单片机课程设计简易门铃.docx
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单片机课程设计简易门铃
单片机课程设计论文
设计题口:
基于单片机的简易门铃的设计
学院:
汽车学院
班级:
电气工程及其自动化3班
成员名单:
摘要:
本文设计了一种基于单片机的“叮咚”门铃,主要有键盘,音频功率放大器,AT89C51单片机,扬声器等构成,通过单片机定时/计数器TO来产生700Hz和500Hz的频率来使扬声器发出“叮咚”声音。
1在现代电子产品中,“叮咚”门铃以它成本低,方便快捷等优点占据了很大的市场空间。
本课程设计是基于单片机的“叮咚”门铃,通过单片机控制输出频率,由音频功率放大器LM386放大给扬声器,使之发出叮咚声。
虽然功能简单,但是由于其操作简单得到了广泛的应用。
2主要技术指标是当按下开关SP1,AT89S51单片机产生“叮咚”声从P1.0端口输出到LM386,经过放大之后送入喇叭。
关键词:
AT89C51单片机;扬声器;频率;
一、设计任务及方案分析……4
1、设计任务及要求.…..4
2、总体方案设计.…..4
二.芯片功能简介
三、硕件系统电路设计.•••8
1、系统板上硬件连线...8
2、硬件连接图及其电路仿真...9
四、软件编程调试及性能分析……..10
1、程序流程图…10
2、汇编源程序12
五、总结…13
参考文献14
谢辞14
一、设计任务及方案分析
1、设计任务及要求
当按下开关SP1,单片机产生“叮咚”声从P1.0端口输出到经过放大之后送入喇叭。
具体实施如下:
(1)按以上要求制定设汁方案,并绘制出系统工作框图,绘制程序流程图;
(2)按要求设计单片机的外用电路,给出电路原理图;
(3)单片机仿真器、电路板、电源等硬件正确可壽地连接;
(4)利用仿真器、单片机及电路板进行程序设计与调试;
2、总体方案设计
针对本课题的设讣任务,进行分析得到:
本次设计是利用单片机实现对扬声器发声的,控制采用按钮操作,AT89C51单片机进行控制,山音频功率放大器进行放大,最后使扬声器发出“叮咚”声音。
图1"叮咚”门铃总体设计框图
该系统的设计在总体上分为以下儿个部分:
1单片机控制部分;2音频功率放大器部分;3扬声器输出部分。
二、芯片功能简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
山于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种
高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
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IPO.O(AD>)1PO1 iGO4 )□EA/VP> J/»LE/PROG■1PSPM : 1 JA2.6 】P? 4 3P2.4 i>(A16)3P2I(A9)JP2© RST/VPP 1 20 ;VCC (AXO)P3.0d 2 19 PI7 (rxo>P3.i. A 询 PI6 XTAL2. 4 P2 XTAL1 s P1.4 (INT0>P3.2d 6 佔 P13 (INTI)P33 7 14 hP12 (TO)P3.4 8 13 P1.1(AIN1) (THP3.5 A 12 P10(AINO) GND io 11 P37 口管脚备选功能 P3.0RXD(串行输入口) P3.1TXD(串行输出口) P3.2/INTO(外部中断0) P3.3/INTI(外部中断1) P3.4TO(记时器0外部输入) P3.5T1(记时器1外部输入) P3.6/WR(外部数据存储器写选通) P3.7/RD(外部数据存储器读选通) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST: 复位输入。 当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG: 当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。 在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的l/6o因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时LI的。 然而要注意的是: 每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。 如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。 此时,ALE只有在执行MOVX,MOYC指令是ALE才起作用。 另外,该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 /PSEN: 外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。 但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSE\信号将不出现。 /EA/VPP: 当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。 在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 XTAL1: 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2: 来自反向振荡器的输出。 3.振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输岀。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 4.芯片擦除: 整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持 ALE管脚处于低电平10ms来完成。 在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。 