基于單片機的多用戶門鈴本科論文

1、 本科畢業(yè)論文(設計)題目： 基于單片機的多用戶門鈴 學院： 物理與電子科學學院 班級： 電子三班 姓名： 鮑鑫 指導教師： 甄海龍 職稱： 助教 完成日期： 2014 年 5 月 9 日 基于單片機的多用戶門鈴摘要：城市居民及居民區(qū)的安全遭到越來越多居民的關注，不少用戶大多數(shù)選取多用戶的門鈴。本設計主要是為了城市居民樓服務，客人只要在樓下按下相應主人的門鈴，住戶就可以聽見，進而決定是否開門，按下室內(nèi)的開關控制樓下的大門是否打開。本文是介紹采用STC89C52來控制的多用戶門鈴，其中包含了設計及軟硬件調(diào)試結果。該設計簡單實用，提高了小區(qū)的安全性，為人們的安全提供了保障。將會越來越多的人采用本設

2、計。關鍵詞：門鈴；STC89C52芯片；軟件調(diào)試及測試；線路組成 目 錄1 引言(1)1.1 論文研究背景(1)1.2 多用戶門鈴概述(1)2 相關器件與原理(1)2.1 單片機STC89C52芯片介紹與引腳功能(1)2.2 LED數(shù)碼管介紹(5)2.3 矩陣鍵盤(6)3 方案設計(7)3.1設計方案的選擇(7)3.2多用戶門鈴設計流程圖(8)3.3門鈴程序編寫概要(9)4 仿真調(diào)試與制作(9)4.1 仿真測試(9)4.2 實物制作與檢測(12)5 結論(12)參考文獻(12)1 引言1.1 論文研究背景隨著人們生活質(zhì)量越來越高，小區(qū)及人們的住宿安全越來越受到人們的重視，使用本設計可以保障人們

3、的住宿環(huán)境安全，而且可以提高人們的生活質(zhì)量。本設計采用STC89C52單片機使八個住戶的門鈴得到控制，從畫電路圖到仿真測試到實物模仿，本設計詳細的介紹了其設計目的，設計過程及制作流程。此多用戶門鈴通過STC89C52單片機來實現(xiàn)多用戶門鈴的作用，連線結構及器件的連接狀態(tài)都做了詳細的闡述，管腳結構及管腳的功用也說明了其與本設計的聯(lián)系，它的應用范圍也就越來越大。STC89C52單片機具有微電壓，高端效能CMOS8位，此片內(nèi)包含9K byts 的可以重新擦改的只能讀寫代碼存儲器(EPR0M),這種器件選用的是ATMEL公司的占用面積小、復雜度高不易丟棄性存儲技術，和標配的80C51和80C52產(chǎn)品中

4、的片內(nèi)代碼和引腳匹配，芯片允許程序存儲器在系統(tǒng)內(nèi)部修改源程序或被一個非專業(yè)的的非易失存儲器的程序員所修改。單片機內(nèi)有具有8位內(nèi)置處理單元（CPU）和FLash儲存單元結構，強有力的效用的STC89C52單片機對很多非常復雜的控制利用場景都適用。1.2 多用戶門鈴概述本設計詳細的介紹了其設計目的，設計過程及制作流程。該多用戶門鈴以STC89C52單片機當作內(nèi)置處理單片機，詳細介紹了連線結構，管腳結構及管腳的效用，使其便于擴展功能。適應了時代的發(fā)展要求及人們的安全保障。由平常的每家住戶的客人按每家的門到本設計的由樓下的一個總門鈴來控制，大大的節(jié)約了材料及住戶的經(jīng)費，節(jié)約了社會資源，方便了人們的生活

5、。也不會減小小區(qū)的安全性，也不會使客人感覺到浪費時間，使客人第一時間與樓主取得聯(lián)系。如果樓主更多本設計的價值就回的到更加的體現(xiàn)2 相關器件與原理2.1 單片機STC89C52芯片介紹與引腳功能芯片STC89c52是由STC集團花費數(shù)年時間研究開發(fā)商出來的具有非常小的消耗、極點效益CM0S 8位微處理元件，它包含 8K 的元件能重復編程FlAsh儲存單元。STc89c52包含完美的McS-51內(nèi)處理器，而且更加完善了芯片需要修改的地方，使其包含了原先的51芯片不包含的的功能。單芯片中，包含變通的的8 位CPU 和使元件能夠重復編譯FlAsh單元，使得STc89c52為大多數(shù)嵌入式治理管理方面供給

