基于單片機的門鈴設計課程設計報告

..EDA輔助設計結課報告項目名稱：基于單片機的門鈴設計專業(yè)班級：學號：姓名：成績：項目說明本項目設計的是一個電子門鈴，門鈴在生活中應用廣泛，因為其造價低廉，深受大眾喜愛。本設計是利用單片機芯片控制頻率，經(jīng)過三極管放大給揚聲器發(fā)出聲音，通過按下S2鍵，使門鈴發(fā)聲，發(fā)出10個連續(xù)的嘟嘟聲。S3的作用是開關門鈴，門鈴通電的初始狀態(tài)為開啟狀態(tài)，當S3鍵按下的時候，門鈴系統(tǒng)關閉，在關閉狀態(tài)下，按動S2按鈕，門鈴不會發(fā)出呼叫聲。再按動S3按鍵，門鈴系統(tǒng)開啟，此時如果按下S2鍵，門鈴會再次發(fā)出嘟嘟聲以示呼叫。項目原理圖原理圖圖1項目原理圖各部分說明（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是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含具有如下特點：40個引腳（引腳圖如圖3-1所示），4kBytesFlash片內程序存儲器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗（WDTC）電路，片內時鐘振蕩器[3]。此外，STC89C52設計和配置了振蕩頻率可為0HZ并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存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位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。圖3STC89C52芯片原理圖單片機復位部分1）復位功能：單片機復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現(xiàn)死機，按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也一樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始。2）復位原理：單片機復位時只要保持RST引腳接2us的高電平即可。在單片機啟動0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候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。當按鍵按下的時候，開關導通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在0.1S內，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，這個時候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。單片機系統(tǒng)自動復位。圖4復位電路原理圖單片機晶振部分 外接晶振引腳XTAL1和TXAL2接外部晶振和微調電容的一端。振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。晶振電路結合單片機內部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率。晶振提高頻率越高，單片機運行速度越快。單片機一切指令的執(zhí)行都是建立在晶振提供的時鐘頻率上。圖5晶振電路原理圖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，以致于單片機的I/O口是無法直接驅動的，所以要利用放大電路來驅動，我采用的是三極管來放大電流。圖6蜂鳴器電路原理圖按鍵部分1）鍵盤設計：鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中是一個關鍵的部件，它能實現(xiàn)向計算機輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預計算機的主要手段。我選用的是貼片按鍵，只使用了兩個按鍵，S2用來執(zhí)行程序，使蜂鳴器發(fā)出嘟嘟呼叫聲，S3用來開啟關閉門鈴系統(tǒng)，鍵盤系統(tǒng)設計簡單，既降低了造價成本，又能滿足系統(tǒng)所需要求。以下為按鍵電路原理圖：圖7按鍵電路原理圖去抖動鍵盤編程中主要考慮去抖動的問題。當測試表明有鍵被按下之后，緊接著就進行去抖動處理。因為鍵是機械開關結構，由于機械觸點的彈性及電壓突跳等原因，在觸點閉合或斷開的瞬間會出現(xiàn)電壓抖動。為保證鍵識別的準確，在電壓信號抖動的情況下不能進行行狀態(tài)輸入。硬件方法就是加去抖動電路，從根本上避免抖動的產(chǎn)生。軟件消抖，在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一段延時程序之后，再檢測此按鍵，如果第二次檢測結果仍為按下狀態(tài)，CPU便確認此按鍵己按下，消除了抖動。三、項目中的器件及其封裝1、材料清單，如表1所示。表1項目材料清單CommentDesignatorFootprintQuantityB04SOT-232TYBeepWH06-2110uf/25v5*11C1RB.2/.4130pf/50v5%C2、C308052PNPQ1TO92A1B730805FR1AXIAL-0.31SW-PBS1，S2，S3SW-PB-2763STC89C52U1PDIP40CZ1DC-002US1DIP1XTALY1HC-49S1B010805F1%R2AXIAL-0.31項目中元器件及其封裝（1）STC89C52單片機插座封裝圖8STC89C52單片機插座封裝圖（2）0805電阻封裝圖90805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、項目中完成情況1、PCB照片（1）正面照片圖17PCB板正面照片（2）反面照片圖18PCB板反面照片（3）成品照片圖19PCB板成品照片2、SmarPDF導出圖（1）整個PCB圖20整個PCB導出圖TopLayer圖21頂層導出圖TopOverLayer圖22頂層絲印層導出圖（4）BottomLayer圖23底層導出圖BottomOverLayer底層絲印層無信息五、心得體會1、項目完成過程中遇到的問題及解決辦法總體來說，此次單片機課程設計使我收獲良多，雖然課程設計的過程中遇到了很多困難與問題，但我最終還是完成了設計的任務及要求。具體來說可以分為以下幾點：第一：因對課本理論的掌握度不夠導致編程出現(xiàn)錯誤；通過和同學商討，網(wǎng)上查資料最終解決困難。第二：原理圖連線時候，出現(xiàn)漂浮的線，通過向老師詢問后解決。第三：不會布VCC的較粗的電源線，問了老師后解決。第四：不會畫蜂鳴器的封裝，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，故又買了導線進行連接，只是有點兒丑。項目完成過程中的收獲及體會PCB的設計至今為止已經(jīng)進入了令人鼓舞的階段，在進行了長達一個月的時間的摸索與實驗，使我不僅僅是對于單片機入門軟件與PCB硬件的常用設計與功能，還使我對于一項設計研究的制作過程所需要的詳細步驟和具體的實現(xiàn)方法的力度的掌握。

當然在這次寶貴的課程設計活動中，經(jīng)驗才是對于我們最大的收獲，而且還增強了自身對未知問題以及對知識的深化認識的能力，用受益匪淺這個詞語來概括這次難忘的活動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最終目的下，隨著對單片機和PCB這