【正文】 常 熟 理 工 學 院課程設(shè)計(論文)電氣與自動化工程學院《單片機技術(shù)》課程設(shè)計題 目： 自動打鈴系統(tǒng)設(shè)計姓 名： 學 號： 班 級： 指導教師： 起止日期： 2013年 4月 11 日 第一章 目錄 ..........................................1 ................................2 ..................................3 ................................6 ....................................8.......................................9............................10第8章 .收獲及體會...................................10.....................................11 ...............................12 第二章.《單片機技術(shù)》課程設(shè)計任務(wù)書題目：自動打鈴系統(tǒng)設(shè)計一、課程設(shè)計任務(wù)本課題要求應用以51單片機為核心設(shè)計一自動打鈴系統(tǒng)，能完成基本計時和顯示功能，用LCD顯示時間、鈴聲可用蜂鳴器發(fā)出。二、課程設(shè)計目的通過本次課程設(shè)計使學生掌握：1）掌握以單片機為核心的控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計的基本方法；2）控制程序的設(shè)計及實現(xiàn)方法；3）提高學生對單片機實時控制系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試能力。三、課程設(shè)計要求基本計時和顯示功能(用24小時制顯示)。包括上下午標志，時、分的數(shù)字顯示，秒信號指示，并能設(shè)置當前時間(含上、下午，時，分)。能實現(xiàn)基本打鈴功能，規(guī)定：上午8：00上課鈴：打鈴10秒、停2秒、再打鈴10秒。下午5：30下課鈴：打鈴10秒、停2秒、再打鈴10秒。四、課程設(shè)計內(nèi)容人機對話“界面”的設(shè)計；內(nèi)存端口及外設(shè)的設(shè)置；硬件電路原理圖、軟件清單。 設(shè)計方案選擇方案一：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。 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，每產(chǎn)生一次中斷，存儲器內(nèi)相應的秒值加1；若秒值達到60，則將其清零，并將相應的分字節(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。 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。基本方案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，簡要概述基本原理，按照設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計出各部分程序。.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位電路的單片機系統(tǒng)。 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MSC51單片機完全兼容的AT89C51 低功耗單片機。 AT89C51單片機性能介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。引腳說明： VCC：供電電壓。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。89C51各部分引腳圖如下： 引腳圖 按鈕控制模塊三個按鈕的一端分別接地，另一端接單片機一個端口的三個引腳，當某一個按鈕按下的時候，其對應的引腳就由高電平變成低電平，然后通過單片機掃描讀取引腳的電平來判斷按鈕是否按下。采用動態(tài)掃描方式，通過一組單片機端口驅(qū)動并聯(lián)在一起的LCD發(fā)光管的一端(共陰或共陽端)，LCD發(fā)光管的另一腳接通用I/O口，控制其亮滅。該方法能驅(qū)動較多的LCD，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機的資源 按鈕控制 蜂鳴器 蜂鳴器驅(qū)動模塊 采用無源式蜂鳴器，蜂鳴器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器；而兩種蜂鳴器又分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，本設(shè)計只是通過簡單延時達到驅(qū)動蜂鳴器的效果。按鈕S1：設(shè)置時間及日期按鈕。按鈕S2：增加。按鈕S3：減少。使用過程中注意按鈕的使用，及反應時間。顯示器模塊 LCD1062液晶顯示是通過液晶顯示模塊實現(xiàn)的。液晶顯示模塊(LCD Module)是一種將液晶顯示器件，連接件，集成電路，PCB板，背光源，結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。 第六章. 程序流程及代碼清單 實現(xiàn)計時和顯示功能（24小時制），可設(shè)置當前時間（包括上下午標志，時、分的數(shù)字顯示），能在上午8：00和下午5:30定點打鈴，且每次打鈴均為響鈴10s，停2s，再響10s。 系統(tǒng)誤差及性能分析 經(jīng)測試該簡易自動打鈴系統(tǒng)在一天內(nèi)會出現(xiàn)時間誤差，該誤差主要是由于晶振自身的誤差所造成的。另外在中斷的過程中，只會在第一次計時時產(chǎn)生時間的偏移，而它所產(chǎn)生累積誤差很大。 通過這次課程設(shè)計，我得到了很多收獲和體會，懂得了團隊合作的重要性和必要性，以及工程設(shè)計的大體過程。第一，鞏固和加深了對單片機基本知識和理解，提高了綜合運用所學知識的能力。第二，增強了根據(jù)課程需要選學參考資料，查閱手冊，圖表和文獻資料的自學能力。通過獨立思考，深入研究有關(guān)問題，學會自己分析解決問題的方法。第三，通過實際方案的分析比較，設(shè)計計算，安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握了簡單使用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。第四，在這次課程設(shè)計過程中，光有理論知識是不夠的，還必須懂一些實踐中的知識。所以在課程設(shè)計的實踐中，我們應將實驗課與課堂教學結(jié)合起來，鍛煉自己的理論聯(lián)系實際的能力與實際動手能力。第五，掌握了