廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì)（論文）課程名稱微機(jī)原理與單片機(jī)技術(shù)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐 題目名稱 基于單片機(jī)的簡易門鈴的設(shè)計(jì) 系 部 機(jī)電與信息工程學(xué)部 專業(yè)班級 10電氣2班 學(xué)號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 王 赟 2013年06月25日廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目名稱基于單片機(jī)的簡易門鈴的設(shè)計(jì)學(xué)系學(xué)部機(jī)電與信息工程學(xué)部專業(yè)班級10電氣2班姓 名 學(xué) 號 一、課程設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容當(dāng)按下開關(guān)SP1，單片機(jī)產(chǎn)生“叮咚”聲從P1.0端口輸出到經(jīng)過放大之后送入喇叭。具體實(shí)施如下：（1）按以上要求制定設(shè)計(jì)方案，并繪制出系統(tǒng)工作框圖，繪制程序流程圖；（2）按要求設(shè)計(jì)單片機(jī)的外圍電路，給出電

2、路原理圖；（3）單片機(jī)仿真器、電路板、電源等硬件正確可靠地連接；（4）利用仿真器、單片機(jī)及電路板進(jìn)行程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；二、課程設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)1、系統(tǒng)框圖、方案論證；2、各部分的硬件電路原理圖及功能說明；3、程序流程圖及分析；4、系統(tǒng)調(diào)試與分析；5、源程序清單。三、課程設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作1. 畫出系統(tǒng)框圖，論證系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；2、器件選型，給出系統(tǒng)各個(gè)組成部分的硬件電路原理圖；3、給出程序流程圖；4、進(jìn)行源程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試；5、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告的。四、課程設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排序號設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1選擇課題，明確設(shè)計(jì)要求，查閱資料校內(nèi)6.172方案論證、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)校

3、內(nèi)6.186.193硬件電路原理圖設(shè)計(jì)校內(nèi)6.206.214程序流程圖的設(shè)計(jì)、源程序的編制及系統(tǒng)調(diào)試校內(nèi)6.226.235撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告校內(nèi)6.246.256五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 孫育才.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用M.東南大學(xué)出版社，2004.62 張毅剛，彭喜源，譚曉昀.MCS51系列單片機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2008發(fā)出任務(wù)書日期： 2013年 06月17 日 指導(dǎo)教師簽名：計(jì)劃完成日期： 2013年 06月25 日 教學(xué)單位責(zé)任人簽章：目錄1系統(tǒng)分析51.1功能要求51.2方案論證52 系統(tǒng)設(shè)計(jì)62.1 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)62.2 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)

4、103 結(jié)束語14參考文獻(xiàn)14附錄1主要程序清單151系統(tǒng)分析1.1功能要求 本次設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對揚(yáng)聲器發(fā)聲的，控制采用按鈕操作，AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制，由音頻功率放大器進(jìn)行放大，最后使揚(yáng)聲器發(fā)出“叮咚”聲音。單片機(jī)AT89C51按鈕晶振電路音頻放大器揚(yáng)聲器圖1 “叮咚”門鈴總體設(shè)計(jì)框圖該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在總體上分為以下幾個(gè)部分：1單片機(jī)控制部分； 2 音頻功率放大器部分；3 揚(yáng)聲器輸出部分。1.2方案論證本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的“叮咚”門鈴，主要有鍵盤，音頻功率放大器，AT89C51單片機(jī)，揚(yáng)聲器等構(gòu)成，通過單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來產(chǎn)生700Hz和500Hz的頻率來使揚(yáng)聲器發(fā)出“叮咚

5、”聲音。 1在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，“叮咚”門鈴以它成本低，方便快捷等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)了很大的市場空間。本課程設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的“叮咚”門鈴，通過單片機(jī)控制輸出頻率，由音頻功率放大器LM386放大給揚(yáng)聲器，使之發(fā)出叮咚聲。雖然功能簡單，但是由于其操作簡單得到了廣泛的應(yīng)用。2主要技術(shù)指標(biāo)是當(dāng)按下開關(guān)SP1，AT89S51單片機(jī)產(chǎn)生“叮咚”聲從P1.0端口輸出到LM386，經(jīng)過放大之后送入喇叭。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)芯片功能簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的

6、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(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)廉的方案。1主要特性：·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年

