1、辽 宁 工 业 大 学单片机与接口技术 课程设计（论文）题目： 自动打铃装置 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气 054 学 号：050303104 学生姓名：柳源方 指导教师： 李宝国 教师职称： 副教授 起止时间：08-06-16 至 08-06-29课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：电气学 号 050303104 学生姓名 柳源方 专业班级 电气 054课程设计（论文）题目自动打铃装置课程设计（论文）任务完成自动打铃装置的硬件和软件设计。设计任务包括：1、系统硬件框图设计说明2、系统电气原理图设计3、系统软件设计：AC220V 打铃电源输出子程序显示子程序内部
2、计时中断服务子程序设计主程序设计指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）目 录第 1 章 课程设计目的与要求 11.1 课程设计目的11.2 课程设计的实验环境11.3 课程设计的预备知识11.4 课程设计要求1第 2 章 课程设计内容 .2第 3 章 课程设计的考核.23.1 课程设计的考核要求23.2 课程性质与学分2第 4 章 设计 34.1 系统硬件框图设计说明4.2 输出电路设计4.3 按键及显示电路设计4.4 CPU 最小系统设计.4.5 电源电路设计4.6 主程序、按键、显示、定时及控制子程序设计4.7 元件
3、列表4.8 课程设计总结参考文献 .辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“单片机与接口技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计与制造出具有较复杂功能的小型单片机系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。 能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。1.2 课程设计的实验环境利用 windows 操作系统
4、及应用软件进行绘图和编程。1.3 课程设计的预备知识熟悉单片机与接口技术课程的相关知识及电子线路 CAD 工具软件。1.4 课程设计要求按课程设计指导书提供的课题，根据第二章给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容： 1、对设计课题进行简要阐述，并说明设计任务及具体要求。 2、论述系统设计方案，并画出总体电路结构图及功能分割图。3、能够较熟练地应用电子线路 CAD 工具完成单片机系统的硬件设计任务。4、各功能模块设计说明、设计实现过程及源程序。 5、能够较熟练地应用一种编辑软件编写程序，掌握单片机系统软件设计的基本方法6、课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数
5、据详实。7、课程设计总结8、字数 4000 左右，有系统电气原理图。9、严格执行辽宁工学院课程设计（论文）管理规定目录页：并按“目录格式”要求进行排版。正文页：并按“正文格式”要求进行排版。参考文献页：并按“参考文献格式”要求进行排版。辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）课程设计内容设计技术参数1、 入口电压 AC220V；2、 出口电压 AC220V，可驱动 AC220V/200W 的多个电铃负载；3、 数码管显示器可显示时、分、秒；4、 通过按键调整时间5、每次打铃时间 10 秒工作量1、系统硬件框图设计说明2、系统电气原理图设计3、AC220V 打铃电源输出子程序
6、4、显示子程序5、内部计时中断服务子程序设计6、主程序设计工作计划第一天第二天第三天第四天第五天AC220V 输出驱动电路按键及显示电路设计cpu 最小系统设计电源的设计主程序、按键、显示、定时程序设计第 3 章 课程设计的考核3.1 课程设计的考核要求课程设计采用五级(优、良、中、及格、不及格)评分制。3.2 课程性质与学分单片机与接口技术课程设计的课程性质：考查 学分：2、辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）第 4 章 设计41 系统硬件框图设计说明本设计要求用 AT89C51 单片机实现学校的自动打铃控制，系统框图如下：图 1.1 系统总体框图42 输出电路设计时
7、钟显示电路秒个位 秒十位 分个位 分十位 时个位 时十位Cpu音响控制输出控制 功效 执行机构输出电路是位于输出信号与执行机构之间的电路，应根据两者的要求以及执行机构的功率要求进行设计，这力执行机构为打铃电路，下图所示驱动使定时器产生定时为 2-3S 的“嘀嘀嘟嘟”的音响输出电路，定时器 1产生定时信号，定时器 2 和 3 接成振荡器。由于两级振荡器选用的 RC 常数不同，形成不同的音频震荡信号，因此，电路产生不同频率的音响信号。TRIG2Q 3R4CVolt5 THR 6DIS 7VCC8GND1 555TRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8 GND 1555 TRIG2Q3
