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毕业设计-单片机自动打铃系统论文摘要在现如今快节拍的生活中，人们对于时间的要求越来越苛刻，很多时候都需要对时间进行规划，然后到时间点就要有时间提醒，这就必须用到时钟提醒装置，亦可称为打铃装置。打铃装置有很多种，比方手机的打铃系统，闹钟的机械打铃装置，广播打铃系统等等，但是日常生活中见得最多的还是校园的自动打铃系统。在学校生活中，天天上下课都离不开打铃系统的使用。打铃器能够为上下课的学生和教师们提供时间提醒，有利于师生对上课和学习的合理安排，同时，可以作为一个提醒学生们作息时间的时间表，让教师和学生都能有一个规律和科学的时间安排。因而，打铃系统的核心部分也是时钟部分，为系统提供时间基准。本设计主要是针对适用于校园打铃系统要求的，其介绍了一种基于单片机的自动打铃系统的设计方法，系统以AT89S51单片机为控制器，以DS1307时钟芯片为系统提供时间，并在液晶显示器上显示，通过按键能够设定定时打铃时间和打铃的时间间隔。系统软件设计采用C语言来完成，C语言语法简洁，使用方便，用于完成软件设计非常方便。本文提出的设计方法电路简单、成本低廉、实用性强。关键字：打铃器、AT89S51单片机、DS1307、液晶显示器AbstractNowfast-pacedlife,thetimemoreandmoredemanding,oftenneedtimetoplanandthentothepointintimethereshouldbereminded,whichmustbeusedtoclockremindercanalsobecalledrangthebelldevice.Rangthebelldevicearemany,suchasthephonerangthebellsystem,mechanicalbelldeviceofthealarmclock,radiobellsystems,etc.,butindailylifeappearorcampusautomaticbellsystem.Inschoollife,thelastclassofthedayareinseparablefromthebellsystem.Thebellcanprovidetimeforthelastclassofstudentsandteacherstoremindconducivetoareasonablearrangementoftheteachersandstudentstoschoolandlearning,butalsoasareminderofthescheduleofthestudentsschedule,sothatteachersandstudentscanalawandscientifictiming.Therefore,thecorepartistheclockpartofthebellsystem,thesystemprovidesatimereference.Thisdesignismainlyfortheapplicablerequirementsofthecampusbellsystem,introducedamicrocontroller-basedautomaticbellsystemdesignmethod,thesystemcontrollerisAT89S51SCM,theDS1307clockchipprovidethesystemwithtime,andtheLCDdisplayedonthemonitorbuttoncansetthetimeintervalofthetimerrangthebelltimeandrangthebell.SystemsoftwaredesignusingClanguage,Clanguagesyntaxissimple,easytouse,veryconvenienttobeusedtocompletethesoftwaredesign.Thispaperpresentsthedesigncircuitissimple,lowcost,andpractical.Keywords:RangthebellAT89S51SCMtheDS1307LCDmonitors目录摘要.IAbstract.II1绪论(1)1.1选题目的及意义(1)1.2技术发展大概情况(1)1.3论文内容与构造(3)2方案设计(4)2.1方案比拟与选择(4)2.1.1系统方案选择(4)2.1.2时钟芯片选择(4)2.