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

设计题目：

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T0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………………………………………….…5

三、硬件系统电路设计…………………………………….…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）按以上要求制定设计方案，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围电路，给出电路原理图；

（3）单片机仿真器、电路板、电源等硬件正确可靠地连接；

（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

针对本课题的设计任务，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，由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几个部分：

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。

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。

1．主要特性：

·与MCS-51兼容

·4K字节可编程闪烁存储器

寿命：

1000写/擦循环

数据保留时间：

10年

·全静态工作：

0Hz-24Hz

·三级程序存储器锁定

·128*8位内部RAM

·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器

·5个中断源

·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式

·片内振荡器和时钟电路

2．管脚说明：

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管脚备选功能

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（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1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

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，MOVC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/PSEN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出。

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。

AT89C51单片机内部结构框图

三、硬件系统电路设计

1、系统板上硬件连线

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

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T0来产生700HZ和500HZ的频率，根据定时/计数器T0，我们取定时250us，因此，700HZ的频率要经过3次250us的定时，而500HZ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1ms（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”门铃系统设计，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。

T0中断程序框图

2、汇编源程序

KEYBITP1.7

LCNTEQU30H

HCNTEQU31H

FLAGEQU33H;计数标志

ORG00H

SJMPSTART

ORG0BH;中断入口

LJMPINT_T0

START:

MOVLCNT,#00H

MOVHCNT,#00H

CLRFLAG

MOVTMOD,#01H

MOVTH0,#（65536-700）/256;定时0.7毫秒

MOVTL0,#（65536-700）MOD256

S1:

JBKEY,$;等待按键

LCALLDELAY

JBKEY,$

MOVIE,#82H

SETBTR0

SJMPS1

INT_T0:

INCLCNT

MOVA,LCNT

CJNEA,#100,I1

MOVLCNT,#00H

INCHCNT

MOVA,HCNT

CJNEA,#05H,I1;输出500个周期方波

MOVHCNT,#00H

INCFLAG;计数标志加1

I1:

CPLP1.0

MOVA,FLAG

CJNEA,#00H,I2

LJMPK1;FLAG=0,发高频音

I2:

MOVA,FLAG

CJNEA,#01H,I3

LJMPK2;FLAG=1,发低频音

I3:

MOVA,FLAG

CJNEA,#02H,I1

MOVFLAG,#00H

CLRTR0;FLAG=2,关定时器

LJMPRETUNE

K1:

MOVTH0,#（65536-700）/256;高频音

MOVTL0,#（65536-700）MOD256

LJMPRETUNE

K2:

MOVTH0,#（65536-1000）/256;低频音

MOVTL0,#（65536-1000）MOD256

RETUNE:

RETI

DELAY:

MOVR5,#20

D1:

MOVR6,#250

DJNZR6,$

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，只有一根由于遗漏产生的飞线。

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

[1]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计.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。