基于單片機(jī)的門鈴設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上華北理工大學(xué)輕工學(xué)院Qing Gong College North China University of Science and TechnologyEDA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： 學(xué)號：姓名： 成績：1、 項(xiàng)目說明本項(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。本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)芯片控制頻率，經(jīng)過三極管放大給揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，通過按下S2鍵，使門鈴發(fā)聲，發(fā)出10個(gè)連續(xù)的嘟嘟聲。S3的作用是開關(guān)門鈴，門鈴?fù)姷某跏紶顟B(tài)為開啟狀態(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

2、叫聲。再按動(dòng)S3按鍵，門鈴系統(tǒng)開啟，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。2、 項(xiàng)目原理圖1、 原理圖圖1 項(xiàng)目原理圖2、 各部分說明（1）電源部分電源采用的是DC-002，沒有采用傳統(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：圖2 電源部分原理圖（2）STC89C52芯片STC89C52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8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（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出

3、（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級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（WDTC）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器3。此外，STC89C52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0HZ并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，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。圖3 STC89C52芯片原理圖（3） 單片機(jī)復(fù)位部分 1）復(fù)位功能：單片機(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

4、腦內(nèi)部的程序從頭開始執(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)從頭開始。 2）復(fù)位原理：單片機(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)過程中，電容開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?.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，

5、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。 圖4 復(fù)位電路原理圖（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。晶振提高頻率越高，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口是無法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用放大電路來驅(qū)動(dòng)，我采用的是三極管來放大電流。圖6 蜂鳴器電路原理圖（6） 按鍵部

6、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用來執(zhí)行程序，使蜂鳴器發(fā)出嘟嘟呼叫聲，S3用來開啟關(guān)閉門鈴系統(tǒng)，鍵盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，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)的問題。當(dāng)測試表明有鍵被按下之后，緊接著就進(jìn)行去抖動(dòng)處理。因?yàn)殒I是機(jī)械開關(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

7、去抖動(dòng)電路，從根本上避免抖動(dòng)的產(chǎn)生。軟件消抖，在第一次檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)程序之后，再檢測此按鍵，如果第二次檢測結(jié)果仍為按下狀態(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CommentDesignatorFootprintQuantityB04 SOT-23 2TYBeepWH06-2110uf/25v 5*11C1RB.2/.4130pf/50v5%C2、C308052PNPQ1TO92A1B73 0805FR1AXIAL-0.31SW-PBS1，S2，S3SW-PB-2763STC89C52U1PDIP40CZ1D

8、C-002US1DIP1XTALY1HC-49S1B01 0805F 1%R2AXIAL-0.312、 項(xiàng)目中元器件及其封裝（1）STC89C52單片機(jī)插座封裝圖8 STC89C52單片機(jī)插座封裝圖（2）0805電阻封裝圖9 0805電阻封裝圖 (3)電解電容封裝 圖10 電解電容封裝圖（4）電源封裝 圖11 電源封裝圖（5） 蜂鳴器封裝圖12 蜂鳴器封裝圖 （6）晶振封裝圖圖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 圖16 貼片三極管封裝圖四、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

9、（2）反面照片圖18 PCB板反面照片（3）成品照片圖19 PCB板成品照片2、SmarPDF導(dǎo)出圖（1）整個(gè)PCB 圖20 整個(gè)PCB導(dǎo)出圖（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（4）Bottom Layer圖23 底層導(dǎo)出圖（5） Bottom OverLayer底層絲印層無信息五、心得體會(huì)1、項(xiàng)目完成過程中遇到的問題及解決辦法總體來說，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)的過程中遇到了很多困難與問題，但我最終還是完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求。具體來說可以分為以下幾點(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；通過和同

10、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，通過向老師詢問后解決。第三：不會(huì)布VCC的較粗的電源線，問了老師后解決。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。第五：焊接板子完發(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，還使我對于一項(xiàng)設(shè)計(jì)研究的制作過程所需要的詳細(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)才是對于我們最大的收獲，而且還增強(qiáng)了自身對未知問題以及對知識(shí)的深化認(rèn)識(shí)的能力，用受益匪淺這個(gè)詞語來概括這次難忘的活動(dòng)我覺得再合適不過了。但是，光是完成了作品還是不可以自我滿足的，在從一開始的時(shí)候就懷著將作品制作得更加人性化，更加令人滿意，更加地使功能完美這個(gè)最終目的下，隨著對單片機(jī)和PCB這兩門學(xué)科的認(rèn)識(shí)加深，到達(dá)