【正文】 。本文提出的設(shè)計方法電路簡單、成本低廉、實(shí)用性強(qiáng)。 而 且 自動打鈴系統(tǒng) 不斷影響著我們的學(xué)習(xí)和生活，它已被廣泛應(yīng)用于各個學(xué)校中， 它能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校的 辦公自動化 ，便于學(xué)校的管理。 目前自動打鈴系統(tǒng)的研究和使用已經(jīng)非常普及，之所以選這個課題就是看在他的成熟性和普遍性。對于那些上課精力過于集中、知識面拓展比較廣的老師的拖堂現(xiàn)象也給了一個下課時間提醒，以免耽誤學(xué)生們下一節(jié)課的上課時間。隨著二十世紀(jì)電子技術(shù)的發(fā)展和二十一世紀(jì)半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路的發(fā)展，電子技術(shù)開始滲入到各行各業(yè)，以電子表為主要基礎(chǔ)提供時間基準(zhǔn)的打鈴器自然也是更新?lián)Q代的更快，現(xiàn)在各種功能更多、使用更先進(jìn)的打鈴器層出不窮，有的還可以以音樂響鈴代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“呤呤”聲 ，打鈴器更多的向著智能型轉(zhuǎn)變。單片機(jī)簡單的說就是一款微型的計算機(jī)， 包含 中央處理器 CUP、隨機(jī)存取存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、 I/O 口、串行口等部分，可以 作為一個系統(tǒng)的主控制器，將其他部分電路整合到一起組成一個系統(tǒng)，為控制提供智能化。 本次的設(shè)計重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)自動打鈴系統(tǒng)的基本功能之外，爭取設(shè)計出亮點(diǎn)，出新意，對我本身是個不小的挑戰(zhàn)，因此對這個課題的研究不管是對于我本身還是對此項目在科技方面的發(fā)展都是有很重要的意義 論文內(nèi)容 本設(shè)計是以 AT89C52 單片機(jī)為核心的一款自動打鈴系統(tǒng)，以時鐘芯片來實(shí)現(xiàn)計時功能，然后單片機(jī)負(fù)責(zé) 將時間送入顯示電路顯示，整個系統(tǒng)不是很復(fù)雜，其設(shè)計主要包括單片機(jī)控制模塊、時鐘電路和顯示電路三個模塊的設(shè)計，在設(shè)計前本人在學(xué)校圖書館看了很多關(guān)于單片機(jī)方面的書，也在網(wǎng)上查了不少資料，也查閱過跟此設(shè)計相似的論文欽州學(xué)院課程設(shè)計報告 書 2 或者期刊，得到了不少啟發(fā)和經(jīng)驗(yàn)，對本人的設(shè)計工作 有很大的幫助，能很好的把握設(shè)計的整體方向和細(xì)節(jié)。設(shè)計框圖如圖 21 所示。而且這種電路中需要使用獨(dú)立式的數(shù)碼管，每一個數(shù)碼管都需要連接一個數(shù)據(jù)鎖存器和數(shù)碼管驅(qū)動芯片，連接線比較多，制作的過程中很容易出錯。設(shè)計框圖如圖 22 所示。而且單片機(jī)的強(qiáng)大功能使得系統(tǒng)方便擴(kuò)展，有利于提高智能性。 時鐘芯片選擇 方案一：因?yàn)楸疚脑O(shè)計的數(shù)字鐘只需要顯示分鐘 和 秒，因此可以直接采用單片機(jī)定時計數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)分、秒計數(shù)。所以不采用此方案。 ISD4004，它是 I2C 總線接口實(shí)時時鐘芯片，可以獨(dú)立于 CPU 工 作，不受 CPU主晶振及其電容的影響，且計時準(zhǔn)確，月累積誤差一般小于 10秒。同時還具有備用電源自動切換控制電路，因而可在主電源掉電和其它一些惡劣環(huán)境場合中保證系統(tǒng)時鐘的定時準(zhǔn)確性。所以采用 ISD4004 作為時鐘芯片。這種字符顯示器由七段可發(fā)光的線段拼合而成。 半導(dǎo)體數(shù)碼管的每個線段都是一個發(fā)光二極管（ Light Emitting Diode，簡稱 LED），因而也把它叫作 LED 數(shù)碼管或 LED 七段顯示器。 液晶顯示器簡稱 LCD，液晶是一種既具有液體的 流動性又具有光學(xué)特性的有機(jī)化合物，它的透明度和呈現(xiàn)的顏色受外加電場的影響，利用這一特點(diǎn)便可以做成字符顯示器。它的工作電壓也很低，在 1V 以下仍能工作。 