单片机课程设计电子门铃.docx
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单片机课程设计电子门铃
单片机课程设计电子门铃
湖南工程学院
设计课程
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
1
湖南工程学院
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姓名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
2
设计内容与设计要求
设计内容:
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.系统软件设计及调试,
5.
6.写出设计报告。
主要设计条件
3
1、MCS-51单片机实验操作台1台,2、PC机及单片机调试软件,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
一、设计的内容、要求及目的二、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、功能及计算五、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
4
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~课题介绍及讲课。
下午:
借阅有关资料~总体方案讨论。
星期二、确定总体方案~学习与设计相关内容。
星期三、各部分方案设计。
星期四、各部分设计。
星期五、设计及上机调试。
第二周
星期一:
设计及上机调试。
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出版社2、《51系列单片机设计实例》楼然苗等编北京航空航天大学出
版社
3、《计算机硬件技术基础实验教程》黄勤等编重庆大学出版社4、《微型计算机接口技术及应用》刘乐善主编华中科技大学出版社
5、《单片微型计算机原理及接口技术》陈光东等华中科技大学出版
社
5
第1章设计内容及要求.........................................................................................1
1.1设计内容....................................................................................................1
1.2设计要求....................................................................................................1
1.3总体方案设计............................................................................................1第2章系统主要硬件电路设计..............................................................................2
2.1单片机主机系统电路.................................................................................2
2.2音频放大模块.................................................................................................3
2.3扬声器电路................................................................................................4
2.4系统板上的链接........................................................................................4第3章系统软件设计.............................................................................................5
3.1设计思路....................................................................................................5
3.2仿真电路图.................................................................................................7
3.3程序各种参数的选择.................................................................................7
3.4汇编程序.........................................................................................................8第4章使用说明及调试.......................................................................................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
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第一章设计的内容及要求1.1设计内容
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。
开关音频放大扬声器
器
单片机
AT89C51晶振电路
图1“叮咚”门铃总体设计框图
7
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(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8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字节内部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,片内振荡器及时钟电路。
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,串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,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。
XTAL
RAM/SFP存储器扩展控片内振荡器制器EPROM/R
OM存储器
运算器
I/O
CPU
控制器
并行口定时/计数器串行口
中断
图2AT89C51内部结构原理图
8
图3AT89C51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、更新内链增益可调整、电源电压范围大、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,电压增益内置为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
9
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SPKOUT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;
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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
YES
SP1按下否,
NO
NO启动T0工作
YES
T0工作完毕否,
图6主程序流程图
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T0中断入口
T05S加1
T05S=2000吗,
YESNO
T05S=0,Flag取反
Flag=0Flag=1
T5HZ加1T7HZ加1
T7HZ=3吗,T5HZ=4吗,
YESYES
NOT7HZ=0T5HZ=0NO
P1.0取反
中断返回
图7T0中断服务程序框图
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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定时器及初始化
方式控制字00000010=02H
8_6-6计数初值X=212*10*250*10/12=6
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3.4汇编源程序
T5HZEQU30H
T7HZEQU31H
T05SAEQU32H
T05SBEQU33H
FLAGBIT00H
STOPBIT01H
SP1BITP3.7
ORG00H
LJMPSTART
ORG0BH
LJMPINT_T0START:
MOVTMOD,#02H;定时器T0初始化,选用方式2
MOVTH0,#06H
MOVTL0,#06H
SETBET0
SETBEA
NSP:
JBSP1,NSP;查询是否按下SP1
LCALLDELY10MS;调用延时子程序
JBSP1,NSP;查询SP1是否再次按下
SETBTR0
MOVT5HZ,#00H
MOVT7HZ,#00H
MOVT05SA,#00H
MOVT05SB,#00H
CLRFLAG
CLRSTOP
JNBSTOP,$
LJMPNSP
14
DELY10MS:
MOVR6,#20;延时10msD1:
MOVR7,#248
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
RET
INT_T0:
INCT05SA;定时器T0中断服务程序
MOVA,T05SA;判断T05SA是否为2000,采用双重循环
CJNEA,#100,NEXT
MOVT05SA,#00H
INCT05SB
MOVA,T05SB
CJNEA,#20,NEXT
MOVT05SB,#00H
JBFLAG,STP
CPLFLAG
LJMPNEXT
STP:
SETBSTOP
CLRTR0
LJMPDONE
NEXT:
JBFLAG,S5HZ
INCT7HZ;产生700HZ频率
MOVA,T7HZ
CJNEA,#03H,DONE
MOVT7HZ,#00H
CPLP1.0
LJMPDONE
S5HZ:
INCT5HZ;产生500HZ频率
MOVA,T5HZ
CJNEA,#04H,DONE
MOVT5HZ,#00H;断开开关
CPLP1.0
15
LJMPDONE
DONE:
RETI
END
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第四章使用说明及调试
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,以及检查加载的程序是否相对应。
以达到最佳的效果。
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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及基本要求,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。
我非常荣幸和感谢在寻大勇老师那里学到很多实用的知识。
在此感谢寻老师对我的指导~
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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出版社7、《51系列单片机设计实例》楼然苗等编北京航空航天大学出版社8、《计算机硬件技术基础实验教程》黄勤等编重庆大学出版社4、《微型计算机接口技术及应用》刘乐善主编华中科技大学出版社5、《单片微型计算机原理及接口技术》陈光东等华中科技大学出版社
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附录设计电路原理图
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