基于STM32的教學(xué)樓電子打鈴器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-PAGE . z.工業(yè)微控制器課程設(shè)計(jì)題目: 教學(xué)樓電子打鈴器設(shè)計(jì) 院系名稱：電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：學(xué)生*：*：指導(dǎo)教師：成績(jī)：指導(dǎo)教師簽名： 日期： 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc503192964引言 PAGEREF _Toc503192964 h 1HYPERLINK l _Toc5031929651系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc503192965 h 1HYPERLINK l _Toc5031929661.1設(shè)計(jì)任務(wù) PAGEREF _Toc503192966 h 1HYPERLINK l _Toc5031929671.2設(shè)計(jì)要求 PAG

2、EREF _Toc503192967 h 1HYPERLINK l _Toc5031929682 方案設(shè)計(jì)與論證 PAGEREF _Toc503192968 h 1HYPERLINK l _Toc5031929692.1單片機(jī)芯片選擇方案 PAGEREF _Toc503192969 h 2HYPERLINK l _Toc5031929702.2 作息時(shí)間控制鐘系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc503192970 h 2HYPERLINK l _Toc5031929712.3設(shè)計(jì)要求： PAGEREF _Toc503192971 h 2HYPERLINK l _Toc5031929722.4單片

3、機(jī)總體設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc503192972 h 2HYPERLINK l _Toc5031929732.5各功能模塊程序?qū)崿F(xiàn)原理分析 PAGEREF _Toc503192973 h 3HYPERLINK l _Toc5031929743 STM32性能介紹及硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc503192974 h 3HYPERLINK l _Toc5031929753.1 STM32單片機(jī)性能介紹 PAGEREF _Toc503192975 h 3HYPERLINK l _Toc5031929763.2電子打鈴系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc503192976 h 4HY

4、PERLINK l _Toc5031929774 系統(tǒng)程序 PAGEREF _Toc503192977 h 7HYPERLINK l _Toc5031929784.1主程序設(shè)計(jì)如下 PAGEREF _Toc503192978 h 7HYPERLINK l _Toc5031929794.2 主程序內(nèi)容 PAGEREF _Toc503192979 h 8HYPERLINK l _Toc5031929804.3 定時(shí)器中斷函數(shù)以及按鍵程序如圖 PAGEREF _Toc503192980 h 10HYPERLINK l _Toc5031929815 調(diào)試仿真 PAGEREF _Toc503192981

5、 h 11HYPERLINK l _Toc503192982心得體會(huì) PAGEREF _Toc503192982 h 14HYPERLINK l _Toc503192983參考文獻(xiàn)： PAGEREF _Toc503192983 h 15-. z.引言 當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，在電子領(lǐng)域尤其是自動(dòng)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(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、本錢低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī)。目前，一個(gè)學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)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(jī)的最有效的

6、方法就是理論與實(shí)踐并重，本文用STM32單片機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)電子打鈴系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)中的LED數(shù)碼管電子時(shí)鐘電路采用24小時(shí)制記時(shí)方式,本次設(shè)計(jì)采用STM32單片機(jī)，使用5V電源供電，并且在按鍵的作用下可以進(jìn)展調(diào)時(shí)，調(diào)分，復(fù)位功能。計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)的更新在計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言的驅(qū)動(dòng)下每秒自動(dòng)進(jìn)展一次，但不需程序干預(yù)其輸出狀態(tài)。1系統(tǒng)概述1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 用STM32設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)樓電子打鈴器。1.2設(shè)計(jì)要求1設(shè)置至少3種打鈴模式，例如正常模式、周末模式、考試模式等；2能夠通過按鍵設(shè)置打鈴時(shí)間和每種模式的打鈴次數(shù)等參數(shù)；3設(shè)置的參數(shù)能夠掉電存儲(chǔ)；4具有LED顯示接口。2 方案設(shè)計(jì)與論證2.1單片機(jī)芯片選擇方案 stm32

7、是一個(gè)低功耗，高性能32位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器。主要性能有：與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符、易編程。2.2 作息時(shí)間控制鐘系統(tǒng)概述： 本設(shè)計(jì)是一個(gè)具有打鈴功能的作息時(shí)間控制鐘。它利用STM32單片機(jī)的自帶的時(shí)基計(jì)時(shí)，進(jìn)展年歷計(jì)算，并用的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊將它打出來；在進(jìn)展時(shí)間計(jì)算，分每加一時(shí)，都與規(guī)

