畢業(yè)論文：應(yīng)用單片機(jī)電子鬧鐘的設(shè)計(jì)與制作.doc

畢業(yè)論文：應(yīng)用單片機(jī)電子鬧鐘的設(shè)計(jì)與制作 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文應(yīng)用單片機(jī)電子鬧鐘的設(shè)計(jì)與制作學(xué) 生 姓 名畢 業(yè) 班 級(jí)電子80503班指 導(dǎo) 教 師摘 要51電子鬧鐘是集電子技術(shù)數(shù)字顯示技術(shù)為一體的高產(chǎn)品具有按時(shí)鬧鈴使用方便等優(yōu)點(diǎn)本論文從51電子鬧鐘系統(tǒng)的功能硬件電路設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)和產(chǎn)品介紹四部分分別論述這一系統(tǒng)本系統(tǒng)51電子鬧鐘硬件部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低具有比較好的市場(chǎng)前景現(xiàn)代的快節(jié)奏生活給人們的精神上帶來(lái)了很大壓力如何排解或緩解這些壓力已經(jīng)成為很多人和探索者多年來(lái)的一個(gè)重要研究項(xiàng)目電子鬧鐘減壓正是應(yīng)此而生目 錄第一章 緒論111概述1111 51電子鬧鐘發(fā)展趨勢(shì)1112 本課題研究的主要內(nèi)容1 12 51電子鬧鐘簡(jiǎn)介2121 開發(fā)的目的和意義2122 51電子鬧鐘的優(yōu)點(diǎn)212 3 51電子鬧鐘的特點(diǎn)2第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)321系統(tǒng)概述3211系統(tǒng)功能描述3212系統(tǒng)方案的確定3213系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與步驟322芯片基本工作原理及其應(yīng)用5221 AT89S51簡(jiǎn)介5222引腳介紹5223電源6224存儲(chǔ)器6225應(yīng)用6 23 LM386簡(jiǎn)介6231 LM386介紹7232 LM386特點(diǎn)7第三章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8 31 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)8311單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8312 按鍵電路的設(shè)計(jì)9313復(fù)位電路的設(shè)計(jì)10314顯示電路的設(shè)計(jì)11 32 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)12321軟件設(shè)計(jì)12322整個(gè)系統(tǒng)軟件部分的總體設(shè)計(jì)16第四章 系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析16 41 系統(tǒng)的調(diào)試方法16411輸入按鍵的調(diào)試16412復(fù)位電路的調(diào)試17413顯示電路的調(diào)試17414整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)17第五章 結(jié)論18參考文獻(xiàn)19附錄1 原理圖20附錄2 實(shí)物圖21附錄3 程序22第一章 緒論11概述電子鬧鐘在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天千家萬(wàn)戶都少不了它所以很多家庭個(gè)人都需要有一個(gè)電子鬧鐘為人們提供報(bào)時(shí)方便但普通電子鬧鐘不夠方便實(shí)用本文給出了一種以51芯片電子鬧鐘設(shè)計(jì)方法從而給人們帶來(lái)更為方便的工作與生活111 51電子鬧鐘發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代的快節(jié)奏生活給人們的精神上帶來(lái)了很大壓力如何排解或緩解這些壓力已經(jīng)成為很多人關(guān)心的問(wèn)題單片機(jī)電子鬧鐘是具發(fā)前鬧鐘創(chuàng)新性的系統(tǒng)它代表了時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)2007年無(wú)論從國(guó)內(nèi)外行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)還是從鬧鐘市場(chǎng)準(zhǔn)入的要求來(lái)看節(jié)能環(huán)保創(chuàng)新都已成為中國(guó)家電企業(yè)無(wú)法回避的大問(wèn)題在原材料價(jià)格不斷上漲下游渠道商實(shí)力膨脹價(jià)格戰(zhàn)越來(lái)越激烈行業(yè)利潤(rùn)日趨微薄的背景下日前中國(guó)的電子鬧鐘在節(jié)能化環(huán)?