1、 . . . 摘要伴隨著科學技術的飛速發展，信息化、智能化的浪潮正在席卷世界的每一個角落，智能門鈴系統進入住宅，它正全方位地改變人類的社會生活，給人們帶來便利。由于人們生活水平的不斷提高，越來越重視住宅的質量、安全性以與信息的獲取和管理，這又大大促進了智能門鈴系統的發展。各種方便于生活的智能門鈴系統開始進入人們的生活，以單片機為核心的智能門鈴系統就是其中之一。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果；它更讓我們懂得，數字時代的發展將改變人類的生活，將加快科學技術的發展。 單片微型計算機簡稱單片機。它是把組成微型計算機的各功能部件：中央處理器、CPU、隨機存取存儲器RAM、只

2、讀存儲器ROM、I/O接口電路、定時器/計數器以與串行通信接口等制作在一塊集成芯片中，構成一個完整的微型計算機。單片機主要應用于控制領域，由于其具有可靠性高、體積小、價格低、易于產品化等特點，因而在智能儀器儀表、實時工業控制、智能終端、通信設備、導航系統、家用電器等自控領域獲得廣泛應用。智能門鈴系統是應用了單片機編程技術、串行通信而設計的一種電控信息管理的智能系統。本論文介紹了一種用單片機Atmega16來控制的智能門鈴系統的工作原理，并給出了其完整的硬件電路和軟件的設計方案與實現方法。 通過對“智能門鈴系統”課題的學習和設計，使我了解89C51單片機的特性；進一步的掌握了單片機進行多機通信的

3、原理，對以后的學習和工作做了一個很好的鋪墊。 關鍵詞：Atmege16，單片機，智能門鈴 AbstractWith the rapid development of science and technology, information and intelligence of wave is engulfing the world each corner, intelligent doorbell systems into a house, it is all-around change human social life and bring convenience to people. As

4、 people living standard rise ceaselessly, pay more attention to the quality, safety and residence of the acquisition and management information, it greatly promote the development of intelligent doorbell system. All sorts of convenience in life of intelligent doorbell system began to enter into peop

5、les life, based on singlechip intelligent doorbell systems is one of them. It practical strong, the function is all ready, advanced technology, make people believe that this is the results of scientific and technological progress; It more let us know, digital age development will change human life,

6、it will speed up the development of science and technology.The single chip computer abbreviation microcontroller. It is composed of the microcomputer, each function components: the central processor, the CPU, random access memory (RAM and ROM ROM, I/O interface circuit, timer/counter and serial comm

7、unication interface, production in a piece of integrated chip, constitute a complete microcomputer.Intelligent doorbell system is applied the microcontroller programming technology, serial communication and design a electronic information intelligent management system. This paper introduces a kind o

8、f MCU Atmega16 to control the working principle of intelligent doorbell system, and given its complete hardware circuit and software design and realization. Through the intelligent doorbell system topic study and design, make me understand the characteristics of 89C51; Further grasp on the single-ch

9、ip computer communication principle, more on the later study and work to make a very good matting.Keywords: Atmege16, microcontroller, intelligent the doorbell摘要0第一章、緒論31.1 智能門鈴設計的意義31.2 智能門鈴設計的原則31.3 研究容與步驟41.4設計要求4第二章、單片機簡介52.1 單片機定義52.2 單片機應用領域62.3 AVR單片機介紹7第三章、電子門鈴的硬件設計163.1 電路原理圖163.2 音頻放大電路的設計

10、163.3LM386芯片的介紹173.4 鍵盤電路的設計203.5 系統板上硬件連線20第四章、電子門鈴的軟件設計204.1 設計程序框圖204.2 方波輸出軟件分析224.3 按鍵電路設計：22第五章、檢測與調試245.1 硬件調試245.2 軟件調試24總結25致26參考文獻27附錄一、電子門鈴設計原理圖28附錄二、程序代碼29第一章、緒論1.1 智能門鈴設計的意義單片微機的出現是計算機技術發展史上的一個重要的里程碑，它讓計算機從海量的數值計算進入到智能化控制領域。作為21世紀的工科大學生，不僅要熟練地使用通用微機進行各種數據處理，還要把計算機技術運用到專業領域或相關領域，即具有“開發”能

