【文章內(nèi)容簡介】 其額定電壓為 ，工作電壓范圍為 ，最大電流 ，電 阻 610歐。經(jīng)實(shí)測元件知其電阻為 10歐姆。 根據(jù)圖 44所構(gòu)成的電路圖計(jì)算如下： 假設(shè)蜂鳴器在額定電壓下工作 ，則 集電極電流 ARVIC ??? 根據(jù)集電極電流滿足所選三極管的要求，最終選擇 PNP型 S8550三極管。其耗散功率 ， S8550放大倍數(shù) 40140,集電極電流 ,集電極 基極電壓 40V ,集電極 發(fā)射極擊穿電壓 25V,集電極 發(fā)射極飽和 電壓 。 本設(shè)計(jì)購買的三極管放大倍數(shù)為 100。根據(jù)放大倍數(shù) 基極電流 AII CB ??? ? 基極電阻 ????? 200 C E QCCB I VVR 為了保證電路工作的 可靠性，將電阻選大一些，且根據(jù)常用的電阻型號選擇 220歐姆的電阻。 室內(nèi)門鈴電路原理圖如圖 。 圖 室內(nèi)門鈴電路原理圖 11 元件分類和清單 基于單片機(jī)的多用戶門鈴的設(shè)計(jì)，所需要的元件的所屬分類和清單列表如表 42所示。 表 42 所需元件分類 元件名稱 所屬類 所屬子類 元件個數(shù) AT89C51 Microproce Bsor ICs 8051 Family 1 CAP Capacitors Generic 2 CAPELEC Capacitors Generic 1 CRYSTAL Miscellaneous 1 RES Resistors Generic 14 PNP Transistors Bipolar 4 SPEAKERER Speakers amp。 Sounders 5 BUTTON Switches amp。 Relays Switches 9 LEDRED Optoelectronics LEDs 9 12 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 多用戶門鈴設(shè)計(jì)的流程圖 根據(jù)設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能，考慮到編程簡潔，容易達(dá)到要求，多用戶門鈴的程序流程圖 如圖 。 圖 程序流程圖 門鈴程序的編寫 程序主要完成的是在運(yùn)行的時候給端口 P1和 P3置高電平，并且判斷各個開關(guān)是否被按下，如若被按下就執(zhí)行相應(yīng)的程序，給相應(yīng)的管腳提供相應(yīng)的電平，并且調(diào)用延時程序并以達(dá)到門鈴響起或者 LED燈點(diǎn)亮的效果。這就是這個程序需要完成的功能，根據(jù)電路圖需要達(dá)到的效果，編寫的 C語言程序可以滿足以上的所有要求。本設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的多用戶門鈴程序如附錄 C所示。 13 6 仿真與調(diào)試 KeilC51 編譯軟件 Keil C51是美國 Keil Software公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C語言 在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解 [6]。 首先，打開 keil編譯軟件，然后在菜單欄上找到 Project并選擇 New Project，在給工程命名并且保存工程，保存完成之后會彈出單片機(jī)芯片的選擇框，找 到芯片 AT89C51并且這樣就完成了在 keil中新建工程的操作。如圖 。 圖 在 keil中新建工程 14 工程新建完成之后，在新建一個文本文件，并把程序錄入到該文本文件當(dāng)中。多用戶門鈴程序錄入如圖 。程序錄入完成之后在菜單欄上找到 File然后選擇 save保存，在彈出保存框里給文件命名，并且需要將該文件的后綴名修改成 .c格式，如圖 所示。 圖 錄入門鈴程序 圖 保存程序 15 把文件添加到工程中，首先在 Source Group1點(diǎn)擊右鍵找到 Add Files to Group就把文件添加到工程中了，如圖 。 圖 把文件添加到工程 16 在 Option for Target對話框中，選中“ Output”選項(xiàng)卡中的“ Create HEX File”選項(xiàng)和“ Debug”選項(xiàng)卡中的“ Use： Proteus VSM Simula”選項(xiàng)。點(diǎn)擊 Build target編譯 C語言程序，檢查程序是否有錯，沒錯可以直接調(diào)用生成的 .HEX文件。有錯就改正程序中的錯誤，直到?jīng)]有錯誤提示才能調(diào)用生成的 HEX文件。本次設(shè)計(jì)的門鈴程序通過編譯，沒有錯誤和提醒。如 圖 。 圖 編譯程序 圖 ： (1)Linking：連接中。 (2)Program Size: data= xdata=0 code=552： 程序大?。