基于单片机的电铃控制系统的设计毕业论文

第1页共25页成人高等教育毕业设计（论文）题目学院广东工业大学继续教育学院专业年级姓名指导教师（2009年4月）广东工业大学继续教育学院制第2页共25页基于单片机的电铃控制系统的设计前言21世纪是信息技术蓬勃发展的世纪，单片机技术的应用及发展就是其中之一。自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快，目前已形成了多公司、多系列、多型号的局面。单片机的优点是体积小，重量轻，抗干扰能力强，控制能力强，扩展灵活，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。结合单片机的发展，我国的很多技术工程人员根据自己的工作需要开发出许多拥有自主知识产权的单片机应用产品，推动了我国生产力的发展。但是单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它已从根本上改变了传统的电子设计方法和控制策略，使科学上先前无法实现的理论技术得以实现并转化为现实的生产力，推动社会的前进，改善人们的生活，是技术发展史上的一次革命，是科技发展史上一座重要的里程碑。它们广泛存在于如下多个方面：智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域。此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。我们日常生活中看到的MP3、手机、数码照相机、智能洗衣机、智能冰箱、高科技电视机等都是单片机应用的典型例子。学生在校期间虽然系统的学习了有关单片机方面的知识，但由于缺乏实践锻炼的机会，对单片机没有一个深刻的理性的认识和理解，更不用说进行单片机的研究和开发了。为了能使学生在校期间更系统、更全面、更理性的掌握单片机的知识及应用，所以在毕业设计选题中加入了和单片机相关的一些课题，基于单片机作息时间控制系统的设计就是其中之一。第3页共25页目录一绪论1.1课题的提出及意义1.2设计要求1.2.1基本要求1.2.2发挥部分二硬件设计2.1系统框图2.2AT89S52单片机2.2.1功能特性2.2.2AT89S52引脚图2.2.3引脚功能2.3键盘部分2.3.1键盘工作原理2.3.2独立式键盘2.3.3行列式键盘2.4显示部分2.4.1LED显示器简介2.4.2LED静态显示法接口设计2.4.3LED动态显示法接口设计2.5复位电路2.5.1复位操作2.5.2复位电路2.6时钟电路2.6.1振荡电路2.6.2指令时序2.7软件设计2.8主程序设计2.9子程序设计三系统安装与调试3.1系统构建3.1.1设计原理图3.1.2制作PCB3.1.3安装元器件3.2硬件调试3.3软件调试四总结致谢参考文献第4页共25页摘要本文主要介绍了如何利用单片机设计一个作息时间控制系统。首先，对系统进行深入理解，包括系统的可行性、实用性等，然后确定设计方案。方案确定后，进行硬件设计，其中包括利用Protel绘制原理图和PCB以及实物的制作。最后，进行软件设计。在软件设计的时候，先用仿真软件在PC机上调试，然后在电路板上进行功能验证和完善。通过此课题的设计，学会利用单片机开发小型的应用系统。本设计通过单片机内部的定时器进行1S定时，利用8位七段LED数码显示器显示时间，显示格式为：时-分-秒，最大计时时间为23-59-59。在计时的时候，将当前时间和定时时间比较，如果相等，就铃响5s。由于定时计数存在误差，所以需要不定期调整时间。在调时的时候，调整单元开始闪烁，利用键盘输入调整时间。【关键词】:单片机；作息时间控制；Protel；调整ABSTRACTThisarticlemainlyintroducedhowtodesignadailyschedulecontrolsystemusingtheSCM.First,understandthesystemdeeply，includingthefeasibility、practicalityandsoon，thendeterminedthedesignproposal.Afterthat,designthehardware,includingusestheProtelplanschematicdiagramandthePCBboardaswellasthematerialobjectmanufacture.Finally,designthesoftware.Insoftwaredesign,usethesimulationsoftwaretodebugonPCmachinefirst,thenconfirmandimprovethefunctionintheself-madecircuitboard.Throughthistopic'sdesign,learntodevelopsmallapplicationsystemusingtheSCM.Thisdesigncarrieson1SthroughtheSCMinternaltimerfixedtime,uses8theLEDnumericalcodemonitortelltime,thedisplayformatishour-minute-second,thebiggesttimeis23-59-59.Whentiming,comparecurrenttimewithfixedtime,ifisequal,makesasound5sonthebell.Becausethereisfixedtimecountserror,thereforerequiresthenon-periodicaltime.Intimingtime,theadjustmentunitdoesnotstopthetwinkle,usesthekeyboardentrytime.