8、R4CVolt5THR6DIS7VCC8 GND 1555270K5.5K20K10K 10K100K5.5K0.1100 0.01U0.01U0.01C100K 15KLED1 2A10UVCCVCC43 按键及显示电路设计辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）本系统主要由主控模块，时钟模块，显示模块，键盘接口模块等 4 部分组成。通过内部定时产生中断，从而驱动电铃打铃。设定 51 单片机工作在定时器工作方式 1，每 100ms 产生一次中断，利用软件将基准 100ms 单元进行累加，当定时器产生 10 次中断就产生 1S 信号，这时秒单元加 1，同理，对分单元和时单元
9、计数，从而产生秒，分，时的值，通过六位七段显示器进行显示。当时钟时间与设置时间一致时，驱动电路动作进行打铃，每次打铃 10 秒。本系统是通过 MCS - 51 内部定时器 T0 产生中断来实现计时的。T0 工作在定时器工作方式 1 ,每100 ms 产生一次中断,利用软件将基准 100 ms (1/ 10 s) 单元进行累加计数。当定时器产生 10 次中断后就产生了 1 秒信号,这时秒单元加 1 ,同理,可对分单元和时单元计数,从而产生秒、分、时的时间值,并通过连接在8155A 口、B 口上的六位七段显示器进行显示。为了提高对 32 个地址的寻址能力，可以把时钟或 RAM 寄存器规定为多字节方
10、式，在多字节方式中，读或写从地址 0 的位 0 开始，必须管按数据传送的次序电先的 8 个寄存器。但是当以多个字节写 RAM 时，为了传送数据不必写所有 31 字节，不管是否写了全部 31 字节，所写的每个字节都将传送至 RAM。时钟暂停：秒寄存器的位 7 定义位时钟暂停位，当它为 1 时，DS1302 停止振荡，进入低功耗的备份方式，通常在对 DS1302 进行写操作时，停止振荡，当它为 0 时时钟将开始启动。8051 通过串口向 DS1302 写数据的程序框图如图:其中,Px 可以是 8051 单片机的任何一位 I/O 口,注意因为 DS1302 的数据发送或接收时序和 8051 的串行口
11、不完全一致,困此,需要在 TXD 的输出端加反相器,另外,接收数据时,不能以串行口的接收方式接收,必须将串行口当作普通 I/O 口进行数据接收.DS1302 的晶振选用 32.768KHZ，电容推荐值为 6PF，因为振荡频率较低，也可以不接电容， 对计时精度影响不大。显示程序设计本显示采用的是动态显示，段控和位控都经过反相器，显示的字形代码是共阳的显示代码，位控信号输出时是高电平有效。在校时时，采用的是点亮小数点信位调节器节标志，哪位小数点亮表示调整的是该位的值。显示子程序的第一部分是拆字，显示缓冲区是 2FH2AH；第二部分是查字形代码，输出段控和位控信号，由辽 宁 工 业 大 学 课 程
12、设 计 说 明 书（论 文）于采用的是动态显示，所以每输出一位的段控和位控信号要延时一定的时间，使 LED 显示器显示的字符是稳定的。显示电路电路图如下：AD012 PA0 21AD113 PA1 22AD214 PA2 23AD315 PA3 24AD416 PA4 25AD517 PA5 26AD618 PA6 27AD719 PA7 28PB0 29CE8 PB1 30RD9 PB2 31WR10 PB3 32IO/M7 PB4 33ALE11 PB5 34PB6 35PB7 36TMROUT6PC0 37PC1 38TMRIN3 PC2 39PC3 1PC4 2RESET4 PC5 5
13、U?8155abfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDSDPY_7-SEGabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDSDPY_7-SEGabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDSDPY_7-SEGabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDSDPY_7-SEGabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDSDPY_7-SEGabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDSDPY_7-SEG74ls37312345678161514131211109RP?RESPACK4+5图 1.3 LED 显
14、示电路按键电路电路图如下：键盘接口设计由于按键盘只有 3 个，采用独立式按钮,分别与 8051 的 P10.P11.P12 相连,用普通按钮 10K 上拉电阻，用查询法完成读键功能。 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD 11RXD 10U1AT