因此，液晶顯示器在電子表以及各種小型、便攜式儀器、儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。 設(shè)計方案 本設(shè)計系統(tǒng)框圖如圖 23 所示。當(dāng)打鈴時間到時，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 蜂鳴器和 LED 燈 聲光提示。 系統(tǒng)工作原理：系統(tǒng)時間由時鐘芯片 ISD4004 來提供，單片機(jī)通過 P3 口讀取了ISD4004 的時間數(shù)據(jù)后，經(jīng)過處理得到時間顯示模式的時鐘數(shù)據(jù)，并通過 P2 口送液晶顯示器顯示出來。當(dāng)?shù)竭_(dá)打鈴時間時，單片機(jī)引腳啟動蜂鳴器和 LED 燈電路 工作以聲光形式實(shí)現(xiàn)打鈴功能。時鐘芯片的 SCL 引腳和 SDA 引腳分別由單片機(jī)的 和 引腳控制，單片機(jī)只需按照 ISD4004 的工作時序來控制 DS1307 即可實(shí)現(xiàn)時間的寫入和讀取 ，其中 ISD4004 的時鐘端與數(shù)據(jù)端需外接上拉電阻，本設(shè)計選用 5 針排阻來充當(dāng)上拉電阻 。編碼鍵盤主要用硬件來實(shí)現(xiàn)對按鍵的識別，非編碼鍵盤是由軟件來實(shí)現(xiàn)鍵盤的定義與識別。 按功能分，鍵盤有獨(dú)立按鍵和矩陣按鍵之分，獨(dú)立按鍵每一路按鍵就占用單片機(jī)的一個控制引腳，單片機(jī)直接獲取其信息；矩陣按鍵將按鍵排成由行和列組成的行列式，通過確認(rèn)按鍵的行號和列號來確定每一路按鍵，利用少的單片機(jī)引腳控制更多的按鍵。本設(shè)計中按鍵用于設(shè)定定時時間、打鈴時間間隔，所以只需 4 路按鍵即可實(shí)現(xiàn)所需功能，采用獨(dú)立式按鍵即可。 因此，在設(shè)計中必須考慮到按鍵抖動的影響。硬件方法一般是加電容或者 RS 觸發(fā)器；軟件方法是在單片機(jī)在檢測引腳所連接的按鍵的 工作狀態(tài)時加一個延時程序再次確認(rèn)，通過 2 次的確認(rèn)就可以確保按鍵的工作狀態(tài)不受機(jī)械抖動的影響了。由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為使更多的業(yè)內(nèi)人士、學(xué)生和愛好者學(xué)習(xí)掌握這門技術(shù)，產(chǎn)生了單片機(jī)開發(fā)板。此后，在 8031 的基礎(chǔ)上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)，基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)一直到現(xiàn)在還廣泛應(yīng)用著。 90 年代后期隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品的大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了很大的提高， 32 位機(jī)迅速代替了 16 位機(jī)進(jìn)入主流市場，傳統(tǒng)的 8 位機(jī)的處理速度也提高了數(shù)百倍， 而且價格也降低了很多，得到了廣泛的應(yīng)用。 AT89C52 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。該器件采用 ATMEL 高密度非易失性存儲器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C52 單片機(jī)內(nèi)部主要由 9 個部件組成： 1 個 8 位中央處理器； 4KBFlash存儲器；128B 的數(shù)據(jù)存儲器； 32 條 I/O 口線； 2 個定時器 /計數(shù)器； 1 個具有 6 個中斷源、 4 個優(yōu)先級的中斷嵌套結(jié)構(gòu)；用于多處理機(jī)通信、 I/O 擴(kuò)展或全雙工 UART 的串行口；特殊功能寄存器； 1 個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。 中斷技術(shù)是計算機(jī)中的重要技術(shù)之一，它既和硬件相關(guān)，也和軟件相關(guān)，正因?yàn)橛辛恕爸袛唷辈攀沟糜嬎銠C(jī)的工作更加靈活、效率更高。引起中斷的原因，或是能發(fā)出中斷申請的來源，稱為中斷源。 定時器 /計數(shù)器 T0 溢出中斷： TF0 做標(biāo)志，由 輸出； 定時器 /計數(shù)器 T1 溢出中斷： TF1 做標(biāo)志，由 輸出； 片內(nèi)串行口產(chǎn)生的中斷： RX、 TX。