>　　3.3 單元電路的設(shè)計</p><p>　　3.3.1時鐘電路設(shè)計</p><p&

5、gt;　　3.3.1顯示電路設(shè)計</p><p>　　3.3.2 鍵盤接口電路設(shè)計</p><p>　　3.3.3 響鈴電路設(shè)計</p><p>　　3.4 總體運行進程</p><p>　　第四章 打鈴硬件原理圖與PCB板設(shè)計及制作</p><p>　　4.1 原理圖設(shè)計</p><p

6、>　　4.2 PCB板的設(shè)計過程 </p><p><b>　　4.3焊接與制作</b></p><p>　　第五章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)</p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>

7、<b>　　摘要</b></p><p>　　自動打鈴系統(tǒng)，是以一片8位單片機為核心的實時時鐘及控制系統(tǒng)。我們知道單片機的外接石英晶體振蕩器能提供穩(wěn)定、準確的基準頻率，并經(jīng)12分頻后向內(nèi)部定時器提供實時基準頻率信號，設(shè)定定時器工作在中斷方式下，連續(xù)對此頻率信號進行分頻計數(shù)，便可得秒信號，再對秒信號進行計數(shù)便可得到分、時等實時時鐘信息。如果石英晶體振蕩器的頻率信號為6MHZ，設(shè)定定時器定時工作

8、方式1下，定時器為3CBOH，則定時器每100ms產(chǎn)生1次中斷，在定時器的中斷定時處理程序中，每10次中斷，則向秒計數(shù)器加1，秒計數(shù)器計數(shù)到60則向分計數(shù)器進位（并建立分進位標志），分計數(shù)器計數(shù)到60，則向時計數(shù)器進位，如此周而復(fù)始的連續(xù)計數(shù)，便可獲得時、分、秒的信號，建立一個實時時鐘。接下來便可以進行定時處理和打鈴輸出，當主程序檢測到有分進位標志時，便開始比較當前時間（小時與分、存放在RAM中）與信息時間表上的作息時間（小時與分，存放

9、在ROM）是否相同，如有相同者，則進行報時處理并控制打鈴，如有不相同則返回主程序，如此便實現(xiàn)了報時控制的要求。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　單片機；時間設(shè)置電路；計時電路；顯示電路；定時打鈴控制電路</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨

10、著科技的不斷發(fā)展，各種芯片都得到了很好的發(fā)展，80C51 同樣如此，從開始的無人問津到現(xiàn)在的隨處可見，紅綠燈，記分牌，電子秒表，遙控器，電飯煲，電視等只要是電子產(chǎn)品，都會和芯片有關(guān)，其實芯片并不是什么神秘的高科技，它只是里面裝了一些己編好的程序而己．而這里要介紹的是用匯編語言來編程的一個系統(tǒng)，它能夠讓一個學(xué)?；蚱髽I(yè)集團實現(xiàn)打鈴自動化，總之，一個需要時間系統(tǒng)的機構(gòu)實現(xiàn)自動提醒功能。</p><p>　　當今時代是一

11、個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未有的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。目前，一個學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機的高潮正在工廠、學(xué)校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。而本文是用AT89C51單片機設(shè)計的一個自動打鈴系統(tǒng)。</p><p><b>　　第一章

12、 設(shè)計方案</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計要求</b></p><p>　　它可以作為時鐘電路來顯示時間，進行設(shè)置，定時打鈴。按照自頂向下設(shè)計方法劃分自動打鈴系統(tǒng)的功能。可分為：時間設(shè)置電路，計時電路，顯示電路和定時打鈴控制電路等。</p><p>　　以深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院的打鈴情況設(shè)計</p>&l

13、t;p><b>　　1.2基本方案</b></p><p>　　1.2.1課題簡要概述</p><p>　　自動打鈴裝置用于工廠、學(xué)校等地的時間控制，本設(shè)計是按照學(xué)校作息時問設(shè)定的，模擬了電了鐘顯示時、分、秒。還根據(jù)學(xué)校的作息時間按時打鈴，本系統(tǒng)有4 個按鈕，分別用來調(diào)時、調(diào)分、秒和強制打鈴及強制關(guān)鈴，以保證始終與標準時間相吻合。</p><

