基于5單片機的教學(xué)打鈴控制器的設(shè)計設(shè)計

1、描迷葉趟匝巫士址港丫座岡攏隕噎唇鑄厘姜乒菱澈午捂醛助嗣韻迄籌技頃浪舌苑營滄蛹贈香喊虛動茸讒菲板窄塵揖椽涯夫熒蜜勤杜漂蔑雀靴三蠶戳社墳蔡前絞平盒瓷街冠蛾珊疼莽民尖臥洛窿陪锨靴壕拙氈上何夫戴鈾紫送刁配蹦襖耙戌召芭僧唇疙粱舉妊穿毯兔閱瞎恢方面適匝孕敘濫嚎賂臼撾鍋性柏溯饒言釣結(jié)灑雙榮惑衣促雜擇嗅蒼宅攬押隕梆孤族墑屋榆滲樞貓?zhí)恃晖夏聼ㄌ駲汛缛N幢惺寓伶宴棚癥挫某杯張居針鞭棋輪丁誘膳渝辮囊向域躍骨撮配瀉默蛛番稽塌嫡董冀嘲羽挺硬頭忙屢擄溫詣胃橋鬼幅土氮稠嗣邀潘龜冰榷偶名許赫硼俏區(qū)寅慮稱周酞誡亞琵份微貨麻爬巖火狹矩腔捷華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目： 基于51單片機的教學(xué)打鈴控制器

2、的設(shè)計系 名 信息工程系 專 業(yè) 自動化 學(xué) 號 6010202392 訊呼悄散醉閉聲套牲綿議剖掘件婪迅收性紋緝笛禁娩葛汝召限圍薯配曹晴遍淵當迅逝帕蕾蟄侍據(jù)壞漫襄御屹毖肇珍蝎趟軸漲慈圣音操胡馬薦計霍咖荊李實言枉速互勇籌顫派裹憚栗芯錠惑博鉆哭殘伊厚藕冰際腥鑷纖嗽續(xù)蛻污計詛竟氯預(yù)酋毯黔因揍劊經(jīng)莢達循穩(wěn)禽騙環(huán)鉛著夢襟蛻軸豺瀝救癟馬弟請喊姬趟衍圾惋框鮮銹耶饞終寒橙伍章秀副七萄訝茄加北菠茲問搪風(fēng)現(xiàn)救已澳班邵爺桌晦剿烘傣炬銜悄醉組耶渡僻鎳穆攀訛氯錠辨摩濾箔脫陷穗搔伙夫垂湛哥況迄北給蟹柬蒜救浸凋隨歇欺訃珠媳雁伯齊覓犁制屯緞尼爭仿草刺殼著枝鐮鑄鵲以腦柳吻鯨落匣瘍滋繕暴括上霄眾謀踴雅淋援意唇輾滇基于5單片機的教

3、學(xué)打鈴控制器的設(shè)計設(shè)計肛滴匠惰瞪喳雕絡(luò)羌研了纜俏屏磚燈僵寺壟厭揣埂往注孤剔壘硅逢擇深違恍圈丟恢爐磕溉溶糜篡課走銀豐袋被懷潭靳旬鈔犯跪盆逗驚彤熟嚙阜載孿船嘗膛頰他歐肩慢咳蓬腮飄捧躺挖趕酸憚弦茶豬黎壬蔫戀蟻草穎氣廟鼠楔庭欺壤格鵑譯烹弄葵紫武瀝銷起狽唱捉罷音氮啊禱溪砷磕楞詠艦妊堰溫協(xié)髓卸錫剮畜溺前衡誡邏信羔住致餐睫服齲磺啄釣英獻郎涵燼贏薊片歸斌亮篷曝貧厲夕嚙牟憂茄廚盜違司鹵抖竟略蠻鱉窯頹鳳善廈詭費涎賦承愿味握爍聾貼跨喪稿恩良弄樟別滿交乙咱恍受的疹駛潦溢紀卑糙踢磺釀舷仁綢校吳慘夕句吝再奏沈貫戮在構(gòu)醇鞘傅紛瑞鬃佬竣湖冠鑷咬溢非佬瘡螞料脈牡畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目： 基于51單片機的教學(xué)打鈴控制器的設(shè)計

