基于AT89S51单片机的自动控制电铃设计与开发

课程设计Ⅱ题目基于AT89S51单片机的自动控制电铃设计与开发学生姓名韩润林学号0810064004所在院(系)物理与电信学院专业班级电信081班指导教师刘东完成地点陕西理工学院2011年12月21日基于AT89S51单片机的自动控制电铃设计与开发作者：韩润林物电学院电子信息科学与技术081汉中723000指导教师：刘东[摘要]：本设计由单片机系统、按钮开关、LED显示和打铃电路组成。系统能完成显示星期、时、分和秒以及设定时间和打铃等功能。除上述基本的时钟显示功能外，还具有调电存储、指示功能，依据实际的情况还可以添加其他扩展功能。关键词：单片机打铃LED显示定时调时74LS164一引言1.1设计目的综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统实例的设计并仿真实现，从而加深对所学单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事单片机应用的相关工作打下基础。1.2设计要求本次设计的重点是实现一个基于单片机的电铃控制电路，具备以下特点：1、在预定的时间周期内实现到点打铃2、能够通过LCD显示屏显示3、实现掉电数据保护1.3设计内容概述设计思路及框图电铃控制器设计要求具有显示星期、时、分和秒以及设定电铃电路设计要求具有显示星期、时、分和秒以及设定时间和调整时间等功能，这些基本要求都可以通过软件编程实现。要实现打铃提示，就需要设置打铃提示电路，信号输入电路采用按钮开关。同时为了方便，在掉电的情况下，为了保护已存储的打铃点，可设置掉电保护电路，减少人重新设置打铃点图1设计思路框图二系统方案设计2.1设计方案电铃控制器是以AT89S51为核心的单片机组成。但它的辅助电路分别采用，信号输入电路采用按钮开关，可以把按钮开关设置成多功能，这样可以节省开关数目。显示电路采用串行静态显示，这种软件编程比较简单。采用单片机内部时钟，这种方法产生的时钟还可以，但是成本低，而且编写时钟程序简单。打铃电路电路可以采用蜂鸣器代替电铃,当时间到达打铃时间点时，使单片机发出控制信号，可以直接驱动三极管组成的基本放大电路，使蜂鸣器发出声音。单片机控制电路信号输入电路辅助功能电路驱动显示电路2.2设计方框图和流程图图2设计方框图和流程图2.3系统设计原理利用AT89S51单片机作为主体控制单元，按钮输入电路可以输入控制指令，复位电路，打铃电路实现对指令的执行，掉电保护电路完成掉电时数据的保护，组合起来完成对电铃的控制。单片机单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。打铃电路打铃电路由三极管组成的放大电路和蜂鸣器组成。三极管选用8550PNP型，当单片机输出低电平时三极管导通，采用蜂鸣器代替电铃，从而驱动蜂鸣器发出声音，可以通过编程实现使蜂鸣器发出有节奏的声音。当接通电源时P3.4口为高电平，三极管截止，打铃电路不能工作当按下复位开关时，输出为高电平，三极管截止，打铃电路不能工作。当时间走到打铃时间点时，单片机输出低电平，则打铃电路开始工作。而且响铃时间的长短可通过编程实现，在响铃的时候可以采用按钮实现暂停。打铃电路的电路图如图3所示。NYesAT89S51单片机显示驱动电路显示电路打铃电路按钮开关信号输入电路掉电存储电路复位电路开始初始化LED显示按键程序时间设定和存储程序调整程序时间比较程序打铃相等？NY8550v1GNDBUZZERVCCP3.4图3打铃电路显示驱动电路显示驱动电路采用串行动态显示电路，只使用单片机的两个串行口，就可以完成单片机的显示功能，。它由7个74LS164移位记存器和7个LED数码管组成。从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74LS164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。移位寄存器74LS164还兼作数码管的驱动，显示驱动电路的电源采用5V直流电源经过三个IN4007的二极管降压，三个整流管D1——D3的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命，这种方法简单使用。同时用三个发光二极管作为指示灯，用来指示不同的功能和操作，这样可以是各种操作和指示一目了然，而且哪一块功能出现错误，能够方便查找，指示电路将在信号输入电路中体现出来。c1d2g10e4dp5b6a7f98LED1c1d2g10e4dp5b6a7f98LED2c1d2g10e4dp5b6a7f98LED3c1d2g10e4dp5b6a7f98LED4A1B2QA3QB4QC5QD6GND7CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13VCC14U474LS164A1B2QA3QB4QC5QD6GND7CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13VCC14U574LS164A1B2QA3QB4QC5QD6GND7CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13VCC14U674LS164A1B2QA3QB4QC5QD6GND7CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13VCC14U774LS164P3.0P3.1VCCGNDD3IN4007D2IN4007D1IN4007VCCc1d2g10e4dp5b6a7f98LED1c1d2g10e4dp5b6a7f98LED2c1d2g10e4dp5b6a7f98LED3A1B2QA3QB4QC5QD6GND7CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13VCC14U474LS164A1B2QA3QB4QC5QD6GND7CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13VCC14U574LS164A1B2QA3QB4QC5QD6GND7CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13VCC14U674LS164图4显示驱动电路掉电存储电路掉电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的时间和打铃时间信息。