基于51单片机的自动打铃系统

机电信息工程学院

单片机系统课程设计报告

系：电子信息工程系

专业：电子信息工程

班级：072班

设计题目：自动打铃系统设计

学生姓名：张锡斌仇龙佳

指导教师：刘忠富于为民

完成日期：2010年5月31日

目录

一、设计任务和性能指标 (2)

1.1设计任务 (2)

1.2性能指标 (2)

二、设计方案 (2)

三、系统硬件设置 (3)

3.1、单片机最小系统 (3)

3.2时钟电路DS1302 (4)

3.3、显示电路的设计 (5)

3.4、键盘接口的设计 (5)

3.5打铃电路的设计 (6)

四、系统软件设计 (7)

4.1程序流程图 (7)

4.2主程序设计 (10)

4.3显示子程序的设计 (11)

五、调试及性能分析 (12)

5.1调试步骤 (12)

5.2性能分析 (12)

六、心得体会 (12)

参考文献 (13)

附录1 系统硬件电路图 (14)

附录2 程序清单 (15)

一、设计任务和性能指标

1.1设计任务

用单片机器件为主体，设计一台自动打铃系统。

（一）基本要求

1、基本计时和显示功能(用12小时制显示)。包括上下午标志，时、分的数

字显示，秒信号指示。

2、能设置当前时间(含上、下午，时，分)。

3、能实现基本打铃功能，规定：上午6：00起床铃：打铃5秒、停2秒、

再打铃5秒。下午10：30熄灯铃：打铃5秒、停2秒、再打铃5秒。铃声可用小喇叭播放，凡是用到铃声功能的均按此处理。

（二）发挥部分

1、增加整点报时功能，整点时响铃5秒，要求有控制启动和关闭功能。

2、增加调整起床铃、熄灯铃时间的功能。

3、增设上午4节课的上下课打铃功能，规定如下：7．30 上课，8．20下

课：8．30上课，9．20下课；9．40 上课，10．30下课；10．40上课，11．30下课；每次铃声5秒。

4、特色和创新自选。

1.2性能指标

1.时钟：上下午（1位）、时(2位) 、分(2位)

2.校对键：确认键/设置键、右移键/灭铃键、加键、减键

3.响铃：蜂鸣器二.设计方案

二、设计方案

按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、显示模块、键扫描接口电路共四个模块组成，电路系统构成框图如图1.1所示通过内部定时产生中断，从而驱动电铃打铃。电路系统构成框图如图1.1所示。主控芯片使用51系列AT89C52单片机，采用高性能的静态80C51设计，由先进工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位COMS 微处理芯片，市场应用最多。

时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片DS1302。采用DS1302作为主要计时芯片、可以做到计时准确。更重要的是，DS1302可以在很小的电流的后备电源（2.5~5.5V电源，在2.5V时耗电小于300nA)下继续计时，并可编程选择多种充电电流对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。采用串行数据传输，与单片机硬件连接简单，如果使用时钟芯片DS12887，将采用并行数据传输，占用更多的硬件资源。因此为节省单片机端口，时钟芯片采用DS1302。

1.1 硬件电路设计

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，对分单元时单元和上下午单元计数，从而产生秒，分，时，上下午的值，通过五位七段显示器进行显示。由于动态显示法需要数据锁存等硬件，接口较复杂，考虑显示只有五位，且系统没有其他复杂的处理任务，所以采用动态扫描实现LED的显示。

本系统采用四个按键，1键为功能键，另外三个做控制键。按一下1键进入时间设置，接着按2键选择需要调整的位，然后按3和4键进行时调整，按3键进行加数，按4键进行减数，按两下1键调整结束时钟继续走动。当时钟时间与设置时间一致时，驱动电路动作进行打铃，按时间点不同打铃规则不同，此时按2键强制灭铃。

三、系统硬件设置

3.1单片机最小系统

单片机最小应用系统的设计电路原理图，如图3.1所示。

本次设计我们选用了AT89C52单片机。该单片机要求电源电压为+5V，所以40号引脚接+5V电源，20号脚接地。因为AT89C52单片机的片内ROM为4KB，128位RAM，根据初步分析，本设计程序应该小于4KB，故无须外扩的ROM，所以单片机应直接访问片内程序存储器，单片机的31号脚接高电平。AT89C52单片机是一种时序逻辑电路，必须有脉冲信号才能正常工作，而时钟脉冲是由振荡电路提供的，时钟可以由内部方式或外部方式产生，内部振荡方式，只要接上两个微调电容和一个晶振即可，其中微调电容选用33pF其作用是稳定振荡频率，快速起振。本次毕业设计我们采用内部振荡方式,外接晶振为11.0592MHz,振荡周期=1/11.0592μs，时钟周期=2/11.0592μs，机器周期=12/11.0592μs，指令周期=1～4μs。

AT89C52在开机时需复位，以便CPU及其它功能部件都处于确定的初始状态，有利于进行下一步操作。MCS-51系列单片机的有效复位信号两个机器周期以上的高电平。其复位的实现通常可以采用开机上电复位和外部手动复位两种方

式。图中采用的是开机上电复位，复位电路由10μF的电解电容和8.2K电阻组成,其时间常数为T=RC，T=10μf×8.2k，T=82ms大于10ms，所以单片机能够有效复位，单片机只要保持82ms以上的高电平就能使单片机有效复位

图3.1 单片机最小应用系统

3.2时钟电路DS1302

（1）性能特性

实时时钟可对秒，分，时等进行计数，存在高速数据暂存的31*8位RAM，最少引脚的串行I/O口；2.5~~5.5V电压工作范围;2.5V耗电小于300nA；用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节数据传送方式；简单的3线接口；可选的慢速充电的能力。

DS1302时钟芯片包括实时时钟和31字节的静态RAM，它经过一个简单的串行接口与微处理器通信，实时时钟提供秒，分，时等信息，时钟运行可以采用24H，或带AM/PM的12H格式，采用三线接口与CPU进行同眇通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302有主电源/后备电源双电源引脚；

（2）工作原理

DS1302在任何数据传送时必须先初始化，把RST引脚置为高电平，然后把8位地址和命令装入移位寄存器，数据在SCLK的上升沿被输入，无论是读周期还是写周期开始8位指定40个寄存器中哪个将被访问到，在开始8个时钟周期，把命令字节装入揿位寄存器之后，另外的时钟周期在闱时操作时输出数据，在写操作时写入数据，时钟脉冲的个数在单位字节下为8加8，在多字节方式下为8加字节数，最大可达248字节数。

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