1.3显示器件选择(5)2.2设计方案(5)3系统硬件设计(7)3.1硬件电路图(7)3.2时钟电路(7)3.2.1DS1307简介(7)3.2.2时钟电路设计(8)3.3按键电路(8)3.4单片机电路(9)3.4.1单片机简介(9)3.4.2单片机最小系统电路(13)3.5显示电路(14)3.6打铃电路(15)4系统软件设计(17)4.1软件设计流程图(17)4.2读取DS1307时间程序设计(18)4.3显示程序设计(19)4.4按键设定程序设计(22)5系统调试(23)5.1元件清单(23)5.2调试经过(23)6总结与瞻望(26)致谢(27)参考文献(28)附录(29)附录一：电路图(29)附录二：源程序(30)1绪论1.1选题目的及意义随着当代科技的发展，管理水平的完善，具有自动提示功能的打铃器能够为企业节省人力资源，减少开支，对做到一体化管理具有很大的帮助。而且自动打铃系统不断影响着我们的学习和生活，它已被广泛应用于各个学校中，它能够实现学校的办公自动化，便于学校的管理。用单片机控制的自动打铃器，充分发挥了体积小，价格便宜，功耗低可靠性好等特点，而且具有可改性，用于学校作息，方便了广大师生。目前自动打铃系统的研究和使用已经非常普及，之所以选这个课题就是看在他的成熟性和普遍性。在学校生活中，天天上下课都离不开打铃器的使用。打铃器能够为上下课的学生和教师们提供时间提醒，同时，可以作为一个提醒学生们作息时间的时间表，让大家有一个时间意识，构成规律的生物钟，对本身的健康也有很大的好处的。对于那些上课精神过于集中、知识面拓展比拟广的教师的拖堂现象也给了一个下课时间提醒，以免耽搁学生们下一节课的上课时间。打铃器作为一个提醒人们时间的设备，自然离不开提供时间的系统，最原始的打铃器是人工根据时间通过敲钟来提醒，随着技术的发展，开场有了机械时打铃器。随着二十世纪电子技术的发展和二十一世纪半导体技术和集成电路的发展，电子技术开场渗入到各行各业，以电子表为主要基础提供时间基准的打铃器自然也是更新换代的更快，如今各种功能更多、使用更先进的打铃器层出不穷，有的还能够以音乐响铃代替传统的“呤呤声，打铃器更多的向着智能型转变。设备的智能化离不开单片机的使用。单片机简单的讲就是一款微型的计算机，包含中央处理器CUP、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O口、串行口等部分，能够作为一个系统的主控制器，将其他部分电路整合到一起组成一个系统，为控制提供智能化。基于以上原因，本课题设计了一款基于单片机的自动打铃系统，使用简单方便、功能齐全。本次的设计重点在于实现自动打铃系统的基本功能之外，争取设计出亮点，出新意，对我本身是个不小的挑战，因而对这个课题的研究不管是对于我本身还是对此项目在科技方面的发展都是有很重要的意义1.2技术发展大概情况日晷是最早报“标准时的仪器，它由晷盘和晷针组成。晷盘是一个有刻度的盘，其中央装有一根与盘面垂直的晷针，针影随太阳运转而移动在盘上的位置。在公元前1400年，出现的漏壶沙漏或者滴漏是第一个摆脱天文现象的计时仪器。它是根据流沙从一个容器滴漏到另一个容器的数量来计量时间的。1400年，第一批机械钟开场在欧洲流行，其始祖由意大利人乔瓦尼·唐迪于1364年制成，他初次在机械钟里引入了轮式钟摆。1511年，荷兰人彼得·亨莱茵制成了第一块怀表，但它只要时针而没有分针和秒针，怀表和钟的构造其实是完全一样的，所不同的是它利用螺旋弹簧制成的发条驱动，进而摆脱了传统的钟摆，它靠小巧的“体形，轻松进入人们的口袋。1582年前后，意大利的伽利略发明了重力摆，1657年，荷兰的惠更斯把重力摆引入机械钟，创立的摆钟。17281759年，英国的哈里森制造出高精度的标准航海钟。17751780年，英国的阿诺德创造出精细表用擒纵机构。1819世纪，钟表制造业已逐步实现工业化生产，并到达相当高的水平。20世纪，随着电子工业的飞速发展，电池驱动钟、沟通电钟、电机械表、指针式石英电子钟表、数字式石英电子钟表相继问世，钟表的日差已小于0.5秒，钟表进入了微电子技术与精细机械相结合的石英化新时期。1969年，由瑞士人创意、日本精工企业制作的第一块石英手表SeikoAstron诞生，石英手表的发明是基于科学家们发现处于电路之中的石英晶体能产生频率稳定的振动以及能够通过特殊的切割方式来控制石英晶体振动的频率。一九七二年，美国的汉密尔顿公司发明了数字显示手表，马达和齿轮从手表中消失了。在我国，东汉元初四年张衡发明了世界第一架“水运浑象，此后唐高僧一行等人又在此基础上借鉴改良发明了“水运浑天仪、“水运仪象台。