6、非常實用、很高效益的處理方法。芯片中有許多功效的雙列直插式電路，主要功能：1.包括18k結構單元，546結構ram口， 46串線I/O 口，小犬換位定位器，包括7K eproom，m81OO重復接口，5個20 位計時結構、數(shù)字緩沖器，六外部起始位置重新進入結構。2.具有1片七方面四位間歇構造（配合原先的51的五片面二級間歇構造），完善的三級全面串行接端。其余STc89c52 能夠編制到OHz 非動結構元件處理，能夠撐持兩種純元件能夠選擇的處理程序能力。3.在空隙時間下，CPU 不在運行，可以讓ram運行程序、計算時間端口、并行端、間歇進行任務。在沒有供給的情況下，儲蓄ram的方法，動蕩器將會停

7、止運作，芯片所有程序不在運行，等到再次斷路或者芯片重新歸位為止。4.運作速度的極限是35MHz，7t/12t能夠挑選。5.STC89C52有很高的工作電源電壓，可為2.75V,當工作在4V時，電流相當于5V工作時的1/7。STc89c52在 17hz作業(yè)時，運行環(huán)境需要的保持電流為4.5ma，間歇狀態(tài)為3mA。6.在沒有輸入的狀態(tài)下就只有電流40A。在只有小型微電源下就能進行運行。它具有以下特點： （1）STC89C52與普通的單片機環(huán)境管腳都是匹配的不會發(fā)生沖突。 （2）芯片中6k字節(jié)能夠在運行的狀態(tài)下，同時不間斷的編寫運行期間需要的子程序及保存所需要的程序。 （3）全面安全的運行狀態(tài)下,工

8、作范圍:OHz27MHz；3塊儲存子程序的器件；1487位底部處理器。 （4）32位單雙方面的不間斷同步工作線路。 （5）三塊16位計算器件外加九個中斷器件,三級間歇工作指令。7.中斷和斷供的作業(yè)環(huán)境下具有非常強大的不受環(huán)境影響的功能: （1）高級抵擋外部電力干擾(Esd保護) ,簡單而且在非常短的時間內(nèi)發(fā)出3、4kv的干擾脈沖。 （2）范圍大的電源,可以不用擔心元件移動 ； （3）超大面積溫度跳躍程度,-7082 ；不允許ALE輸出;；小消耗:無供應的情況下運行所需要的電流0.3 A 。8.間歇環(huán)境下:最大消耗4ma 。9.不出現(xiàn)異常的工作環(huán)境狀態(tài)下:最大消耗5mA-8mA 。10.無供應的

9、狀態(tài)就能通過其他中斷斷接,對于自立發(fā)電設備,如水轉(zhuǎn)器、消耗器、便攜裝備等非常有利。 圖1 STC89C52引腳圖結構 STC89C52 芯片端口功能闡述了其40 個端口可以歸納為4 種：輸入、計數(shù)、運行器件和I0 端口，上圖1為其引腳分布，其各部分引腳功能如下：1、電源（1)VCC - 芯片的電源，接電源+5V；當然也可以是3.3V 供電的芯片。 VSS - 接地端口。 2、計時器件XTaL1、XTaL2 -為芯片產(chǎn)生上下計時脈沖的線路相對進出接口。 3、控制線路共有4 條， ALePR0G 運行環(huán)境下可以讓其中EPR0M（編譯電流原先的AT89c51 使用過，現(xiàn)在生產(chǎn)的51 單片機能夠在運行

10、的狀態(tài)下編輯程序，一條USB 線就能夠讓芯片正常使用，現(xiàn)在生產(chǎn)的51 單片機都不具有VPP 功能。）4、Ale功用：具備保存PO口運行環(huán)境并進行顯示出低8 位的結構。如果需要ALE輸出結果為零可以在EFREH上地址上置O，并且ALE在單片機執(zhí)行MOVC和MOV才會起具體作用。5、 Pp0G 功用：其中具備EPR0m 的單片機，而且EPR0m設計的環(huán)境下，觸發(fā)并發(fā)出編程脈沖。4. PseN 外部R0m 讀寫應用脈沖。5. RSTVpd 返回第二供應。6. Rst（REset）功用：返回供應脈沖端口。7. Vpd功用：在Vcc 無能源的情況下，為第二輸入。8. EavppR0m選用芯片中的EPR0

