基于AT89S51单片机的自动控制电铃设计与开发

1、 . . . 课程设计 题 目基于AT89S51单片机的自动控制电铃设计与开发 学生 润林 学号 0810064004 所在院(系) 物理与电信学院 专业班级 电信081班 指导教师 东 完成地点 理工学院 2011 年 12 月 21 日基于AT89S51单片机的自动控制电铃设计与开发 润林物电学院 电子信息科学与技术081 723000指导教师：东摘要：本设计由单片机系统、按钮开关、LED显示和打铃电路组成。系统能完成显示星期、时、分和秒以与设定时间和打铃等功能。除上述基本的时钟显示功能外，还具有调电存储、指示功能，依据实际的情况还可以添加其他扩展功能。关键词：单片机 打铃 LED显示 定

2、时 调时 74LS164一 引言1.1 设计目的综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统实例的设计并仿真实现，从而加深对所学单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事单片机应用的相关工作打下基础。1.2 设计要求本次设计的重点是实现一个基于单片机的电铃控制电路，具备以下特点：1、 在预定的时间周期实现到点打铃2、 能够通过LCD显示屏显示3、 实现掉电数据保护1.3 设计容概述 设计思路与框图电铃控制器设计要求具有显示星期、时、分和秒以与设定电铃电路设计要求具有显示星期、时、分和秒以与设定时间和调整时间等功能，这些基本要求都可以通过软件编程实现。要实现打铃提示，就需要设置打铃提示

3、电路，信号输入电路采用按钮开关。同时为了方便，在掉电的情况下，为了保护已存储的打铃点，可设置掉电保护电路，减少人重新设置打铃点单片机控制电路信号输入电路辅助功能电路驱动显示电路图1 设计思路框图二 系统方案设计2.1 设计方案电铃控制器是以AT89S51为核心的单片机组成。但它的辅助电路分别采用，信号输入电路采用按钮开关，可以把按钮开关设置成多功能，这样可以节省开关数目。显示电路采用串行静态显示，这种软件编程比较简单。采用单片机部时钟，这种方法产生的时钟还可以，但是成本低，而且编写时钟程序简单。打铃电路电路可以采用蜂鸣器代替电铃,当时间到达打铃时间点时，使单片机发出控制信号，可以直接驱动三极管

4、组成的基本放大电路，使蜂鸣器发出声音。2.2 设计方框图和流程图AT89S51单片机显示驱动电路显示电路打铃电路按钮开关信号输入电路掉电存储电路复位电路开始初始化LED显示按键程序时间设定和存储程序调整程序时间比较程序打铃相等？NYesNY 图2设计方框图和流程图2.3系统设计原理利用AT89S51单片机作为主体控制单元，按钮输入电路可以输入控制指令，复位电路，打铃电路实现对指令的执行，掉电保护电路完成掉电时数据的保护，组合起来完成对电铃的控制 。 单片机 单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二

5、节电池供电。 打铃电路打铃电路由三极管组成的放大电路和蜂鸣器组成。三极管选用8550PNP型，当单片机输出低电平时三极管导通，采用蜂鸣器代替电铃，从而驱动蜂鸣器发出声音，可以通过编程实现使蜂鸣器发出有节奏的声音。当接通电源时P3.4口为高电平，三极管截止，打铃电路不能工作当按下复位开关时，输出为高电平，三极管截止，打铃电路不能工作。当时间走到打铃时间点时，单片机输出低电平，则打铃电路开始工作。而且响铃时间的长短可通过编程实现，在响铃的时候可以采用按钮实现暂停。打铃电路的电路图如图3所示。图3 打铃电路 显示驱动电路显示驱动电路采用串行动态显示电路，只使用单片机的两个串行口，就可以完成单片机的显