至元明之时，计时器摆脱了天文仪器的构造形式，得到了突破性的新发展。机械钟表进入中国最早是在公元1601年，意大利传教士把鸣钟作为贡品献给当时的皇帝，揭开了中国人使用机械时钟的序幕。清朝康熙年间，中国成为世界上最大的钟表进口国。19世纪末期，我国造钟工艺到达了一个崭新的水平，1875年由上海“美利华作坊制造的南京钟以造型古朴典雅、民族风格鲜明和报时清脆、走时准确而出名于海内外。我国近代机械制钟工业始于1915年，民族实业家李东山创办了中国时钟制造业的第一家钟厂，并在1918年自制成功第一批座挂钟投放市场。新中国成立后，1955年初在天津成功制造装配出2只钻成品手表，从那时起，结束了中国人只能修表、不能制表的历史。时至今日，人们已经能够通过测量原子的周期来计时了。随着电子行业技术的发展和电子元器件工艺的精进，电子技术开场应用于各行各业，应用电子元器件设计的智能电子时钟也开场流行起来，人们利用电子元器件和微控制器，根据使用要求能够设计出各种功能齐全、使用方便的多功能时钟，使其应用范围更广，实用价值更高。80C51同样如此，从开场的无人问津到如今的随处可见，红绿灯，记分牌，电子秒表，遥控器，电饭煲，电视等只要是电子产品，都会和芯片有关，其实芯片并不是什么神秘的高科技，它只是里面装了一些编好的程序而己而自动打铃系统是用汇编语言来编程的一个系统，它能够让一个学校或企业集团实现打铃自动化，总之，一个需要时间系统的机构实现自动提醒功能。当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以史无前例的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，能够讲，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。对于本课题的研究与发展来讲，不管是国内或者国外都已经发展的很成熟了，毕竟相对于单片机的飞速发展来讲，自动打铃系统的设计并不算什么太难，而且能够算是很基本的东西，目前市场上各种类型的自动打铃系统层出不穷，大部分的打铃系统都是基于单片机开发的，而且是结合各种设备的综合应用系统，能实现的功能更强大也更便捷，例如基于校园网的自动打铃系统，自动广播打铃系统，音乐打铃系统等等，但是基本功能都相差不大，区别在于表现的形式有所不同。不过就目前而言打铃系统的功能由单一型发展成多功能多花样的通用型，而且核心技术不再局限于单片机，这更好的刺激了单片机行业的进步和革新，要想不被时代的脚步所抛弃就必须不断研究出新的东西，保持本身的优势。1.3论文内容与构造本设计是以AT89S51单片机为核心的一款自动打铃系统，以时钟芯片来实现计时功能，然后单片机负责将时间送入显示电路显示，整个系统不是很复杂，其设计主要包括单片机控制模块、时钟电路和显示电路三个模块的设计，在设计前本人在学校图书馆看了很多关于单片机方面的书，也在网上查了不少资料，也查阅过跟此设计类似的论文或者期刊，得到了不少启发和经历，对本人的设计工作有很大的帮助，能很好的把握设计的整体方向和细节，论文的构造如下：第二章：系统的设计方案，根据系统所要实现的功能，确定设计的基本方案。第三章：系统的硬件设计，主要介绍了硬件的电路图，各模块电路的设计，硬件元器件的构造，特点，引脚功能等。第四章：系统软件部分的设计，主要是对系统的主程序的构造图和流程图的讲解。第五章：系统的调试，主要是介绍下系统硬件和软件调试经过中的问题和解决方案，还有调试步骤的细节问题的讲明。第六章：论文总结。2方案设计2.1方案比拟与选择2.1.1系统方案选择方案一：采用数字电路来搭建，利用555时基电路构成振荡器产生100Hz频率的振荡电路，再通过分频器得到1Hz频率，即产生1秒计时时间，显示部分通过锁存器和驱动芯片将计时时间送入数码管显示。设计框图如图2-1所示。这种方案电路构造比拟复杂，芯片使用比拟多，灵敏性不高，而且准确度不够准确，不利于系统的扩展。而且这种电路中需要使用独立式的数码管，每一个数码管都需要连接一个数据锁存器和数码管驱动芯片，连接线比拟多，制作的经过中很容易出错。图2-1方案一设计框图方案二：采用AT89S51单片机作为系统控制单元，通过时钟芯片来实现计时功能，单片机负责将时间送入显示电路显示。设计框图如图2-2所示。这种方案电路设计简单，时间准确，使用方便。而且单片机的强大功能使得系统方便扩展，有利于提高智能性。图2-2方案二设计框图综上所述，本设计选用第二种设计方案。