【正文】 基于單片機的電鈴控制系統(tǒng)的設(shè)計方案 一 緒 論 課題的提出及意義 單片機作息時間控制系統(tǒng)是在數(shù)字電子鐘的基礎(chǔ)上，添加了電鈴控制電路和音響控制電路，使其具有時鐘、定鬧等多重功能的一個小型的智能化系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以實現(xiàn)對時間的智能化控制，擺脫了傳統(tǒng)的由人來控制時間的長短的不便，可廣泛應(yīng)用在學(xué)校、工廠和機關(guān)的自動打鈴、計時、路燈及室內(nèi)照明和其他對象控制，因此具有廣闊的市場和良好的經(jīng)濟效益。通過此次設(shè)計，我們要掌握以下方面的知識：(l) 單片機的原理及應(yīng)用。(2) Protel軟件的使用。(3)作息時間控制系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方法。此外，通過該課題的設(shè)計，要達到提高我們綜合能力的目的，如綜合應(yīng)用所學(xué)知識能力、資料查詢能力、計算機應(yīng)用能力、語言表達能力、論文撰寫能力等，尤其是要提高我們單片機應(yīng)用技術(shù)的實踐操作技能和利用單片機進行科技革新、開發(fā)和創(chuàng)新的基本能力，同時使我們初步掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、研制的方法。特別是如果我們畢業(yè)以后從事與單片機相關(guān)的工作，這就可以大大縮短我們在未來工作崗位上的適應(yīng)期，使我們盡快在工作中擔(dān)當主角，發(fā)揮我們的作用。 （1）基本計時和顯示功能(用12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。 （2）能設(shè)置當前時間(含上、下午，時，分) （3）能實現(xiàn)基本打鈴功能，規(guī)定：（4）設(shè)計能正常工作的一個單片機最小硬件系統(tǒng)，外圍電路包括設(shè)置鍵盤，LCD或LED的顯示器；上午6：00起床鈴：打鈴5秒、停2秒、再打鈴5秒。下午10：30熄燈鈴：打鈴5秒、停2秒、再打鈴5秒。鈴聲可用小喇叭播放，凡是用到鈴聲功能的均按此處理 （1）增加整點報時功能，整點時響鈴5秒，要求有控制啟動和關(guān)閉功能。 （2）增加調(diào)整起床鈴、熄燈鈴時間的功能。 （3）增設(shè)上午4節(jié)課的上下課打鈴功能，規(guī)定如下： 7．30 上課，8．20下課：8．30上課，9．20下課；9．40 上課，10．30下課；10．40上課，11．30下課；每次鈴聲5秒。二 硬件設(shè)計要設(shè)計一個系統(tǒng)，我們必須的先做大量的準備工作，比如市場調(diào)研、系統(tǒng)分析、資料查閱等，完成這些后我們在著手開始設(shè)計，就會事半功倍。利用單片機做作息時間控制系統(tǒng)就是單片機里非常經(jīng)典的應(yīng)用之一。作息時間控制系統(tǒng)從總體來分，可以分為兩部分，控制核心和外圍電路?？刂坪诵臑閱纹瑱C，外圍電路主要包括顯示電路、鍵盤電路、復(fù)位電路、時鐘電路等。確定了系統(tǒng)的大體形式之后，畫出其結(jié)構(gòu)布局。 AT89S52單片機目前，在國內(nèi)市場上MCS51系列占據(jù)著主流地位，與其兼容的產(chǎn)品應(yīng)用最廣，應(yīng)用開發(fā)的公司也最多，其中之一就是Atmel公司生產(chǎn)的AT89系列單片機。結(jié)合作息時間控制系統(tǒng)的要求、成本的因素以及單片機的性能，本次設(shè)計選用ATMEL公司的AT89S52單片機。下面對其詳細介紹一下。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 AT89S52具有以下標準功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 AT89S52引腳圖AT89S52與AT89C51 的引腳一樣，也有PDIP、PLCC、TQFP等多種封裝形式，其典型引腳配置采用的是40只引腳的雙列直插封裝（PDIP）方式。目前大多數(shù)為此類封裝方式。 AT89S52單片機引腳圖 。1）電源引腳（1） Vcc（40腳）：主電源正端，接+5V電源。（2） Vss（20腳）：主電源負端，接地2) 時鐘引腳兩個時鐘引腳XTALXTAL2外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了一個振蕩器，它為單片機提供了時鐘控制信號。2個時鐘引腳也可外接晶體振蕩器。 （1）XTAL1（19腳）：片內(nèi)高增益反向放大器的輸入端。接外部石英晶體和電容的一端。若使用外部輸入時鐘，該引腳必須接地。（2）XTAL2（18腳）：片內(nèi)高增益反向放大器的輸出端。接外部石英晶體和電容的另一端。若使用外部輸入時鐘，該引腳作為外部輸入時鐘的輸入端。 3）控制引腳此類引腳提供控制信號，有的引腳還具有復(fù)用功能。（1）RST/VpD(9腳)：RST(RESET)是復(fù)位信號輸入端，高點平有效。當振蕩器運行時，在此引腳輸入最少兩個機器周期以上的高電平，將使單片機復(fù)位。復(fù)位后的那平靜將從程序計數(shù)器PC=0000H地址開始執(zhí)行程序。對HMOS工藝的單片機此引腳還有備用電源VPD功能。該引腳接上備用電源，在Vcc掉電期間，可以保持片內(nèi)RAM的數(shù)據(jù)不丟失的。（2）ALE/PROG(30腳)：當訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。（3）PSTN（29腳）：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。（4）EA/Vpp（31腳）：片內(nèi)程序存儲器屏蔽控制端，低電平有效。當EA保持低電平時，將屏蔽片內(nèi)的程序存儲器，只訪問片外程序存儲器。當EA保持高電平時，執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器，但在PC值超過0FFFH或1FFFH時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。Vpp為本引腳的第二功能。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。4）I/O口引腳（1）P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。（2）P1口：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸出口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。與AT89S51不同之處是，（）和輸入（），參見下表。引腳號功能特性T2（定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出T2EX（定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）（3）P2口：P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。（4）P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口線外，還具有的第二種功能，如下表所示。端口引腳第二功能RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)INTO(外中斷0)INT1(外中斷1)TO(定時/計數(shù)器0)T1(定時/計數(shù)器1)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)在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，除了復(fù)位鍵有專門的復(fù)位電路以及專一的復(fù)位功能以外，其他的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。鍵盤有兩種基本類型：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤本身除了按鍵以外，還包括產(chǎn)生鍵碼的硬件電路。這種鍵盤使用非常方便，但價格相對較高。非編碼鍵盤是靠軟件來識別鍵盤上的閉合鍵，由此計算出編碼。非編碼鍵盤幾乎不需要附加硬件邏輯，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中被普遍使用。本