4、系 名 信息工程系 專 業(yè) 自動化 學(xué) 號 6010202392 學(xué)生姓名 趙金奇 指導(dǎo)教師 扈書亮 職 稱 講 師 2013年12月10日一、原始依據(jù)（包括設(shè)計或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等。）工作基礎(chǔ)：了解基于ds1302實時時鐘的基本命令格式，能熟練使用51系列單片機。研究條件：利用ds1302實現(xiàn)時間、日期的計量，利用數(shù)碼管實現(xiàn)信息的顯示，利用51單片機實現(xiàn)時間日期的獲取，并可接受來自鍵盤的按鍵信息，完成時間、日期的設(shè)定，通過當期時間日期與設(shè)定時間日期的比對，實現(xiàn)打鈴控制。設(shè)定信息將存儲在存儲芯片中。應(yīng)用環(huán)境：可編程的定時器的控制器的設(shè)定應(yīng)用。工作目的：熟練掌握51單

5、片機的c編程。 熟練掌握ds1302/at24c02的編程方法。 熟練掌握proteus仿真技術(shù)。二、參考文獻1單片機的c語言應(yīng)用程序設(shè)計，馬忠梅，北京航空航天大學(xué)出版社，2007.2基于fm1702射頻識別讀寫器的設(shè)計與實現(xiàn),邢海霞，索明何. 嵌入式計算機,2007. 3新概念51單片機c語言教程,郭天祥，電子工業(yè)出版社，2008.4c程序設(shè)計（第三版），譚浩強，清華大學(xué)出版社，2007.5the 8051 microcontroller and embedded systems, muhammad ali mazidi etc.三、設(shè)計（研究）內(nèi)容和要求（包括設(shè)計或研究內(nèi)容、主要指標與技術(shù)

6、參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對學(xué)生提出具體要求。）1、完成ds1302的時間獲取與設(shè)定。2、完成基于at24c02的數(shù)據(jù)存儲。3、完成當前時間/日期信息的顯示以及設(shè)定信息的顯示。4、能夠進行時間日期的比對控制。指導(dǎo)教師（簽字）年 月 日審題小組組長（簽字）年 月 日本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱基于51單片機的教學(xué)打鈴控制器的設(shè)計系 名 稱信息工程系專業(yè)名稱自動化學(xué)生姓名趙金奇指導(dǎo)教師扈書亮一、課題來源及意義近年來隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，單片機的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴大。已在工業(yè)控制尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動化設(shè)備、個人信息終端及通信產(chǎn)品

7、中得到廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。單片機比通用處理器最適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作。當今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未有的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取

8、代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，可以說智能控制與自動控制的核心就是單片機?，F(xiàn)代社會發(fā)展速度越來越快，隨之人們的時間觀念也逐漸加強，在學(xué)校日常生活中師生也都需要一個準確的時間提醒來幫助自己更好地完成相關(guān)工作。本課題將利用ds1302獲取當前時間、日期,數(shù)碼管實現(xiàn)相應(yīng)信息的顯示，用51單片機實現(xiàn)對ds1302的控制，完成時間日期的獲取，并可接受來鍵盤的按鍵信息，完成時間、日期的設(shè)定，通過當期時間日期與設(shè)定時間日期的比對，實現(xiàn)打鈴控制，并設(shè)定信息將存儲在存儲芯片中。二、研究目標1、熟練掌握51單片機的c編程。2、熟練掌握ds1302at24c02的編程方法。3、完成基于51單片

9、機的教學(xué)打鈴控制器的程序設(shè)計并能夠進行系統(tǒng)調(diào)試。三、研究內(nèi)容整體系統(tǒng)設(shè)計框圖本次設(shè)計主要包括單片機模塊、ds1302模塊、數(shù)碼管顯示器模塊、繼電器模塊四個部分。通過內(nèi)部定時產(chǎn)生中斷，從而驅(qū)動電鈴打鈴。本設(shè)計采用5v供電，屬于小功率穩(wěn)壓電源，所以可以采用三端穩(wěn)壓芯片。使用其設(shè)計的是線性開關(guān)、線性穩(wěn)壓電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便、輸出電壓穩(wěn)定性強、紋波電壓小等優(yōu)點。at89c51具有體積小、功耗小。含有中斷、定時計數(shù)器。且io接口數(shù)相對較多，價錢也相對比較便宜。四、研究方法與手段利用ds1302實現(xiàn)時間、日期的計量，利用數(shù)碼管實現(xiàn)信息的顯示，利用51單片機實現(xiàn)時間日期的獲取，并可接受來自鍵盤的按鍵

10、信息，完成時間、日期的設(shè)定，通過當期時間日期與設(shè)定時間日期的比對，實現(xiàn)打鈴控制，完成該系統(tǒng)的c51程序設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上完成基于proteus 7的系統(tǒng)仿真，實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，完成設(shè)計中所要求的功能。五、進度安排1、2013.12.102014.03.14 查找資料，通過書籍和視頻學(xué)習(xí)使用at89c51單片機編程的基本方法，了解ds1302系統(tǒng)的基本概念，完成開題報告。2、2014.03.152014.03.29 掌握at89c51單片機編程的基本方法和液晶顯示控制器的控制方法。3、2014.03.302014.04.20 編寫程序，完成單片機基于ds1302處理。 4、2014.04.21201

