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湖南工程学院
课 程 设
课程名称 单片机原理与应用 课题名称 电子门铃
专 业 电子信息 班 级 学 号 姓 名 指导教师 寻大勇
2012年 5 月14 日
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湖南工程学院 课 程 设 计 任 务 书
课程名称 单片机原理与应用 课 题 电子门铃 专业班级 电子信息 学生姓名 学 号 指导老师 寻大勇 审 批
任务书下达日期 2012年5月 14 日 任务完成日期 2012年 5 月25日
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设计内容与设计要求 设计内容： 本课题以单片机为核心，设计和制作一个电子门铃，当按下开关，单片机产生“叮咚”的门铃声。要求用定时器/计数器来产生700HZ和500HZ的频率产生“叮咚”声和延时。 设计要求： 1. 设计方案要合理、正确； 2. 系统硬件设计； 3. 完成必要元器件选择； 4. 系统软件设计及调试； 5. 6. 写出设计报告。 主要设计条件 3
1、 MCS-51单片机实验操作台1台； 2、 PC机及单片机调试软件； 3、 单片机应用系统板1套； 4、 制作工具1套； 5、 系统设计所需的元器件。 说 明 书 格 式 课程设计封面 课程设计任务书 目 录 一、设计的内容、要求及目的 二、系统总体方案选择与说明 三、系统方框图与工作原理， 四、各部分方案选定、功能及计算 五、器件说明 六、应用系统的程序设计 七、调试说明、使用说明 八、设计总结 九、参考文献 附录：程序清单，设计电路原理图
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进 度 安 排 设计时间分为二周 第一周 星期一、上午：布置课题任务，课题介绍及讲课。 下午：借阅有关资料，总体方案讨论。 星期二、确定总体方案，学习与设计相关内容。 星期三、各部分方案设计。 星期四、各部分设计。 星期五、设计及上机调试。 第二周 星期一：设计及上机调试。 星期二：调试，中期检查。 星期三：调试、写说明书。 星期四--星期五上午：写说明书、完成电子版并打印成稿。 星期五下午：答辩。 参 考 文 献 参考文献 1、《单片机原理与应用》 王迎旭等编 机械工业出版社 2、《51系列单片机设计实例》 楼然苗等编 北京航空航天大学出版社 3、《计算机硬件技术基础实验教程》 黄勤等编 重庆大学出版社 4、《微型计算机接口技术及应用》 刘乐善主编 华中科技大学出版社 5、《单片微型计算机原理及接口技术》陈光东等 华中科技大学出版社
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目 录
第1章 设计内容及要求............................................................................................. 1 1.1 设计内容........................................................................................................ 1 1.2 设计要求........................................................................................................ 1 1.3 总体方案设计................................................................................................ 1 第2章 系统主要硬件电路设计................................................................................. 2 2.1 单片机主机系统电路.................................................................................... 2 2.2 音频放大模块.................................................................................................3 2.3 扬声器电路.................................................................................................... 4 2.4 系统板上的链接............................................................................................ 4 第3章 系统软件设计................................................................................................. 5 3.1 设计思路........................................................................................................ 5 3.2仿真电路图.................................................................................................... .7 3.3 程序各种参数的选择................................................................................... .7 3.4 汇编程序.........................................................................................................8 第4章 使用说明及调试............................................................................................11 4.1 使用说明.........................................................................................................11 4.2 硬件调试.........................................................................................................11 4.3 软件调试.........................................................................................................11 4.4 软、硬件联调.................................................................................................11 第5章 设计总结....................................................................................................... 12 第6章 参考文献....................................................................................................... 13 附录 设计电路原理图................................................................................................14
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第一章 设计的内容及要求
1.1设计内容
设计一个基于单片机的“叮咚”门铃。
1.2 设计要求
本课题以单片机为核心，设计和制作一个电子门铃，当按下开关，单片机产生“叮咚”的门铃声。要求用定时器/计数器来产生700HZ和500HZ的频率产生“叮咚”声和延时。
1.3 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。
开关 单片机音频放大器 扬声器 晶振电路 AT89C51
图1 “叮咚”门铃总体设计框图
