08自動打鈴裝置設(shè)計.doc

遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué)單片機(jī)與接口技術(shù) 課程設(shè)計（論文）題目： 自動打鈴裝置 院（系）：電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級：電氣054 學(xué) 號：050303104 學(xué)生姓名：柳源方 指導(dǎo)教師： 李寶國 教師職稱： 副教授 起止時間：08-06-16至08-06-29課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：電氣學(xué) 號050303104學(xué)生姓名柳源方專業(yè)班級電氣054課程設(shè)計（論文）題目自動打鈴裝置課程設(shè)計（論文）任務(wù)完成自動打鈴裝置的硬件和軟件設(shè)計。設(shè)計任務(wù)包括：1、系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計說明2、系統(tǒng)電氣原理圖設(shè)計3、系統(tǒng)軟件設(shè)計：ac220v打鈴電源輸出子程序顯示子程序內(nèi)部計時中斷服務(wù)子程序設(shè)計主程序設(shè)計指導(dǎo)教師評語及成績成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文）目 錄第1章 課程設(shè)計目的與要求11.1 課程設(shè)計目的11.2 課程設(shè)計的實(shí)驗(yàn)環(huán)境11.3 課程設(shè)計的預(yù)備知識11.4 課程設(shè)計要求1第2章 課程設(shè)計內(nèi)容2第3章 課程設(shè)計的考核23.1 課程設(shè)計的考核要求23.2 課程性質(zhì)與學(xué)分2第4章 設(shè)計34.1 系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計說明4.2 輸出電路設(shè)計4.3 按鍵及顯示電路設(shè)計4.4 cpu最小系統(tǒng)設(shè)計4.5 電源電路設(shè)計4.6 主程序、按鍵、顯示、定時及控制子程序設(shè)計4.7 元件列表4.8 課程設(shè)計總結(jié)參考文獻(xiàn)課程設(shè)計目的與要求1.1 課程設(shè)計目的“單片機(jī)與接口技術(shù)”課程設(shè)計是在教學(xué)及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對課程所學(xué)理論知識的深化和提高。因此，要求學(xué)生能綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計與制造出具有較復(fù)雜功能的小型單片機(jī)系統(tǒng)，并在實(shí)踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。 能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“單片機(jī)”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。 培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立收集資料、獨(dú)立設(shè)計規(guī)定功能的單片機(jī)系統(tǒng)的能力；培養(yǎng)分析、總結(jié)及撰寫技術(shù)報告的能力。1.2 課程設(shè)計的實(shí)驗(yàn)環(huán)境利用windows操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件進(jìn)行繪圖和編程。1.3 課程設(shè)計的預(yù)備知識熟悉單片機(jī)與接口技術(shù)課程的相關(guān)知識及電子線路cad工具軟件。1.4 課程設(shè)計要求按課程設(shè)計指導(dǎo)書提供的課題，根據(jù)第二章給出的基本要求及參數(shù)獨(dú)立完成設(shè)計，課程設(shè)計說明書應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1、對設(shè)計課題進(jìn)行簡要闡述，并說明設(shè)計任務(wù)及具體要求。 2、論述系統(tǒng)設(shè)計方案，并畫出總體電路結(jié)構(gòu)圖及功能分割圖。3、能夠較熟練地應(yīng)用電子線路cad工具完成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計任務(wù)。4、各功能模塊設(shè)計說明、設(shè)計實(shí)現(xiàn)過程及源程序。 5、能夠較熟練地應(yīng)用一種編輯軟件編寫程序，掌握單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計的基本方法6、課程設(shè)計報告應(yīng)內(nèi)容完整、字跡工整、圖表整齊規(guī)范、數(shù)據(jù)詳實(shí)。7、課程設(shè)計總結(jié)8、字?jǐn)?shù)4000左右，有系統(tǒng)電氣原理圖。9、嚴(yán)格執(zhí)行遼寧工學(xué)院課程設(shè)計（論文）管理規(guī)定目錄頁：并按“目錄格式”要求進(jìn)行排版。正文頁：并按“正文格式”要求進(jìn)行排版。參考文獻(xiàn)頁：并按“參考文獻(xiàn)格式”要求進(jìn)行排版。