【Keywords】:SCM;Resttimecontrol;Protel;Debugging第5页共25页一绪论1.1课题的提出及意义单片机作息时间控制系统是在数字电子钟的基础上，添加了电铃控制电路和音响控制电路，使其具有时钟、定闹等多重功能的一个小型的智能化系统。此系统可以实现对时间的智能化控制，摆脱了传统的由人来控制时间的长短的不便，可广泛应用在学校、工厂和机关的自动打铃、计时、路灯及室内照明和其他对象控制，因此具有广阔的市场和良好的经济效益。通过此次设计，我们要掌握以下方面的知识：(l)单片机的原理及应用。(2)Protel软件的使用。(3)作息时间控制系统的原理和实现方法。此外，通过该课题的设计，要达到提高我们综合能力的目的，如综合应用所学知识能力、资料查询能力、计算机应用能力、语言表达能力、论文撰写能力等，尤其是要提高我们单片机应用技术的实践操作技能和利用单片机进行科技革新、开发和创新的基本能力，同时使我们初步掌握单片机应用系统设计、研制的方法。特别是如果我们毕业以后从事与单片机相关的工作，这就可以大大缩短我们在未来工作岗位上的适应期，使我们尽快在工作中担当主角，发挥我们的作用。1.2设计要求1.2.1基本要求（1）基本计时和显示功能(用12小时制显示)。包括上下午标志，时、分的数字显示，秒信号指示。（2）能设置当前时间(含上、下午，时，分)（3）能实现基本打铃功能，规定：（4）设计能正常工作的一个单片机最小硬件系统，外围电路包括设置键盘，LCD或LED的显示器；上午6：00起床铃：打铃5秒、停2秒、再打铃5秒。下午10：30熄灯铃：打铃5秒、停2秒、再打铃5秒。铃声可用小喇叭播放，凡是用到铃声功能的均按此处理1.2.2发挥部分（1）增加整点报时功能，整点时响铃5秒，要求有控制启动和关闭功能。（2）增加调整起床铃、熄灯铃时间的功能。（3）增设上午4节课的上下课打铃功能，规定如下：7．30上课，8．20下课：8．30上课，9．20下课；9．40上课，10．30下课；10．40上课，11．30下课；每次铃声5秒。第6页共25页K1abfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgK2abfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgK3K4abfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgC30p12MHZC30p10KR221KBELLEA/VPP31XTAL119XTAL218RESET9P3.7/RD17P3.6/WR16P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30P3.1/TXD11P3.0/RXD10GND20VCC40AT89S52abfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgC110uR1VCCVCCVCCR18-2110KR2-R9330R10-R171KVCCQ98550Q1-Q88550VCC二硬件设计2.1系统框图要设计一个系统，我们必须的先做大量的准备工作，比如市场调研、系统分析、资料查阅等，完成这些后我们在着手开始设计，就会事半功倍。利用单片机做作息时间控制系统就是单片机里非常经典的应用之一。作息时间控制系统从总体来分，可以分为两部分，控制核心和外围电路。控制核心为单片机，外围电路主要包括显示电路、键盘电路、复位电路、时钟电路等。确定了系统的大体形式之后，画出其结构布局，系统框图如图1.1所示。图1.1硬件系统总体框图第7页共25页2.2AT89S52单片机目前，在国内市场上MCS-51系列占据着主流地位，与其兼容的产品应用最广，应用开发的公司也最多，其中之一就是Atmel公司生产的AT89系列单片机。结合作息时间控制系统的要求、成本的因素以及单片机的性能，本次设计选用ATMEL公司的AT89S52单片机。下面对其详细介绍一下。2.2.1功能特性AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。2.2.2AT89S52引脚图AT89S52与AT89C51的引脚一样，也有PDIP、PLCC、TQFP等多种封装形式，其典型引脚配置采用的是40只引脚的双列直插封装（PDIP）方式，如图1.2所示。目前大多数为此类封装方式。图1.2AT89S52单片机引脚图2.2.3引脚功能下面结合图1.2来介绍各引脚的功能。1）电源引脚（1）Vcc（40脚）：主电源正端，接+5V电源。（2）Vss（20脚）：主电源负端，接地2)时钟引脚两个时钟引脚XTAL1、XTAL2外接晶体与片内的反相放大器构成了一个振荡器，它为单片第8页共25页机提供了时钟控制信号。2个时钟引脚也可外接晶体振荡器。（1）XTAL1（19脚）：片内高增益反向放大器的输入端。接外部石英晶体和电容的一端。若使用外部输入时钟，该引脚必须接地。（2）XTAL2（18脚）：片内高增益反向放大器的输出端。接外部石英晶体和电容的另一端。若使用外部输入时钟，该引脚