11、力。隨著技術的發展，單片機作為小型智能化控制設備得到了越來越多的用途，特別是以單片機為核心的控制設備得到了實用性的發展，越來越用于社會和大眾生活。 本設計就是在Atmege16單片機的基礎上將傳統門鈴智能化，以方便社會和大眾生活，作為智能化的門鈴，實用性高，適用于批量化和小型化生產。1.2 智能門鈴設計的原則可靠性：系統應保證長期安全地運行。系統中的硬軟件與信息資源應滿足可靠性設計要求。安全性：系統應具有必要的安全保護和措施。抗干擾性：系統應具有較強的抗干擾性，對各類用戶的誤操作應有提示或自動消除的能力。 適應性：系統應對不斷發展和完善的統計核算方法、調查方法和指標體系具有廣泛的適應性。可擴充

12、性：系統的硬軟件應具有擴充升級的余地，不可因硬軟件擴充、升級或改型而使原有系統失去作用。實用性：注重采用成熟而實用的技術，使系統建設的投入產出比最高，能產生良好的社會效益和經濟效益。先進性：在實用的前提下，應盡可能跟蹤國外最先進的計算機硬軟件技術、信息技術與網絡通信技術，使系統具有較高的性能指標。易操作性：貫徹面向最終用戶的原則，使用戶操作簡單直觀，易于掌握。 1.3 研究容與步驟目前，單片機越來越廣泛的運用到社會的各個領域，其中運用比較多的主要在大眾生活方面、以單片機為控制中心的智能小系統。在本設計中，采用了單片機控制多模塊設計，便于檢查和維修。一個完整的電子門鈴相當于一個簡單的單片機系統，

13、該系統有電子門鈴設計電路、單片機、顯示電路等構成。單片機是集成的IC芯片，只需根據實際設計要求選型。其他部分都需要根據應用要求和性能指標自行設計。 1.4設計要求當按鈕S1按下時，揚聲器用700Hz信號響500ms，500Hz信號響500ms交替發出門鈴聲。當應答按鈕S2按下，或揚聲器發聲6秒后，停止發聲。定時器T0和T1都工作在方式1，從而實現電子門鈴的設計第二章、單片機簡介2.1 單片機定義單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、存、部和外部總線系統，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接

14、口、定時器，實時時鐘等外圍設備。而現在最強大的單片機系統甚至可以將聲音、圖像、網絡、復雜的輸入輸出系統集成在一塊芯片上。單片機也被稱為微控制器，是因為它最早被用在工業控制領域。單片機由芯片僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統更小，更容易集成進復雜的而對提與要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發展出了MCS51系列單片機系統

15、。基于這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。90年代后隨著消費電子產品大發展，單片機技術得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量

16、專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以與鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百臺單片機在同時工作！單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數量還要多。2.

17、2單片機應用領域目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制，以與程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。 單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理與過程控制等領域，大致可分如下幾個疇：(1)在智能儀器儀表上

18、的應用：單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。(2)在工業控制中的應用：用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據采集系統。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。(3)在家用電器中的應用：可以這樣說，現在的家用電器基本上都采用了單片

19、機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。(4)在計算機網絡和通信領域中的應用：現代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動，集群移動通信，無線電對講機等。（5）單片機在醫用設備領域中的應用：單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備與病床呼叫系統等等。（6）在各種大型電器中的模塊化應

20、用：某些專用單片機設計用于實現特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應用極縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。現今的單片機技術已經相當成熟，因此成本也相對于別的新產品低，同時穩定性也會更加的好。基于這些考慮，本設計使用具有精簡指