11、m供應能源。9. EA 功能：內(nèi)外部ROM 選擇端口。Ea端口鏈接到提供電力的設備。至此，一個單片機就接好，首要需要做的是使單片機的功能使能端的燈亮起來，檢查能否可用。當變成內(nèi)部存儲器時，將會跳到下一個時鐘脈沖。10. Vpp 功用：其中具備EPR0m 的器件，在EPR0m運行環(huán)境中，加載運行程序電源VPp。11. IO 線STC89C52 共有4 個8 位并串行I0 端口：P0、P1、P2、P3 口，共32 個端口。P3端不但配備配備功用，加載于不是非常普遍脈沖進入及應用脈沖（屬應用端口）。12. 搖擺器端口：片內(nèi)具有按照時間先后順序的元件結構，其正常工作的條件是提供適當?shù)碾娮影l(fā)射脈沖，在芯

12、片中已集結成了振蕩環(huán)境，使用晶體振蕩環(huán)境，接18、19引 腳。13. 復位管腳：復位在程序中的作用非常重要，利用好此端口在理解單片機功能及程序中非常重要，相當于重啟功能。其中P3口不僅可以作為正常I/0口，另有其他不同的復用功能，可見下表1 表1 P3口引腳復用功能引腳號復用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（中斷源的O）P3.3INT1（中斷源的1）P3.4TO（定時器O器件進入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6/WR（器件數(shù)據(jù)保存結構作用寫過程）P3.7/RD（器件數(shù)據(jù)保存作用讀過程）2.2 LED數(shù)碼管介紹 LED數(shù)碼管（LED Sege

13、nt Diplays）是通過九個發(fā)光二極管組合成為一個“8”圖形的結構單元，線路具有特定的結構，只要知道它的結構圖形，即公共電極。正向壓降一般為其具體分類為：1. 按其組成結構可以歸類為：共陰和共陽型。 （1）共陰型LED需要的能量很少，每一個段筆畫點亮時則其輸入為高電平，如圖2所示。 圖 2 共陰型原理圖 （2）共陽型LED需要的能量很多，每一個段筆畫點亮時則其輸入為低電平，如圖3所示。 圖 3 共陽型原理圖 （3）不管是共陰還是共陽都需要外接一個數(shù)百歐姆電阻。2.外形也有很多的形式，電子產(chǎn)品中多運用“0.5”和“0.6”。3.顏色具有很多，常用的有紅色和綠色。亮度也有強弱的劃分，分為超亮，

14、高亮和普亮。4.靜態(tài)顯示時要保證輸入電流為10ma，動態(tài)掃描顯示，需要加大脈沖電流，超過40ma容易燒壞數(shù)碼管。Led數(shù)碼管具有不同的代碼以致顯示不同的數(shù)字，其代碼編碼表為表2： 表2 八段數(shù)碼管段編碼表字形 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 黑共陽 OCOOF6 0A6 OBO 97 96 84 OFB 8O 6O OFA共陰 4B 2C 3B 25 42 63 5D 09 20 7E 22 通過上表可以輔助連線來達到所需要的便捷。2.3 矩陣鍵盤 矩陣鍵盤換種說法是單片機外接鍵盤電路，通過此器件來實現(xiàn)外接及用戶對單片機的控制。1.按鍵的分類 （1）按照按鍵結構鍵盤重的按鍵可以分為兩種

15、,分別為觸點式開關按鍵和無觸點式開關按鍵。兩個都有各自的優(yōu)點，前者價格便宜，后者使用的時間長。 （2）按照接口原理又能歸納為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩類，由于識別鍵碼的方式和輸出鍵碼的結果不同，造成了這種區(qū)別，它們分別是由硬件和軟件識別的。硬件鍵盤使用方便但價格昂貴，因而一般在實際應用中實用的較少。軟件通過編譯程序來控制非編碼鍵盤，其生成的結果是獨立的或者是并接形式，前一類別的更加便宜而且性能相對穩(wěn)定。2.按鍵的輸入原理機械觸點式按鍵開關，其原理是機械的控制變成電子上的與非操作，從而達到我們所需要的要求。按鍵通常是通過開關狀態(tài)來判斷所生成的數(shù)據(jù)，復位鍵可以直接復位是由專業(yè)的電路組成。軟件結構決定按