；瘎?chuàng)新型轉(zhuǎn)變過(guò)程中正進(jìn)行新一輪鬧鐘賽跑目前國(guó)內(nèi)專業(yè)51電子鬧鐘廠家的數(shù)量正在迅速增長(zhǎng)51電子鬧鐘市場(chǎng)在未來(lái)的三五年內(nèi)會(huì)高速增長(zhǎng)新技術(shù)新產(chǎn)品也會(huì)不斷出現(xiàn)并投入應(yīng)用112本課題研究的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)51電子鬧鐘 能隨意設(shè)定走時(shí)起始時(shí)間 2 12小時(shí)24小時(shí)兩種制式可選以適應(yīng)不同的需要3 能指示秒節(jié)奏即秒指示4 采用交直流供電電源與石英鐘不同的是電子鐘一般采用數(shù)碼管等顯示介質(zhì)因而必須以交流供電為主以直流電源為后備輔助電源并能自動(dòng)切換該設(shè)計(jì)主要包括按鍵顯示程序單元部分AT89S51單片機(jī)芯片74HC245驅(qū)動(dòng)LED顯示電路集成電路74HC245和LM386各1個(gè)12 51電子鬧鐘簡(jiǎn)介121開發(fā)的目的和意義目的 設(shè)計(jì)一個(gè)51電子鬧鐘的該鬧鐘可由使用者自己設(shè)定一個(gè)時(shí)間若想設(shè)置鬧鈴應(yīng)先按下復(fù)位按鍵然后長(zhǎng)時(shí)間按下設(shè)置按鍵第一個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示C然后變?yōu)?0-00-00此時(shí)進(jìn)入鬧鈴設(shè)置狀態(tài)設(shè)置方法跟上面一樣鬧鈴設(shè)置完后下一步要設(shè)置當(dāng)前時(shí)間調(diào)整方法跳到第一步這樣設(shè)置好后她就能按照主人的意思定時(shí)的把你鬧醒啦意義電子鬧鐘已經(jīng)是現(xiàn)代生活中經(jīng)常用到的工具之一傳統(tǒng)的電子鬧鐘只是機(jī)械控制另外體積也很大又不美觀也不實(shí)用而現(xiàn)在我設(shè)計(jì)的電子鬧鐘是用單片機(jī)做的只要簡(jiǎn)單的設(shè)置好后她就能按照主人的意思定時(shí)的把你鬧醒啦也能給人們的生活帶來(lái)方便122 51電子鬧鐘的優(yōu)點(diǎn)1簡(jiǎn)單好用美觀體積小實(shí)用2用電量少電壓低節(jié)能環(huán)保創(chuàng)新按鍵顯示程序單元部分AT89S51單片機(jī)芯片74HC245驅(qū)動(dòng)LED顯示電路外接3個(gè)按鈕組成鍵盤AT89S51為51內(nèi)核另外AT89S51本身無(wú)專門的液晶驅(qū)動(dòng)接口因此本時(shí)鐘采用數(shù)碼管顯示方式數(shù)碼管作為一種主動(dòng)顯示器件具有亮度高價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)而且市場(chǎng)上也有專門的時(shí)鐘顯示組合數(shù)碼管 51電子鬧鐘的用途我設(shè)計(jì)的電子鬧鐘是用單片機(jī)做的只要簡(jiǎn)單的設(shè)置好后她就能按照主人的意思定時(shí)的把你鬧醒啦也能給人們的生活工作學(xué)習(xí)帶來(lái)方便123 51電子鬧鐘的特點(diǎn)1幫助您排解或緩解那些來(lái)自現(xiàn)實(shí)生活的壓力2數(shù)碼管作為一種主動(dòng)顯示器件亮度高價(jià)格便宜等顯示數(shù)字清晰3簡(jiǎn)單好用可任意設(shè)24式時(shí)間4使用LED發(fā)光省電燈泡壽命長(zhǎng)第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)21系統(tǒng)概述211系統(tǒng)功能描述本系統(tǒng)是利用AT89S51為51內(nèi)核集成電路74HC245和LM386各1個(gè)制作完成一個(gè)電子鬧鐘該設(shè)計(jì)中采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示因此本時(shí)鐘采用數(shù)碼管顯示方式充分體現(xiàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)易性使我們了解簡(jiǎn)易鬧鐘的設(shè)計(jì)方法并自己動(dòng)手設(shè)計(jì)電路和編寫實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能的程序簡(jiǎn)易鬧鐘要實(shí)現(xiàn)以下功能1能正確顯示鬧鐘的走時(shí)2可以進(jìn)行當(dāng)前時(shí)間的設(shè)置3可以設(shè)置鬧鐘時(shí)間并在時(shí)間到時(shí)發(fā)出響聲整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)要求1輸入數(shù)字按鍵的功能保證數(shù)字的輸入2復(fù)位電路的功能所有時(shí)間回到初始化狀態(tài)用于啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間參數(shù)對(duì)時(shí)或定鬧3顯示電路的功能當(dāng)輸入數(shù)字時(shí)顯示24小時(shí)時(shí)間功能鬧鈴功能 