7、·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此

8、時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位

9、。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中

10、斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁

11、止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也

12、用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編

13、程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2.2 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)板上硬件連線 1) 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0端口用導(dǎo)線連接到“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK IN端口上；2) 在“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK OUT端口上接上一個(gè)8歐或者是16歐的喇叭； 3) 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.7/RD

14、端口用導(dǎo)線連接到“獨(dú)立式鍵盤”區(qū)域中的SP1端口上；2、硬件連接圖及其電路仿真1、程序流程圖1）我們用單片機(jī)實(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來產(chǎn)生700HZ和500HZ的頻率，根據(jù)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，我們?nèi)《〞r(shí)250us，因此，700HZ的頻率要經(jīng)過3次250us的定時(shí)，而500HZ的頻率要經(jīng)過4次250us的定時(shí)。信號產(chǎn)生的方法：500Hz信號周期為2ms，信號電平為每1ms（4X250us）變反1次，2） 在設(shè)計(jì)過程，只有當(dāng)按下SP1之后，才啟動(dòng)T0開始工作，當(dāng)T0工作完畢，回到最初狀態(tài)。 3）“?！焙汀斑恕甭曇舾髡加?.5秒，因此定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0要完成0.5秒的定時(shí)，對于以250us為基準(zhǔn)定時(shí)

15、2000次才可以。 開始T0初始化T0開中斷啟動(dòng)T0工作T0工作完畢否？SP1按下否？YESNOYESNO 主程序流程圖該流程圖是“叮咚”門鈴系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過單片機(jī)的初始化判斷按鈕是否按下，通過單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使揚(yáng)聲器發(fā)出“叮咚”聲音。T0中斷入口T05S=0，F(xiàn)lag取反T05S加1中斷返回P1.0取反T5HZ=0T7HZ=0Flag=0T7HZ加1T5HZ加1Flag=1T05S=2000嗎？T7HZ=3嗎？T5HZ=4嗎？NOYESNOYESYESNOT0中斷程序框圖3 結(jié)束語 基于單片機(jī)的簡易門鈴的設(shè)計(jì)，是一個(gè)較為實(shí)用的課程設(shè)計(jì)。能夠在生活中很好的應(yīng)用。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)簡易門鈴電路簡單，

16、有更多的可編程，拓展性能。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，“叮咚”門鈴以它成本低，方便快捷等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)了很大的市場空間。本課程設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的“叮咚”門鈴，通過單片機(jī)控制輸出頻率，由音頻功率放大器LM386放大給揚(yáng)聲器，使之發(fā)出叮咚聲。雖然功能簡單，但是由于其操作簡單得到了廣泛的應(yīng)用參考文獻(xiàn)1 劉復(fù)華. 單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng). 北京：清華大學(xué)出版社，19922 張義和，陳敵北. 例說8051. 北京：人民郵電出版社，2006，1月3 彭為，黃科，雷道仲. 單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講. 北京：電子工業(yè)出版社，2006，5月4 張毅剛，劉杰. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004，6月5 趙

17、茂泰. 智能儀器原理及應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2006，6月6何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,19957 薛鈞義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.西安:西安交通大薛出版社,19978 丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19949 元杰.單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,200510 潘新民.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京:人民郵電出版社,1999.9附錄1主要程序清單匯編源程序KEYBITP1.7LCNTEQU30HHCNTEQU31HFLAGEQU33H ;計(jì)數(shù)標(biāo)志ORG00HSJMPSTARTORG0BH

18、;中斷入口LJMPINT_T0START:MOVLCNT,#00HMOVHCNT,#00HCLRFLAGMOVTMOD,#01HMOVTH0,#(65536-700)/256;定時(shí)0.7毫秒MOVTL0,#(65536-700)MOD 256S1:JBKEY,$;等待按鍵LCALLDELAYJBKEY,$MOVIE,#82HSETBTR0SJMPS1INT_T0:INCLCNTMOVA,LCNTCJNEA,#100,I1MOVLCNT,#00HINCHCNTMOVA,HCNT CJNEA,#05H,I1;輸出500個(gè)周期方波MOVHCNT,#00HINCFLAG;計(jì)數(shù)標(biāo)志加1I1:CPLP1.0MOVA,FLAGCJNEA,#00H,I2LJMPK1;FLAG=0,發(fā)高頻音I2:MOVA,FLAGCJNEA,#01H,I3LJMPK2;FLAG=1,發(fā)低頻音I3:MOVA,FLAGCJNEA,#02H,I1MOVFLAG,#00HCLRTR0;FLAG=2,