21、令集的AVR單片機進行控制。2.3 AVR單片機介紹 AVR單片機是增強型置FLASH的RISC(ReducedInstruction Set CPU)精簡指令集高速8位單片機，硬件采用哈佛(Harward)結構，達到一個時鐘周期可以執行一條指令，絕大部分指令都為單周期指令。支持在系統編程ISP，其中MEGA系列還支持在應用編程IAP。置的FLASH程序存儲器可擦寫1 000次以上，給用戶的開發生產和維護帶來方便。可擦寫10萬次的E2PROM，為掉電后數據的保存帶來方便。AVR單片機有豐富的片資源，如RTC，WATCHDOG，AD轉換器，PWM，USART，SPI，TWI接口等，IO口功能強、

22、驅動能力強。Atmege16就是基于AVR指令集的高速低功耗處理器：2.3.1Atmega16特點： 高性能、低功耗的 8 位AVR 微處理器 先進的RISC 結構 131 條指令 大多數指令執行時間為單個時鐘周期 32個8 位通用工作寄存器 全靜態工作 工作于16 MHz 時性能高達16 MIPS 只需兩個時鐘周期的硬件乘法器 非易失性程序和數據存儲器 16K 字節的系統可編程Flash 具有獨立鎖定位的可選Boot 代碼區 通過片上Boot 程序實現系統編程 真正的同時讀寫操作 512 字節的EEPROM 1K字節的片SRAM 可以對鎖定位進行編程以實現用戶程序的加密 JTAG 接口( 與

23、IEEE 1149.1 標準兼容) 通過JTAG 接口實現對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程 外設特點 兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數器 一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器/ 計數器 具有獨立振蕩器的實時計數器RTC 四通道PWM 8路10 位ADC 8 個單端通道 兩個可編程的串行USART 可工作于主機/ 從機模式的SPI 串行接口 具有獨立片振蕩器的可編程看門狗定時器 片模擬比較器 特殊的處理器特點 上電復位以與可編程的掉電檢測 片經過標定的RC 振蕩器 片/ 片外中斷源 6種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉

24、電模式2.3.2 單片機引腳VCC 數字電路的電源GND 地端口A(PA7.PA0) 端口A 做為A/D 轉換器的模擬輸入端。端口A 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統時鐘還未起振，端口A 處于高阻狀態。端口B(PB7.PB0) 端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統時鐘還未起振，端

25、口B 處于高阻狀態。端口B 也可以用做其他不同的特殊功能見表1.1所示：端口C(PC7.PC0) 端口C 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統時鐘還未起振，端口C 處于高阻狀態。如果JTAG接口使能，即使復位出現引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。端口D(PD7.PD0) 端口D 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若

26、部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統時鐘還未起振，端口D 處于高阻狀態。RESET 復位輸入引腳。持續時間超過最小門限時間的低電平將引起系統復位。持續時間小于門限間的脈沖不能保證可靠復位。XTAL1 反向振蕩放大器與片時鐘操作電路的輸入端。XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。AVCC AVCC是端口A與A/D轉換器的電源。不使用ADC時，該引腳應直接與VCC連接。使用ADC時應通過一個低通濾波器與VCC 連接。AREF A/D 的模擬基準輸入引腳。Atmeg16的引腳圖如圖1-1所示：圖2-1 atmeg16引腳圖表1.1 PB口特殊功能表2.3.3 AVR

27、核為了獲得最高的性能以與并行性， AVR 采用了Harvard 結構，具有獨立的數據和程序總線。程序存儲器里的指令通過一級流水線運行。CPU 在執行一條指令的同時讀取下一條指令( 在本文稱為預取)。這個概念實現了指令的單時鐘周期運行。程序存儲器是可以在線編程的FLASH。快速訪問寄存器文件包括32 個8 位通用工作寄存器，訪問時間為一個時鐘周期。從而實現了單時鐘周期的ALU 操作。在典型的ALU 操作中，兩個位于寄存器文件中的操作數同時被訪問，然后執行運算，結果再被送回到寄存器文件。整個過程僅需一個時鐘周期。寄存器文件里有6 個寄存器可以用作3 個16 位的間接尋址寄存器指針以尋址數據空間，實