6、示功能，。它由7个74LS164移位记存器和7个LED数码管组成。从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74LS164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。移位寄存器74LS164还兼作数码管的驱动，显示驱动电路的电源采用5V直流电源经过三个IN4007的二极管降压，三个整流管D1D3的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命，这种方法简单使用。同时用三个发光二极管作为指示灯，用来指示不同的功能和操作，这样可以是各种操作和指示一目了然，而且哪一块功能出现错误，能够方便查找，指示电路将在信号输入电路中体现出来。图4 显示驱动电路 掉电存储电路掉电存储单元的作用是在电源断

7、开的时候，存储当前设定的时间和打铃时间信息。AT24C02A是ATMEL公司的2KB字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10uA(5.5V)，芯片的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。图5。图5 掉电存储电路 信号输入电路信号输入电路采用按钮开关控制。将单片机的P2口接开关的一端，将开关的另一端接地。单片机复位以后，P2口变为高电平，当按下按钮开关时，对应的P2口就变为低电平，给单片机送入信号，开始对应的功能。S1为调时和定时键，S2为转换键，S3为返回键，S4为加一键，S5为减一键，S

8、6为确定键。其他按键如果想设置其它功能可以使用。通过软件编程可以使按钮开关实现多功能。电路图如图6所示：图 6 信号输入电路三 系统硬件设计3.1 单片机AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统与80C51引脚结构，芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。3.1.189C51单片机主要特性1、4k By

9、tes Flash片程序存储器； 2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）3、32个外部双向输入/输出（I/O）口； 4、5个中断优先级、两个中中断嵌套中断5、6个中断源； 6、2个16位可编程定时器/计数器；7、2个全双工串行通信口； 8、看门狗电路； 9、片震荡器和时钟电路；10、与MCS-51兼容； 11、全静态工作：0Hz-33MHz； 12、三级程序存储器锁定； 13、可编程串行通道； 14、低功耗的闲置和掉电模式。3.2 其他模块3.2.1 显示电路显示电路主要由7个74LS164移位记存器和7个LED数码管组成从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74LS16

10、4）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。3.2.2 掉电存储电路掉电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的时间和打铃时间信息。AT24C02A是ATMEL公司的2KB字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10uA(5.5V)，芯片的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。四 总结通过此次课程设计，初步掌握了单片机、LCD显示屏等知识，是我对本专业有了更深一步的了解，对以前所学的知识进行提高和巩固，并且对当今单片机、LCD显示屏的最新发展计数有所了解。在整个课程设计过程

11、中，我学到许多原先没有接触过的新知识，增长了见识，给了我很大的启发，了解到班许多同学对这方面有更加深入的了解，我将把这份压力变成动力，以后不断充实自己，不断学习，不断进步。在此我更要感我的指导老师，是老师对我们的细心指导与关怀，是我能顺利的完成毕业论文。从老师严谨的态度中深受启迪，学到了知识的同时也学到了做人的道理。在此我要向我的指导老师致以衷心的感。五 总结语通过此次课程设计，初步掌握了单片机、LCD显示屏等知识，是我对本专业有了更深一步的了解，对以前所学的知识进行提高和巩固，并且对当今单片机、LCD显示屏的最新发展计数有所了解。在整个课程设计过程中，我学到许多原先没有接触过的新知识，增长了

12、见识，给了我很大的启发，了解到班许多同学对这方面有更加深入的了解，我将把这份压力变成动力，以后不断充实自己，不断学习，不断进步。在此我更要感我的指导老师，是老师对我们的细心指导与关怀，是我能顺利的完成毕业论文。从老师严谨的态度中深受启迪，学到了知识的同时也学到了做人的道理。在此我要向我的指导老师致以衷心的感。六 参考文献1 邹应全.51系列单片机原理与实验教程M.：电子科技大学,2007.12.2 谭浩强.C语言程序设计M.：清华大学，2007.11.3 海兰，朱剑，祥伟.DS1302实时显示时间的原理与应用J.电子技术,2004(1):43-45.4 于复生,宋现春,艾星,等.时钟芯片DS1