設(shè)置好鬧鈴時(shí)間后能按設(shè)置好的時(shí)間準(zhǔn)時(shí)鬧鈴212系統(tǒng)方案的確定根據(jù)以上各模塊并結(jié)合顯示屏的功能及元器件材料的情況決定采用AT89S51為51內(nèi)核顯示設(shè)計(jì)方案213系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與步驟先進(jìn)行系統(tǒng)的整體規(guī)劃確定整個(gè)系統(tǒng)的功能然后按照每個(gè)功能的具體要求進(jìn)行各個(gè)模塊的實(shí)物設(shè)計(jì)并逐個(gè)調(diào)試待全部通過(guò)后進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的系統(tǒng)并制成印刷線路板整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如下在單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上完成按鍵電路和復(fù)位電路的設(shè)計(jì)完成顯示電路數(shù)字按鍵復(fù)位電路具有3個(gè)功能按鍵在復(fù)位后的待機(jī)狀態(tài)下用于啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間參數(shù)對(duì)時(shí)或定鬧在設(shè)定時(shí)間參數(shù)狀態(tài)而且不是設(shè)定最低位即分個(gè)位的狀態(tài)下用于結(jié)束當(dāng)前位的設(shè)定當(dāng)前設(shè)定位下移 3在設(shè)定最低位分個(gè)位的狀態(tài)下用于結(jié)束本次時(shí)間設(shè)定2 鍵用于對(duì)當(dāng)前設(shè)定位編輯位進(jìn)行加1操作根據(jù)1224小時(shí)工作模式和正在編輯的當(dāng)前位的含義時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的上限和下限判斷例如對(duì)12小時(shí)制小時(shí)的十位只能是01如果當(dāng)前值為0則按1鍵后為1再按1鍵則又回復(fù)到0把以上各個(gè)模塊聯(lián)結(jié)起來(lái)整體調(diào)試功能整個(gè)系統(tǒng)的原理框圖如圖2-1所示 圖2-1 整個(gè)系統(tǒng)的原理圖22芯片基本工作原理及其應(yīng)用221 AT89S51簡(jiǎn)介AT89S51是一個(gè)低功耗高性能CMOS 8位單片機(jī)片內(nèi)含4k Bytes ISP In-system programmable 的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器器件采用ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51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(chǔ)單元功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案222引腳介紹 AT89S51具有如下特點(diǎn)40個(gè)引腳4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM32個(gè)外部雙向輸入輸出IO口5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器2個(gè)全雙工串行通信口看門狗WDT電路片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器圖2-2 引腳圖 此外AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式空閑模式下CPU暫停工作而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器串行口外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位同時(shí)該芯片還具有PDIPTQFP和PLCC等三種封裝形式以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 主要功能特性兼容MCS-51指令系統(tǒng)32個(gè)雙向IO口2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器全雙工UART串行中斷口線2個(gè)外部中斷源中斷喚醒省電模式看門狗WDT電路靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程4k可反復(fù)擦寫 1000次ISP Flash ROM45-55V工作電壓時(shí)鐘頻率0-33MHz128x8bit內(nèi)部RAM低功耗空閑和省電模式3級(jí)加密位軟件設(shè)置空閑和省電功能雙數(shù)據(jù)寄存器指針223電源89S51有很寬的工作電源電壓電源范圍寬達(dá)455V224存儲(chǔ)器89S51支持ISP在線可編程寫入技術(shù)串行寫入速度更快穩(wěn)定性更好燒寫電壓也僅僅需要45V即可225應(yīng)用就目前中國(guó)市場(chǎng)的情況來(lái)看89S51有很大的市場(chǎng)其原因有下列幾點(diǎn)1AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式2AT89S51是一個(gè)低功耗高性能CMOS 