28、現高效的地址運算。其中一個指針還可以作為程序存儲器查詢表的地址指針。這些附加的功能寄存器即為16 位的X、Y、Z 寄存器。ALU支持寄存器之間以與寄存器和常數之間的算術和邏輯運算。ALU也可以執行單寄存器操作。運算完成之后狀態寄存器的容得到更新以反映操作結果。程序流程通過有/ 無條件的跳轉指令和調用指令來控制，從而直接尋址整個地址空間。大多數指令長度為16 位，亦即每個程序存儲器地址都包含一條16 位或32 位的指令。程序存儲器空間分為兩個區：引導程序區(Boot 區) 和應用程序區。這兩個區都有專門的鎖定位以實現讀和讀/ 寫保護。用于寫應用程序區的SPM 指令必須位于引導程序區。在中斷和調用

29、子程序時返回地址的程序計數器(PC) 保存于堆棧之中。堆棧位于通用數SRAM，因此其深度僅受限于SRAM 的大小。在復位例程里用戶首先要初始化堆棧指針AVR的核結構如圖2-2所示：圖2-2 AVR單片機的核機構圖2.3.4 AVR單片機的復位特性復位時所有的I/O 寄存器都被設置為初始值，程序從復位向量處開始執行。復位向量處的指令必須是絕對跳轉JMP 指令，以使程序跳轉到復位處理例程。如果程序永遠不利用中斷功能，中斷向量可以由一般的程序代碼所覆蓋。這個處理方法同樣適用于當復位向量位于應用程序區，中斷向量位于Boot 區 或者反過來 的時候。所有的復位信號消失之后，芯片部的一個延遲計數器被激活，

30、將部復位的時間延長。這種處理方式使得在MCU 正常工作之前有一定的時間讓電源達到穩定的電平。延遲計數器的溢出時間通過熔絲位SUT 與CKSEL 設定ATmega16 有5 個復位源： 上電復位。電源電壓低于上電復位門限 VPOT 時， MCU 復位。 外部復位。引腳 RESET 上的低電平持續時間大于最小脈沖寬度時MCU 復位。 看門狗復位。看門狗使能并且看門狗定時器溢出時復位發生。 掉電檢測復位。掉電檢測復位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測復位門限 VBOT 時MCU 即復位。 JTAG AVR復位。復位寄存器為1時MCU復位。詳見 P215“IEEE 1149.1 (JTAG) 邊界掃描”

31、 。1）上電復位無論何時VCC 低于檢測電平POR 即發生。POR 電路可以用來觸發啟動復位，或者用來檢測電源故障。POR電路保證器件在上電時復位。VCC 達到上電門限電壓后觸發延遲計數器。在計數器溢出之前器件一直保持為復位狀態。當VCC 下降時，只要低于檢測門限，RESET 信號立即生效。2）外部復位外部復位由外加于RESET 引腳的低電平產生。當復位低電平持續時間大于最小脈沖寬度時( 參見Table 15) 即觸發復位過程，即使此時并沒有時鐘信號在運行。當外加信號達到復位門限電壓VRST( 上升沿) 時， tTOUT 延時周期開始。延時結束后MCU 即啟動3）掉地檢測復位ATmega16

32、具有片BOD(Brown-out Detection) 電路，通過與固定的觸發電平的對比來檢測工作過程中VCC 的變化。此觸發電平通過熔絲位BODLEVEL 來設定， 2.7V(BODLEVEL 未編程)，4.0V (BODLEVEL 已編程)。BOD 的觸發電平具有遲滯功能以消除電源尖峰的影響。這個遲滯功能可以解釋為VBOT+ = VBOT + VHYST/2 以與VBOT- = VBOT- VHYST/2。BOD 電路的開關由熔絲位BODEN控制。當BOD使能后(BODEN被編程)，一旦VCC下降到觸發電平以下(VBOT-， Figure 19)， BOD 復位立即被激發。當VCC 上升到

