基于單片機(jī)的門鈴設(shè)計(jì)

1、華北理工大學(xué)輕工學(xué)院Qing Gong College North China Uni versity of Scie nee and Tech no logyEDA輔助設(shè)計(jì)結(jié)課報(bào)告項(xiàng)目名稱：基于單片機(jī)的門鈴設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí):學(xué)號(hào)：姓名：成績(jī)：、項(xiàng)目說(shuō)明本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的是一個(gè)電子門鈴，門鈴在生活中應(yīng)用廣泛，因?yàn)槠湓靸r(jià)低廉， 深受大眾喜愛(ài)。本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)芯片控制頻率，經(jīng)過(guò)三極管放大給揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，通 過(guò)按下S2鍵，使門鈴發(fā)聲，發(fā)出10個(gè)連續(xù)的嘟嘟聲。S3的作用是開(kāi)關(guān)門鈴， 門鈴?fù)姷某跏紶顟B(tài)為開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng) S3鍵按下的時(shí)候，門鈴系統(tǒng)關(guān)閉，在關(guān)閉 狀態(tài)下，按動(dòng)S2按鈕，門鈴不會(huì)發(fā)出呼叫聲。再按動(dòng) S

2、3按鍵，門鈴系統(tǒng)開(kāi)啟, 此時(shí)如果按下S2鍵，門鈴會(huì)再次發(fā)出嘟嘟聲以示呼叫。二、項(xiàng)目原理圖1、原理圖<1:Efc一寧王4匡士土亠亠1K2、各部分說(shuō)明（1）電源部分電源采用的是DC-002,沒(méi)有采用傳統(tǒng)的供電，程序下載，串口通信三合一 模塊。DC-002的作用僅僅是給電路板供電，相較傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)，降低了電路 本的成本。電路原理圖如下：CiDword教育資料圖2電源部分原理圖（2）STC89C5芯片STC89C52是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS位單片機(jī)，片內(nèi)含具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳（引腳圖如圖3-1所示），4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RA

3、M，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O ） 口，5個(gè)中斷優(yōu) 先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口， 看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器3。此外，STC89C52S計(jì)和配置了振蕩頻 率可為0HZ并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。J 7 _3Bl-p p p PPl 1P1.234PU5P1.S6P1.C51Pl.?gR.ST9RXD

4、10TXD IIP3.212P3.?17X2ISXI19GM邁P1.7R.STP3.QRXD P3.1 TXDP3 2 IXTTP33tKTrP3.4TO P3.5T1P3.6 WR P3.7RD XTAL2 XT Aid GNDC 百 4.2 C0.0.0. V _p p P3P0.4.5 0_O.p PP0.6一 P0.7 EAVPPP5ENP2.7P2J5P2.5P2 4P2 3P2.2P2 IP2.03?PQ.O38PO.lP0236PQ3J5P0.4弭PQ5P0.6PO 7JIVCC2928P2.727P2.S26P2.525P2.424P2 3FP2.222P2.121P2.040

5、 VCC圖3 STC89C52芯片原理圖(3) 單片機(jī)復(fù)位部分1)復(fù)位功能：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分， 當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī) 系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候， 按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自 動(dòng)從頭開(kāi)始。2 )復(fù)位原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位時(shí)只要保持RST引腳接2us的高電平即可。在單 片機(jī)啟動(dòng)0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V,這是時(shí)候10K電阻兩端的 電壓接近于0V, RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。 當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開(kāi)關(guān)導(dǎo) 通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容

6、開(kāi)始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在 0.1S內(nèi)， 從5V釋放到變?yōu)榱?1.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候 10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī) 系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。麗(4) 單片機(jī)晶振部分外接晶振引腳XTAL1和TXAL2接外部晶振和微調(diào)電容的一端。振蕩電路的 頻率就是晶體的固有頻率。晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘 頻率。晶振提咼頻率越咼，單片機(jī)運(yùn)行速度越快。單片機(jī)一切指令的執(zhí)行都是建 立在晶振提供的時(shí)鐘頻率上。圖5晶振電路原理圖(5) 蜂鳴器部分我選用的是有源蜂鳴器，直接接上額定電源就可以連續(xù)發(fā)聲，由于

7、蜂鳴器 的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的I/O 口是無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用 放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，我采用的是三極管來(lái)放大電流。圖6蜂鳴器電路原理圖word教育資料(6) 按鍵部分1)鍵盤設(shè)計(jì)：鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個(gè)關(guān)鍵的部件，它能實(shí)現(xiàn)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段。我選用的是貼片按鍵，只使用了兩個(gè)按鍵，S2用來(lái)執(zhí)行程序，使蜂鳴器 發(fā)出嘟嘟呼叫聲，S3用來(lái)開(kāi)啟關(guān)閉門鈴系統(tǒng)，鍵盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，既降低了造 價(jià)成本，又能滿足系統(tǒng)所需要求。以下為按鍵電路原理圖：圖7按鍵電路原理圖2)去抖動(dòng)鍵盤編程中主要考慮去抖動(dòng)的問(wèn)題。當(dāng)測(cè)試表明有鍵被按下之后，緊接著就 進(jìn)行去抖動(dòng)

