自动打铃系统的设计.docx
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自动打铃系统的设计
广东省私立华联学院
毕业设计（论文）
题目
自动打铃系统的设计
系名
机电系
专业
电子信息工程技术
班级
12电子1班
姓名
梁日成
学号
0301120123
指导老师
杨英杰
系主任
朱燊权
年月日
摘要
自动打铃系统，是以一片8位单片机为核心的实时时钟及控制系统。
我们知道单片机的外接石英晶体振荡器能提供稳定、准确的基准频率，并经12分频后向内部定时器提供实时基准频率信号，设定定时器工作在中断方式下，连续对此频率信号进行分频计数，便可得秒信号，再对秒信号进行计数便可得到分、时等实时时钟信息。
如果石英晶体振荡器的频率信号为6MHZ，设定定时器定时工作方式1下，定时器为3CBOH，则定时器每100ms产生1次中断，在定时器的中断定时处理程序中，每10次中断，则向秒计数器加1，秒计数器计数到60则向分计数器进位（并建立分进位标志），分计数器计数到60，则向时计数器进位，如此周而复始的连续计数，便可获得时、分、秒的信号，建立一个实时时钟。
接下来便可以进行定时处理和打铃输出，当主程序检测到有分进位标志时，便开始比较当前时间（小时与分、存放在RAM中）与信息时间表上的作息时间（小时与分，存放在ROM）是否相同，如有相同者，则进行报时处理并控制打铃，如有不相同则返回主程序，如此便实现了报时控制的要求。
关键词：
单片机；时间设置电路；计时电路；显示电路；定时打铃控制电路
第一章设计方案
1.1研究意义及设计要求
研究意义：
在学校以及一些企事业单位中，通常使用传统的人工打铃作为上下班、上下课等作息时间信号，且不说人工打铃的繁琐，铃声的单调和乏味，光是那突然骤响的刺耳铃声就常常让人感到不适，成本增加及系统可靠性差的缺点。
为此，设计了一种时间显示与自动打铃系统，将数字电子钟与自动打铃系统结合起来，从而有效地解决了这些问题。
该产品以单片机为核心来控制各个功能模块，用户可以随时对实时时间、作息时间表进行修改，可以很方便地任意设定作息时间方案。
本设计还具有普通的数字时间设定、显示功能，是集时间设置、显示和打铃一体的多功能打铃计时系统，通过简单的设置，可以适合任何学校、企事业单位。
设计要求：
它可以作为时钟电路来显示时间，进行设置，定时打铃。
按照自顶向下设计方法划分自动打铃系统的功能。
可分为：
时间设置电路，计时电路，显示电路和定时打铃控制电路等。
以广东私立华联学院的打铃情况设计：
内容
时间
早自习
7:
30-8:
00
第一节课
8:
10-8:
55
第二节课
9:
00-9:
45
第三节课
10:
05-10:
50
第四节课
10:
55-11:
40
第五节课
14:
30-15:
15
第六节课
15:
20-16:
05
第七节课
16:
15-17:
00
第八节课
17:
05-17:
45
第九节课
19:
30-20:
15
第十节课
20:
20-21:
05
1.2基本方案
基于单片机的自动打铃系统设计
自动打铃装置用于工厂、学校等地的时间控制，本设计是按照学校作息时问设定的，模拟了电子钟显示时、分、秒。
还根据学校的作息时间按时打铃，本系统有4个按钮，分别用来调时、调分、调秒和强制打铃及强制关铃，以保证始终与标准时间相吻合。
首先设计出本系统的硬件基本框图，根据框图设计电气原理图，简要概述基本原理，按照设计技术参数设计出各部分程序。
由于需要最小系统设计，因此，极大地介于系统的硬件成本，所有能用软件实现的功能都用软件完成，如按键的去抖，采用延时，显示部分用动态显示等，这样硬件部分的设计可以采用单片机最小系统，所谓最小系统时仅有程序存储器和时钟及复位电路的单片机系统。
根据课题的具体内容，任务要求，计时、校时、定时、键盘显示等功能，经多方面考虑，所选系统选项用．与MSC-51单片机完全兼容的AT89C51低功耗单片机。
单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。
建立完一个实时时钟后接下来进行定时处理和打铃输出，当主程序检测到有分进位标志时，便开始比较当前时间与信息时间表上的作息时间是否相同，相同者，则进行报时处理并控制打铃，不相同则返回主程序。