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第二章 系统主要硬件电路设计
2.1 单片机主机系统电路
本设计采用AT89C51单片机,AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存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1000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。
AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 XTAL RAM/SFP EPROM/ROM 存储器扩展控制器 存储器 片内振荡器 CPU
中断 运算器 I/O 控制器 定时/计数器 并行口 串行口 图2 AT89C51内部结构原理图
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图3 AT89C51管脚图
2.2 音频放大模块
音频放大模块是对细微的音频进行放大的电路，是放大的音频信号能推动扬声器正常放大。
本模块主要采用LM385来实现其功能，LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至 200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。
图4 音频放大模块
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2.3 扬声器电路
通过如图5的设计可以实现对扬声器发声的控制，该电路通过电容器，电容，电阻等实现了对扬声发声的控制。
图5 扬声器电路
2.4 系统板上硬件连线
1． 把“单片机系统”中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”中的SPK
IN端口上；
2． 在“音频放大模块”中的SPK OUT端口上接上一个8欧或者是16欧的喇叭； 3． 把“单片机系统”中的P3.7/RD端口用导线连接到“独立式键盘”中的SP1
端口上；
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第三章 系统软件设计
3.1设计思路
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。
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。
开始 T0初始化 T0开中断 YES SP1按下否？ NO NO 启动T0工作 YES
T0工作完毕否？
图6 主程序流程图
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T0中断入口 T05S加1 T05S=2000吗？ YES NO T05S=0，Flag取反 Flag=0 Flag=1 T7HZ加1 T5HZ加1 T7HZ=3吗？ T5HZ=4吗？ YES YES NO
T7HZ=0 T5HZ=0 NO
P1.0取反 中断返回 图7 T0中断服务程序框图
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3.2仿真电路图
图8 仿真电路
3.3程序各种参数的选择
选择T0定时器及初始化 方式控制字00000010=02H 计数初值X=212*106*250*10-6/12=6
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3.4汇编源程序
T5HZ EQU 30H T7HZ EQU 31H T05SA EQU 32H T05SB EQU 33H FLAG BIT 00H STOP BIT 01H SP1 BIT P3.7 ORG 00H LJMP START ORG 0BH LJMP INT_T0
START: MOV TMOD,#02H MOV TH0,#06H MOV TL0,#06H SETB ET0 SETB EA
NSP: JB SP1,NSP LCALL DELY10MS JB SP1,NSP SETB TR0 MOV T5HZ,#00H MOV T7HZ,#00H MOV T05SA,#00H MOV T05SB,#00H CLR FLAG CLR STOP JNB STOP,$ LJMP NSP
；定时器T0初始化，选用方式2 ；查询是否按下SP1 ；查询SP1是否再次按下 ；调用延时子程序 14
DELY10MS: MOV R6,#20 ；延时10ms D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET
INT_T0: INC T05SA ；定时器T0中断服务程序
MOV A,T05SA CJNE A,#100,NEXT MOV T05SA,#00H INC T05SB MOV A,T05SB CJNE A,#20,NEXT MOV T05SB,#00H JB FLAG,STP CPL FLAG LJMP NEXT STP: SETB STOP CLR TR0 LJMP DONE
NEXT: JB FLAG,S5HZ INC T7HZ MOV A,T7HZ CJNE A,#03H,DONE MOV T7HZ,#00H CPL P1.0 LJMP DONE
S5HZ: INC T5HZ MOV A,T5HZ CJNE A,#04H,DONE
MOV T5HZ,#00H CPL P1.0
T05SA是否为2000，采用双重循环 ；产生700HZ频率 ；产生500HZ频率 ；断开开关 ；判断
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LJMP DONE DONE: RETI END
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第四章 使用说明及调试
4.1 使用说明
本次课程设计的“叮咚”门铃实用性很强， 可运用于各种领域。当按下开关SP1时，单片机产生“叮咚”的门铃声，经过音频放大模块进行放大，传输到扬声器，发出“叮咚”两声。
4.2 硬件调试
本课设的硬件调试主要是对Proteus进行调试。在Proteus界面中连好电路图后，运行时可能会出现没有反映，这就需要检查单片机的引脚与音频功率放大器的引脚接的是否正确，即使有一个接的不对也不会出现结果。还有就是元器件的选择也很重要，由于软件中所带的型号比较多，所以要选择适合本次课设所用到的型号，这样才会出现理想的效果。
4.3 软件调试
在软件调试中，本课题选用keil软件进行调试。程序的编写很重要，本次课设的系统编程是采用汇编语言完成的。
4.4 软、硬件联调
在完成程序的编写和硬件的搭接后，需要对程序和硬、软件进行联合调试。调试的过程就是检查程序的运行方式和结果是否与设计要求相一致，如在调试的过程中发现错误，需要检查程序编写的引脚与硬件连接的引脚是否一致，以及检查加载的程序是否相对应。以达到最佳的效果。
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第五章 设计总结
经过一个学期的学习，我觉得单片机这门课是很有趣的一门课程，在设计中掌握课程，具有很强的实用性，真正做出一个实际的作品比我们做很多道题更具有生动性。
第一次从白纸一样开始自己设计单片机，起初我还害怕做不出东西来，可是在这两星期的日子里，虽然中途感到在设计上迷茫，但是最后还是学到很多很多的的东西。同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好。通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
此次课程设计无论从知识的巩固角度还是从对以后的工作学习的影响都有着非常重要的意义。首先，我对keil和protuse有了更深入的了解，而且对于汇编编程又熟悉了一遍。其次，了解熟悉了论文的学做格式及基本要求，为我们将来写毕业论文作了铺垫；最后，通过硬件的连接，程序的编写，学会了如何通过网络、书籍等各种方式、渠道来获取需要的对设计有帮助的资料信息。更加锻炼了动手能力和解决实际问题的能力。
最后，希望毕业以后能更加深入地接触到单片机，并不断前进。我非常荣幸和感谢在寻大勇老师那里学到很多实用的知识。在此感谢寻老师对我的指导！
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第六章 参考文献
6、《单片机原理与应用》 王迎旭等编 机械工业出版社
7、《51系列单片机设计实例》 楼然苗等编 北京航空航天大学出版社 8、《计算机硬件技术基础实验教程》 黄勤等编 重庆大学出版社 4、《微型计算机接口技术及应用》 刘乐善主编 华中科技大学出版社 5、《单片微型计算机原理及接口技术》陈光东等 华中科技大学出版社
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附录 设计电路原理图
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