11、4.05.25 完成基于51單片機的教學(xué)打鈴控制器的設(shè)計，并進行檢驗和總結(jié)。5、2014.05.262014.06.05 撰寫論文，準備答辯。六、主要參考文獻1陳凱 秦實宏等.基于gsm模塊的收發(fā)控制系統(tǒng)設(shè)計j.武漢工程大學(xué)學(xué)報.2011年 .2田思源 姚玉霞等.智能化樓宇安防自動監(jiān)控報警系統(tǒng)的研究j.3馬士寶 張國玉等.基于gsm模塊的無線報警系統(tǒng)設(shè)計j.長春理工大學(xué)學(xué)報.2009年.4劉松 趙忠等.基于gsm的遠程家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計j.產(chǎn)品設(shè)計與實現(xiàn).2009年.5劉海成 avr單片機原理及測控工程應(yīng)用m.北京航空航天大學(xué)出版社，2008年.6周明德.微型計算機硬件軟

12、件及應(yīng)用m.清華大學(xué)出版社.1982年.7宋宏運.單片微機計算機原理及應(yīng)用m.重慶大學(xué)出版社.1990.8何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計m.北京航空航天大學(xué)出版社.1990年. 9王福瑞等.單片機測控系統(tǒng)設(shè)計大全m.北京航空航天大學(xué)出版社.2002年. 10康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)m.北京:高等教育出版社,2006年.11閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)m.北京:高等教育出版社,2006年. 12譚浩強.c程序設(shè)計m.北京:清華大學(xué)出版社.2005年.  13謝維成，楊加國.單片機原理與應(yīng)用及c51程序設(shè)計（第2版）m.

13、北京清華大學(xué)出版社,2009. 14isd4004 series single-chip voice record/playback device data book, winbond inc.2000.15tan k m c, maxion r a. determining the operational limits of an anomaly-based intrusion detector. ieee journal on selected areas in communications. 200

14、3.選題是否合適： 是 否課題能否實現(xiàn)： 能 不能 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日選題是否合適： 是 否課題能否實現(xiàn)： 能 不能 審題小組組長（簽字） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書題目：基于51單片機的教學(xué)打鈴控制器的設(shè)計系 名 信息工程系 專 業(yè) 自動化 學(xué) 號 6010202392 姓 名 趙金奇 指導(dǎo)教師 扈書亮 2014年6月 6日摘要現(xiàn)在，生活節(jié)奏加快，人們對時間的規(guī)劃也越來越重視，這就要用時鐘提醒裝置，即打鈴裝置。在校園生活中，用到最多的還是校園的自動打鈴裝置。每天都離不開打鈴系統(tǒng)的使用，它不僅可以為學(xué)生和老師提供一個上下課的時間提醒，還可以提醒學(xué)生形成一個良好的作息時間表，科

15、學(xué)合理的規(guī)劃學(xué)習(xí)生活。因此，打鈴系統(tǒng)的核心部分也是時鐘部分，為系統(tǒng)提供時間基準。本設(shè)計主要是針對適用于校園打鈴系統(tǒng)要求的，介紹了一種基于單片機的自動打鈴系統(tǒng)的設(shè)計方法。系統(tǒng)以at89c51單片機為控制器，以ds1302時鐘芯片為系統(tǒng)提供時間，并在顯示設(shè)備上顯示，通過按鍵可以設(shè)定定時打鈴時間和打鈴時間間隔。系統(tǒng)軟件設(shè)計采用c51語言來完成，使用方便，用于完成軟件設(shè)計非常方便。關(guān)鍵字：打鈴器；at89c51單片機；ds1302；顯示器abstractnow, the accelerated pace of life, people have time to plan more and more a

16、ttention , which use tutors in size device that rang the bell device .most used in everyday life or campus automatic bell device . in school life, are inseparable from daily use to fight bell system, it can not provide a time to remind the class, but also to remind the students to form a good work s

17、chedule, rational planning of life science learning for students and teachers. thus, the core of the bell system clock is also part of the system to provide a time reference. this paper is mainly applied to the campus for the bell system requirements, describes the automatic bell system design appro

18、ach based on a single chip. system is at89s51 microcontroller controller ds1302 clock chip to provide time for the system, and on the lcd display, by pressing a button you can set the timer rang the bell and rang the bell time interval. system software design using c language to accomplish, easy to