16、鍵信息的輸入過程。一個鍵盤與單片機溝通是通過特殊的接口電路完成的。若是用戶按下鍵盤中的某一個鍵，則按照程序中的專業(yè)指令來中斷或查詢程序中的某一個功能，進而完成輸入數(shù)據(jù)，若是沒有鍵按下則繼續(xù)執(zhí)行其他程序。3按鍵的電路圖解本程序中用得就是44矩陣鍵盤，它是由4根行線和4根豎線通過特殊的方式連接起來的，按鍵作用于交叉的方位上。行列線是斷開的，按鍵被按下時，行線與列線接觸，由于行線全都是高電平，也就是接在電源上，由圖4知，當按鍵按下時，行列兩線就接通，進而行線由列線的電壓決定，進而判斷按鍵按下。由于無論哪個鍵按下均會影響所在的行列線的電位高低，所以還必須進行鍵位分析進而判斷按鍵的具體輸出。 圖 4 4

17、4矩陣鍵盤電路原理圖3 方案設計3.1設計方案的選擇方案一 ：由于要實現(xiàn)本設計的功能，如果輸出端口只能由一個簡單的單片機驅(qū)動，根據(jù)所需的負載不同，可以使門鈴響起且亮起相應的數(shù)字，從而實現(xiàn)相應的功能，其方案為圖5。因為芯片和負載非常繁雜為了使電路更加簡單和實用，價格要便宜，所以方案要升級。 圖5 方案一單片機就會變得非常浪費，它是通過器件分開使用，來實現(xiàn)相應的住戶與客人的聯(lián)系，其實物圖克以看出其非常的狼費一個鍵盤對應一個單片機，非常的復雜與繁瑣。如圖6 圖6 方案一結構圖 方案二：考慮到住戶需要簡單,實用，經(jīng)濟，美觀等特點。運用STC89C52單片機的P4口當成輸入管腳，使其他單片機接入的很少，

18、電路環(huán)境變得簡單。本方案使用八個負載，其余端口可以實現(xiàn)相應功能，技術要求，成本結算也少，周期率也低，可以再附加程序使得具有更多的功能，例如加上視頻功能及對話功能，可以根據(jù)具體要求來附加功能。具體的控制方案如圖6 圖6 方案二3.2多用戶門鈴設計流程圖根據(jù)設計所需要的功能，為使功能容易實現(xiàn)。節(jié)約資源，編程簡介，達到所需要的要求。功能齊全，而且使用戶花更少的錢獲得更多的用處。如圖7為其流程圖 圖7 流程圖3.3門鈴程序編寫概要本設計給端口P2和P4口置高電平，在運行的過程中，來判斷按下開關與否，如果按下開關就回自動的運行源程序，給相應的引腳提供相應的高低電平，延時程序被調(diào)用來使LED數(shù)碼顯示管顯出

19、相應的樓門號。這是本設計的主要功能，進入編程環(huán)境并載入單片機進行反復的檢查，最后達到要求，使用匯編語言簡單易行。本程序主要是通過“客人”按鈕，就是連在P1.0到P1.7來實現(xiàn)輸入，通過INPUT指令來實現(xiàn)輸入，從鍵盤上的0到16顯示數(shù)字，即樓門號來實現(xiàn)顯示所輸入的數(shù)字，即客人所要見的住戶，通過MOVC指令來使數(shù)碼管顯示出相應的數(shù)字，通過控制指令來使P2.3高電平，使蜂鳴器響起，提示有人敲門。再通過P3.0到P3.7即住戶鍵盤輸入端來按下相應的按鈕，通過IF或CASE指令來判斷是否一樣與客人按下的數(shù)字，進而說明住戶按下相應客人的按鈕，說明客人面前的大門就會打開，進而進入相應的樓層，進而進入相應的

20、房間。實現(xiàn)客人與住戶的聯(lián)系。4 仿真調(diào)試與制作4.1 仿真測試單片機開發(fā)過程當下需要外部設備和軟件的相互影響，這里對外部設備的環(huán)境適當?shù)慕o出了周密的解釋，所用軟件在運行過程中來使所需要的應用結果設計開發(fā)。進而這里將平時學習的C語言、匯編語言源程序轉(zhuǎn)換為機器碼，CPU可以執(zhí)行此程序。轉(zhuǎn)變過程非常復雜也可以非常簡單:一類是手動的操作，此外還有電腦操作?，F(xiàn)在大多數(shù)人放棄手動匯編的方法。通過變碼的硬件或軟件設備將源代碼變?yōu)殡娔X直接使用的二維碼是電腦完成轉(zhuǎn)變的工作過程。a51運行的是以前的Mcs-52電腦可識別變碼程序，由于芯片運用環(huán)境的飛快進步，如今經(jīng)常見到的匯編語言慢慢變成了一種上一檔次的程序，單片