15、89C51R2680R1680+5S2SW-PBS1SW-PB辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）图 1.4 按键电路44 CPU 最小系统设计具体 CPU 最小系统电路图如下EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD 11RX
16、D 10U?AT89C51S1SW-PBA011A110A29A38A47A56A65A74A829A928A1024NC 1NC 12NC 17NC 26CE23A1127A123OE25DQ0 13DQ1 14DQ2 15DQ3 18DQ4 19DQ5 20DQ6 21DQ7 22NC 30PGM31U2AM2764A20JC(32)OE1Q0 2D03D14 Q1 5Q2 6D27D38 Q3 9LE11Q4 12D413D514 Q5 15Q6 16D617D718 Q7 19X1SN74LS373DW (20)Y112MHzC130FC230FC310FR?RES2+5AD012 P
17、A0 21AD113 PA1 22AD214 PA2 23AD315 PA3 24AD416 PA4 25AD517 PA5 26AD618 PA6 27AD719 PA7 28PB0 29CE8 PB1 30RD9 PB2 31WR10 PB3 32IO/M7 PB4 33ALE11 PB5 34PB6 35PB7 36TMROUT6PC0 37PC1 38TMRIN3 PC2 39PC3 1PC4 2RESET4 PC5 5U?8155图 1.5 CPU 最小系统电路图单片机是在一块芯片上集成了 、口、定时 计数器，使其具备了一台微型计算机的特征。设计的最小系统包括 CPU 选择和存储器扩
18、展。本设计采用 AT89c51 作为 CPU， AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）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。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51
19、 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。能在额定功率下安全，可靠的工作。为了确保 CPU 更可靠的工作本设计采用 MAX610 芯片构成不间断稳压电源，其芯片输入电压 220V 或 110V，输出 5V 或(1.39)V 可调。4.5 电源电路图如下：辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）R1100 10WR21MAC11AC22V-3Vset4+ 5OUT 6Vout 7Vsense 8U1MAX610612C1 1.6F 400VC2100R3510+5VAC220/50H
20、Z图 1.6 电源电路图.主程序、按键、显示、定时及控制子程序设计由流程图设计主程序、按键、显示、定时及控制子程序如下：辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）主程序 2）按键子程序ORG0000H INT1或INT0中断服务程序:LJMP MAIN; 转主程序 INT0 中断服务程序ORG0003H ORG0050HLJMP INT0 ; 转INT0 中断 INT0 : CLR EX0ORG000BH JNB P3. 2 , LJMP CLOCK; 转定时器T0 中断 INC 28HORG0013H MOV A ,28HLJMP INT1 ; 转INT1 中断主程序: A
21、DD A , # 00HMAIN:MOV A , # 03H DA AMOV R0 , # 20H MOV 28H ,AMOVX R0 ,A SUBB A , # 60HMOV SP , # 5AH JC DSUP2MOV 2BH , # 60H MOV 28H , # 00HMOV 2CH , # 60H DSUP2 :LCALL DSUPMOV 2DH , # 24H SETB EX0MOV TMOD , # 01H INT1 中断服务程序:MOV TH0 , # 3CH INT1 :CLR EX1MOV IE , # 87H JNB P3. 3 , SETB TR0 INC 29HLOO
22、P :LCALL DSUP MOV A ,29HLJMP LOOP ADD A , # 00H SUBB A , # 24H 编JC DSUP3MOV 29H , # 00HDSUP3 :LCALL DSUPSETB EX1RET3）显示子程序辽 宁 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书（论 文）显示子程序:DSUP :MOV R0 , # 4FH MOVX R1 ,A MOV A ,27H MOV A ,R2 ACALL PTDS MOV R1 , # 22H MOV A ,28H MOVX R1 ,AACALL PTDS MOV R3 , # 00H MOV A ,29H DSUP4 :