33、觸發電平以上時(VBOT+，Figure 19)，延時計數器開始計數，一旦超過溢出時間tTOUT，MCU即恢復工作。如果VCC 一直低于觸發電平并保持如Table 15 所示的時間tBOD， BOD路將只檢測電壓跌落。4)看門狗復位看門狗定時器溢出時將產生持續時間為1 個CK 周期的復位脈沖。在脈沖的下降沿，延時定時器開始對tTOUT 記數使CPU復位。2.3.5 AVR單片機的工作模式眠模式可以使應用程序關閉MCU 中沒有使用的模塊，從而降低功耗。AVR 具有不同的睡眠模式，允許用戶根據自己的應用要施剪裁。進入睡眠模式的條件是置位寄存器MCUCR 的SE，然后執行SLEEP 指令。具體哪一種

34、模式( 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、掉電模式、省電模式、Standby 模式和擴展Standby模式) 由MCUCR 的SM2、SM1 和SM0 決定，如Table 13 所示。使能的中斷可以將進入睡眠模式的MCU 喚醒。經過啟動時間，外加4 個時鐘周期后， MCU 就可以運行中斷例程了。然后返回到SLEEP 的下一條指令。喚醒時不會改變寄存器文件和SRAM 的容。如果在睡眠過程中發生了復位，則MCU 喚醒后從中斷向量開始執行。1）空閑模式當SM2.0 為000 時， SLEEP 指令將使MCU 進入空閑模式。在此模式下，CPU 停止運行，而LCD 控制器、SPI、USART、模擬比較器、

35、ADC、USI、定時器/ 計數器、看門狗和中斷系統繼續工作。這個休眠模式只停止了clkCPU和clkFLASH，其他時鐘則繼續工作。象定時器溢出與USART 傳輸完成等外部中斷都可以喚醒MCU。如果不需要從模擬比較器中斷喚醒MCU，為了減少功耗，可以切斷比較器的電源。方法是置位模擬比較器控制和狀態寄存器ACSR 的ACD。如果ADC 使能，進入此模式后將自動啟動一次轉換。2）ADC噪聲抑制模式當SM2.0 為001 時， SLEEP 指令將使MCU 進入噪聲抑制模式。在此模式下，CPU 停止運行，而ADC、外部中斷、兩線接口地址配置、定時器/ 計數器0 和看門狗繼續工作。這個睡眠模式只停止了c

36、lkI/O、clkCPU 和clkFLASH，其他時鐘則繼續工作。此模式提高了ADC 的噪聲環境，使得轉換精度更高。ADC 使能的時候，進入此模式將自動啟動一次AD 轉換。ADC 轉換結束中斷、外部復位、看門狗復位、BOD 復位、兩線接口地址匹配中斷、定時器/ 計數器2 中斷、SPM/EEPROM 準備好中斷、外部中斷INT0或INT1，或外部中斷INT2 可以將MCU 從ADC 噪聲抑制模式喚醒3）掉地模式當SM2.0 為010 時， SLEEP 指令將使MCU 進入掉電模式。在此模式下，外部晶體停振，而外部中斷、兩線接口地址匹配與看門狗（如果使能的話）繼續工作。只有外部復位、看門狗復位、B

37、OD 復位、兩線接口地址匹配中斷、外部電平中斷INT0 或INT1，或外部中斷INT2 可以使MCU 脫離掉電模式。這個睡眠模式停止了所有的時鐘，只有異步模塊可以繼續工作。當使用外部電平中斷方式將MCU 從掉電模式喚醒時，必須保持外部電平一定的時間。從施加掉電喚醒條件到真正喚醒有一個延遲時間，此時間用于時鐘重新啟動并穩定下來。喚醒周期與由熔絲位CKSEL 定義的復位周期是一樣的4）省電模式當SM2.0 為011 時， SLEEP 指令將使MCU 進入省電模式。這一模式與掉電模式只有一點不同：如果定時器/ 計數器2 為異步驅動，即寄存器ASSR 的AS2 置位，則定時器/ 計數器2 在睡眠時繼續

