单片机课程设计电子门铃.doc

. . . . 工程学院课程设计课程名称单片机原理与应用课题名称电子门铃专业 电子信息班级学号姓名指导教师 寻大勇2012年5月14日工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称单片机原理与应用课 题电子门铃专业班级 电子信息 学生 学 号 指导老师 寻大勇 审批任务书下达日期 2012年5月 14 日任务完成日期 2012年 5 月25日设计容与设计要求设计容：本课题以单片机为核心，设计和制作一个电子门铃，当按下开关，单片机产生“叮咚”的门铃声。要求用定时器/计数器来产生700HZ和500HZ的频率产生“叮咚”声和延时。设计要求：1. 设计方案要合理、正确；2. 系统硬件设计；3. 完成必要元器件选择；4. 系统软件设计与调试；5.6. 写出设计报告。主要设计条件1、 MCS-51单片机实验操作台1台；2、 PC机与单片机调试软件；3、 单片机应用系统板1套；4、 制作工具1套；5、 系统设计所需的元器件。说 明 书 格 式课程设计封面课程设计任务书目 录一、设计的容、要求与目的二、系统总体方案选择与说明三、系统方框图与工作原理，四、各部分方案选定、功能与计算五、器件说明六、应用系统的程序设计七、调试说明、使用说明八、设计总结九、参考文献 附录：程序清单，设计电路原理图进 度 安 排设计时间分为二周第一周星期一、上午：布置课题任务，课题介绍与讲课。 下午：借阅有关资料，总体方案讨论。星期二、确定总体方案，学习与设计相关容。星期三、各部分方案设计。星期四、各部分设计。星期五、设计与上机调试。第二周星期一：设计与上机调试。星期二：调试，中期检查。星期三：调试、写说明书。星期四-星期五上午：写说明书、完成电子版并打印成稿。星期五下午：答辩。参 考 文 献参考文献1、 单片机原理与应用 王迎旭等编 机械工业2、 51系列单片机设计实例 楼然苗等编 航空航天大学3、 计算机硬件技术基础实验教程 黄勤等编 大学4、微型计算机接口技术与应用 乐善主编 华中科技大学5、单片微型计算机原理与接口技术光东等 华中科技大学目 录第1章设计容与要求11.1 设计容11.2 设计要求11.3 总体方案设计1第2章系统主要硬件电路设计22.1单片机主机系统电路2 2.2 音频放大模块.32.3 扬声器电路42.4 系统板上的4第3章系统软件设计53.1 设计思路53.2仿真电路图.73.3 程序各种参数的选择.7 3.4 汇编程序.8第4章使用说明与调试11 4.1 使用说明.11 4.2 硬件调试.11 4.3 软件调试.11 4.4 软、硬件联调.11第5章设计总结12第6章参考文献13附录 设计电路原理图.14第一章 设计的容与要求1.1设计容 设计一个基于单片机的“叮咚”门铃。1.2 设计要求 本课题以单片机为核心，设计和制作一个电子门铃，当按下开关，单片机产生“叮咚”的门铃声。要求用定时器/计数器来产生700HZ和500HZ的频率产生“叮咚”声和延时。1.3 总体方案设计针对本课题的设计任务，进行分析得到：本次设计是利用单片机实现对扬声器发声的，控制采用按钮操作，AT89C51单片机进行控制，由音频功率放大器进行放大，最后使扬声器发出“叮咚”声音。单片机AT89C51开关晶振电路音频放大器扬声器图1“叮咚”门铃总体设计框图第二章 系统主要硬件电路设计2.1 单片机主机系统电路 本设计采用AT89C51单片机,AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器与时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口与中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。I/O存储器EPROM/ROM定时/计数器运算器控制器中断CPU片内振荡器RAM/SFP并行口存储器扩展控制器串行口XTAL图2 AT89C51部结构原理图图3 AT89C51管脚图2.2 音频放大模块 音频放大模块是对细微的音频进行放大的电路，是放大的音频信号能推动扬声器正常放大。 本模块主要采用LM385来实现其功能，LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新链增益可调整、电源电压围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。为使外围元件最少，电压增益置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至 200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。图4 音频放大模块2.3 扬声器电路通过如图5的设计可以实现对扬声器发声的控制，该电路通过电容器，电容，电阻等实现了对扬声发声的控制。 图5 扬声器电路2.4 系统板上硬件连线 1 把“单片机系统”中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”中的SPK IN端口上； 2 在“音频放大模块”中的SPK OUT端口上接上一个8欧或者是16欧的喇叭； 3 把“单片机系统”中的P3.7/RD端口用导线连接到“独立式键盘”中的SP1端口上； 第三章 系统软件设计3.1设计思路1我们用单片机实定时/计数器T0来产生700HZ和500HZ的频率，根据定时/计数器T0，我们取定时250us，因此，700HZ的频率要经过3次250us的定时，而500HZ的频率要经过4次250us的定时。