8位單片機(jī)3芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案4同時(shí)該芯片還具有PDIPTQFP和PLCC等三種封裝形式以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求23 LM386簡(jiǎn)介L(zhǎng)M386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品為使外圍元件最少電壓增益內(nèi)置為20但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容便可將電壓增益調(diào)為任意值直至200輸入端以地位參考同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半在6V電源電壓下它的靜態(tài)功耗僅為 24mW使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合專為低損耗電源所設(shè)計(jì)的功率放大器231LM386介紹LM386適用于電腦儀器汽車電子電源通信開關(guān)電源等電子產(chǎn)品232LM386特點(diǎn)靜態(tài)功耗低約為4mA可用于電池供電 工作電壓范圍寬4-12V or 5-18V 外圍元件少 電壓增益可調(diào)20-200 低失真度24 74HC245簡(jiǎn)介 由于通過(guò)數(shù)碼管公共及的電流較大因此用三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)位碼為了避免過(guò)多地使用分立元件采用了一片74HC245來(lái)驅(qū)動(dòng)段碼第三章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一個(gè)完整的系統(tǒng)離不開硬件和軟件的設(shè)計(jì)硬件與軟件各有所長(zhǎng)如何合理的安排軟硬件的任務(wù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步31系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)可以根據(jù)系統(tǒng)的各個(gè)功能把整個(gè)系統(tǒng)劃分成若干個(gè)模塊分別對(duì)這些模塊來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)然后在通過(guò)單片機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)硬件模塊功能的調(diào)度本系統(tǒng)涉及到的硬件模塊有按鍵電路復(fù)位電路顯示電路311單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)內(nèi)置程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)可由單片機(jī)芯片配以必要的外部器件構(gòu)成這些外部功能器件無(wú)法集成到芯片內(nèi)部主要有按鍵電路顯示電路等 圖3-1 單片機(jī)系統(tǒng)圖312 按鍵電路的設(shè)計(jì)作為一個(gè)按鍵從沒(méi)有按下到按下以及釋放是一個(gè)完整的過(guò)程也就是說(shuō)當(dāng)我們按下一個(gè)按鍵時(shí)總希望某個(gè)命令只執(zhí)行一次而在按下的過(guò)程中不要有干擾進(jìn)來(lái)因?yàn)樵诎聪碌倪^(guò)程中一旦有干擾過(guò)來(lái)可能造成誤觸發(fā)過(guò)程因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)按鍵電路的時(shí)候應(yīng)注意不要有干擾進(jìn)來(lái)以用在焊接時(shí)應(yīng)注意獨(dú)立式按鍵如果設(shè)置過(guò)多按鍵將會(huì)占用較多IO口而且會(huì)給布線帶來(lái)不便因此此方案適用于按鍵較少的情況如果選擇此方案由于按鍵較少在修改時(shí)間或設(shè)置鬧鈴時(shí)間時(shí)就不能直接輸入只能通過(guò)加或減完成稍為麻煩一些但其程序簡(jiǎn)單1執(zhí)錫補(bǔ)焊時(shí)應(yīng)按照從左到右由上到下的順序避免檢查時(shí)漏檢或焊接時(shí)漏修2焊接時(shí)要經(jīng)常清洗烙鐵頭防止烙鐵頭的雜物造成虛焊針孔加焊等不良發(fā)生3不要在基板上給烙鐵頭加焊錫生產(chǎn)過(guò)程中不能抖錫敲錫甩錫防止焊錫渣焊錫珠掉到基板上面4在壓件或拆件時(shí)要先在線路板的銅箔面上加焊錫要求均勻加熱避免松香失效或銅箔翹皮造成線路破壞考慮到電路不要復(fù)雜性因而設(shè)計(jì)成3個(gè)按鍵一個(gè)為復(fù)位其它2個(gè)為按數(shù)字時(shí)間的按鍵和確定設(shè)好的時(shí)間確定后2個(gè)按鍵