38、運行。除了掉電模式的喚醒方式，定時器/ 計數器2 的溢出中斷和比較匹配中斷也可以將MCU 從休眠方式喚醒，只要TIMSK 使能了這些中斷，而且SREG 的全局中斷使能位I 置位。如果異步定時器不是異步驅動的，建議使用掉電模式，而不是省電模式。因為在省電模式下，若AS2 為0，則MCU 喚醒后異步定時器的寄存器數值是沒有定義的。這個睡眠模式停止了除clkASY 以外所有的時鐘，只有異步模塊可以繼續工作。第三章、電子門鈴的硬件設計3.1 電路原理圖圖3.1 電子門鈴原理圖3.2 音頻放大電路的設計該音頻放大電路采用LM386芯片作為音頻的功率放大，音頻信號由“SPK IN”端口輸入，信號的輸出由“

39、SPKOUT”端口輸出，只要在“SPKOUT”接一個喇叭即可。具體的電路原理圖如圖3-2所示：圖3-2 音頻放大器3.3 LM386芯片的介紹LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓圍大、外接元件少和總諧波失真小等優點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。LM386主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少，電壓增益置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。LM386的封裝形式有塑封

40、8引線雙列直插式和貼片式。3.3.1 芯片特性功耗低，約為4mA,可用于電池供電。工作電壓圍寬，4-12V or 5-18V。外圍元件少。電壓增益可調，20-200。低失真度。3.3.2 LM386的引腳圖LM386的外形和引腳的排列如圖7所示。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設定端；使用時在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10F。圖3-3LM386的引腳圖（1）查LM386的datasheet，電源電壓4-12V或5-18V(LM386N-4)；靜態消耗電流為4mA；電壓增益為20-200dB；在1、8腳開路時，帶寬為300K

41、Hz；輸入阻抗為50K；音頻功率0.5W。 盡管LM386的應用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調節鈕）都會帶來的瞬態沖擊，在輸出喇叭上會產生非常討厭的噪聲。通過接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來改變增益，斷開時增益為20dB。因此用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會帶來好處-噪音減少，何樂而不為？PCB設計時，所有外圍元件盡可能靠近LM386；地線盡可能粗一些；輸入音頻信號通路盡可能平行走線，輸出亦如此。這是死理，不用多說了吧。選好調節音量的電位器。質量太差的不要，否則受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合

42、適，太大也會影響音質，轉那么多圈圈，不煩那！盡可能采用雙音頻輸入/輸出。好處是：“”、“”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。第7腳（BYPASS）的旁路電容不可少！實際應用時，BYPASS端必須外接一個電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個電容的容值，減緩直流基準電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，這個電容可千萬別省啊！減少輸出耦合電容。此電容的作用有二：隔直 + 耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號。它與揚聲器負載構成了一階高通濾波器。

43、減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會使截止頻率（fc1/(2*RL*Cout)）提高。分別測試，發現10uF/4.7uF最為合適，這是我的經驗值。電源的處理，也很關鍵。如果系統中有多組電源，太好了！由于電壓不同、負載不同以與并聯的去耦電容不同，每組電源的上升、下降時間必有差異。非常可行的方法：將上電、掉電時間短的電源放到+12V處，選擇上升相對較慢的電源作為LM386的Vs，但不要低于4V，效果確實不錯！（2）LM386部電路LM386部電路原理圖如圖7所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路。圖3-4 LM386芯片部電路原理圖第一級為差分放大電路，T1和T

44、3、T2和T4分別構成復合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負載；T3和T4信號從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負載，以增大放大倍數。第三級中的T8和T9管復合成PNP型管，與NPN型管T10構成準互補輸出級。二極管D1和D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應外接輸出電容后再接負載。