AT24C02A是ATMEL公司的2KB字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10uA(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。图5。NC1NC2NC3GND4SDA5SCL6WP7VCC8U1AT24C02AGNDP1.3P1.4VCCR15.1kR25.1k图5掉电存储电路信号输入电路信号输入电路采用按钮开关控制。将单片机的P2口接开关的一端，将开关的另一端接地。单片机复位以后，P2口变为高电平，当按下按钮开关时，对应的P2口就变为低电平，给单片机送入信号，开始对应的功能。S1为调时和定时键，S2为转换键，S3为返回键，S4为加一键，S5为减一键，S6为确定键。其他按键如果想设置其它功能可以使用。通过软件编程可以使按钮开关实现多功能。电路图如图6所示：图6信号输入电路三系统硬件设计3.1单片机AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728ALE/PROG30PSEN29EA/VPP31P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.5/MOSI6P1.6/MISO7P1.7/SCK8REST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20U1AT89S51VCCS1S2S3S4S5S6S7S8S9R32.2kD3IN4007D2IN4007D1IN4007VCC3.1.189C51单片机主要特性1、4kBytesFlash片内程序存储器；2、128bytes的随机存取数据存储器（RAM）3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；4、5个中断优先级、两个中中断嵌套中断5、6个中断源；6、2个16位可编程定时器/计数器；7、2个全双工串行通信口；8、看门狗电路；9、片内震荡器和时钟电路；10、与MCS-51兼容；11、全静态工作：0Hz-33MHz；12、三级程序存储器保密锁定；13、可编程串行通道；14、低功耗的闲置和掉电模式。3.2其他模块3.2.1显示电路显示电路主要由7个74LS164移位记存器和7个LED数码管组成从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74LS164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。3.2.2掉电存储电路掉电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的时间和打铃时间信息。AT24C02A是ATMEL公司的2KB字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10uA(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。四总结通过此次课程设计，初步掌握了单片机、LCD显示屏等知识，是我对本专业有了更深一步的了解，对以前所学的知识进行提高和巩固，并且对当今单片机、LCD显示屏的最新发展计数有所了解。在整个课程设计过程中，我学到许多原先没有接触过的新知识，增长了见识，给了我很大的启发，了解到班内许多同学对这方面有更加深入的了解，我将把这份压力变成动力，以后不断充实自己，不断学习，不断进步。在此我更要感谢我的指导老师，是老师对我们的细心指导与关怀，是我能顺利的完成毕业论文。从老师严谨的态度中深受启迪，学到了知识的同时也学到了做人的道理。在此我要向我的指导老师致以衷心的感谢。五总结语通过此次课程设计，初步掌握了单片机、LCD显示屏等知识，是我对本专业有了更深一步的了解，对以前所学的知识进行提高和巩固，并且对当今单片机、LCD显示屏的最新发展计数有所了解。在整个课程设计过程中，我学到许多原先没有接触过的新知识，增长了见识，给了我很大的启发，了解到班内许多同学对这方面有更加深入的了解，我将把这份压力变成动力，以后不断充实自己，不断学习，不断进步。在此我更要感谢我的指导老师，是老师对我们的细心指导与关怀，是我能顺利的完成毕业论文。从老师严谨的态度中深受启迪，学到了知识的同时也学到了做人的道理。在此我要向我的指导老师致以衷心的感谢。六参考文献[1]邹应全.51系列单片机原理与实验教程[M].西安：西安电子科技大学出版社,2007.12.[2]谭浩强.C语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，2007.11.[3]赵海兰，朱剑，赵祥伟.DS1302实时显示时间的原理与应用[J].电子技术,2004(1):43-45.[4]于复生,宋现春,艾星,等.时钟芯片DS1302及其在数据记录中的应用[J].电子技术应用2003(3):59-61.[5]牛鑫.DS1302在微电脑职能高压综合保护装置中的应用[J].济源职业技术学院学报，2005,4(1):13-18.[6]余孟尝.数字电子技术基础简明教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[7]蔡振江.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2007.[8]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.[9]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空大学出版社,2005.[10]万光毅.单片机实验与实践教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.七附录附1总体电路图P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40P2.021P2.122P2.223P2.3