要接89C2051端若想設(shè)置鬧鈴應(yīng)先按下復(fù)位按鍵然后長(zhǎng)時(shí)間按下設(shè)置按鍵第一個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示C然后變?yōu)?0-00-00此時(shí)進(jìn)入鬧鈴設(shè)置狀態(tài)設(shè)置方法跟上面一樣鬧鈴設(shè)置完后下一步要設(shè)置當(dāng)前時(shí)間調(diào)整方法跳到第一步在復(fù)位后的待機(jī)狀態(tài)下用于啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間參數(shù)對(duì)時(shí)或定鬧在設(shè)定時(shí)間參數(shù)狀態(tài)而且不是設(shè)定最低位即分個(gè)位的狀態(tài)下用于結(jié)束當(dāng)前位的設(shè)定當(dāng)前設(shè)定位下移在設(shè)定最低位分個(gè)位的狀態(tài)下用于結(jié)束本次時(shí)間設(shè)定2 鍵用于對(duì)當(dāng)前設(shè)定位編輯位進(jìn)行加1操作根據(jù)1224小時(shí)工作模式和正在編輯的當(dāng)前位的含義時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的上限和下限判斷例如對(duì)12小時(shí)制小時(shí)的十位只能是01如果當(dāng)前值為0則按1鍵后為1再按1鍵則又回復(fù)到0313復(fù)位電路的設(shè)計(jì)目前為止單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型1微分型復(fù)位電路2積分型復(fù)位電路3比較器型復(fù)位電路4看門狗型復(fù)位電路另外im等公司也推出了專用于復(fù)位的專用芯片復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號(hào)為可靠起見電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)即為有效用完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作單片機(jī)目前已被廣泛地應(yīng)用于家電醫(yī)療儀器儀表工業(yè)自動(dòng)化航空航天等領(lǐng)域市場(chǎng)上比較流行的單片機(jī)種類主要有Intel公司Atmel公司和Philip公司的8051系列單片機(jī)Motorola公司的M6800系列單片機(jī)Intel公司的MCS96系列單片機(jī)以及Microchip公司的PIC系列單片機(jī)無(wú)論用戶使用哪種類型的單片機(jī)總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng)并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了死機(jī)程序走飛等現(xiàn)象這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的圖1是一個(gè)單片機(jī)與大功率LED八段顯示器共享一個(gè)電源并采用微分復(fù)位電路的實(shí)例在這種情況下系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)料的現(xiàn)象如無(wú)規(guī)律可循的死機(jī)程序走飛等而用仿真器調(diào)試時(shí)卻無(wú)此現(xiàn)象發(fā)生或極少發(fā)生此現(xiàn)象又如圖2所示在此圖中單片機(jī)復(fù)位采用另外一種復(fù)位電路在此電路的應(yīng)用中用戶有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)在關(guān)閉電源后的短時(shí)間內(nèi)再次開啟電源單片機(jī)可能會(huì)工作不正常這些現(xiàn)象都可認(rèn)為是由于單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的圖3-2 復(fù)位電路圖314顯示電路的設(shè)計(jì)就時(shí)鐘而言通?？刹捎靡壕э@示或數(shù)碼管顯示由于一般的段式液晶屏需要專門的驅(qū)動(dòng)電路而且液晶顯示作為一種被動(dòng)顯示可視性相對(duì)較差對(duì)于具有驅(qū)動(dòng)電路和微處理器接口的液晶顯示模塊字符或點(diǎn)陣一般多采用并行接口對(duì)微處理器的接口要求較高占用資源多另外89C2051本身無(wú)專門的液晶驅(qū)動(dòng)接口因此本時(shí)鐘采用數(shù)碼管顯示方式數(shù)碼管作為一種主動(dòng)顯示器件具有亮度高價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)而且市場(chǎng)上也有專門的時(shí)鐘顯示組合數(shù)碼管基于AT89S51單片機(jī)的控制系統(tǒng)包括四部分?jǐn)?shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)時(shí)鐘電路語(yǔ)音錄音電路和報(bào)音提示信息電路用數(shù)碼管作為顯示器數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單使用方便如果選擇了此方案那么在夜間看時(shí)間的時(shí)候就不需要有光源非常方便其缺點(diǎn)是功耗較大由于數(shù)碼管使用起來(lái)較為方便在夜間看時(shí)間也很方便因此我們選擇了數(shù)碼管作為顯示器發(fā)音部分 