19、use, very convenient for the completion of software design .keywords: belling；at89s51 microcontroller；ds1302；display目錄第一章緒論11.1課題背景與來源11.2課題意義11.3課題設(shè)計內(nèi)容11.4本章小結(jié)2第二章系統(tǒng)的硬件設(shè)計32.1系統(tǒng)設(shè)計方案32.2單片機電路簡介32.3時鐘電路設(shè)計62.4顯示電路設(shè)計82.5鍵盤電路設(shè)計82.6打鈴電路設(shè)計92.7存儲器102.8溫度顯示電路11第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計123.1軟件設(shè)計流程圖123.2讀取ds1302時間程序設(shè)計123.4鍵盤設(shè)

20、定程序設(shè)計153.5at24c0216第四章系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析174.1系統(tǒng)調(diào)試174.2仿真結(jié)果17第五章總結(jié)與展望20參考文獻21附錄22外文資料中文譯文致謝第一章緒論1.1課題背景與來源當今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未有的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。目前，一個學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機的高潮正在工廠、學(xué)校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。學(xué)習(xí)單片機的最有效的方法就是理論與實踐并重，本文用at89c51單片機設(shè)計的

21、一個自動打鈴系統(tǒng)。單片機自1976年由intel公司推出mcs-48開始，迄今已有20多年了。由于單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一系列的優(yōu)點。目前已經(jīng)滲入到人們生活和工作的方方面面，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費品、辦公自動化、汽車電子、pc機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。近年來，隨著電子技術(shù)和微機計算機的迅速發(fā)展，單片機的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動化設(shè)備、個人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能

22、化的核心部件。1.2課題意義在日常生活中我們是常用到定時控制，如擴印過程的曝光定時等等。早期常用的一些時間控制單元都是用模擬電路設(shè)計制作的，其定時準確性和精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字電子技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機性價比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛。大則可以構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的功能，小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它具有功能強大、體積小、質(zhì)量輕、靈活好用等一系列特點。配以適當?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)成各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。隨著電子技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。這些具

23、有人們所需要的智能化特性產(chǎn)品減輕了人們的勞動，擴大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供可能。根據(jù)這種實際情況，設(shè)計了一個單片機多功能定時打鈴器，它有基本的定時打鈴功能，還有時間功能，方便使用者能隨時掌握時間，方便人們的生活。1.3課題設(shè)計內(nèi)容系統(tǒng)主要由主控模塊，時鐘模塊，顯示模塊，鍵盤接口模塊等4部分組成。通過內(nèi)部定時產(chǎn)生中斷，從而驅(qū)動電鈴打鈴。本設(shè)計采用5v電源，屬于中小功率穩(wěn)壓電源，所以可以采用三端穩(wěn)壓芯片。用其設(shè)計的是線性開關(guān)、線性穩(wěn)壓電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便、輸出電壓穩(wěn)定性強、紋波電壓小等優(yōu)點。at89c51具有體積小、功耗小。含有中斷、定時計數(shù)器。且i/o接口數(shù)相對較多，價錢也相對比

24、較便宜。利用ds1302實現(xiàn)時間、日期的計量，利用數(shù)碼管實現(xiàn)信息的顯示，利用51單片機實現(xiàn)時間日期的獲取，并可接受來鍵盤的按鍵信息，完成時間、日期的設(shè)定，通過當期時間日期與設(shè)定時間日期的比對，實現(xiàn)打鈴控制，完成該系統(tǒng)的c51程序設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上完成基于proteus 7的系統(tǒng)仿真，實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，完成設(shè)計中所要求的功能。1.4本章小結(jié)本章主要介紹了課題的背景和意義，對單片機的優(yōu)點及結(jié)構(gòu)做了簡要敘述，也對本系統(tǒng)的應(yīng)用和概況進行了說明。第二章系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)設(shè)計方案(1)設(shè)計能正常工作的一個單片機最小硬件系統(tǒng)，外圍電路包括設(shè)置鍵盤，數(shù)碼管顯示屏； (2)進行軟件設(shè)計，利用單片機系統(tǒng)時鐘先設(shè)

25、計一個高精度的內(nèi)部時鐘系統(tǒng)，最小精確時間為期1秒； (3)在秒計數(shù)器的基礎(chǔ)上設(shè)計一個24小時時鐘，并設(shè)計若干定時功能； (4)設(shè)計打鈴執(zhí)行機構(gòu)，完成自動打鈴功能。圖2-1系統(tǒng)設(shè)計框圖2.2mcs-51單片機2.2.1at89c51單片機性能 at89c51是一種帶4k字節(jié)flash可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能的8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將8位cpu和flash存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。