8、定的作息時(shí)間比擬，如果相等則進(jìn)展相應(yīng)的控制或動(dòng)作。由七段顯示驅(qū)動(dòng)模塊、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊和按鈕控制模塊三局部組成，四個(gè)按鍵用于報(bào)時(shí)及校正時(shí)間。現(xiàn)代機(jī)關(guān)企業(yè)，特別是學(xué)校要求對(duì)時(shí)間加以控制，要按時(shí)打鈴及播放播送，以保證學(xué)習(xí)與工作的正常運(yùn)行。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了這些功能，給學(xué)校及其他機(jī)關(guān)企業(yè)帶來方便，整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間控制的智能化。2.3設(shè)計(jì)要求：利用單片機(jī)組成一個(gè)電子打鈴器。按照學(xué)校上下課鈴聲次序設(shè)定定時(shí)間用一個(gè)蜂鳴器模擬電鈴，正常模式和周末模式響鈴1.8s考試模式時(shí)響鈴3.6s。 通過LED可以正常顯示2.4單片機(jī)總體設(shè)計(jì)思路 (1)設(shè)計(jì)能正常工作的一個(gè)單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)，外圍電路包

9、括設(shè)置鍵盤 (2)進(jìn)展軟件設(shè)計(jì)，利用單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘先設(shè)計(jì)一個(gè)高精度的內(nèi)部時(shí)鐘系統(tǒng)，最小準(zhǔn)確時(shí)間為期1秒； (3)在秒計(jì)數(shù)器的根底上設(shè)計(jì)一個(gè)24小時(shí)時(shí)鐘，并設(shè)計(jì)假設(shè)干定時(shí)功能； (4)設(shè)計(jì)打鈴執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成自動(dòng)打鈴功能。2.5各功能模塊程序?qū)崿F(xiàn)原理分析 該模塊由蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊，LED模塊和按鈕控制模塊組成。且都通過STM32來實(shí)現(xiàn)。1 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊 采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后1.5-15V直流工作電壓，多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。

10、2 按鈕控制模塊 四個(gè)按鈕的一端分別接地，另一端接單片機(jī)一個(gè)端口的四個(gè)引腳，當(dāng)*一個(gè)按鈕按下的時(shí)候，其對(duì)應(yīng)的引腳就由高電平變成低電平，然后通過單片機(jī)掃描讀取引腳的電平來判斷按鈕是否按下。3 LED模塊 題目的要求只需用一個(gè)LED燈便可以顯示傳輸是否在運(yùn)行，故只接兩個(gè)LED燈，LED0為顯示傳輸是否運(yùn)行的指示燈，SYS為系統(tǒng)是否有電源進(jìn)展供電的指示燈。3 STM32性能介紹及硬件設(shè)計(jì)3.1 STM32單片機(jī)性能介紹 STM32它擁有的資源包括：48KB SRAM、256KB FLASH、2 個(gè)根本定時(shí)器、4 個(gè)通用定時(shí)器、2個(gè)高級(jí)定時(shí)器、2個(gè)DMA 控制器共 12 個(gè)通道、3 個(gè)SPI、2個(gè)II

11、C、5個(gè)串口、1個(gè)USB、1個(gè)CAN、3個(gè)12位ADC、1個(gè)12位DAC、1個(gè)SDIO接口及51 個(gè)通用IO口，該芯片性價(jià)比極高。各個(gè)引腳說明如下PA0 作用1，按鍵 KEY_UP 2，可以做待機(jī)喚醒腳(WKUP) 3，可以接 DS18B20 傳感器接口(P2 設(shè)置)PA1作用1，NRF24L01 接口 IRQ 信號(hào) 2，接 HS0038 紅外接收頭(P2 設(shè)置)PA2 作用 作為W25Q64 的片選信號(hào)PA3 作用 作為SD 卡接口的片選腳PA4 作用 作為NRF24L01 接口的 CE 信號(hào)PA5 作用 作為W25Q64、SD 卡和 NRF24L01 接口的 SCK 信號(hào)PA6 作用 作為

12、 W25Q64、SD 卡和 NRF24L01 接口的 MISO 信號(hào)PA7 作用 作為 W25Q64、SD 卡和 NRF24L01 接口的 MOSI 信號(hào)PA8 作用 作為 接 DS0 LED 燈(紅色)PA9 作用 作為串口 1 T* 腳，默認(rèn)連接 CH340 的 R*(P4 設(shè)置)PA10 作用 作為串口 1 R* 腳，默認(rèn)連接 CH340 的 T*(P4 設(shè)置)PA11 作用 作為接 USB D-引腳PA12 作用 作為接 USB D+引腳PA13作用 作為JTAG/SWD 仿真接口,沒接任何外設(shè)PA14 作用 作為JTAG/SWD 仿真接口,沒接任何外設(shè)PA15 作用 作為1，JTAG