用軟件方法產(chǎn)生方波輸出通過(guò)三極管放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)音這樣就可以省去硬件振蕩電路降低成本32系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方法與硬件設(shè)計(jì)的方法是相同的也是根據(jù)系統(tǒng)的各個(gè)功能劃分成各個(gè)子模塊分別對(duì)每個(gè)模塊來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)然后在通過(guò)各個(gè)模塊之間的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)模塊有按鍵電路的軟件設(shè)計(jì)復(fù)位電路的軟件設(shè)計(jì)顯示電路的軟件設(shè)計(jì)共3個(gè)模塊 發(fā)音部分用軟件方法產(chǎn)生方波輸出通過(guò)三極管放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)音這樣就可以省去硬件振蕩電路降低成本 電源如果是用電池供電就比較方便攜帶但是本系統(tǒng)采用了數(shù)碼管作為顯示器功耗較大需要經(jīng)常更換電池況且本系統(tǒng)的體積較大即使使用電池供電也不能隨身攜帶因此用電池供電不大合適所以用外部穩(wěn)壓電源來(lái)供電321軟件設(shè)計(jì)軟件功能1檢測(cè)按鍵當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某個(gè)案件被按下時(shí)轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序處理可實(shí)現(xiàn)校時(shí)設(shè)定鬧鈴時(shí)間的功能 2 顯示系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用顯示子程序可將顯示緩沖區(qū)里的內(nèi)容通過(guò)動(dòng)態(tài)掃描方式輸出到數(shù)碼管顯示器 3 計(jì)時(shí)系統(tǒng)通過(guò)中斷和軟件計(jì)數(shù)器可產(chǎn)生秒信號(hào)每到1s系統(tǒng)將會(huì)調(diào)整時(shí)間存儲(chǔ)單元的內(nèi)容從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能 4 比較每當(dāng)秒存儲(chǔ)單元的內(nèi)容為0時(shí)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用比較子程序可判斷當(dāng)前時(shí)間是否符合鬧鈴條件若符合則調(diào)用發(fā)音子程序使蜂鳴器發(fā)出鬧鈴聲音 5 產(chǎn)生音頻方波輸出系統(tǒng)通過(guò)軟件產(chǎn)生音頻方波輸出使蜂鳴器發(fā)聲這樣可以省去硬件振蕩電路 6 拆分為了提高存儲(chǔ)單元的利用率本系統(tǒng)將時(shí)間數(shù)據(jù)壓縮成壓縮BCD碼后再送入顯存才能顯示 7 合并為了提高修改時(shí)間的速度可先對(duì)現(xiàn)存內(nèi)容逐位修改然后調(diào)用合并子程序把顯存內(nèi)容合并后送入指定存儲(chǔ)單元 8 設(shè)定系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)后可通過(guò)按設(shè)定鍵改變閃亮位位置和按或-鍵來(lái)加1或減1閃亮位內(nèi)容從而達(dá)到報(bào)時(shí)和設(shè)定鬧鈴時(shí)間的目的 軟件設(shè)計(jì) 圖 T0中斷服務(wù)程序流程圖 電路流程圖系統(tǒng)功能及使用方法 系統(tǒng)上電后自動(dòng)進(jìn)入時(shí)鐘狀態(tài)若在此時(shí)按下設(shè)定鍵顯示器上將出現(xiàn)閃亮位再按或-則可以加或減閃亮位內(nèi)容修改完一位后再按設(shè)定可改變閃亮位位置繼續(xù)修改下一位修改完成后按確定鍵即可退出設(shè)定狀態(tài)進(jìn)入正常顯示時(shí)鐘狀態(tài) 在正常顯示時(shí)鐘狀態(tài)時(shí)按下鬧鐘鍵可進(jìn)入鬧鐘狀態(tài)此時(shí)按或-可上下翻動(dòng)鬧鐘表按設(shè)定鍵可修改當(dāng)前顯示的鬧鐘時(shí)間修改方法與修改時(shí)鐘相同在查看鬧鐘表狀態(tài)下按鬧鐘鍵可以開關(guān)當(dāng)前顯示的鬧鐘時(shí)間當(dāng)顯示器第5位顯示-時(shí)表示鬧鈴已開按時(shí)鐘鍵返回正常顯示時(shí)鐘狀態(tài)若想設(shè)置鬧鈴應(yīng)先按下復(fù)位按鍵然后長(zhǎng)時(shí)間按下設(shè)置按鍵第一個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示C然后變?yōu)?0-00-00此時(shí)進(jìn)入鬧鈴設(shè)置狀態(tài)設(shè)置方法跟上面一樣鬧鈴設(shè)置完后下一步要設(shè)置當(dāng)前時(shí)間調(diào)整方法跳到第一步這樣設(shè)置好后她就能按照主人的意思定時(shí)的把你鬧醒啦 