45、電阻R7從輸出端連接到T2的發射極，形成反饋通路，并與R5和R6構成反饋網絡，從而引入了深度電壓串聯負反饋，使整個電路具有穩定的電壓增益。3.4 鍵盤電路的設計鍵盤是人機通信不可缺少的部件，獨立式鍵盤是最基本的一種鍵盤方式，在本系統中提供了四個獨立式按鍵；具體的電路原理圖如圖所示： 圖3.5鍵盤電路原理圖3.5 系統板上硬件連線（1）把單片機系統區域中的PORTA端口用導線連接到“音頻放大模塊”區域中的SPK IN端口上。（2）在音頻放大模塊區域中的SPK OUT端口上接上一個8歐或者是16歐的喇叭。（3）把單片機系統區域中的PC3端口用導線連接到“獨立式鍵盤”區域中的SP1端口上。第四章、電

46、子門鈴的軟件設計4.1 設計程序框圖本系統采用Atmega16作為系統的主控制器，用定時器定時產生方波，在由音頻功率放大電路放大后驅動揚聲器發出門鈴的聲音，系統的軟件流程圖如圖4.1所示：圖4.1 電子門鈴方框圖4.2 方波輸出軟件分析程序用定時器T0工作在方式1，分別產生700HZ和500HZ的音頻信號。700HZ的信號周期為1428us，P1.7引腳的信號電平每714us取反1次。T0的計數初值=216714=64822=FC36H500HZ信號周期為2ms,P1.7引腳的信號電平為1ms取反1次。T0的計數初值=2161000=64536=FC18H用定時器T1實現0.5秒定時，工作在方

47、式1，得到50ms的定時間隔，在進行軟件計數10次，控制700HZ和500HZ音頻信號各發音0.5秒。T1的計數初值=21650000=15536=3CB0H下表給出了定時器的用途，定時時間，計數次數與計數初值表4.1定時器的用途定時時間計數次數與計數初值定時器應用定時時間計數次數計數初值T0產生700HZ信號714us714次FC36HT0產生500HZ信號1ms1000次FC18HT1定時50ms50ms50000次3CB0H4.3 按鍵電路設計：1）抖動通常的按鍵所用開關為機械彈性開關，當機械觸點斷開、閉合時，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關在閉合時不會馬上穩定地接通，在斷開時也不會

48、一下子斷開。因而在閉合與斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，為了不產生這種現象而作的措施就是按鍵消抖。按鍵穩定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的，一般為零點幾秒至數秒。鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動。在鍵閉合穩定時讀取鍵的狀態，并且必須判別到鍵釋放穩定后再作處理。下圖為按鍵按下瞬間測得的波形2）一種新型按鍵掃描unsigned char Trg;unsigned char Cont;void KeyRead( void ) unsigned char ReadData = PB0xff; / 1 Trg = ReadData & (

49、ReadData Cont); / 2 Cont = ReadData; / 3Trg(triger)代表的是觸發，Cont(continue)代表的是連續按下。1:讀PB的端口數據，取反，然后送到ReadData 臨時變量里面保存起來。2:算法1，用來計算觸發變量的。一個位與操作，一個異或操作，Trg為全局變量，其它程序可以直接引用。3:算法2，用來計算連續變量。Trg 表示的就是觸發的意思，也就是跳變，只要有按鍵按下(電平從1到0的跳變)，那么Trg在對應按鍵的位上面會置一，我們用了PB0則Trg的值為0x01，類似，如果我們PB7按下的話，Trg 的值就應該為 0x80 ，這個很好理解，

50、還有，最關鍵的地方，Trg 的值每次按下只會出現一次，然后立刻被清除，完全不需要人工去干預。所以按鍵功能處理程序不會重復執行，省下了一大堆的條件判斷，這個可是精粹哦！Cont代表的是嗎長按鍵，如果PB0按著不放，那么Cont的值就為 0x01，相對應，PB7按著不放，那么Cont的值應該為0x80這樣變完成了按鍵的掃描省去了大量的判斷延時，使單片機送往DA的數據速率可以提高。第五章、檢測與調試5.1 硬件調試硬件調試是利用DVCC實驗與開發系統、基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統硬件中存在的故障。硬件調試可分為靜態調試與動態調試兩步進行。調試是在用戶系統未工作時的一種硬件檢測。第一