課程設(shè)計內(nèi)容設(shè)計技術(shù)參數(shù)1、 入口電壓ac220v；2、 出口電壓ac220v，可驅(qū)動ac220v/200w的多個電鈴負(fù)載；3、 數(shù)碼管顯示器可顯示時、分、秒；4、 通過按鍵調(diào)整時間5、每次打鈴時間10秒工作量1、系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計說明2、系統(tǒng)電氣原理圖設(shè)計3、ac220v打鈴電源輸出子程序4、顯示子程序5、內(nèi)部計時中斷服務(wù)子程序設(shè)計6、主程序設(shè)計工作計劃第一天第二天第三天第四天第五天ac220v輸出驅(qū)動電路按鍵及顯示電路設(shè)計cpu最小系統(tǒng)設(shè)計電源的設(shè)計主程序、按鍵、顯示、定時程序設(shè)計第3章 課程設(shè)計的考核3.1 課程設(shè)計的考核要求課程設(shè)計采用五級(優(yōu)、良、中、及格、不及格)評分制。3.2 課程性質(zhì)與學(xué)分單片機(jī)與接口技術(shù)課程設(shè)計的課程性質(zhì)：考查 學(xué)分：2、第4章 設(shè)計41系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計說明本設(shè)計要求用at89c51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)學(xué)校的自動打鈴控制，系統(tǒng)框圖如下：圖1.1 系統(tǒng)總體框圖42輸出電路設(shè)計時鐘顯示電路秒個位秒十位分個位分十位時個位時十位cpu音響控制輸出控制功效執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出電路是位于輸出信號與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的電路，應(yīng)根據(jù)兩者的要求以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率要求進(jìn)行設(shè)計，這力執(zhí)行機(jī)構(gòu)為打鈴電路，下圖所示驅(qū)動使定時器產(chǎn)生定時為2-3s的“嘀嘀嘟嘟”的音響輸出電路，定時器1產(chǎn)生定時信號，定時器2和3接成振蕩器。由于兩級振蕩器選用的rc常數(shù)不同，形成不同的音頻震蕩信號，因此，電路產(chǎn)生不同頻率的音響信號。43按鍵及顯示電路設(shè)計本系統(tǒng)主要由主控模塊，時鐘模塊，顯示模塊，鍵盤接口模塊等4部分組成。通過內(nèi)部定時產(chǎn)生中斷，從而驅(qū)動電鈴打鈴。設(shè)定51單片機(jī)工作在定時器工作方式1，每100ms產(chǎn)生一次中斷，利用軟件將基準(zhǔn)100ms單元進(jìn)行累加，當(dāng)定時器產(chǎn)生10次中斷就產(chǎn)生1s信號，這時秒單元加1，同理，對分單元和時單元計數(shù)，從而產(chǎn)生秒，分，時的值，通過六位七段顯示器進(jìn)行顯示。當(dāng)時鐘時間與設(shè)置時間一致時，驅(qū)動電路動作進(jìn)行打鈴，每次打鈴10秒。本系統(tǒng)是通過mcs - 51 內(nèi)部定時器t0 產(chǎn)生中斷來實(shí)現(xiàn)計時的。t0 工作在定時器工作方式1 ,每100 ms 產(chǎn)生一次中斷,利用軟件將基準(zhǔn)100 ms (1/ 10 s) 單元進(jìn)行累加計數(shù)。當(dāng)定時器產(chǎn)生10 次中斷后就產(chǎn)生了1 秒信號,這時秒單元加1 ,同理,可對分單元和時單元計數(shù),從而產(chǎn)生秒、分、時的時間值,并通過連接在8155a 口、b 口上的六位七段顯示器進(jìn)行顯示。為了提高對32個地址的尋址能力，可以把時鐘或ram寄存器規(guī)定為多字節(jié)方式，在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂?的位0開始，必須管按數(shù)據(jù)傳送的次序電先的8個寄存器。但是當(dāng)以多個字節(jié)寫ram時，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有31字節(jié)，不管是否寫了全部31字節(jié)，所寫的每個字節(jié)都將傳送至ram。時鐘暫停：秒寄存器的位7定義位時鐘暫停位，當(dāng)它為1時，ds1302停止振蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式，通常在對ds1302進(jìn)行寫操作時，停止振蕩，當(dāng)它為0時時鐘將開始啟動。8051通過串口向ds1302寫數(shù)據(jù)的程序框圖如圖:其中,px可以是8051單片機(jī)的任何一位i/o口,注意因?yàn)閐s1302的數(shù)據(jù)發(fā)送或接收時序和8051的串行口不完全一致,困此,需要在txd的輸出端加反相器,另外,接收數(shù)據(jù)時,不能以串行口的接收方式接收,必須將串行口當(dāng)作普通i/o口進(jìn)行數(shù)據(jù)接收.ds1302的晶振選用32.768khz，電容推薦值為6pf，因?yàn)檎袷庮l率較低，也可以不接電容， 對計時精度影響不大。顯示程序設(shè)計本顯示采用的是動態(tài)顯示，段控和位控都經(jīng)過反相器，顯示的字形代碼是共陽的顯示代碼，位控信號輸出時是高電平有效。在校時時，采用的是點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)信位調(diào)節(jié)器節(jié)標(biāo)志，哪位小數(shù)點(diǎn)亮表示調(diào)整的是該位的值。顯示子程序的第一部分是拆字，顯示緩沖區(qū)是2fh2ah；第二部分是查字形代碼，輸出段控和位控信號，由于采用的是動態(tài)顯示，所以每輸出一位的段控和位控信號要延時一定的時間，使led顯示器顯示的字符是穩(wěn)定的。顯示電路電路圖如下：圖1.3 led顯示電路按鍵電路電路圖如下：鍵盤接口設(shè)計由于按鍵盤只有3個，采用獨(dú)立式按鈕,分別與8051的p10.p11.p12相連,用普通按鈕10k上拉電阻，用查詢法完成讀鍵功能。 圖1.4 按鍵電路44 cpu最小系統(tǒng)設(shè)計具體cpu最小系統(tǒng)電路圖如下圖1.5 cpu最小系統(tǒng)電路圖單片機(jī)是在一塊芯片上集成了 、口、定時 計數(shù)器，使其具備了一臺微型計算機(jī)的特征。