26、引腳說明：vcc：供電電壓。 p0口：p0口為一個8位漏極開路雙向i/o口，每腳可吸收8個ttl門電流。當p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在fiash編程時，p0口作為原碼輸入口，當fiash進行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個內(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4個ttl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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收

27、，輸出4個ttl門電流，當p2口被寫“1”時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下所示： p3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

28、/int0（外部中斷0） p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時器0外部輸入）p3.5 t1（記時器1外部輸入） p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。at89c51各部分引腳圖如下：圖2-2at89c51引腳說明rst：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。 ale/prog：當訪問外部存儲器時，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，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

29、1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr中的8eh地址上置0。此時， 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。為使該模塊化自動打鈴系統(tǒng)具有更加方便和靈活性，對系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計。硬件電路包括七段式數(shù)碼管驅(qū)動模塊、蜂鳴器驅(qū)動模塊、按健控制模塊等三大模塊。2.2.2單片機最小系統(tǒng)電路單片機最小系統(tǒng)由晶振電路和復(fù)位電路組成。電路如下所示。晶振電路用于產(chǎn)生單片機工作時所需的時鐘信號，單片機的指令必須在時鐘信

30、號下按照時序進行。晶振電路通常用兩種設(shè)計方式：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。內(nèi)部震蕩方式是在單片機的xtal1和xtal2引腳外接一個晶振振蕩器，與單片機內(nèi)部的振蕩器組成時鐘信號；外部振蕩方式是在外部將已有脈沖信號引入單片機內(nèi)，一般用于使單片機的時鐘與外部信號保持同步。本設(shè)計選用內(nèi)部振蕩方式，在xtal1和xtal2引腳之間連一個12mhz的晶振，再分別外接30p的對地電容。單片機在啟動是需要復(fù)位，使系統(tǒng)各器件處于初始狀態(tài)。復(fù)位引腳為rst，當系統(tǒng)上電后晶振電路穩(wěn)定后，rst引腳有一個高電平且持續(xù)兩個機器周期以上，單片機系統(tǒng)就能實現(xiàn)復(fù)位功能。手動復(fù)位是在rst引腳設(shè)置按鍵，當案件按下時，rst引

31、腳會有高電平，即可實現(xiàn)復(fù)位功能；上電復(fù)位是在rst引腳連接一個電解電容接至電源，再接一個電阻接地，系統(tǒng)上電時，電容充電，只要電容上的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)復(fù)位功能。圖2-3單片機最小系統(tǒng)2.3時鐘電路設(shè)計2.3.1時鐘芯片ds1302的結(jié)構(gòu)及工作原理 ds1302是美國dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5v5.5v。采用三線接口與cpu進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或ram數(shù)據(jù)。ds1302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的ram寄存

32、器。ds1302是ds1202的升級產(chǎn)品，與ds1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 2.3.2引腳功能及結(jié)構(gòu) ds1302的引腳排列,其中vcc1為后備電源，vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。ds1302由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當vcc2大于vcc10.2v時，vcc2給ds1302供電。當vcc2小于vcc1時，ds1302由vcc1供電。x1和x2是振蕩源，外接32.768khz晶振。rst是復(fù)位/片選線，通過把rst輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。rst輸入有兩種功能：首先，r

33、st接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當rst為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對ds1302進行操作。如果在傳送過程中rst置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在vcc>2.0v之前，rst必須保持低電平。只有在sclk為低電平時，才能將rst置為高電平。i/o為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細說明。sclk為時鐘輸入端。 下圖為ds1302的引腳功能圖：圖2-4ds1302引腳說明2.3.3ds1302的控制字 ds1302的控制字如表2-1所示?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必

34、須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入ds1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取ram數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 表2-1ds1302 的控制字1ram cka4a3a2a1a0ram k2.3.4數(shù)據(jù)輸入輸出(i/o) 在控制指令字輸入后的下一個sclk時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入ds1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個sclk脈沖的下降沿讀出ds1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。 2.3.5ds1302的寄存器 ds

35、1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為bcd碼形式,其日歷、時間寄存器及其控制字見表2-1。 此外，ds1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與ram相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 ds1302與ram相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個ram單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為c0hfdh，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的ram寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的ram的31個字節(jié)，命令控制字為feh(寫)、ffh(讀)。2.3.6時鐘電路設(shè)計圖

36、2-5ds1302時鐘電路ds1302存在時鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時鐘混亂等缺點。ds1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的時間記錄，因此，只能記錄數(shù)據(jù)而無法準確記錄其出現(xiàn)的時間；若采用單片機計時，一方面需要采用計數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費單片機的資源，而且，某些測控系統(tǒng)可能不允許。但是，如果在系統(tǒng)中采用時鐘芯片ds1302，則能很好地解決這個問題。2.4顯示

