【正文】 陜西理工學院課程設計課程設計Ⅱ 題 目 基于AT89S51單片機的自動控制電鈴設計與開發(fā) 學生姓名 韓潤林 學號 0810064004 所在院(系) 物理與電信學院 專業(yè)班級 電信081班 指導教師 劉東 完成地點 陜西理工學院 2011 年 12 月 21 日基于AT89S51單片機的自動控制電鈴設計與開發(fā)作者：韓潤林物電學院 電子信息科學與技術(shù)081 漢中723000指導教師：劉東[摘要]：本設計由單片機系統(tǒng)、按鈕開關(guān)、LED顯示和打鈴電路組成。系統(tǒng)能完成顯示星期、時、分和秒以及設定時間和打鈴等功能。除上述基本的時鐘顯示功能外，還具有調(diào)電存儲、指示功能，依據(jù)實際的情況還可以添加其他擴展功能。關(guān)鍵詞：單片機 打鈴 LED顯示 定時 調(diào)時 74LS164一 引言 設計目的綜合利用所學單片機知識完成一個單片機應用系統(tǒng)實例的設計并仿真實現(xiàn)，從而加深對所學單片機軟硬知識的理解，獲得初步的應用經(jīng)驗，為以后從事單片機應用的相關(guān)工作打下基礎。 設計要求本次設計的重點是實現(xiàn)一個基于單片機的電鈴控制電路，具備以下特點： 在預定的時間周期內(nèi)實現(xiàn)到點打鈴 能夠通過LCD顯示屏顯示 實現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保護 設計內(nèi)容概述 設計思路及框圖電鈴控制器設計要求具有顯示星期、時、分和秒以及設定電鈴電路設計要求具有顯示星期、時、分和秒以及設定時間和調(diào)整時間等功能，這些基本要求都可以通過軟件編程實現(xiàn)。要實現(xiàn)打鈴提示，就需要設置打鈴提示電路，信號輸入電路采用按鈕開關(guān)。同時為了方便，在掉電的情況下，為了保護已存儲的打鈴點，可設置掉電保護電路，減少人重新設置打鈴點 單片機控制電路信號輸入電路輔助功能電路驅(qū)動顯示電路圖1 設計思路框圖二 系統(tǒng)方案設計 設計方案電鈴控制器是以AT89S51為核心的單片機組成。但它的輔助電路分別采用，信號輸入電路采用按鈕開關(guān)，可以把按鈕開關(guān)設置成多功能，這樣可以節(jié)省開關(guān)數(shù)目。顯示電路采用串行靜態(tài)顯示，這種軟件編程比較簡單。采用單片機內(nèi)部時鐘，這種方法產(chǎn)生的時鐘還可以，但是成本低，而且編寫時鐘程序簡單。打鈴電路電路可以采用蜂鳴器代替電鈴,當時間到達打鈴時間點時，使單片機發(fā)出控制信號，可以直接驅(qū)動三極管組成的基本放大電路，使蜂鳴器發(fā)出聲音。 設計方框圖和流程圖AT89S51單片機顯示驅(qū)動電路顯示電路打鈴電路按鈕開關(guān)信號輸入電路掉電存儲電路復位電路開始初始化LED顯示按鍵程序時間設定和存儲程序調(diào)整程序時間比較程序打鈴相等？NYesNY 圖2設計方框圖和流程圖利用AT89S51單片機作為主體控制單元，按鈕輸入電路可以輸入控制指令，復位電路，打鈴電路實現(xiàn)對指令的執(zhí)行，掉電保護電路完成掉電時數(shù)據(jù)的保護，組合起來完成對電鈴的控制 。 單片機 單片機AT89S51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 打鈴電路打鈴電路由三極管組成的放大電路和蜂鳴器組成。三極管選用8550PNP型，當單片機輸出低電平時三極管導通，采用蜂鳴器代替電鈴，從而驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音，可以通過編程實現(xiàn)使蜂鳴器發(fā)出有節(jié)奏的聲音。，三極管截止，打鈴電路不能工作當按下復位開關(guān)時，輸出為高電平，三極管截止，打鈴電路不能工作。當時間走到打鈴時間點時，單片機輸出低電平，則打鈴電路開始工作。而且響鈴時間的長短可通過編程實現(xiàn)，在響鈴的時候可以采用按鈕實現(xiàn)暫停。打鈴電路的電路圖如圖3所示。圖3 打鈴電路 顯示驅(qū)動電路顯示驅(qū)動電路采用串行動態(tài)顯示電路，只使用單片機的兩個串行口，就可以完成單片機的顯示功能。它由7個74LS164移位記存器和7個LED數(shù)碼管組成。從單片機串口輸出的信號先送到左邊的移位寄存器（74LS164）,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達到顯示的目的。移位寄存器74LS164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動，顯示驅(qū)動電路的電源采用5V直流電源經(jīng)過三個IN4007的二極管降壓，三個整流管D1——D3的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命，這種方法簡單使用。同時用三個發(fā)光二極管作為指示燈，用來指示不同的功能和操作，這樣可以是各種操作和指示一目了然，而且哪一塊功能出現(xiàn)錯誤，能夠方便查找，指示電路將在信號輸入電路中體現(xiàn)出來。圖4 顯示驅(qū)動電路 掉電存儲電路掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設定的時間和打鈴時間信息。AT24C02A是ATMEL公司的2KB字節(jié)的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10uA()，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。圖5。圖5 掉電存儲電路 信號輸入電路信號輸入電路采用按鈕開關(guān)控制。將單片機的P2口接開關(guān)的一端，將開關(guān)的另一端接地。單片機復位以后，P2口變?yōu)楦唠娖?，當按下按鈕開關(guān)時，對應的P2口就變?yōu)榈碗娖?，給單片機送入信號，開始對應的功能。S1為調(diào)時和定時鍵，S2為轉(zhuǎn)換鍵，S3為返回鍵，S4為加一鍵，S5為減一鍵，S6為確定鍵。其他按鍵如果想設置其它功能可以使用。通過軟件編程可以使按鈕開關(guān)實現(xiàn)多功能。電路圖如圖6所示：圖 6 信號輸入電路三 系統(tǒng)硬件設計 單片機AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。 89C51單片機主要特性4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器； 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口； 5個中斷優(yōu)先級、兩個中中斷嵌套中斷6個中斷源； 2個16位可編程定時器/計數(shù)器；2個全雙工串行通信口； 看門狗電路； 片內(nèi)震蕩器和時鐘電路； 與MCS51兼容； 1全靜態(tài)工作：0Hz33MHz； 1三級程序存儲器保密鎖定； 1可編程串行通道； 1低功耗的閑置和掉電模式。 其他模塊 顯示電路顯示電路主要由7個74LS164移位記存器和7個LED數(shù)碼管組成從單片機串口輸出的信號先送到左邊的移位寄存器（74LS164）,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達到顯示的目的。 掉電存儲電路掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設定的時間和打鈴時間信息。AT24C02A是AT