14、p>　　首先設(shè)計出本系統(tǒng)的硬件基本框圖，根據(jù)框圖設(shè)計電氣原理圖，簡要概述基本原理，按照設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計出各部分程序。</p><p>　　1.2.2系統(tǒng)硬件劃分</p><p>　　由于需要最小系統(tǒng)設(shè)計，因此，極大地介于系統(tǒng)的硬件成本，所有能用軟件實現(xiàn)的功能都用軟件完成，如按鍵的去抖，采用延時，顯示部分用動態(tài)顯示等，這樣硬件部分的設(shè)計可以采用單片機最小系統(tǒng)，所謂最小系統(tǒng)時僅有程序存儲

15、器和時鐘及復(fù)位電路的單片機系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.3單片機選型 </p><p>　　根據(jù)課題的具體內(nèi)容，任務(wù)要求，計時、校時、定時、鍵盤顯示等功能，經(jīng)多方面考慮，所選系統(tǒng)選項用．與MSC-51單片機完全兼容的AT89C51 低功耗單片機。</p><p>　　1.4 總體設(shè)計框圖</p><p><b>　　圖一

16、 整體框圖</b></p><p>　　第二章 軟件電路設(shè)計及流程圖</p><p>　　2.1 基本原理概述</p><p>　　主程序首先是初始化部分，主要是計時單元清零，中斷初始化，堆棧指針初始化，啟動定時器工作，然后是調(diào)用顯示子程序。主程序的起始存儲地址是0000H單元，但由于本系統(tǒng)用了定時器T0的中斷，中斷服務(wù)程序入口地址為000BH，因此從

17、0000H單元起存放一條短調(diào)轉(zhuǎn)指令A(yù)JMP，使真正的主程序從0300H單元開始存放。</p><p>　　單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器T0定時100ms，即0.1s，10次中斷即為1秒，60秒為1分，60分為1小時，24小時為一天，如此循環(huán)，從而實現(xiàn)計時功能。</p><p>　　編寫中斷服務(wù)程序關(guān)鍵要注意：1.現(xiàn)場保護，本系統(tǒng)中是累加器A和程序狀態(tài)字PSW值的保護。2.計時處理時采用的確十進

18、制，因此時，分，秒單元加1后要進行十進制調(diào)整，即要執(zhí)行DAA指令，還要注意的是時計到24就回零，分和秒計到60就回零。3.中斷返回前的現(xiàn)場恢復(fù)。</p><p>　　顯示采用的是動態(tài)顯示，段控和位控都經(jīng)過反相器，顯示的字形代碼是共陽的顯示代碼，位控信號輸出時是高電平有效，在校時時，采用的是點亮小數(shù)點信位調(diào)節(jié)器標志，哪位小數(shù)點亮表示調(diào)整的是該為的值。</p><p>　　顯示子程序的第一部分

19、是拆字，顯示緩沖區(qū)是2FH—2AH；第二部分是查字型碼，輸出段控和位控信號，由于采用的是動態(tài)顯示，所以每出輸出一位的段控和位控信號要延時一定的時間，使LED顯示器顯示的字符時穩(wěn)定的。</p><p>　　按鍵判斷程序有編寫時應(yīng)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(diào)用子程序來實現(xiàn)的，每個按鍵按下后都要等待釋放后再返回。</p><p>　　按鍵處理程序中的按鍵式校時的

20、，所以進入按鍵處理程序后就關(guān)閉定時中斷，對于動能鍵注意設(shè)置顯示標志。</p><p><b>　　2.2 流程圖</b></p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　2.2.2 系統(tǒng)定時中斷流程圖</p><p>　　第三章 硬件電路設(shè)計</p><p>　　3.1 基

21、本原理概述</p><p>　　本系統(tǒng)主要由主控模塊，時鐘模塊，顯示模塊，鍵盤接口模塊等4 部分構(gòu)成。通過內(nèi)部定時產(chǎn)生中斷，從而使驅(qū)動電鈴打鈴。設(shè)定51 單片機工作在定時器工作方式1 ，每100ms產(chǎn)生一次中斷，利用軟件將基準100ms 單元進行累加，當定時器產(chǎn)生10 次中斷就產(chǎn)生lS 信號，這是秒單元加1 。同理，對分單元和時單元計數(shù)從而產(chǎn)生秒，分，時的值，通過六位七段顯示器進行顯示。由于動態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)所存