21、機的運行環(huán)境與各部分結構也在不停的更新過程中，現(xiàn)在的KEil軟件是當今社會非常流行的適合大多數(shù)單片機運行的仿真環(huán)境，目前大多數(shù)仿真運行客戶端發(fā)表言論表示撐持keil，可以從中得到其的普遍接受性。Keil通過其中的某臺集結開發(fā)環(huán)境（uVision）將C整譯元件、各大原件功能的聯(lián)系、數(shù)據(jù)整理和效果完美的運行機器等前后組織在一起，表現(xiàn)出了一個完整的開發(fā)方案。如果是經(jīng)常操作51系列做各種程序的用戶，那么把握住其操作方法是必要的條件。主要是采用C語言匯編編程，但是如果不利用C語言而選擇匯編語言編程的話，Keil含有的簡潔的運行方法和有力的運行操作的元件結構都會令其使用起來非常簡單而且輕松。在仿真運行的環(huán)

22、境中，子程序的DEBUG就能夠代替其結果表現(xiàn)出來，然后依次運行當前的子程序，執(zhí)行當前大程序，進行跟蹤，尾隨子程序，描繪表現(xiàn)結果、單向匯編端、儲存的wds設置、效益評價、按鈕工具指示命令、按下F11鍵，就可以執(zhí)行所代表的程序，每次按下后就會使源程序的指示箭頭指向下一行，代表它運行的結果正確，當進入延時程序的話代表進入了DELAY程序在子程序中，單片機板上流行運行此程序，LED燈就可以輪流暗滅。首先在開始菜單中打開proteus進入模擬區(qū)，進入后在點擊左上方方框下的P按鈕進入選器件界面，如圖8 圖 8 選器件界面圖 在方框中搜索STC89C52芯片，如圖9所示，是方框中顯示出STC89C52芯片，

23、選擇需要的芯片，在適當?shù)奈恢卯嬌纤枰男酒?。芯片可以通過點擊右鍵，選擇方位和方向，如旋轉(zhuǎn)180度或旋轉(zhuǎn)90度或選擇疊像來實現(xiàn)你想顯示的程度， 也可以通過放大與縮小按鈕來調(diào)節(jié)圖的大小，以方便連線。 圖 9 選擇芯片圖 當選擇好各器件后就開始準備連好各接口線，各接線練好后就會顯示出以下接線圖10所示。 圖 10 電路仿真圖 4.2 實物制作與檢測把原件按照相應的效果及相應的目標穿插好，注意電源的正負極。對應的引腳連接要正確，不要接錯。連接好后，首先給電路通上正5V電壓，一切準備就緒后就進行測試。這時電源指示燈會亮起來。按下一鍵對應的樓層就會亮起來，門鈴也會響起。同理，其他的鍵也會產(chǎn)生相應的效果，

24、當按下對應樓層的按鍵，門鈴就滅，顯示器也會滅，進而使門打開。當按下門鈴后又換另一層的住戶門鈴，門鈴還會響但樓層就會換，必須換一個樓層的住戶才能停止門鈴響，樓層的顯示才會滅。5 結論本文以單片機STC89C52為核心加上蜂鳴器，LED燈，晶振電路以及負載電路構成的多用戶門鈴設計。考慮到簡單，功耗低，電路板制作，硬件調(diào)試等手段，采用STC89C52來控制的多用戶門鈴，其中包含了設計及軟硬件調(diào)試結果。該設計簡單實用，提高了小區(qū)的安全性，為人們的安全提供了保障。將會越來越多的人采用本設計。參考文獻1徐愛鈞, 彭秀華. 單片機高級語言C51應用程序設計M. 北京: 北京航空航天大學出 版社, 2006:

25、 44-56.2李廣第單片機基礎北京：北京航空航天大學出版社，2007:P33-363康華光主編.電子技術基礎模擬部分M.第四版.北京:高等教育出版社，2005:P47-884曹漢芳主編.數(shù)字電路與邏輯設計M.第四版.武漢:華中科技大學出版社，2004:99-1025蔡美琴等.MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應用M.北京:高等教育出版社，2006:P56-786先鋒工作室.單片機程序設計實例M.北京:清華大學出版社，2005:P32-697陳柄和.C語言與C+語言程序設計M.北京:北京航空航天大學出版社，2004:P43-978D Andresciani,F Curti,F atera,et al.Measurement of the group-delay difference betwen the principale ststes of polarizat in a low-birefingence terestrial fiber cableJ.Optics Letters,2008,12(6): 884-846.9Jung J H, Shine SY, Lee C H. Effects of pre-chirping on the rep