2 在设计过程，只有当按下SP1之后，才启动T0开始工作，当T0工作完毕，回到最初状态。 3 “叮”和“咚”声音各占用0.5秒，因此定时/计数器T0要完成0.5秒的定时，对于以250us为基准定时2000次才可以。开始T0初始化T0开中断启动T0工作T0工作完毕否？SP1按下否？YESNOYESNO图6 主程序流程图T0中断入口T05S=0，Flag取反T05S加1中断返回P1.0取反T5HZ=0T7HZ=0Flag=0T7HZ加1T5HZ加1Flag=1T05S=2000吗？T7HZ=3吗？T5HZ=4吗？NOYESNOYESYESNO图7 T0中断服务程序框图3.2仿真电路图图8 仿真电路3.3程序各种参数的选择选择T0定时器与初始化方式控制字00000010=02H计数初值X=28_12*106*250*10-6/12=63.4汇编源程序T5HZ EQU 30HT7HZ EQU 31HT05SA EQU 32HT05SB EQU 33HFLAG BIT 00HSTOP BIT 01HSP1 BIT P3.7ORG 00HLJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0START: MOV TMOD,#02H ；定时器T0初始化，选用方式2MOV TH0,#06HMOV TL0,#06HSETB ET0SETB EANSP: SP1,NSP ；查询是否按下SP1LCALL DELY10MS ；调用延时子程序 SP1,NSP ；查询SP1是否再次按下SETB TR0MOV T5HZ,#00HMOV T7HZ,#00HMOV T05SA,#00HMOV T05SB,#00HCLR FLAGCLR STOPJNB STOP,$LJMP NSPDELY10MS: MOV R6,#20 ；延时10msD1:MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETINT_T0: INC T05SA ；定时器T0中断服务程序MOV A,T05SA ；判断T05SA是否为2000，采用双重循环CJNE A,#100,NEXTMOV T05SA,#00HINC T05SBMOV A,T05SBCJNE A,#20,NEXTMOV T05SB,#00H FLAG,STPCPL FLAGLJMP NEXTSTP: SETB STOPCLR TR0LJMP DONENEXT: FLAG,S5HZINC T7HZ ；产生700HZ频率MOV A,T7HZCJNE A,#03H,DONEMOV T7HZ,#00HCPL P1.0LJMP DONES5HZ: INC T5HZ ；产生500HZ频率MOV A,T5HZCJNE A,#04H,DONEMOV T5HZ,#00H ；断开开关CPL P1.0LJMP DONEDONE: RETIEND第四章 使用说明与调试4.1 使用说明 本次课程设计的“叮咚”门铃实用性很强， 可运用于各种领域。当按下开关SP1时，单片机产生“叮咚”的门铃声，经过音频放大模块进行放大，传输到扬声器，发出“叮咚”两声。4.2 硬件调试本课设的硬件调试主要是对Proteus进行调试。在Proteus界面中连好电路图后，运行时可能会出现没有反映，这就需要检查单片机的引脚与音频功率放大器的引脚接的是否正确，即使有一个接的不对也不会出现结果。还有就是元器件的选择也很重要，由于软件中所带的型号比较多，所以要选择适合本次课设所用到的型号，这样才会出现理想的效果。4.3 软件调试在软件调试中，本课题选用keil软件进行调试。程序的编写很重要，本次课设的系统编程是采用汇编语言完成的。4.4 软、硬件联调在完成程序的编写和硬件的搭接后，需要对程序和硬、软件进行联合调试。调试的过程就是检查程序的运行方式和结果是否与设计要求相一致，如在调试的过程中发现错误，需要检查程序编写的引脚与硬件连接的引脚是否一致，以与检查加载的程序是否相对应。以达到最佳的效果。第五章 设计总结 经过一个学期的学习，我觉得单片机这门课是很有趣的一门课程，在设计中掌握课程，具有很强的实用性，真正做出一个实际的作品比我们做很多道题更具有生动性。 第一次从白纸一样开始自己设计单片机，起初我还害怕做不出东西来，可是在这两星期的日子里，虽然中途感到在设计上迷茫，但是最后还是学到很多很多的的东西。同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好。通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。此次课程设计无论从知识的巩固角度还是从对以后的工作学习的影响都有着非常重要的意义。首先，我对keil和protuse有了更深入的了解，而且对于汇编编程又熟悉了一遍。其次，了解熟悉了论文的学做格式与基本要求，为我们将来写毕业论文作了铺垫；最后，通过硬件的连接，程序的编写，学会了如何通过网络、书籍等各种方式、渠道来获取需要的对设计有帮助的资料信息。更加锻炼了动手能力和解决实际问题的能力。最后，希望毕业以后能更加深入地接触到单片机，并不断前进。我非常荣幸和感在寻大勇老师那里学到很多实用的知识。在此感寻老师对我的指导！第六章 参考文献6、 单片机原理与应用 王迎旭等编 机械工业7、 51系列单片机设计实例 楼然苗等编 航空航天大学8、 计算机硬件技术基础实验教程 黄勤等编 大学4、微型计算机接口技术与应用 乐善主编 华中科技大学5、单片微型计算机原理与接口技术光东等 华中科技大学附录 设计电路原理图21 / 21