設(shè)計的最小系統(tǒng)包括cpu選擇和存儲器擴(kuò)展。本設(shè)計采用at89c51作為cpu， at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。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(biāo)準(zhǔn)的mcs-51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，at89c2051是它的一種精簡版本。at89c51單片機(jī)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。能在額定功率下安全，可靠的工作。為了確保cpu更可靠的工作本設(shè)計采用max610芯片構(gòu)成不間斷穩(wěn)壓電源，其芯片輸入電壓220v或110v，輸出5v或(1.39)v 可調(diào)。4.5電源電路圖如下： 圖1.6 電源電路圖.主程序、按鍵、顯示、定時及控制子程序設(shè)計由流程圖設(shè)計主程序、按鍵、顯示、定時及控制子程序如下：） 主程序 2）按鍵子程序org0000h int1或int0中斷服務(wù)程序: ljmp main; 轉(zhuǎn)主程序 int0 中斷服務(wù)程序org0003h org0050hljmp int0 ; 轉(zhuǎn)int0 中斷 int0 : clr ex0org000bh jnb p3. 2 , ljmp clock; 轉(zhuǎn)定時器t0 中斷 inc 28horg0013h mov a ,28hljmp int1 ; 轉(zhuǎn)int1 中斷主程序: add a , # 00hmain:mov a , # 03h da amov r0 , # 20h mov 28h ,amovx r0 ,a subb a , # 60hmov sp , # 5ah jc dsup2mov 2bh , # 60h mov 28h , # 00hmov 2ch , # 60h dsup2 :lcall dsupmov 2dh , # 24h setb ex0mov tmod , # 01h int1 中斷服務(wù)程序:mov th0 , # 3ch int1 :clr ex1 mov ie , # 87h jnb p3. 3 , setb tr0 inc 29hloop :lcall dsup mov a ,29hljmp loop add a , # 00h subb a , # 24h 編jc dsup3mov 29h , # 00hdsup3 :lcall dsupsetb ex1ret3）顯示子程序顯示子程序:dsup :mov r0 , # 4fh movx r1 ,a mov a ,27h mov a ,r2 acall ptds mov r1 , # 22h mov a ,28h movx r1 ,aacall ptds mov r3 , # 00h mov a ,29h dsup4 :djnz r3 ,dsup4 acall ptds inc r0 mov r0 , # 4ah clr cmov r2 , # 0dfh mov a ,r2 mov dptr , # segpt rr a dsup1 :mov a , # 00h mov r2 ,amov r1 , # 21h jb acc. 7 ,dsup1movx r1 ,a retmov a , r0 ptds:mov r1 ,amovc a , a + dptr acall ptds1 mov a ,r1 swap a segpt：db ocoh,of9h,oa4h,oboh,99h ,92h,82h,of8h,90h,80h ; mov r0 ,a dec rorg 23a0h ptds1 :anl a , # ofh4）控制子程序控制程序包括主程序、中斷服務(wù)程序和查看數(shù)據(jù)區(qū)控制程序。程序所用到的at89c51單片機(jī)內(nèi)部ram：30h37h為時間計數(shù)和計數(shù)基制單元；38h3bh 為數(shù)據(jù)暫存單元。8155中的256個字節(jié)的ram 為at89c51單片機(jī)的外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器，地址為00hffh，其中：10hcfh為時間控制數(shù)據(jù)區(qū)；4ah4fh 為顯示緩沖區(qū)?？刂瞥绦蛉缦? mov p1 ,aloop1 :mov dptr , # 100ch loop3 :retmov 2eh ,dpl 5）定時子程序 loop4 :mov dpl ,2eh t0 中斷服務(wù)程序;mov r3 , # 04h clock:push pswmov r1 , # 2ah push accloop2 : inc dptr setb rs0djnz r3 ,loop2 mov tl0 , # 0b7hmov 2eh ,dpl mov th0 , # 3chmov r3 , # 03h inc 26hclr a cjne a , # 0ah ,donemovc a , a + dptr mov 26h , # 00hjz loop3 cjne a , # 0ah ,donemov 3ah ,a mov 26h , # 00hloop5 : inc dptr mov r0 , # 27hdec r1 mov r1 , # 28h clr a loop0 :mov a , r0movc a , a + dptr add a , # 01hmov 3bh ,a da amov a , r1 mov r0 ,acjne a ,3bh ,loop4 mov 38h , r1djnz r3 ,loop5 cjne a ,38h ,done0mov a ,3ahcpl amov r0 , # 00h done0 :acall loop1inc r0 done0 :acall loop1inc r1 done:pop accdjnz r3 ,loop0 pop psw ret元件列表1