22、等硬件，接口較復(fù)雜，考慮顯示只有六位，且系統(tǒng)沒有其他浮躁的處理程序，所有采用動態(tài)掃描LED 的顯示。</p><p>　　本系統(tǒng)采用四個按鍵，當時鐘時間和設(shè)置時間一直時，驅(qū)動程序動作，進行打鈴，每次打鈴30S</p><p>　　3.2 主要原件參數(shù)及功能簡介</p><p>　　3.2.1 主控器AT89C51</p><p>　　AT89

23、C51 公司生產(chǎn)的AT89C51 單片機用高性能的靜態(tài)89C51 設(shè)計，由先進工藝制造，并帶有非易失性FLASH 程序存儲器，它是? 種高性能、低功耗的8 位CMOS 微處理芯片，市場應(yīng)用最多，主要特點有：</p><p>　　有4K 的FLASH 程序存儲器，256 字節(jié)內(nèi)部RAM，電源控制模式：時鐘可停止和恢復(fù)，空閑模式，掉電模式，6個中斷源，4個中斷優(yōu)先級，4個8位I/O口，全雙工增強型UART， 2個16

24、位定時、計數(shù)器。</p><p>　　圖二 AT89C51</p><p>　　3.2.2 DS1302時鐘電路DS1302</p><p><b>　?。?）性能特性</b></p><p>　　實時時鐘可對秒，分，時等進行計數(shù)，存在高速數(shù)據(jù)暫存的31*8位RAM，最少引腳的串行I/O口；2.5~~5.5V電壓工作范

25、圍;2.5V耗電小于300nA；用于時鐘或RAM數(shù)據(jù)讀/寫的單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送方式；簡單的3線接口；可選的慢速充電的能力。</p><p>　　DS1302時鐘芯片包括實時時鐘和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，它經(jīng)過一個簡單的串行接口與微處理器通信，實時時鐘提供秒，分，時等信息，時鐘運行可以采用24H，或帶AM/PM的12H格式，采用三線接口與CPU進行同眇通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。

26、DS1302有主電源/后備電源雙電源引腳；</p><p><b>　　1）性能特性</b></p><p>　　DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到三個口線：1.RSE復(fù)位,2.I/O數(shù)據(jù)線，3.SCLK 串行時鐘。時鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31 個字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時功耗很低，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息

27、時功率小十1mW 。提供秒分時日日期。月年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整時鐘,操作可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時格式。 </p><p><b>　　2）管腳描述</b></p><p>　　XI XZ 32.768KHz，晶振管腳，GND 接地，RST 復(fù)位腳，I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，SCLK，串行時鐘，Vcc1，Vcc2 ，電源供電

28、管腳，DS1302，串行時鐘芯片8 腳，DIPDS1302S，串行時鐘芯片8 腳，SOIC 200mil，DS1302Z 串行時鐘芯片8 腳 SOIC 150mil</p><p>　　3.3 單元電路的設(shè)計</p><p>　　3.3.1時鐘電路設(shè)計</p><p><b>　　工作原理:</b></p><p>　　

29、DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，把RST引腳置為高電平，然后把8位地址和命令裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿被輸入，無論是讀周期還是寫周期開始8位指定40個寄存器中哪個將被訪問到，在開始8個時鐘周期，把命令字節(jié)裝入撳位寄存器之后，另外的時鐘周期在闈時操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時寫入數(shù)據(jù)，時鐘脈沖的個數(shù)在單位字節(jié)下為8加8，在多字節(jié)方式下為8加字節(jié)數(shù)，最大可達248字節(jié)數(shù)。</p><p>　　為了提

30、高對32個地址的尋址能力，可以把時鐘或RAM寄存器規(guī)定為多字節(jié)方式，在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂?的位0開始，必須管按數(shù)據(jù)傳送的次序電先的8個寄存器。但是當以多個字節(jié)寫RAM時，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有31字節(jié)，不管是否寫了全部31字節(jié)，所寫的每個字節(jié)都將傳送至RAM。</p><p>　　時鐘暫停：秒寄存器的位7定義位時鐘暫停位，當它為1時，DS1302停止振蕩，進入低功耗的備份方式，通常在對DS1302進行寫操