2.1.2时钟芯片选择方案一：由于本文设计的数字钟只需要显示分钟和秒，因而能够直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现分、秒计数。采用此种方案固然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大，硬件就比拟复杂，稳定性低，而且不易控制。所以不采用此方案。方案二：采用DS1307时钟芯片实现时钟。DS1307，它是I2C总线接口实时时钟芯片，能够独立于CPU工作，不受CPU主晶振及其电容的影响，且计时准确，月累积误差一般小于10秒。芯片还具有主电源掉电情况下的时钟保护电路，DS1307的时钟靠后备电池维持工作，拒绝CPU对其读出和写入访问。同时还具有备用电源自动切换控制电路，因此可在主电源掉电和其它一些恶劣环境场合中保证系统时钟的定时准确性。同时，DS1307芯片内部还集成有一定容量、具有掉电保护特性的静态RAM，可用于保存一些关键数据。所以采用DS1307作为时钟芯片。2.1.3显示器件选择为了能以十进制数码直观地显示数字系统的运行数据，目前广泛使用了七段字符显示器，或称做七段数码管。这种字符显示器由七段可发光的线段拼合而成。常见的七段字符显示器有半导体数码管和液晶显示器两种。半导体数码管的每个线段都是一个发光二极管LightEmittingDiode，简称LED，因此也把它叫作LED数码管或LED七段显示器。半导体数码管不仅具有工作电压低、体积小、寿命长、可靠性高等优点，而且响应时间短一般不超过0.1us，亮度也比拟高，但是只能显示数字，显示内容比拟遭到限制，又太多的占用单片机的I/O口。液晶显示器简称LCD，液晶是一种既具有液体的流动性又具有光学特性的有机化合物，它的透明度和呈现的颜色受外加电场的影响，利用这一特点便能够做成字符显示器。液晶显示器最大的优点是功耗极小，每平方厘米的功耗在1uW下面。它的工作电压也很低，在1V下面仍能工作。而且显示内容比数码管要丰富。因而，液晶显示器在电子表以及各种小型、便携式仪器、仪表中得到了广泛的应用。综上所述，本设计中选用液晶显示器作为显示单元器件。2.2设计方案本设计系统框图如图2-3所示。系统以AT89S51单片机为控制器，通过DS1307来为系统提供标准时间，单片机读取DS1307时间后送液晶显示器显示，通过按键来设置打铃时间。当打铃时间到时，系统实现蜂鸣器和LED灯声光提示。系统设计框图如下：当前位置：文档视界毕业设计-单片机自动打铃系统论文毕业设计-单片机自动打铃系统论文3系统硬件设计3.1硬件电路图根据系统设计框图，本设计硬件电路主要由时钟电路、按键设定电路、单片机电路、显示电路和打铃电路组成，电路原理图见附录一所示。系统工作原理：系统时间由时钟芯片DS1307来提供，单片机通过P3口读取了DS1307的时间数据后，经过处理得到时间显示形式的时钟数据，并通过P2口送液晶显示器显示出来。再通过扫描P1口能否有按键按下，有按键按下时，通过液晶显示器显示来设置定时时间、打铃时间间隔，通过设定、移位、加数来实现。当到达打铃时间时，单片机引脚启动蜂鸣器和LED灯电路工作以声光形式实现打铃功能。3.2时钟电路3.2.1DS1307简介DS1307是I2C总线接口的日历时钟芯片，片内有8个特殊寄存器和56字节的非易失性RAM，是一种低功耗、BCD码的8引脚实时时钟芯片。它的主要特点：可对秒、时、分、每月的天数、月份、每周的天数进行计数，并具有闰年补偿功能，记年上线为2100年；56字节非易失性RAM；两线串行接口；可编程方波输出；自动掉电检测和切换电路；在电池备份形式下，功耗小于50nA；工业级工作温度：-40-80；8引脚DIP和SOIC封装。DS1307的引脚排列如图3-1所示，引脚讲明如下：X1、X2：接入32.768kHz的石英晶振；VBAT：+3V电源输入；GND：地；SDA：数据线，输入输出数据，需要外接上拉电阻；SCL：时钟线，用来同步数据；SQW/OUT：方波信号输出端，可输出供选择的频率方波，1Hz、4KHz、8KHz、32KHz，需外接上拉电阻。VCC：+5V电源；图3-1DS1307引脚图3.2.2时钟电路设计时钟电路如图3-2所示。时钟芯片的SCL引脚和SDA引脚分别由单片机的P3.1和P3.2引脚控制，单片机只需根据DS1307的工作时序来控制DS1307即可实现时间的写入和读取，其中DS1307的时钟端与数据端需外接上拉电阻，本设计选用5针排阻来充当上拉电阻。图3-2时钟电路3.3按键电路键盘是单片机应用中常用的一种输入器件，键盘的按键有触点式和非触点式之分，按接口原理有编码键盘和非编码键盘之分。编码键盘主要用硬件来实现对按键的识别，