13、302与其在数据记录中的应用J.电子技术应用 2003(3):59-61.5 牛鑫.DS1302在微电脑职能高压综合保护装置中的应用J.济源职业技术学院学报，2005,4(1):13-18.6 余孟尝.数字电子技术基础简明教程（第三版）M. ：高等教育，2006.7 蔡振江.单片机原理与应用M. ：电子工业，2007.8 童诗白,华成英. 模拟电子技术基础M. : 高等教育,2006.9 朝青. 单片机原理与接口技术M. : 航空大学,2005.10 万光毅.单片机实验与实践教程M. : 航空航天大学,2006.七 附录附1 总体电路图附图1总体电路图20 / 21附2 程序-程序初始化- S

14、BS EQU 29H SBM EQU 2AH SBH EQU 2BH ; 定义29H,2AH,2BH为显示缓冲区 MS100 EQU 2CHS EQU 2DH M EQU 2EH H EQU 2FH ;将2C-2Fh分别定义为,100毫秒，秒位, ; 分位，小时位 MS BIT P2.0;将p2.0定义为主菜单键 OK BIT P2.1;将p2.1定义为确定键 REST BIT P2.5;将p2.5定义为返回键 AD BIT P2.3 ;将p2.3定义为前进键 SUB BIT P2.4;将 p2.4定义为后退键 FMQ BIT P3.4;将P3.4定义为蜂鸣器 HONG BIT P0.1 ;将

15、p0.1定义为红色LED LV BIT P0.2 ;将p0.2定义为绿LED KG BIT 08H ;08H位定义为闹铃开关 ; *主程序* ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0BH AJMP ZHD ;跳转到中断程序 ORG 1BH AJMP DL ORG 30HMAIN: SETB EA SETB ET0 SETB ET1 MOV TMOD,#11H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H CLR A MOV R0,#20H MOV R2,#59H BACK1: MOV R0,A INC R0 DJNZ R2

16、,BACK1 MOV R2,#23 MOV R0,#32H MOV 04H,#01BACK2: MOV R0,04H MOV A,R0 ADD A,#03 MOV R0,A INC 04H DJNZ R2,BACK2 CLR A MOV R0,A MOV R1,A MOV R2,A MOV R3,A MOV R4,A MOV R5,A MOV 2FH,#12 mov 2eh,#00 mov 2dh,#00 mov 30h,#01 SETB TR0 CLR LV ;*按键程序* START: ; ACALL XSH MS,NTJL ACALL T12MS MS,NTJL CLR FMQ JNB

17、MS,$ SETB FMQ INC R2 SETB 01 ;01H位是判断菜单键是否按下 标志 CLR 09H ;09H 是响铃控制位 CLR HONG SETB LV CJNE R2,#025,NT1;判断M键按下次数 MOV R2,#00 NT1: CJNE R2,#00 ,NT1A CLR 01H CLR 04H CLR 05H CLR 06H SETB 09H MOV R3,#00 MOV R4,#00 SETB HONG ; ACALL XSH ;返回 NT1A: CJNE R2,#01,NT1B SETB 00H MOV R4,#00;使时间闪烁显示 SETB 04H CLR 05

18、H CLR 06H NT1B: CJNE R2,#02,NT1C CLR 00H MOV R4,#01 ACALL QHUAN1 ;使第1预存时间闪烁显示 NT1C: CJNE R2,#03,NT1D MOV R4,#02 ACALL QHUAN1 ;使第2预存时间闪烁显示 NT1D: CJNE R2,#04,NT1E MOV R4,#03 ACALL QHUAN1 ;使第3预存时间闪烁显示 NT1E: CJNE R2,#05,NT1F MOV R4,#04 ACALL QHUAN1 ;使第4预存时间闪烁显示 NT1F: CJNE R2,#06,NT1G MOV R4,#05 ACALL QH