簝?nèi)部數(shù)據(jù) = ，外部數(shù)據(jù) =0字節(jié)，代碼 =552字節(jié)。 (3)creating hex file from wzh：創(chuàng)建名為“ wzh”的 HEX文件。 (4)wzh 0 Error(s), 0 Warning(s) ：“ wzh”文件有 0個錯誤， 0個警告。 17 PROTEUS 仿真軟件 Proteus軟件 是英國 Labcenter electronics公司出版的 EDA工具 (仿真軟件 )。它不僅具有其它 仿真 軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者 和 單片機(jī)愛好者的青睞。在編譯方面，它支持 IAR、 Keil和 MPLAB等多種 編譯器 [7]。 Proteus 軟件除了可以編輯設(shè)計(jì)電路原理圖，還可以進(jìn)行電路仿真。首先在畫好的電路原理圖中選中需要編寫程序的芯片，并單擊鼠 標(biāo)左鍵，打開 Edition Component對話框，設(shè)置單片機(jī)晶振頻率為 12MHZ，在此窗口中的 program file欄中，選擇之前用 keil軟件生成的 KEIL生成的 HEX文件。在 Proteus的菜單欄中選擇 file并 Save Desig選項(xiàng)，保存設(shè)計(jì)。在 Proteus的菜單欄中， 打開 Debug下拉菜單，在菜單中選中 Use start/restart debugging選項(xiàng)，這樣 proteus中繪制的電路原理圖就可以鏈接上， keil中生成的 HEX文件進(jìn)行仿真了。 打開 proteus軟件，在 File的下 拉菜單中找到 New Design新建 Proteus并選擇 A4版面，然后保存，這樣就完成 proteus的新建了。如圖 。 圖 新建 proteus A4 版面 18 把元件排布好后，使用導(dǎo)線將各個元件連接起來，最后繪制完成電路原理圖，本設(shè)計(jì)的門鈴電路原理圖如圖 。 圖 在 proteus 中繪制電路原理全圖 19 仿真說明與分析 在 proteus里仿真時，首先把畫好的電路原理圖， 鏈接上 keil中生成的 .HEX文件進(jìn)行仿真。在 Proteus的菜單欄中，打開 Debug下拉菜單，在菜單中選中 Use start/restart debugging選項(xiàng)。準(zhǔn)備就緒可以直接仿真。 按下相應(yīng)的開關(guān)，觀察電路的相應(yīng)狀態(tài)。當(dāng)按下開關(guān) k1時 ， LS1就會相應(yīng)的響起。按下開關(guān) k2時門鈴 LS2就會相應(yīng)的響起，以此類推。當(dāng)按下開關(guān) k5至 k8的任意一個時 LED燈就會點(diǎn)亮 ,并且延時 ， LED燈點(diǎn)亮就表示大門的開啟。當(dāng)按下連接外部中斷 INT0的按鈕時，揚(yáng)聲器 LS5會發(fā)出警報(bào)的響聲， 8個 紅色 led燈也會順時針旋轉(zhuǎn)閃爍，每次都是點(diǎn)亮 3個紅色 LED燈，仿真運(yùn)行時然后會不停循環(huán)點(diǎn)亮。在整個仿真 中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了各個功能和達(dá)到了預(yù)期的效果。仿真結(jié)果如圖 。 圖 軟件仿真結(jié)果 20 7 電路板制作 PCB 的制作過程 PCB 的布局和 3D 視圖 在 Proteus軟件中提供了從原理圖設(shè)計(jì)到簡單 PCB制作以及仿真 [11]，因?yàn)槲业?PCB涉及的元器件不多，所以我們選擇 Proteus中的 ARES套件來進(jìn)行繪制 PCB，從 Proteus中的ISIS套件中編譯網(wǎng)表連接到 ARES中進(jìn)行布局，經(jīng)過半個小時的小心布局，我的布局情況具體如下圖 ： 圖 布局全圖 21 為了清楚的 看到 我們的 布局是否合理與美觀， Proteus軟件提供了 3D視圖功能 [12]，大家可以很直觀的看到自己的 布局情況 ，我的 3D視圖如下圖 ： 圖 3D 視圖效果 PCB 的布線與鋪地銅 布好局就要開始布線了，雖然在 Proteus軟件中提供了自動布線功能，但是自動布線之后還是要自己手動修改一些不如意的地方，因?yàn)槲业脑O(shè)計(jì)不復(fù)雜，所以我選擇自己手動布線，然后給 PCB的頂層和底層進(jìn)行鋪地網(wǎng)絡(luò)的銅皮，這是為了增加電路板的抗干擾性，布好線與鋪好銅之后的效果圖分別如下圖 ： 22 圖 布線效果圖 圖 鋪地效果圖 23 電路元器件的搜集 為了更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，我特意從實(shí)習(xí)公司帶回一些小器件，列如：電阻、電容、LED燈等等，但是還缺少 AT89C51芯片、萬能板、按鈕、蜂鳴器等等，所以我利用周六到北京的中發(fā)電子市場去配了這些，順便了解一下電子世界，去了之后確實(shí)有很大的見識和收獲。