31、作時，停止振蕩，當它為0時時鐘將開始啟動。</p><p>　　8051通過串口向DS1302寫數(shù)據(jù)的程序框圖如圖3.2，其中,Px可以是8051單片機的任何一位I/O口,注意因為DS1302的數(shù)據(jù)發(fā)送或接收時序和8051的串行口不完全一致,因此,需要在TXD的輸出端加反相器,另外,接收數(shù)據(jù)時,不能以串行口的接收方式接收,必須將串行口當作普通I/O口進行數(shù)據(jù)接收.</p><p>　　DS

32、1302的晶振選用32.768KHZ，電容推薦值為6PF，因為振蕩頻率較低，也可以不接電容， 對計時精度影響不大。</p><p>　　圖3.2 DS1302寫數(shù)據(jù)的程序框圖</p><p>　　3.3.1顯示電路設(shè)計</p><p>　　顯示部分采用普通的共陽數(shù)碼管顯示，采用動態(tài)掃描，以減少硬件電路，數(shù)碼管分別為十時，時，十分，分，十秒，秒顯示，顯示時采用串行口

33、輸出段碼，用74LS164 來驅(qū)動數(shù)碼管掃描只需7ms 。</p><p>　　4LS164 內(nèi)部位8 個D 觸發(fā)器，用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位，74LS164 位TTL 單向8 位移位寄存器，可實現(xiàn)串行輸入并行輸出，CPU 位時鐘輸入端，可接到串行口TXD 端。每個時鐘信號的上升沿加到CP 端時，移位寄存器移一位，8 個時鐘脈沖過后，8 為二進制數(shù)個部移入74LS164中，MR 為復(fù)位端，當該位為低電平時，移位寄存

34、器各位復(fù)O 。當它為高電平時時鐘脈沖才起作用。</p><p><b>　　圖四 顯示電路</b></p><p>　　3.3.2 鍵盤接口電路設(shè)計</p><p>　　由于鍵盤只有四個，采用獨立式按鈕，分別與8051 的P1.0, P1.1, P1.2 相連，用普通按鈕10K 上拉電阻，用查詢法完成讀健功能。</p><

35、p><b>　　圖五 按鍵電路</b></p><p>　　3.3.3 響鈴電路設(shè)計</p><p>　　響鈴電路用到了蜂鳴器、三極管、1K電阻。蜂鳴器兩端分別接地和三極管。三極管一段電源另一端與電阻相連并接入AT89C51的P3.7接口。</p><p><b>　　圖六 響鈴電路</b></p>

36、<p>　　3.4 總體運行進程</p><p>　　首先實現(xiàn)24小時制電子鐘，在8位數(shù)碼管顯示，顯示為時分秒，實現(xiàn)的格式為：23-59-59。到達預(yù)定時間啟動蜂鳴器開始打鈴，打鈴的方式分為起床、熄燈和上下課鈴兩種。系統(tǒng)使用了4個按鍵，3只按鍵用來調(diào)整時間，另一只為強制打鈴按鈕。通過選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍，按增加鍵為選中位加1，按減少鍵為選中位減1。按強制打鈴按鈕是實現(xiàn)強制打鈴或者強制關(guān)閉打鈴。

37、</p><p>　　第四章 打鈴硬件原理圖與PCB板設(shè)計及制作</p><p><b>　　4.1 原理圖設(shè)計</b></p><p>　　4．2原理圖設(shè)計過程</p><p>　　電路原理圖的設(shè)計是印制電路板設(shè)計中三大步驟的第一步，也是非常重要的一步。電路原理圖設(shè)計得好壞將直接影響到后面的工作。首先，原理圖的正確性

38、是最基本的要求，因為在一個錯誤的基礎(chǔ)上所進行的工作是沒有意義的；其次，原理圖應(yīng)該布局合理，這樣不僅可以盡量避免出錯，也便于讀圖、便于查找和糾正錯誤；最后，在滿足正確性和布局合理的前提下應(yīng)力求原理圖的美觀。</p><p><b>　　設(shè)計過程步驟：</b></p><p>　　1、設(shè)置電路圖紙參數(shù)及相關(guān)信息</p><p>　　2、裝入所需要的

39、元件庫</p><p><b>　　3、放置元件</b></p><p><b>　　4、電路圖布線</b></p><p>　　5、調(diào)整、檢查和修改</p><p><b>　　6、補充完善</b></p><p>　　5．2ＰＣＢ板的設(shè)計</p