19、UAN1 ;使第5预存时间闪烁显示 NT1G: CJNE R2,#07,NT1H MOV R4,#01 ACALL QHUAN1 ;使第6预存时间闪烁显示 NTJL: SJMP NT2 NT1H: CJNE R2,#08,NT1I MOV R4,#07 ACALL QHUAN1 ;使第7预存时间闪烁显示 NT1I: CJNE R2,#09,NT1J MOV R4,#08 ACALL QHUAN1 ;使第8预存时间闪烁显示 NT1J: CJNE R2,#10,NT1K MOV R4,#09 ACALL QHUAN1 ;使第9预存时间闪烁显示 NT1K: CJNE R2,#11,NT1L MOV

20、R4,#10 ACALL QHUAN1 ;使第10预存时间闪烁显示 NT1L: CJNE R2,#12,NT1M MOV R4,#11 ACALL QHUAN1 ;使第11预存时间闪烁显示 NT1M: CJNE R2,#13,NT1N MOV R4,#12 ACALL QHUAN1 ;使第12预存时间闪烁显示 NT1N: CJNE R2,#14,NT1O MOV R4,#13 ACALL QHUAN1 ;使第13预存时间闪烁显示 NT1O: CJNE R2,#15,NT1P MOV R4,#14 ACALL QHUAN1 ;使第14预存时间闪烁显示 NT1P: CJNE R2,#16,NT1Q

21、 MOV R4,#15 ACALL QHUAN1 ;使第15预存时间闪烁显示 SJMP NT2 NT1Q: CJNE R2,#17,NT1R MOV R4,#16 ACALL QHUAN1 ;使第16预存时间闪烁显示 NT1R: CJNE R2,#18,NT1S MOV R4,#17 ACALL QHUAN1 ;使第17预存时间闪烁显示 NT1S: CJNE R2,#19,NT1T MOV R4,#18 ACALL QHUAN1 ;使第18预存时间闪烁显示 NT1T: CJNE R2,#20,NT1V MOV R4,#19 ACALL QHUAN1 ;使第19预存时间闪烁显示NT1V: CJN

22、E R2,#21,NT1W MOV R4,#20 ACALL QHUAN1 ;使第20预存时间闪烁显示 NT1W: CJNE R2,#22,NT2 MOV R4,#21 ACALL QHUAN1 ;使第21预存时间闪烁显示 NT2: OK,NT3 ACALL T12MS OK,NT3 CLR FMQ JNB OK,$ SETB FMQ HONG ,NT3 JNB 00H,NT2B ;00H位是判断时钟时间或定时时间 标志 INC R3 CJNE R3,#03,NT2AA MOV R3,#00 NT2AA: CJNE R3,#00,NT2AB SETB 04H CLR 05H CLR 06H N

23、T2AB: CJNE R3,#01,NT2AC SETB 05H CLR 04H CLR 06H NT2AC: CJNE R3,#02,NT3 SETB 06H CLR 04H CLR 05H SJMP NT3 NT2B: CPL 04H CPL 05H ;闪烁显示位改变 NT3: AD,NT4 ACALL T12MS AD,NT4 SUB,GONEXT ACALL T12MS SUB,GONEXT CPL 09H GONEXT: JNB 01H,NT4 ;01H位是判断菜单键是否按下 标志 ACALL T200MS MOV R0,18H 04H,A1A ;04H位为1则最后两位加1 05H,

24、A1F ; 05H位为1则中间两位加1 06H,A1S ; 06H位为1则最前两位加1 A1S: INC R0 INC R0 INC R0 CJNE R0,#24,NT4 MOV R0,#00 SJMP NT4 A1F: INC R0 INC R0 00H,SK601 CJNE R0,#24,NT4 MOV R0,#00 SJMP NT4 SK601: CJNE R0,#60,NT4 MOV R0,#00 SJMP NT4 A1A: INC R0 CJNE R0,#60,NT4 MOV R0,#00 ;使闪烁显示位加一 NT4: SUB,NT5 ACALL T12MS SUB,NT5 ; CL

