1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)論文論文題目：基于單機片的自動打鈴器設(shè)計專 業(yè)：機電一體化班 級：142學 號：學生姓名：蘇 振指導(dǎo)教師：豆成杰目錄摘要自動打鈴系統(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

2、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。關(guān)鍵詞單片機；時間設(shè)置電路；計時電路；顯示電路；定時打鈴控制電第一章 設(shè)計方案論證1.1 設(shè)計要求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

3、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。以江蘇信息職業(yè)技術(shù)學院的打鈴情況設(shè)計內(nèi)容時間起床6:30早自習7:30-8:10第一節(jié)課8:20-9:00第二節(jié)課9:10-9:50第三節(jié)課10:00-10:40第四節(jié)課10:50-11:30第五節(jié)課13:30-14:10第六節(jié)課14:20-15:00第七節(jié)課15:20-16:00第八節(jié)課16:10-16:50晚自習19:00-20:30熄燈22:301.2 設(shè)計方案選擇1.2.1 方案一：數(shù)字電路設(shè)計的自動打鈴系統(tǒng)利用函數(shù)信號發(fā)生器來進行脈沖信號輸出，利用74160N來設(shè)置十進制和六進制的進

4、位輸出。利用數(shù)碼顯示器來顯示時間，利用或門、與門、非門、與非門、等電路元件進行組合實現(xiàn)打鈴的控制。1.2.2 方案二：基于單片機的自動打鈴系統(tǒng)設(shè)計單片機內(nèi)部存儲器設(shè)三個字節(jié)分別存放時鐘的時、分、秒信息。利用定時器與軟件結(jié)合實現(xiàn)1秒定時中斷，沒產(chǎn)生一次中斷，存儲器內(nèi)相應(yīng)的秒值加1；若秒值達到60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加1；若分值達到60，則清零分字節(jié)，并將時字節(jié)值加1；若時值達到24，則將時字節(jié)清零。建立完一個實時時鐘后接下來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與信息時間表上的作息時間是否相同，相同者，則進行報時處理并控制打鈴，不相同則返回主程序。1

5、.2.3 方案確定方案一的設(shè)計只能事先設(shè)定打鈴時間不能完全自動打鈴，且在修改打鈴時間上存在一定的困難。而方案二中的設(shè)計能完全實現(xiàn)自動化，詮釋了我們這次畢業(yè)設(shè)計的主題。并在修改打鈴時間上有了很大的方便，只需修改一部分程序便能實現(xiàn)不同的需要。因此我選擇方案二進行設(shè)計。1.3 基本方案1.3.1 設(shè)計課題簡要概述自動打鈴裝置用于工廠、學校等地的時間控制，本設(shè)計是按照學校作息時問設(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。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

6、原理，按照設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計出各部分程序。1.3.2 系統(tǒng)軟硬件劃分由于需要最小系統(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)時僅有程序存儲器和時鐘及復(fù)位電路的單片機系統(tǒng)。1.3.3 單片機選型根據(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。1.4 總體設(shè)計框圖圖一 整體框圖第二章 硬件電路設(shè)計2.1 基本原理概述本系統(tǒng)主要由主控模塊，時鐘模塊，顯示模塊，鍵盤接口

7、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。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30S2.2 主要原件參數(shù)及功能簡介2.2.1 主控器AT89C51AT89C51 公

8、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：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UART2個16位定時、計數(shù)器圖二 AT89C512.2.2 DS1302時鐘電路DS1302（1）性能特性實時時鐘可對秒，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；2.55.5V電壓工作范圍;2.5V

9、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。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)。DS1302有主電源/后備電源雙電源引腳；1）性能特性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

10、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。 2）管腳描述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 電源供電管腳DS1302 串行時鐘芯片8 腳 DIPDS1302S 串行時鐘芯片8 腳 SOIC 200milDS1302Z 串行時鐘芯片8 腳 SOIC 150mil圖三 DS13022.3 單元電路的設(shè)計2.3.1

11、時鐘電路設(shè)計（2）工作原理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)。為了提高對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

12、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。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進行寫操作時，停止振蕩，當它為0時時鐘將開始啟動。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.DS1302的晶振選用32.768KHZ，

13、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。8051 PX TXDRXDVcc1Vcc2 DS1302RSTSCLKI/O X2 圖3.2 DS1302寫數(shù)據(jù)的程序框圖2.3.1顯示電路設(shè)計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，顯示時采用串行口輸出段碼，用74LS164 來驅(qū)動數(shù)碼管掃描只需7ms 。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

14、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，移位寄存器各位復(fù)O 。當它為高電平時時鐘脈沖才起作用。圖四 顯示電路2.3.2 鍵盤接口電路設(shè)計由于鍵盤只有四個，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。圖五 按鍵電路2.3.3 響鈴電路設(shè)計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。圖六 響鈴電路2.4 總體運行進程首先實現(xiàn)24小時制電子

15、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。第三章 軟件電路設(shè)計及流程圖3.1 基本原理概述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0

16、000H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。3.1.1 中斷服務(wù)程序設(shè)計單片機內(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。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)。3.1.2 顯示程序設(shè)計和按鍵判斷與按鍵處理程序設(shè)計顯示采用的是動態(tài)顯示，段控和位

17、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。顯示子程序的第一部分是拆字，顯示緩沖區(qū)是2FH2AH；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。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。按鍵處理程序中的按鍵式校時的，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。3.2 流程

18、圖3.2.1 系統(tǒng)主程序流程圖3.2.2 系統(tǒng)定時中斷流程圖第4章 自動打鈴硬件原理圖第五章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)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)課程中的所學到的理論知識來完成自動打鈴機的設(shè)計和分析電路，學會了在虛擬的環(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protcl99se 軟件畫圖，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：1、有利于基礎(chǔ)知識的掌握通過這次設(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。2、有利于邏輯思維的鍛煉。在許多常規(guī)可生的日常學習中我們不難發(fā)現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象，不少學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)學題來步驟混亂，這些都是缺乏思維訓練的結(jié)果，程序設(shè)計是公認的，最能直接有效的訓練學生的創(chuàng)造思維，培養(yǎng)分析問題解決問題