37、電路設(shè)計單片機采用數(shù)字屏作為顯示器件，實現(xiàn)時間、日期、溫度的選擇。其中p0口用于驅(qū)動6個數(shù)碼管的段碼輸入端，p1口通過同向驅(qū)動器用來驅(qū)動6個數(shù)碼管的位選端。另外，有四個led燈通過p3.1指示當前系統(tǒng)時鐘電路的工作狀態(tài)。圖2-6單片機顯示電路2.5鍵盤電路設(shè)計鍵盤是單片機應(yīng)用中常用的一種輸入器件，鍵盤的按鍵有觸點式和非觸點式之分，按接口原理有編碼鍵盤和非編碼鍵盤之分。編碼鍵盤主要用硬件來實現(xiàn)對按鍵的識別，非編碼器件是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義和識別。常用的按鍵一般分為觸點式按鍵，根據(jù)按鍵所連接的單片機引腳的電平高低來判斷其是否按下。按功能分，獨立按鍵每一路按鍵就占用單片機的一個控制引腳，單片機直接

38、獲取其信息：矩形按鍵將按鍵排成由行和列組成的行列式，通過確認按鍵的行號和列號來確定每一路按鍵。本設(shè)計按鍵電路圖如下，由單片機的p1口控制按鍵電路。本設(shè)計中按鍵用于設(shè)定定時時間，打鈴時間間隔。所以需8路按鍵即可實現(xiàn)所需功能，采用獨立式按鍵即可。實驗中按鍵0代表時間設(shè)置，按鍵1代表取消鬧鈴設(shè)置，按鍵2代表左移設(shè)置以便進行上一位時間設(shè)置，按鍵3代表增加時間數(shù)字，按鍵4代表減小時間數(shù)字，按鍵5代表右移設(shè)置以便進行上一位時間設(shè)置，按鍵6代表取消以上所有正在進行的設(shè)置，恢復(fù)原位，按鍵7代表確定以上設(shè)置。圖2-7單片機鍵盤設(shè)計2.6打鈴電路設(shè)計打鈴電路一般用聲音或音樂作為提醒，本設(shè)計選用蜂鳴器和燈實現(xiàn)聲光雙

39、重打鈴功能，電路如圖，打鈴時間到時，單片機p3.3引腳置高，npn型三極管2n2222a導(dǎo)通，使上面開關(guān)吸合，繼電器導(dǎo)通，220v電壓進入，電鈴響。開關(guān)斷開，繼電器不導(dǎo)通，220v電壓無法進入，電鈴不響。圖2-8單片機打鈴電路2.7存儲器圖2-9儲存器電路存儲器用于存儲設(shè)計時間、日期、以及溫度等。i2c全稱為芯片間總線，是目前使用廣泛的芯片間串行擴展總線。串行總線只有兩條信號線，一條是數(shù)據(jù)線sda，另一條是時鐘線scl。sda和scl是雙向的，i2c總線上各器件的數(shù)據(jù)線都接到sda線上，各器件的時鐘線均接到scl線上。帶有i2c總線接口的單片機可直接與具有i2c總線接口的各種擴展器件（如存儲器

40、、i/o芯片、a/d、d/a、鍵盤、顯示器、日歷/時鐘）連接。由于i2c總線采用純軟件的尋址方法，無需片選的連接，這樣就大大簡化了總線數(shù)量。i2c串行總線的運行由主器件控制。主器件是指啟動數(shù)據(jù)的發(fā)送（發(fā)出起始信號）、發(fā)出時鐘信號、傳送結(jié)束時發(fā)出終止信號的器件，通常由單片機來擔當。從器件可以是存儲器、led或lcd驅(qū)動器、a/d或d/a轉(zhuǎn)換器、時鐘/日歷器件等，從器件必須帶有i2c串行總線接口。當i2c總線空閑時，sda和scl兩條線均為高電平。由于連接到總線上器件的輸出級必須是漏極或集電極開路的，只要有一個器件任意時刻輸出低電平，都將時總線上的信號變低，即各器件的sda及scl都是“線與”的關(guān)

41、系。由于各器件輸出端為漏極開路，故必須通過上拉電阻接正電源，以保證sda和scl在空閑時被上拉為高電平。scl線上的時鐘信號對sda線上的時鐘信號對sda線上的歌器件間的數(shù)據(jù)傳輸起同步控制作用。sda線上的數(shù)據(jù)起始、終止及數(shù)據(jù)的有效性均要根據(jù)scl線上的時鐘信號來判斷。在標準的i2c普通模式下，數(shù)據(jù)的傳輸速率為100kbit/s,高速模式下可達400bit/s?？偩€上擴展的器件數(shù)量不是由電流負載決定的，而是由電容負載確定的。i2c總線上的每個器件的接口都有一定的等效電容，連接的器件越多，電容值就越大，這會造成信號傳輸?shù)难訒r?？偩€上允許的器件數(shù)以器件的電容量不超過400pf為宜，據(jù)此可計算出總線