51、步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。第二步：用萬用表測試。先用萬用表復核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現象。第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有插座或是器件的電源端是否符合要求的。第四步：聯機檢查。因為只有用單片機開發系統才能完成對用戶系統的調試。 動態調試是在用戶系統工作的情況下發現和排除用戶系統硬件中存在的器件部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態調試的一般方法是由近與遠、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統硬件電路分為若干塊，當調試電路時，與該元件無關的器件全部從用戶系統中去掉，這樣可以將故障圍限定在某個局部的電路上。當各塊電路

52、無故障后，將各電路逐塊加入系統中，在對各塊電路功能與各電路間可能存在的相互聯系進行調試。由分到合的調試既告完成。由近與遠是將信號流經的各器件按照距離單片機的邏輯距離進行由近與遠的分層，然后分層調試。調試時，仍采用去掉無關元件的方法，逐層調試下去，就會定位故障元件了。5.2 軟件調試軟件調試是通過對程序的匯編、連接、執行來發現程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。在Proteus仿真機上，對定時中斷程序、顯示子程序、按鍵中斷子程序進了分段調試，結果功能正常。總 結經過將近3月的單片機課程設計，終于完成了電子門鈴的設計，雖然沒有完全達到設計要求，但從心底里說，還是高興的，畢竟這次設計

53、把實物都做了出來，高興之余不得不深思呀！在本次設計的過程中，我發現很多的問題，雖然以前還做過這樣的設計但這次設計真的讓我長進了很多，單片機課程設計重點就在于軟件算法的設計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事，舉個例子，以前寫的那幾次，數據加減時，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進制的數直接加減，顯示處理時在用除法去刪分,感覺效果比較好，有好多的東西，只有我們去試著做了，才能真正的掌握，只學習理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。這次課程設計根據課題要求，復習了這學期所學的單片機容，通過查詢相關的資料，簡要知道了雖然老師上課講過，

54、但并非聽懂了單片機的芯片的有關知識。根據課程設計的要求和自己通過參考有關資料擬的方案，寫好程序流程圖，在程序流程圖的基礎上，根據芯片的功能寫出相應的程序，達到能夠實現所要求的功能的目的。 在寫程序時，在每條指令后都寫好注釋，以便在程序出錯的檢查過程中可以更容易查找得到。 這次的單片機課程設計重點是理論與實際的相結合，不單單只是書上的一條條分離的指令。通過這次設計讓我更系統的了解了個個指令以與單片機的擴展容。從這次的課程設計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在經常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設計

55、中的最大收獲。致 畢業設計即將結束了，這也是我在大學階段的最后一次設計。我的導師給本人提供了良好的設計條件和細心的指導。導師前瞻性的科學思維、寬廣的專業知識和兢兢業業的工作精神，令我敬佩，使我受益匪淺。在導師的指導和幫助下，我順利地完成了這次設計任務，在此向我的導師致以最誠摯的感！從一開始選題的確定，到開題報告的完成、初稿的修改，定稿的調整，以與論文格式方面的問題，直至終稿，自始至終導師都給予了大量的關心與幫助，這使我在完成論文的過程中很是受益，在此再次深表感。此次畢業設計既是對我大學四年所學知識的總結與運用也是對我即將步入社會，走向工作崗位前的一次考驗與檢查。雖然畢業設計已經完成了，但是，由于自己所學的知識有限，我們在設計中遇到很多問題，在很多方面還不夠全面，我希望在以后的工作和專業發展中，導師能繼續給以指導和幫助下學到更多有關的知識，來充實自己！最后，還要感母校一直關心我的老師和領導！參考文獻1 志軍. 單片機應用系統設計. 機械工業2 童一帆.單片機測控技術.航天航空大學3 徐江海.單片機應用教程.機械工業4 育長.單片機系統設計與實例分析.電子科技大學5 付家才單片機控制工程實踐技術. 化學工業，20046 育才，化芳.新型AT89S