盡管我盡力的想把畢業(yè)設(shè)計(jì)做得更好一點(diǎn)，但是做出實(shí)物確實(shí)有點(diǎn)困難，對于我的這個設(shè)計(jì)而言，最大的困難是制造 PCB板實(shí)物和燒寫程序到單片機(jī)中，沒能做出實(shí)物是畢業(yè)設(shè)計(jì)的一大遺憾，但是通過此次設(shè)計(jì)，我收獲真 的很大。下面我將我搜集的一些主要電子元器件通過圖片放上來，具體如下圖： 圖 萬能板 24 圖 AT89C52 芯片 圖 電子元器件 25 參考文獻(xiàn) [1] 何立民 .MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京：航空航天大學(xué)出版社 ,1990:56. [2] 楊文龍 .單片機(jī)原理與應(yīng)用 [J].西安：西安電子科技大學(xué)出版社 ,1999:2228. [3] 潘永雄 .新編單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M].西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021:916. [4] 彭為 .單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講 [J].北 京：電子工業(yè)出版社 ,2021:5562. [5] 馬忠梅 .單片機(jī)的 C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) [M]. 北京 :航天航空大學(xué)出版社 ,2021:87155. [6] 劉明 . Keil Vision單片機(jī)技術(shù)與實(shí)踐 [J].清華大學(xué)出版社 ,2021:627. [7] 江世明 .基于 Proteus的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].電子工業(yè)出版社 ,2021:1243. [8] 臧春華 .電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].北京：高等教育出版社 ,2021:132167. [9] 楊幫文 .使用電子小制作精選 [J].人民郵電出版社， 2021:89109. [10] 馮育長 .單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例分析 [M].西安電子科技大學(xué)出版社， 2021:7495. [11] Myke Predko 著張曉林等譯 .電路原理與設(shè)計(jì)實(shí)例解析 [J]， 2021:3678. [12] 楊幫文 .使用電子小制作精選 [J].人民郵電出版社， 2021:104123. 26 致謝 本設(shè)計(jì)是在老師的指導(dǎo)下完成的。首先，感謝老師在論文的選題、設(shè)計(jì)方案的確定、設(shè)計(jì)的進(jìn)行以及最后的設(shè)計(jì)說明書的撰寫整個過程中給予我細(xì)心的指引和教導(dǎo)，使我能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。老師 淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)以及創(chuàng)新的工作精神，令我終身受益，是我畢生學(xué)習(xí)的典范，值此論文完成之際，謹(jǐn)向王少杰老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 除此以外，我還要感謝我實(shí)習(xí)公司各位給我技術(shù)幫助的各位前輩，在他們的幫助下我少走很多彎路，大大減少了我的設(shè)計(jì)工作量，以致我能準(zhǔn)時完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此次設(shè)計(jì)中，我真的收獲很大，對 51 單片機(jī)的認(rèn)識和了解比以前提升了很多很多 最后，感謝培養(yǎng)教育我的大學(xué)，其濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，我將終生難忘。在四年的大學(xué)生涯里，還得到眾多老師的 關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以忠心的感謝和崇高的敬意！ 27 附 錄 附錄 A：英文原文 Structure and function of the MCS51 series Structure and function of the MCS51 series onechip puter MCS51 is a name of a piece of onechip puter series which