基于STM32的教學(xué)樓電子打鈴器課程設(shè)計報告

1、- - -工業(yè)微控制器 課程設(shè)計題目 :教學(xué)樓電子鈴器設(shè)計院系名稱：氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生 XX學(xué)號：指導(dǎo)教師：成績：指導(dǎo)老師簽名： 日期：- 可修編 .- - -目引言 11 系統(tǒng)概述 1.1 設(shè)計任務(wù) 11.2 設(shè)計要求 12 方案計與論證 12.1 單片機芯片選擇方案 22.2 作息時間控制鐘系統(tǒng)概述 22.3 設(shè)計要求：22.4 單片機總體設(shè)計思路 32.5 各功能模塊程序?qū)崿F(xiàn)原理分析 33 STM32 性能介紹及件設(shè)計 43.1 STM32 單片機性能介紹 43.2 電子打鈴系統(tǒng)硬件設(shè)計 54 系統(tǒng)序 94.1 主程序設(shè)計如下 94.2 主程序內(nèi)容 104.3 定時器中斷函數(shù)以

2、及按鍵程序如圖 115 調(diào)試真 13- 可修編 .- - - 心得體 16參考文獻 ：17- 可修編 .- - -引言當(dāng)今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代電子領(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 STM32 單片機設(shè)計的一個電子打鈴系統(tǒng)。本次設(shè)計中的 LED 數(shù)碼管電子時鐘電路采用 24 小時制記時

3、方式 , 次設(shè)計采用STM32 單片機，使用 電供電并且在按鍵的作用下可以進行調(diào)時，調(diào)分，復(fù)位功能。計時數(shù)據(jù)的更新在計算機 C 語言的驅(qū)動下每秒自動進行一次，但不需程序干 預(yù)其輸出狀態(tài)。1 系統(tǒng)概述1.1 計務(wù)用 STM32 設(shè)計一個教學(xué)樓電子打鈴器。1.2 計求（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；（4）具有 LED 顯示接口。- 可修編 .- - -2 方案設(shè)計與論證2.1 片芯選方stm32 是一個低功耗，高性能 32 位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(In-s

4、ystemprogrammable) 的反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器。主要性能有：與MCS-51 單片機產(chǎn)品兼容、全靜態(tài)操作： 0Hz 三級加密程序存儲器、 個可編程 I/O 口線、三個 16 位定時器/計數(shù)器、八個中斷源、全雙工 UART 串行通道、 掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符、易編程。2.2 作時控鐘統(tǒng) 本設(shè)計是一個具有打鈴功能的作息時間控制鐘。它利用 STM32 單片機的自帶的時基計時，進行年歷計算，并用的蜂鳴器驅(qū)動模塊將它打出來；在進行時間計算，分每加一時，都與規(guī)定的作息時間比較，如果相等則進行相應(yīng)的控制或動作。由七段顯示驅(qū)動模塊、蜂

5、鳴器驅(qū)動模塊和按鈕控制模塊三部分組成，四個按鍵用于報時及校正時間。現(xiàn)代機關(guān)企業(yè)，特別是學(xué)校要求對時間加以控制，要按時打鈴及播放廣播，以保證學(xué)習(xí)與工作的正常運行。本設(shè)計實現(xiàn)了這些功能，給學(xué)校及其他機關(guān)企業(yè)帶來方便，整體性好，人性化強、可靠性高， 實現(xiàn)了對時間控制的智能化。2.3 計求 利用單片機組成一個電子打鈴器。 按照學(xué)校上下課鈴聲次序設(shè)定定時間- 可修編 .- - - 用一個蜂鳴器模擬電鈴，正常模式和周末模式響鈴 1.8s 考試模式時響鈴 3.6s。 通過 LED 可以正常顯示2.4 片總設(shè)思(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(2)進行軟件設(shè)計，利用單片機的系

6、統(tǒng)時鐘先設(shè)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 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。2.5 功模程實原分該模塊由蜂鳴器驅(qū)動模塊，LED 模塊和按鈕控制模塊組成。且都通過 STM32來實 現(xiàn)。1 蜂鳴器驅(qū)動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,輸出 1.52.5kHZ 的音頻信號，阻抗匹 配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。2 按鈕控制模塊四個按鈕的一端分別接地，另一端接單

7、片機一個端口的四個引腳，當(dāng)某一個按鈕按下的時候，其對應(yīng)的引腳就由高電平變成低電平，然后通過單片機掃描讀取引腳- 可修編 .- - -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 LED 燈便可以顯示傳輸是否在運行，故只接兩個 LED 燈，LED0 為顯示傳輸是否運行的指示燈，SYS 為系統(tǒng)是否有電源進行供電的指示燈。 3 STM32 性能介紹及硬件設(shè)計3.1 單機能紹STM32 它擁有的資源包括48KB SRAM、256KB FLASH 個基本定時器4 個通用定時器2 個高級定時器2 個 DMA 控制（共 12 個通道 個 SPI 個 IIC、5 個串口、1 個 USB 個