我們先了解簡(jiǎn)易鬧鐘的設(shè)計(jì)方法并自己動(dòng)手設(shè)計(jì)電路和編寫實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能的程序簡(jiǎn)易鬧鐘要實(shí)現(xiàn)以下功能1能正確顯示鬧鐘的走時(shí)2可以進(jìn)行當(dāng)前時(shí)間的設(shè)置3可以設(shè)置鬧鐘時(shí)間并在時(shí)間到時(shí)發(fā)出響聲 設(shè)計(jì)中我們利用儀器中所提供的以上提到的芯片和軟件編程結(jié)合的思路本設(shè)計(jì)的軟件編程由四部分構(gòu)成下面將對(duì)照程序的構(gòu)成來(lái)闡述我們組對(duì)簡(jiǎn)易鬧鐘的方案設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)方案如下一在主程序中填寫中斷向量表應(yīng)用8255A的IRQ7和IRQ5端利用8253A和8259A完成計(jì)時(shí)一秒的功能然后通過(guò)更新時(shí)間的子程序完成時(shí)間跳變的功能待到新的時(shí)間判斷是否到達(dá)設(shè)定的鬧鐘的時(shí)間如果是則啟動(dòng)揚(yáng)聲器如果否則繼續(xù)進(jìn)行顯示時(shí)間二鬧鐘的時(shí)間是變化的在更新時(shí)間的子程序中首先判斷更改后的秒數(shù)是否小于10如果是則返回主程序如果否則秒的個(gè)位跳變成0秒的十位加一再次判斷秒的十位過(guò)程同判斷秒的個(gè)位相同三簡(jiǎn)易鬧鐘最重要的功能就是Its time to do something在這部分主要要考慮的也是判斷當(dāng)前時(shí)間是不是設(shè)定的鬧鐘時(shí)間如果跳變后的時(shí)間的四位完完全全的和設(shè)定的鬧鐘時(shí)間相同則揚(yáng)聲器應(yīng)該響起提示鬧鐘的主人Time is up從鬧鐘的分鐘的十位開始依次判斷如果前一個(gè)鬧鐘位的顯示與設(shè)定的鬧鐘時(shí)間對(duì)應(yīng)位相同則轉(zhuǎn)入判斷下一位如果不相同則返回主程序都判斷后如果都相同則設(shè)置啟動(dòng)鬧鐘的對(duì)應(yīng)位為1啟動(dòng)揚(yáng)聲器四在顯示時(shí)間的子程序中時(shí)間從0000開始顯示四位數(shù)字的顯示各由一段程序完成322整個(gè)系統(tǒng)軟件部分的總體設(shè)計(jì)在各個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)完成后便可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整體的軟件設(shè)計(jì)其根本的設(shè)計(jì)思路是通過(guò)設(shè)置一些聯(lián)系信號(hào)把原本功能獨(dú)立的各個(gè)模塊聯(lián)結(jié)在一起從而實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的功能第四章 系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析41系統(tǒng)的調(diào)試方法整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試的主要思想是先每個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試然后整個(gè)系統(tǒng)一起調(diào)試先軟硬件分開調(diào)試然后一起調(diào)試遵循先部分后整體的原則系統(tǒng)的在調(diào)試過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)1硬件電路焊完之后在上電之前一定要先用萬(wàn)用表檢測(cè)電源和地之間是否短路2上電之后要用示波器觀察信號(hào)的在電路中變化的情況與設(shè)計(jì)當(dāng)初的情況相比較找出差別并進(jìn)行分析3軟件調(diào)試過(guò)程中可以使用斷點(diǎn)單步執(zhí)行等常用的方法4軟硬件聯(lián)調(diào)時(shí)要注意軟件部分要一個(gè)功能一個(gè)功能的調(diào)試411輸入按鍵的調(diào)試輸入按鍵的調(diào)試只要按鍵按下去時(shí)按鍵有相應(yīng)的反應(yīng)就行通過(guò)程序來(lái)判斷單片機(jī)IO是否能夠識(shí)別出412復(fù)位電路的調(diào)試當(dāng)電源剛接通時(shí)接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化413顯示電路的調(diào)試在本設(shè)計(jì)中顯示電路只需完成當(dāng)輸入數(shù)字時(shí)能正確顯示數