8、處理。因?yàn)殒I是機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原 因，在觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)。 為保證鍵識(shí)別的準(zhǔn)確，在電壓信 號(hào)抖動(dòng)的情況下不能進(jìn)行行狀態(tài)輸入。 硬件方法就是加去抖動(dòng)電路，從根本上避 免抖動(dòng)的產(chǎn)生。軟件消抖，在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)程序之后， 再檢測(cè)此按鍵，如果第二次檢測(cè)結(jié)果仍為按下?tīng)顟B(tài)，CPU便確認(rèn)此按鍵己按下，消除了抖動(dòng)。三、項(xiàng)目中的器件及其封裝1、材料清單，如表1所示。表1項(xiàng)目材料清單Comme ntDesig natorFootpri ntQuan tityB04 SOT-232TYBeepWH06-2110uf/25v5*11C1RB.2/.4

9、130pf/50v5%C2、C308052PNPQ1TO92A1B73 0805FR1AXIAL-0.31SW-PBS1，S2, S3SW-PB-2763STC89C52U1PDIP40CZ1DC-002US1DIP1XTALY1HC-49S1B01 0805F 1%R2AXIAL-0.312、項(xiàng)目中元器件及其封裝(1) STC89C5單片機(jī)插座封裝圖8 STC89C52單片機(jī)插座封裝圖word教育資料(2) 0805電阻封裝(3) 電解電容封裝(4)電源封裝圖9 0805電阻封裝圖圖10電解電容封裝圖圖11電源封裝圖2圖16貼片三極管封裝圖word教育資料(5)蜂鳴器封裝圖12蜂鳴器封裝圖(

10、6)晶振圭寸裝圖圖13晶振封裝圖(7) 貼片電容封裝圖14貼片電容封裝圖(8) 貼片按鍵封裝圖圖15貼片按鍵封裝圖(9) 貼片三極管封裝圖13四、項(xiàng)目中完成情況1、PCB照片(1)正面照片圖17 PCB板正面照片(2) 反面照片圖18 PCB板反面照片(3)成品照片圖20整個(gè)PCB導(dǎo)出圖word教育資料圖19 PCB板成品照片vr 匚cc cc cr c cc CCCCCC-ct&Geefs2£ctQtG-e$»茁2、SmarPD導(dǎo)出圖(1)整個(gè)PCB(2) Top Layer圖21頂層導(dǎo)出圖(3) Top OverLayer圖22頂層絲印層導(dǎo)出圖word教育資料(

11、4) Bottom Layer圖23底層導(dǎo)出圖(5) Bottom OverLayer底層絲印層無(wú)信息word教育資料五、心得體會(huì)1、項(xiàng)目完成過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法總體來(lái)說(shuō)，此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)使我收獲良多，雖然課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到 了很多困難與問(wèn)題，但我最終還是完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求。 具體來(lái)說(shuō)可以分為 以下幾點(diǎn)：第一：因?qū)φn本理論的掌握度不夠?qū)е戮幊坛霈F(xiàn)錯(cuò)誤；通過(guò)和同學(xué)商討，網(wǎng)上查資料最終解決困難。第二：原理圖連線時(shí)候，出現(xiàn)漂浮的線，通過(guò)向老師詢問(wèn)后解決。第三：不會(huì)布VCC勺較粗的電源線，問(wèn)了老師后解決。第四：不會(huì)畫蜂鳴器的封裝，最后上網(wǎng)上淘寶搜索了蜂鳴器的封裝尺寸畫了 出來(lái)。第五：焊接

12、板子完發(fā)現(xiàn)三極管的封裝和器件引腳不匹配， 故又買了導(dǎo)線進(jìn)行 連接，只是有點(diǎn)兒丑。2、項(xiàng)目完成過(guò)程中的收獲及體會(huì)PCB的設(shè)計(jì)至今為止已經(jīng)進(jìn)入了令人鼓舞的階段，在進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的時(shí) 間的摸索與實(shí)驗(yàn)，使我不僅僅是對(duì)于單片機(jī)入門軟件與 PCB硬件的常用設(shè)計(jì)與功 能,還使我對(duì)于一項(xiàng)設(shè)計(jì)研究的制作過(guò)程所需要的詳細(xì)步驟和具體的實(shí)現(xiàn)方法的 力度的掌握。當(dāng)然在這次寶貴的課程設(shè)計(jì)活動(dòng)中， 經(jīng)驗(yàn)才是對(duì)于我們最大的收獲，而且還增強(qiáng) 了自身對(duì)未知問(wèn)題以及對(duì)知識(shí)的深化認(rèn)識(shí)的能力， 用受益匪淺這個(gè)詞語(yǔ)來(lái)概括這 次難忘的活動(dòng)我覺(jué)得再合適不過(guò)了。 但是，光是完成了作品還是不可以自我滿足 的，在從一開(kāi)始的時(shí)候就懷著將作品制作得更加人性化，更加令人滿