23、DJNZ R3 ,DSUP4 ACALL PTDS INC R0 MOV R0 , # 4AH CLR CMOV R2 , # 0DFH MOV A ,R2 MOV DPTR , # SEGPT RR A DSUP1 :MOV A , # 00H MOV R2 ,AMOV R1 , # 21H JB ACC. 7 ,DSUP1MOVX R1 ,A RETMOV A , R0 PTDS:MOV R1 ,AMOVC A , A + DPTR ACALL PTDS1MOV A ,R1 SWAP ASEGPT：DB OCOH,OF9H,OA4H,OBOH,99H ,92H,82H,OF8H,90H,8
24、0H ;MOV R0 ,A DEC RORG 23A0H PTDS1 :ANL A , # OFH4）控制子程序控制程序包括主程序、中断服务程序和查看数据区控制程序。程序所用到的 AT89C51单片机内部 RAM：30H37H 为时间计数和计数基制单元；38H3BH 为数据暂存单元。8155 中的 256 个字节的 RAM 为 AT89C51 单片机的外部扩展数据存储器，地址为00HFFH，其中：10HCFH 为时间控制数据区；4AH4FH 为显示缓冲区。控制程序如下: MOV P1 ,ALOOP1 :MOV DPTR , # 100CH LOOP3 :RETMOV 2EH ,DPL 5）定时
25、子程序 LOOP4 :MOV DPL ,2EH T0 中断服务程序;辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）MOV R3 , # 04H CLOCK:PUSH PSWMOV R1 , # 2AH PUSH ACCLOOP2 : INC DPTR SETB RS0DJNZ R3 ,LOOP2 MOV TL0 , # 0B7HMOV 2EH ,DPL MOV TH0 , # 3CHMOV R3 , # 03H INC 26HCLR A CJNE A , # 0AH ,DONEMOVC A , A + DPTR MOV 26H , # 00HJZ LOOP3 CJNE A , #
26、 0AH ,DONEMOV 3AH ,A MOV 26H , # 00HLOOP5 : INC DPTR MOV R0 , # 27HDEC R1 MOV R1 , # 28H CLR A LOOP0 :MOV A , R0MOVC A , A + DPTR ADD A , # 01HMOV 3BH ,A DA AMOV A , R1 MOV R0 ,ACJNE A ,3BH ,LOOP4 MOV 38H , R1DJNZ R3 ,LOOP5 CJNE A ,38H ,DONE0MOV A ,3AHCPL AMOV R0 , # 00H DONE0 :ACALL LOOP1INC R0 DON
27、E0 :ACALL LOOP1INC R1 DONE:POP ACCDJNZ R3 ,LOOP0 POP PSWRET元件列表1AT89C51 1 片 6.按键 3 个 2DS1302 1 片 7.电阻 若干374LS164 1 片 8.电容 若干4数码显示管 6 片 9.三极管 若干辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）48 课程设计总结在课程设计过程中也遇到了许多困难，我掌握了单片机接口设计的技巧，在查阅资料的过程中，学会了许多书本上学不到的东西，并且使自己的动手能力得到了加强，这次课程设计是我们学习完单片机及应用技术之后一次较为综合的设计，毫无疑问，每个人理论与实践
28、的能力都得到了前所未有的锻炼，经过为期 3 余天的查阅资料、自己总结、与同学探讨等渠道，查到一些关于片子的资料，详细的了解了他们各自的功能和引脚，学以致用是每一个学者学习的最终目的，尤其对我们理科生来讲，通过这次课程设计更加坚定了我学单片机和其他专业课的信心，并增强了对芯片的兴趣，激发了自己学习的动力，对以后的工作、研究有很大的帮助。通过大约两周的单片机课设使我深深的感到课设的过程是艰辛的，但是收获也是巨大的。首先，我们再一次的加深巩固了对已有的知识的理解及认识；其次，我们第一次将单片机的课本知识运用到了实际设计，使得所学知识在更深的层次上得到了加深。再次，因为这次课程设计的确在某些方面存有一定难度，但在老师和同学们的同共努力下都得到解决, 在这里我也要感谢老师这一年来对我们细心的教导。辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）参考文献 苏家健、曹柏荣、汪志锋编著 梅丽凤等编 李光飞等编著 陆子名等编著 黄仁欣主编辽 宁 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书（论 文）