它是地址總線低 8 位及數(shù)據(jù)總線分時服用口，可驅(qū)動 8 個 TTL 負(fù)載。 P1 口（ ～ ）的每一位都可以分別定義為輸入線和輸出線（做輸入時，鎖存器必須置 1），可驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載。 P2 口（ ～ ）為 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，當(dāng)作為 I/O 口使用時，可直接連接外部I/O 設(shè)備。一般作為擴(kuò)展地址總線欽州學(xué)院課程設(shè)計報告 書 8 的高 8 為使用。 P3 口的第二功能定義如表 31 所示： 表 31 P3 口第二功能定義 引腳定義 功能 引腳定義 功能 串行輸入口 串行輸出口 0INT 外部中斷 0 1INT 外部中斷 1 計時器 0 外部輸入 計時器 1 外部輸入 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG： 地址鎖存允許信號輸出。在與 Flash并行編程 /校驗(yàn)期間，該引腳也是編程負(fù)脈沖的輸入端。其頻率為晶振頻率的 1/6，可用作外部定時或其他觸發(fā)信號。 PSEN ： 片外程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪 問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN/無效。當(dāng) EA 接地時， CPU只執(zhí)行片外存儲器中的程序；當(dāng) EA 接 Vcc 時， CPU首先執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器中的程序（ 0000H~0FFFH），然后自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器中的程序（ 1000H~FFFFH）。在與 Flash 并行編程 /校驗(yàn)期間，該引腳施加 12V的編程電壓 VPP。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 電路如圖 35 所示。晶振電路通常用兩種 設(shè)計方式：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。本設(shè)計選用內(nèi)部振蕩方式，在 XTAL1 和 XTAL2引腳之間連接一個 12MHz 的晶振，再分別外接 30p 的對地電容。復(fù)位引腳為 RST，當(dāng) 系統(tǒng)上電后晶振電路穩(wěn)定后， RST 引腳有一個高電平且持續(xù) 2 個機(jī)器周期以上，單片機(jī)系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。 手動復(fù)位是在 RST 引腳設(shè)置按鍵，當(dāng)按鍵按下時， RST 引腳會有高電平，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能；上電復(fù)位是在RST 引腳連接一個電解電容接至電源，再接一個電阻接地，系統(tǒng)上電時，電容充電，只要電源的上升時間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。 欽州學(xué)院課程設(shè)計報告 書 10 圖 34 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 顯示電路 LCD1602 為字符型液晶顯示器，分為帶背光和不帶背光兩種，主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量， 16 2 個字符； 芯片工作電壓， ； 工作電流， ； 模塊最佳工作電壓， 5V； 字符尺寸， 。 單片機(jī)的 P2 口作為 LCD1602 的數(shù)據(jù)線端口， P3 口控制 LCD1602 的使能端。 打鈴電路 打鈴電路一般用聲音或音樂作為提醒，本設(shè)計選用蜂鳴器和 LED 燈實(shí)現(xiàn)聲光雙重打鈴功能，電路如圖 37 所示。 圖 35 打鈴電路 欽州學(xué)院課程設(shè)計報告 書 12 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件設(shè)計流程圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖如圖 41所示。