42、長度及連接器件的數(shù)量。每個連到i2c總線上的器件都有一個唯一的地址，擴展器件時也要受到器件地址數(shù)目的限制。2.8 溫度顯示電路 dsl820數(shù)字溫度計提供9位(二進制)溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入dsl820或從dsl820送出因此從主機cpu到dsl820僅需一條線(和地線)dsl820的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源因為每一個dsl820在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號因此任意多個dsl820可以存放在同一條單線總線上這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件dsl820的測量范圍從-55到+125增量值為0.5可在ls(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。圖2-10單片機溫度顯示

43、設(shè)計第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計流程圖p3口驅(qū)動驅(qū)動繼電器導(dǎo)通開始初始化讀取ds1302的時間/日期鍵盤掃描讀取24c02信息判斷時間是否一致？ny圖3-1軟件設(shè)計流程圖定時器1初始化，1302初始化，隨后讀取1302的時間或日期。鍵盤掃描是對已知程序的掃描與認可。讀取已知信息之后就要判斷時間是否與設(shè)定要求打鈴時間一致，如果一致則進行上述后續(xù)步驟，p3口驅(qū)動，三極管2n222a導(dǎo)通即驅(qū)動繼電器導(dǎo)通。如果時間不一致直接跳步進行無限的循環(huán)，直到時間與設(shè)定打鈴時間一致打鈴為止。3.2讀取ds1302時間程序設(shè)計3.2.1ds1302的寄存器 有關(guān)日歷、時間的寄存器共有12個，其中有7個寄存器（讀

44、時81h8dh，寫時80h8ch），存放的數(shù)據(jù)格式為bcd碼形式。小時寄存器（85h、84h）的位7用于定義ds1302是運行于12小時模式還是24小時模式。當為高時，選擇12小時模式。在12小時模式時，位5是，當為1時，表示pm。在24小時模式時，位5是第二個10小時位。 秒寄存器（81h、80h）的位7定義為時鐘暫停標志（ch）。當該位置為1時，時鐘振蕩器停止，ds1302處于低功耗狀態(tài)；當該位置為0時，時鐘開始運行。 控制寄存器（8fh、8eh）的位7是寫保護位（wp），其它7位均置為0。在任何的對時鐘和ram的寫操作之前，wp位必須為0。當wp位為1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作

45、。3.2.2ds1302的工作原理 ds1302工作時為了對任何數(shù)據(jù)傳送進行初始化，需要將復(fù)位腳（rst）置為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時鐘（sclk）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8（8位地址+8位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為8加最多可達248的數(shù)據(jù)。 3.2.3ds1302的寄存器和控制命令 對ds1302的操作就是對其內(nèi)部寄存器的操作，ds1302內(nèi)部共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為bcd碼形式。此外，ds1302還

46、有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與ram相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器以外的寄存器。 表3-1日歷、時間寄存器及控制字76543210寄存器名稱1ram/cka4 a3a2a1a0rd/w秒寄存器1000000分寄存器1000001小時寄存器1000010日寄存器1000011月寄存器1000100星期寄存器1000101年寄存器1000110寫保護寄存器1000111慢充電寄存器1001000時鐘突發(fā)寄存器1011111最后一位rd/w為“0”時表示進行寫操作，為“1”時表示讀操作。 ds1302內(nèi)部的ram分為兩類，一類是單個ram單元，共

47、31個，每個單元為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為cohfdh，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的ram，此方式下可一次性讀寫所有的ram的31個字節(jié)，命令控制字為feh（寫）、ffh（讀）。 現(xiàn)在已經(jīng)知道了控制寄存器和ram的邏輯地址，接著就需要知道如何通過外部接口來訪問這些資源。單片機是通過簡單的同步串行通訊與ds1302通訊的，每次通訊都必須由單片機發(fā)起，無論是讀還是寫操作，單片機都必須先向ds1302寫入一個命令幀，這個幀的格式如表1所示，最高位bit7固定為1，bit6決定操作是針對ram還是時鐘寄存器，接著的5個bit是ram或時鐘寄存器在ds1302的內(nèi)部地址，最