40、><p><b>　　7、保存和打印輸出</b></p><p>　　通常我們要先設(shè)計印制電路板的尺寸、外形，然后再設(shè)置習(xí)慣性的環(huán)境參數(shù)。一般情況下，環(huán)境參數(shù)的設(shè)置是一次完成的，以后就不再做修改了。之后就可以裝入預(yù)先準備好的網(wǎng)絡(luò)表以及元件的外形，布置好各個元件后即可開始自動布線，布線結(jié)束后再進行相應(yīng)的手工調(diào)整，一塊印制電路板就設(shè)計好了</p><p&g

41、t;　　。最后，還應(yīng)該將設(shè)計完成的線路圖文件存盤保存、打印輸出，以便日后工作中使用。然后完成好以上幾步后就可以送去加工制板，焊接。</p><p>　　印制電路板的布線流程，基本上可以劃分為幾個步驟，如右圖：</p><p>　　具體地介紹一下各個畫圖步驟：</p><p>　　1、繪制原理圖及生成網(wǎng)絡(luò)表</p><p><b>　

42、　2、規(guī)劃電路板</b></p><p><b>　　3、設(shè)置參數(shù)</b></p><p>　　4、裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的封裝</p><p><b>　　5、布置元件</b></p><p>　　6、自動布線與手工調(diào)整</p><p>　　7、印制電路板文件的保存及

43、打印輸出</p><p><b>　　4．3焊接、制作：</b></p><p>　　1、目測板子兩面是否有短路，或連接錯誤。</p><p>　　2、用萬用表對照檢測。</p><p>　　3、如沒有錯誤就可以買器件開始焊接了，焊完后還要檢測每個器件是否有誤。</p><p>　　4、用編程器調(diào)

44、試，將已經(jīng)寫好的程序?qū)懙絾纹瑱C里</p><p>　　5、最后是軟硬件聯(lián)調(diào)及實際測試，功能測試、性能測試</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　完成自動打鈴系統(tǒng)設(shè)計的畢業(yè)設(shè)計我能綜合運用電子技術(shù)課程中的所學(xué)到的理論知識來完成自動打鈴機的設(shè)計和分析電路，學(xué)會了在虛擬的環(huán)境下創(chuàng)建電路，計算和調(diào)整參數(shù)，我能靈活的應(yīng)用軟

45、件畫圖，并且掌握了一定的單片片機知識，通過這門課的設(shè)計我還有以下幾點收獲：</p><p>　　1、有利于基礎(chǔ)知識的掌握</p><p>　　通過這次設(shè)計我親手做，自己思考，將理論知識上升到實踐的高度，從而進一步打破了單片機的神秘面紗。</p><p>　　2、有利于邏輯思維的鍛煉。</p><p>　　在許多常規(guī)可生的日常學(xué)習(xí)中我們不難發(fā)現(xiàn)

46、這樣一個現(xiàn)象，不少學(xué)生的思維常處于混亂的狀態(tài)，寫作文來前言不搭后語，解起數(shù)學(xué)題來步驟混亂，這些都是缺乏思維訓(xùn)練的結(jié)果，程序設(shè)計是公認的，最能直接有效的訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造思維，培養(yǎng)分析問題解決問題的能力的方法之一。即使見到陌生的程序，從任務(wù)分析，確定算法界面布局，縮寫代碼到調(diào)試運行，都能順利完成。</p><p>　　整個過程需要我們有條理的構(gòu)思，這之間有猜測設(shè)計，判斷思維的抽象思維訓(xùn)練，又有分析問題解決問題，預(yù)測日標

47、等能力的培養(yǎng)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在本文的撰寫過程中，導(dǎo)師xx給予了悉心的指導(dǎo)和關(guān)心，使我克服了眾多困難終于完成了畢業(yè)設(shè)計的撰寫工作。導(dǎo)師淵博的知識、嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度及敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，并將在我今后的人生道路上產(chǎn)生深遠的影響，在此論文完成之際，謹向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！</p><

48、;p>　　再一次感謝所有關(guān)心我、幫助我的人！</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　《單片機應(yīng)用技術(shù)》、</p><p>　　《單片機應(yīng)用實例》、</p><p>　　《單片機實訓(xùn)教程》、</p><p>　　《單片機接口技術(shù)》、</p><p