13、 仿真口(JTDI) 2，PS/2 接口的 CLK 信號(hào) 3，接按鍵 KEY13.2電子打鈴系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)該程序所需要的主電路圖，蜂鳴器電路圖，電源電路圖以及LED電路圖以及LCD外部接線圖依次如下列圖所示圖1.1主電路圖如下列圖圖1.2 蜂鳴器電路圖如下列圖圖1.3電源電路圖如下列圖圖1.4 LED電路圖如下列圖圖1.5 LCD外部接線圖如下列圖4 系統(tǒng)程序4.1主程序設(shè)計(jì)如下主程序流程設(shè)計(jì)圖如下列圖：開場(chǎng)初始化按鍵檢測(cè)有鍵按下？考試模式？YN NY周末模式正常模式打鈴時(shí)間比擬打鈴時(shí)間比擬打鈴1.8s，執(zhí)行打鈴1.8s,執(zhí)行打鈴3.6s，執(zhí)行顯示圖1.5主程序流程設(shè)計(jì)圖如圖1.5所示主程序開場(chǎng)

14、初始化后，如沒有按鍵按下時(shí)，則為正常模式，繼續(xù)向下執(zhí)行對(duì)打鈴時(shí)間的比擬，時(shí)間正確的話則打鈴1.8s；假設(shè)有按鍵按下；再次判斷是否為考試模式，是則向下進(jìn)展時(shí)間比擬，時(shí)間正確則打鈴3.6s；假設(shè)判斷非考試模式則為周末模式，周末模式打鈴1.8s。繼而循環(huán)，并再次執(zhí)行主程序。4.2 主程序內(nèi)容#include led.h#include delay.h#include sys.h#include usart.h#include lcd.h#include timer.h#include key.he*tern u8 zhou,hour,min,sec; u8 t,i,shijian=0,a=50; u

15、32 zcdlsj5=/30600,36000,37800,43200,52200,57600,59400,64800/1,5,10,20,25/5; u32 zmdlsj3=/30600,43200,64800/; u32 zcksdlsj4=/32400,39600,54000,61200/; int main(void) delay_init(); LED_Init(); KEY_Init(); LED1=0; TIM3_Int_Init(10000,7199); while(1) t=KEY_Scan(0); if(t=KEY_ts_PRES) a=100; if(t=KEYzc_PR

16、ES) if(zhou=5) shijian=(hour*60*60+min*60+sec); for(i=0;i=4;i+) if(shijian=zcdlsji) PDout(2)=1; delay_ms(a*10); delay_ms(a*10); delay_ms(a*10); PDout(2)=0; else shijian=(hour*60*60+min*60+sec); for(i=0;i=2;i+) if(shijian=zczmdlsji) PDout(2)=1; delay_ms(a*10); delay_ms(a*10); delay_ms(a*10); PDout(2)

17、=0; else if(t=KEYks_PRES) shijian=(hour*60*60+min*60+sec); for(i=0;i= 60) sec=0; min+; if(min= 60) min=0; hour+; if(hour= 24) hour=0; zhou+; if(zhou=7) zhou=1; 按鍵程序如下：#define KEYzc GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_5)/讀取按鍵正常模式#define KEYks GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_15)/讀取按鍵考試模式#define

18、KEY_ts GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)/讀取按鍵調(diào)節(jié)時(shí)間 #define KEYzc_PRES1/正常模式按下 #define KEYks_PRES2/考試模式按下#define KEY_ts_PRES3/ 調(diào)節(jié)時(shí)間按下void KEY_Init(void);/初始化u8 KEY_Scan(u8 mode); /按鍵掃描函數(shù)#endif/KEYzc_PRES正常模式按下/KEYzm_PRES周末模式按下/KEYts_PRES 調(diào)節(jié)時(shí)間模式按下u8 KEY_Scan(u8 mode) static u8 key_up=1;/按鍵按松開標(biāo)志if(mode)key_up=1; /支持連按 if(key_up&(KEYzc=0|KEYks=0|KEY_ts=1)delay_ms(10);/去抖動(dòng)key_up=0;if(KEYzc=0)return KEYzc_PRES;else if(KEYks=0)return KEYks_PRES;else if(KEY_ts=1)return KEY_ts_PRES; else if(KEY_ts=0|KEYzc=1|KEYks=1)key_up=1; return 0;/ 無按鍵按下5 調(diào)試仿真 為保證程序的正常運(yùn)行，通過軟件進(jìn)展仿真，由于正常情況下時(shí)間過長(zhǎng)所以選用