再利用按鍵進(jìn)入時間設(shè)定狀態(tài)，設(shè)定完時間后單片機(jī)通過比較時間是否到達(dá)設(shè)定的時 間來確定 是否到打鈴時間，如果達(dá)到打鈴時間，則控制蜂鳴器響LED 燈亮 。當(dāng)?shù)刂分羔樦赶?RAM 的最后一個地址 3FH 時，若進(jìn)行多字節(jié)操作，則地址指針將會復(fù)位而指向 00H，這樣原來存在 00H 的數(shù)據(jù)將會丟失。時鐘和日歷信息以 BCD 碼的形式存放在寄存器中，寄存器 0 的第 7 位為時鐘停止位，振蕩器停止工作。 ISD4004 可運(yùn)行在 12/24 小時模式下， 并由時間控制器中的相應(yīng)位來進(jìn)行控制。在 24 小時模式中，小時寄存器的第 5 位和第 4 位共同組成小時的十位數(shù)。 寫指令：輸入： RS=L， RW=L， D0D7=指令碼， E=高脈沖；輸出：無。 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=L， D0D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖；輸出：無。 LCD 有 11 條控制指令，如表 42 所示。 表 43 LCD1602 的 RAM地址映射表 LCD1602 寫操作時序如圖 43 所示。 查詢方式是利用單片機(jī)引腳不斷查詢是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，利用延時程序去除抖動再次確認(rèn)后，進(jìn)入該按鍵對應(yīng)的子程序執(zhí)行命令。利用中斷功能可以不用在主程序中不斷的執(zhí)行查詢命令，有中斷產(chǎn)生即有按鍵按下時，再進(jìn)入中斷子程序中進(jìn)行處理。每個獨(dú)立式按鍵直接接至單片機(jī)引腳，每個按鍵的鍵值與單片機(jī)端口的 8個引腳的 8位二進(jìn)制碼相對應(yīng)。 單片機(jī)控制按鍵子程序流程圖如圖 45所示： 圖 45 單片機(jī)控制按鍵子程序流程圖 初 始 化 引 腳 和 中 斷掃 描 P 1 . 0 P 1 . 3 口 是否 有 按 鍵 按 下執(zhí) 行 相 應(yīng) 按 鍵 指 令結(jié) 束NY開 始?xì)J州學(xué)院課程設(shè)計報告 書 18 5 系統(tǒng)調(diào)試 元件清單 本設(shè)計中的硬件制作中所 用元器件如表 51 所示。 制作與 調(diào)試過程如下： 按照元器件清單準(zhǔn)備好所需要用到的元器件 。 實(shí)物電路圖如 圖 51 所示 ： 欽州學(xué)院課程設(shè)計報告 書 19 圖 51 實(shí)物電路圖 當(dāng)定時時間到時，蜂鳴器響， LED 燈亮。 經(jīng)上述調(diào)試，系統(tǒng)工作正常，實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求的功能。本文從 選題目的及意義開始，介紹了系統(tǒng)的方案設(shè)計，其中提供了兩種設(shè)計方案，經(jīng)過互相之間的比較后選擇了簡單易行的一種方案，后面還列出了其他兩種模塊的設(shè)計方案，并經(jīng)比較后選擇了合適的方案，然后對系統(tǒng)的硬件設(shè)計進(jìn)行了闡述，包括電路圖和元器件的介紹，對它們實(shí)現(xiàn)的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了說明，接著是軟件部分的設(shè)計，這也是此設(shè)計的關(guān)鍵部分，有很詳細(xì)的說明。在硬件設(shè)計部分，顯示器件選的是液晶顯示器，它具有功耗和工作電壓低的特點(diǎn)，而且它的顯示 質(zhì)量高 ， 可視面積大，能很好的達(dá)到設(shè)計要求，還降低了軟件的編程難度。 通過此次畢業(yè)設(shè)計，我對所學(xué)專業(yè)的知識有了很好 的回顧和實(shí)踐，提高了自己的動手和思考能力，這對我自身的發(fā)展有很大的幫助，同時在此期間我查閱了很多的書籍和資料，從中學(xué)到了很多課本上沒有的知識，拓展了自己的知識面，如果沒有前期的準(zhǔn)備工作是沒法很好的完成此次設(shè)計的，所以多學(xué)、多看、多想、多動手才是學(xué)好知識的必要素質(zhì)，這對我未來的發(fā)展和進(jìn)步有著至關(guān)重要的作用。在這段時間里成老師經(jīng)常給提醒我們在做畢業(yè)設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)注意的事項，并在百忙之中特地抽出時間為我們講課，講解論文的排版及寫 作技巧，使我們受益不淺，還不忘督促我們按步驟完成每一項內(nèi)容