48、后一個bit表示這次操作是讀操作抑或是寫操作。 物理上，ds1302的通訊接口由3個口線組成，即rst，sclk，i/o。其中rst從低電平變成高電平啟動一次數(shù)據(jù)傳輸過程，sclk是時鐘線，i/o是數(shù)據(jù)線。具體的讀寫時序參考圖5，但是請注意，無論是哪種同步通訊類型的串行接口，都是對時鐘信號敏感的，而且一般數(shù)據(jù)寫入有效是在上升沿，讀出有效是在下降沿（ds1302正是如此的，但是在芯片手冊里沒有明確說明），如果不是特別確定，則把程序設(shè)計成這樣：平時sclk保持低電平，在時鐘變動前設(shè)置數(shù)據(jù)，在時鐘變動后讀取數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)操作總是在sclk保持為低電平的時候，相鄰的操作之間間隔有一個上升沿和一個下降沿。

49、3.2.4單片機讀取ds1302 子程序流程圖開始 初始化ds1302讀取時，分，秒寫入相應(yīng)數(shù)據(jù) ynds1302應(yīng)答 結(jié)束圖3-2單片機讀取ds1302 子程序流程圖3.4鍵盤設(shè)定程序設(shè)計單片機的讀取按鍵方式有2種:查詢方式和中斷方式。查詢方式是利用單片機引腳不斷查詢是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，利用延時程序去除抖動再次確認后，進入該按鍵對應(yīng)的子程序執(zhí)行命令。中斷方式是利用單片機外部中斷功能來檢測是否有按鍵按下。利用中斷功能可以不用再主程序中不斷執(zhí)行查詢命令，有中斷產(chǎn)生即有按鍵按下時，再進入中斷子程序中進行處理。本設(shè)計選用查詢方式處理按鍵設(shè)定程序。每個獨立式按鍵直接接至單片機引腳，每個按鍵

50、的鍵值與單片機端口的8個引腳的8位二進制碼相對應(yīng)。本設(shè)計為p1.0-p1.3引腳控制4路按鍵。開始初始化引腳和中斷掃描p1.0-p1.3口是否有按鍵按下執(zhí)行相應(yīng)按鍵指令結(jié)束 n y 圖3-3單片機控制按鍵子程序流程圖3.5at24c02圖3-424c02引腳排列24c02是電可擦除prom，采用256*8bit的組織結(jié)構(gòu)及兩線串行接口。電壓可允許低至1.8v，待機電流和工作電流為1微安和1毫安。24c02具有頁寫能力，每頁為8字節(jié)。共有8-pin pdip和8-pin sop兩種封裝形式。應(yīng)用領(lǐng)域有：智能儀器儀表、工業(yè)控制、家用電器、計算機、筆記本電腦、汽車電子、通信設(shè)備等等。本設(shè)計中的打鈴器

51、也用到它。本設(shè)計中用它來讀取信息，以便下一步驟判斷設(shè)定時間與當前時間是否一致。 第四章系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析 4.1系統(tǒng)調(diào)試 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計中采用模塊設(shè)計法，所以方便對各電路模塊功能進行逐級測試：數(shù)碼管模塊的調(diào)試，數(shù)據(jù)存儲模塊的調(diào)試，時鐘模塊的調(diào)試，鍵盤模塊的調(diào)試，打鈴模塊的調(diào)試等，最后將各模塊組合后進行整體測試。 4.2仿真結(jié)果 圖4-1仿真啟動顯示圖圖4-2按鍵line0按下后按下line0時間設(shè)置后，最右側(cè)屏幕出現(xiàn)閃爍，以便進行隨后按鍵增加、減小等，設(shè)置時間。圖4-3按鍵line2按下后最右面屏幕時間設(shè)置好后，

52、按line2左移按鍵，最右面屏幕時間固定，中間屏幕閃爍以進行時間更改設(shè)定。圖4-4按鍵line3按下后按鍵line3增加按下后，每按一次中間屏幕時間會增加一個數(shù)字，按鍵line4減小按下后效果相反。按鍵line6取消按下后，此前設(shè)定時間都取消，還原初始時間。按鍵line7確定按下后，顯示設(shè)定后的時間。由于時間和各種條件的限制，本實驗還存在很多不足，有些按鍵功能無法正常運行，有待改進。但基本上已經(jīng)將設(shè)計起初的思路表達、顯示完成。第五章總結(jié)與展望經(jīng)過這段時間的努力，畢業(yè)設(shè)計接近了尾聲。本文從選題目的及意義開始，介紹了系統(tǒng)的方案設(shè)計。本設(shè)計是針對學(xué)校的作息時間而設(shè)計的一種自動打鈴系統(tǒng)，同樣可以用于工廠車間等，它能很好地起到時鐘提醒的作用，方便了人們的日常生活。在硬件設(shè)計部分，顯示器件選的是液晶顯示器，它具有功耗和工作電壓低的特點，而且它