25、R FMQ ; SETB FMQ JNB 01H,NT5 ACALL T200MS MOV R0,18H 04H,S2A ;04H位为1则最后两位减1 05H,S2F ; 05H位为1则中间两位减1 06H,S2S ; 06H位为1则最前两位减1 S2S: INC R0 INC R0 DEC R0 CJNE R0,#0FFH,NT5 MOV R0,#23 SJMP NT5 S2F: INC R0 DEC R0 00,SK602 CJNE R0,#0FFH,NT5 MOV R0,#23 SJMP NT5 SK602: CJNE R0,#0FFH,NT5 MOV R0,#59 SJMP NT5 S

26、2A: DEC R0 CJNE R0,#0FFH,NT5 MOV R0,#59 NT5: REST,NT6 ACALL T12MS REST,NT6 CLR FMQ JNB REST,$ SETB FMQ MOV R4,#00 MOV R2,#00 SETB 09H CLR 01H CLR 04H CLR 05H CLR 06H SETB HONG CLR LV ACALL XSH ;显示时间 NT6: KG,BACK3;kg为一时响铃 CLR TR1 LJMP START BACK3: JNB 09H,NO SETB TR1 LJMP START NO: CLR TR1 LJMP START

27、;*闪烁切换子程序 * qhuan1: SETB 04H CLR 05H CLR 06H RET;*中断程序* ZHD: PUSH ACC PUSH PSW SETB RS1 SETB RS0 ACALL XSH MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H INC R5 CJNE R5,#08,NEXT1 NEXT: MOV R5,#00 CPL 03H NEXT1: INC MS100 MOV A,MS100 CJNE A,#20,RETN3 MOV MS100,#0 INC S MOV A,S CJNE A,#60,RETN3 MOV S,#00 INC M MOV A,M CJ

28、NE A,#60,RETN3 MOV M,#0 INC H MOV A,H CJNE A,#24,RETN3 MOV H,#0 inc 30h mov a,30h cjne a,#08,retn3 mov 30h,#01;*打铃判断* RETN3: PUSH PSW SETB RS1 CLR RS0 MOV 15H,#23 MOV R1,#31H BACKB: MOV A,R1 CJNE A,SBH,SKIP1 ;小时相等时跳转到“分”比较程序 SJMP SKIP2 GO2: INC R1 SKIP1: INC R1 INC R1 INC R1 DJNZ 15H,BACKB SJMP NO2

29、SKIP2: DEC R1 MOV A,R1 CJNE A,SBM,GO2 SETB KG SJMP RETN2 NO2: CLR KG RETN2: POP PSW;* RETN: POP PSW POP ACC RETI;*闹铃中断程序* DL: PUSH PSW SETB RS1 CLR RS0 MOV TH1,#00H MOV TL1,#024H INC R7 CJNE R7,#08,GODL1 MOV R7,#07 INC R6 CJNE R6,#07,GODL2MOV R7,#00 MOV R6,#00 SJMP GO GODL2: SETB FMQ SJMP GO GODL1:

30、CPL FMQ GO: POP PSW RETI;*12MS延时子程序* T12MS: MOV R6,#18H TM1A: MOV R5,#0FFH TM1B: DJNZ R5,TM1B DJNZ R6,TM1A RET ;*256MS延时子程序* T200MS: MOV R6,#0ffH TM2A: MOV R5,#0FFH TM2B: DJNZ R5,TM2B DJNZ R6,TM2A RET;*显示子程序* XSH: MOV A,04H MOV B,#03 MUL AB ADD A,#2DH MOV R0,A MOV SBS,R0 INC R0 MOV SBM,R0 INC R0 MOV SBH,R0 DEC R0 DEC R0 MOV A,SBH MOV B,#10 DIV AB MOV 7FH,A M