1.3总体设计框图
图一总体设计框图
第二章电路设计
2.1基本原理概述
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部分构成。
通过内部定时产生中断，从而使驱动电铃打铃。
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lS信号，这是秒单元加1。
同理，对分单元和时单元计数从而产生秒，分，时的值，通过六位七段显示器进行显示。
由于动态显示法需要数据所存等硬件，接口较复杂，考虑显示只有六位，且系统没有其他浮躁的处理程序，所有采用动态扫描LED的显示。
本系统采用四个按键，当时钟时间和设置时间一直时，驱动程序动作，进行打铃，每次打铃30S
2.2单元电路的设计
2.2.1显示电路设计
显示部分采用普通的LCD1602显示
图二显示电路
2.2.2键盘接口电路设计
由于键盘只有四个，采用独立式按钮，用查询法完成读健功能。
图三按键电路
2.2.3响铃电路设计
响铃电路用到了蜂鸣器、三极管、1K电阻。
蜂鸣器两端分别接地和三极管。
三极管一段电源另一端与电阻相连并接入AT89C51的P3.7接口。
图四响铃电路
2.3总体运行进程
首先实现24小时制电子钟，在8位数码管显示，显示为时分秒，实现的格式为：
23-59-59。
到达预定时间启动蜂鸣器开始打铃，打铃的方式分为起床、熄灯和上下课铃两种。
系统使用了4个按键，3只按键用来调整时间，另一只为强制打铃按钮。
通过选择键选择调整位，选中位闪烁，按增加键为选中位加1，按减少键为选中位减1。
按强制打铃按钮是实现强制打铃或者强制关闭打铃。
第三章系统程序设计
程序名称：
自动打铃系统
说明：
实现24小时制电子钟，8位数码管显示，显示时分秒显示格式：
23-59-59（小时十位如果为0则不显示）。
到预定时问启动蜂鸣器模拟打铃，蜂鸣器BEEP:
P3.7。
打铃方式分起床、熄幻铃和上、下课铃两种。
系统使用4只按键，3只按键用来调整时间，另一只为闹钟按钮即定时打铃。
键SET_KFY:
PI.0；通过选择键选择调整位，选中位闪烁。
增加键ADD_KEY：
PI.1；按一次使选中位加1。
减少键DEC_KEY:
PI.2；按一次使选中位减1。
如果长按ADD_KEY或DEC_KEY，识别后则进行调时快进，此时停止闪烁。
如果选中位是秒，则按增加键或减少键都是将秒清零。
定时扫铃键DALING_KEY:
P1.3；用来强制打铃或强制关闭铃声PO口输出数码管段选信号，P2口输出数码管位选信号，晶振12M。
第四章自动打铃硬件原理图与实物图
图五原理图
图六实物图
第五章毕业设计总结
完成自动打铃系统的毕业设计我能综合运用通信、电子技术课程中的所学到的理论知识来完成自动打铃系统的设计和分析电路，学会了在虚拟的环境下创建电路，计算和调整参数，对protcl99se画图软件的应用有了进一步的提高，并且掌握了一定的单片片机知识，通过这门课的设计我还有以下几点收获：
1、有利于基础知识的掌握
通过这次设计我亲手做，自己思考，将理论知识上升到实践的高度，从而进一步打破了单片机的神秘面纱。
2、有利于逻辑思维的锻炼。
在许多常规可生的日常学习中我们不难发现这样一个现象，不少学生的思维常处于混乱的状态，写作文来前言不搭后语，解起数学题来步骤混乱，这些都是缺乏思维训练的结果，程序设计是公认的，最能直接有效的训练学生的创造思维，培养分析问题解决问题的能力的方法之一。
即使见到陌生的程序，从任务分析，确定算法界面布局，缩写代码到调试运行，都能顺利完成。
整个过程需要我们有条理的构思，这之间有猜测设计，判断思维的抽象思维训练，又有分析问题解决问题，预测日标等能力的培养。
致谢
在本次毕业论文的构思过程中，指导老师詹宝容给予了悉心的指导和关心，使我克服了众多困难终于完成了毕业论文的工作。
导师渊博的知识、严谨求实的治学态度及敬业精神，给我留下了深刻的印象，并将在我今后的人生道路上产生深远的影响，在此论文完成之际，谨向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢！
再一次感谢所有关心我、帮助我的人！
参考文献
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