此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下,CPU停止工作。 但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。 业轆咎瞬住 外部中断P0P1P2P3 AT89C51单片机内部结构框图 三、硬件系统电路设计 1、系统板上硕件连线 1)把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPKIN端口上; 2)在“音频放大模块”区域中的SPKOUT端口上接上一个8欧或者是16欧的喇叭; 3)把“单片机系统”区域中的P3.7/RD端口用导线连接到“独立式键盘”区域中的SP1端口上; 2、硬件连接图及其电路仿真 tflnanficx +k\ ■/X»z・・■•: QB 厂门»1HiHl9从3HGW3d如⑷S3沁 1-1 MO K1小 M3•g •“•“ ma* R39 R>»MFOX" *>V4M JJllMunMll恿E舵 片・n ■)AM1U.1M;CD«5MaOp»JJtMd1Rj 四、软件编程调试及性能分析 1、程序流程图 1)•我们用单片机实定时/计数器TO来产生700HZ和500HZ的频率,根据定时/计数器TO,我们取定时250us,因此,700HZ的频率要经过3次250us的定时,而5OOHZ的频率要经过4次250us的定时。 信号产生的方法: 500Hz信号周期为2ms,信号电平为每Ims(4X250us)变反1次, 2).在设计过程,只有当按下SP1之后,才启动T0开始工作,当T0工作 完毕,回到最初状态。 3).“叮”和“咚”声音各占用0.5秒,因此定时/计数器T0要完成0.5秒 的定时,对于以250us为基准定时2000次才可以。 主程序流程图 该流程图是“叮咚”门铃系统设汁,通过单片机的初始化判断按钮是否按 下,通过单片机系统进行控制,使扬声器发出“叮咚”声音。 TO中断程序框图 2、汇编源程序 KEYBITPl.7 LCNTEQU30H HCNT EQU 31H FLAGEQU33H ORGOOH SJMPSTART ORGOBH 5n LJMPI/TITO START-MOVLCM\壮OOH MOVHc/T\#00H CLRFLAG MOV MOV MOV LCALL JB MOV TMOP4-tolH THOL(65536—700)、256 TL0tt(65536l700)M0D256 DELAY KEY》S 10tt82H SETB TRO SJMP SI INT_TO: INCLCNT MOV A,LCNT CJNE A,#100,Il MOV LCNT,#00H INC HCNT MOV A,HCNT CJNE 波 A,#05H,Il ;输出500个周期方 MOV HCNT,#00H INC FLAG ;计数标志加 1 II: CPLPl.0 MOV A,FLAG CJNE A,#00H,12 LJMP KI ;FLAG-O,发咼 频音 12-MOV>FLAG CJNE>#01产13 LJMPK2 13-MOV>FLAG CJ/E>#O2H》I1 MOVFLAG壮OOH CLRTRO -FLAGUr浇京 TLAGUN LJMPRETU/E KrMOVTH0«(65536—700)、256-囲8瞰 MOVTLP甘(65536—700)MOD256 LJMPRETU/E KAMOVTH0«(65536—1000)、256二不酋* MOVTLP甘(65536—1000)MOD256 RETUX™RETI DELAY.? MOVR5L20 DI-MOVRp#250 DJNZR5,D1 RET END 五、总结 这次课程设计历时两周,通过团队合作我们在这两周内得到了不小的收获,发现了自己的很多不足,知识体系上的漏洞,看到了我们的实践经验还是比较缺乏,理论联系实际的能力还急需提高。 首先选到这个题目,我们就开始收集大量的资料,包括AT89C51芯片的原 理,人的听力范围等等与课程设计相关的各类知识,我们了解了很多之前并未注意的知识。 拿到元件后,我们花了很长时间查阅各器件的功能引脚,详细了解了每个元件的功能后,为了使布线图美观和布线最优,我们花了半小时用铅笔花布线图,准备工作做好后,万事俱备,很快就把线连好了,正因如此,我们感觉自己的布线还比较美观和简练,只有一根山于遗漏产生的飞线。 当焊接完电路,听到清脆的叮咚声时,我们十分高兴。 理论联系实际给人对知识一种积极向上的对知识的渴望, 此次我们的实验取得了圆满的成功,通过这次实验,开阔了我门的视野,提高了我们的兴趣。 在今后的学习中我们仍可以进行这方面的尝试,开拓自己的眼界和操作能力,提高自己的动手制作能力,在动手中学习,再动手中成长收获。 参考文献 [11刘复华.单片机及其应用系统.北京: 清华大学出版社,1992 [2]张义和,陈敌北.例说8051.北京: 人民邮电出版社,2006,1月 [3]彭为,黄科,雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲.北京: 电子工业 出版社,2006,5月 [4]张毅刚,刘杰.单片机原理及应用.哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2004,6月 [5]赵茂泰.智能仪器原理及应用.北京: 电子工业出版社,2006,6月 [6]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设讣.北京: 北京航空航天大学出版 社,1995 [7]薛钧义,张彦斌.MCS-51系列单片微型计算机及其应用.西安: 西安交通大 薛出版社,1997 [8]丁元杰.单片微机原理及应用.北京: 机械工业出版社,1994 [9]元杰.单片机接口技术及应用.北京: 清华大学出版社,2005 [10]潘新民.微型计算机控制技术.北京: 人民邮电出版社,1999.9 谢辞 最后,衷心感谢王春梅老师指导我们这次课程设计的顺利开展,有了这次实践机会让我们对单片机课程有更加深刻的认识,同时各方面能力有所提高。
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- 单片机 课程设计 简易 门铃