(shù)字414整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)在系統(tǒng)各個(gè)部分都調(diào)試完畢之后即可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試由于前面各個(gè)部分的調(diào)試做的都比較充分所以在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中能夠較順利的實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)預(yù)期的功能42系統(tǒng)的性能分析系統(tǒng)能在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)鬧鈴但聲音有點(diǎn)沙啞這是因?yàn)榭刂品澍Q器的IO口每次取反后必須調(diào)用一次顯示子程序后才能再次取反否則在發(fā)音期間不能顯示而調(diào)用一次顯示子程序需要的時(shí)間大約為6ms6位每位1ms所以振蕩頻率f 1T 126ms83Hz顯然這個(gè)頻率過(guò)低這就是造成聲音沙啞的原因經(jīng)測(cè)試其時(shí)鐘誤差約為3秒天這是因?yàn)閺亩〞r(shí)器向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)信號(hào)到重裝定時(shí)初值的過(guò)程需要一定的時(shí)間 本系統(tǒng)通過(guò)測(cè)試能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能1按鍵輸入2鬧鈴聲音3LED顯示第五章 結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我很早就開始準(zhǔn)備并且先自己買器件動(dòng)手制作因此能夠較早的完成全部的設(shè)計(jì)任務(wù)通過(guò)本次設(shè)計(jì)使自己在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的能力有了長(zhǎng)足進(jìn)步本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用單片機(jī)電子鬧鐘的設(shè)計(jì)與制作作為一種智能化產(chǎn)品具有成本低使用方便可靠性高和可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)參考文獻(xiàn)1李捷陳典濤等一種應(yīng)用單片機(jī)電子鬧鐘的設(shè)計(jì)與制作設(shè)計(jì)J農(nóng)機(jī)化研 究20052陳明熒8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材 北京清華大學(xué)出版社 20043胡漢才單片機(jī)原理及其接口技術(shù) 北京清華大學(xué)出版社 19954徐淑華 程退安 姚萬(wàn)生 單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社19945丁元杰單片機(jī)原理與應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社出版2003年2月58-67 6 朱定華單片機(jī)原理及接口技術(shù)電子工業(yè)出版社出版2004年5月32-46 7 何立民單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社出版2005年2月16-45 8 江曉安董秀峰模擬電子技術(shù)西安電子科技大學(xué)出版社2003年 9月46-110 9 陸坤電子設(shè)計(jì)技術(shù) 成都電子科技大學(xué)出版社1996年5月31-76附錄2 原理圖附錄3 實(shí)物圖附錄4程序定義變量S1EQUP34按鍵JIAEQUP35SECLEQU24H各個(gè)顯示單元SECHEQU25HHENGXIANEQU26HMINULEQU27HMINUHEQU28HHENGEQU29HHOURLEQU2AHHOURHEQU2BHSECONDEQU2DH秒變量單位COUNTEQU2EH溢出中斷計(jì)數(shù)器SETFLAGEQU20HHHEQU00H移位時(shí)用到的單元HLEQU01HMHEQU02HMLEQU03HWARNSLEQU2FHWARNSHEQU30HWARNMLEQU32H報(bào)警分低位WARNMHEQU33H報(bào)警分高位WARNHLEQU35H報(bào)警時(shí)低位WARNHHEQU36H報(bào)警時(shí)高位WARNCNTEQU37H已設(shè)定鬧鈴時(shí)間標(biāo)志W(wǎng)ARNINGBIT0CH鬧鈴標(biāo)志W(wǎng)ARNSETTEDBIT0DH已設(shè)定鬧鈴時(shí)間標(biāo)志誤差修正TFIXBIT0EH開始修正標(biāo)志NEQU60誤差值單位110s默認(rèn)為0即不修正程序入口地址 ORG0000H LJMPMAIN ORG000BH定時(shí)器T0溢出中斷入口 LJMPTIMER0 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