8、CAN、3 個 12 位 ADC、1 個 12 位 DAC、1 個 SDIO 接口及 51 個通用 IO 口，該芯片性價比極高。各個引腳說明如下PA0 作用 1，按鍵 KEY_UP ，可以做待機喚醒腳(WKUP) ，可以接 DS18B20 傳感 器接口(P2 設(shè)置)PA1 作用 1，NRF24L01 接口 IRQ 信號 2，接 HS0038 紅外接收頭(P2 設(shè)置)PA2 作用 作為 W25Q64 的片選信號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PA5 作用 作為 W25Q64 、SD 卡和 NRF24L01 接口的 SCK 信號PA6

9、 作用 作為 W25Q64 、SD 卡和 NRF24L01 接口的 MISO 信號- 可修編 .- - -PA7 作用 作為 W25Q64 、SD 卡和 NRF24L01 接口的 MOSI 信號PA8 作用 作為 接 DS0 LED 燈(紅色)PA9 作用 作為串口 1 TX 腳，默認連接 CH340 的 RX(P4 設(shè)置)PA10 作用 作為串口 1 RX 腳，默認連接 CH340 的 TX(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

10、,沒接任何外設(shè)PA15 作用 作為 1，JTAG 仿真口(JTDI) 2，PS/2 接口的 CLK 信號 3 ，接按鍵 KEY1 3.2 子鈴統(tǒng)件計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 部接線圖依次如下圖所示圖 1.1 主路圖如下圖- 可修編 .- - -圖 1.2 蜂器電路圖如下圖- 可修編 .- - -圖 1.3 電源電路圖如下圖圖 1.4 LED 電圖如下圖- 可修編 .- - -圖 1.5 LCD 外接線圖如下圖- 可修編 .- - - 4 系統(tǒng)程序4.1 程設(shè)如主程序流程設(shè)計圖如下圖：開始初始化按鍵檢測有鍵按下？ NY考試模式？正常模式

11、周末模式打鈴時間比較打鈴時間比較打鈴 行顯示打鈴 3.6s行打鈴 執(zhí)行圖 1.5 主程序流程設(shè)計圖如圖 1.5 所示主程序開始初始化后，如沒有按鍵按下時，則為正常模式，繼續(xù)向下執(zhí)行對打鈴時間的比較，時間正確的話則打鈴 1.8s；若有按鍵按下；再次判斷是否為考試模式，是則向下進行時間比較，時間正確則打鈴 3.6s；若判斷非考試- 可修編 .- - -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 主序容#include led.h#include delay.h#include sys.h#include usart.h#include lcd.h#include

12、 timer.h#include key.hextern u8 zhou,hour,min,sec;u8 t,i,shijian=0,a=50;u32 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(10000,7

13、199);while(1)t=KEY_Scan(0);if(t=KEY_ts_PRES)a=100;if(t=KEYzc_PRES) 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);- 可修編 .- - -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

14、(2)=1;delay_ms(a*10);delay_ms(a*10);delay_ms(a*10);PDout(2)=0; else if(t=KEYks_PRES)shijian=(hour*60*60+min*60+sec);for(i=0;i= 60)- 可修編 .- - -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)/ 讀取按鍵正模式#define KEYks

15、 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_15)/ 讀取鍵考試模式#define KEY_ts GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)/ 讀取按調(diào)節(jié)時#define KEYzc_PRES 1 /正常模按下#define KEYks_PRES2 /考試式按下#define KEY_ts_PRES 3 / 調(diào)時間按下void KEY_Init(void);/ 初始化u8 KEY_Scan(u8 mode); /鍵掃描函數(shù)#endif/KEYzc_PRES 正常模按下/KEYzm_PRES 末模按下/KEYts_PRES調(diào)節(jié)時

16、間模按下u8 KEY_Scan(u8 mode)static u8 key_up=1;/ 按鍵松開標(biāo)志if(mode)key_up=1; / 支持連按if(key_up&(KEYzc=0|KEYks=0|KEY_ts=1)delay_ms(10);/ 抖動key_up=0;if(KEYzc=0)return KEYzc_PRES;- 可修編 .- - -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;/

17、 無按鍵下5 調(diào)仿為保證程序的正常運行，通過軟件進行仿真，由于正常情況下時間過長所以選用1s 5s 10s 20s 25s 五個時間段行模擬仿真方便查驗結(jié)果是否正確仿真結(jié)果如下 圖所示：圖 1.6 5s 時鈴的程序程序仿真圖如上圖- 可修編 .- - -圖 1.7 10s 時鈴的程序仿真圖如上圖 1.8 20s 時鈴的程序仿真圖如上圖- 可修編 .- - -圖 1.9 25s 時鈴的程序仿真圖如上圖打鈴時長如下圖圖 1.10 正模式下打鈴的時長仿真圖如上圖通過仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)該程序能夠按照程序預(yù)定的分別在 1s 5s 10s 20s 25s 進行打 鈴，且打鈴時間為設(shè)置的 1.8s,證明該程序沒有問題。- 可修編 .- - -心得體會本系統(tǒng)被廣泛用于學(xué)校等相似的教育機構(gòu)，設(shè)計比較簡單。經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，使我對 STM32 有了初步的認識，了解了一些軟件編程的技巧 經(jīng)過這次的課程設(shè)計，使我學(xué)會了課堂上學(xué)不到的知識，頗有一番感受，對于單片機有了更深的了解，也溫習(xí)了電路的基本設(shè)計思路和原理，掌握了單片機的設(shè)計步驟，知道這門課程在工作中的重要性