《单片机应用技术》电子打铃系统设计规划

湖北职业技术学院机电工程系

电子打铃系统设计规划

1. 项目任务分析 2. 规划设计制作单片机电子打铃系统的步骤 3. 掌握单片机应用系统开发的基本方法和设计流程 4. 了解单片机开发过程中的操作技巧和注意事项

电子打铃系统设计规划

教学目的：

1. 项目任务分析

电子打铃系统设计与制作电铃 时间显示 时间设置 功能设置 电源

电铃驱动 显示电路 显示方式 按键 电源电路

光耦可控硅 LED 或 LCD 共用程序 键盘电路 电源器件

电子打铃系统设计规划 设计课题：设计单片机自动打铃系统，这个系统设计要求完成以下任务： 1 、设计系统可自动完成上下课打铃任务。 2 、作为实验板时考虑到功能扩展。兼用于学习电路板，任务分析如图。

提出项目和任务

学生试验论证

老师汇总

规划实施步骤

安装与调试

项目实施过程—理实一体化模式电路和程序设计

电子打铃系统设计规划1. 项目任务分析

电铃电铃

电铃驱动扬声器

光耦可控硅可控硅电路

可控硅驱动电铃三极管驱动扬声器可控硅型号、驱动方法三极管型号、驱动方法

三极管电路

1. 项目任务分析电子打铃系统设计规划

几位数字驱动方式

电路试验

动态显示行列驱动LED 驱动电路LCD 驱动电路

电路试验

时间显示显示电路

LED 或 LCD

1. 项目任务分析电子打铃系统设计规划

+5V 小功率 时间设置电源

变压器三端稳压 按键个数电源电路

桥式整流三端稳压键盘电路六个按键扫描方式

电源器件

功能设置

按键

键盘电路

1. 项目任务分析电子打铃系统设计规划

电子打铃系统设计与制作

电铃 时间显示 时间设置 功能设置 电源

由程序协调各部分工作

1. 项目任务分析电子打铃系统设计规划

电子打铃系统设计分为两大部分组成：1 、设计项目的提出和总设计规划、原理图设计、电路板设计、系统应用程序设计。 2 、电子打铃系统安装与调试，这也是本次课程要讲的内容，步骤有：核对自己的电路并选择电子元器件，测量元器件、安装与调试、程序设计与调试，整机综合调试与试机。

单片机应用系统设计流程图

2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

项目实施过程—分成两大步骤电路和程序设计

安装与调试

2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

我们计划设计一个单片机电子打铃系统，设计目标是把该系统安装在学校后能自动完成打铃任务， 根据需要，该系统还应该有打铃时间设置，时钟显示等功能。

2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

1. 项目任务分析电子打铃系统设计规划

总体方案和论证 1 、电子打铃只需用一只喇叭或一个电铃做声音输出，其驱动可选取可控硅或继电器，电铃工作电压 220V ，要求单片机和电铃之间加光耦隔离。 2 、显示时间，用 2 ～ 6 个数码管显示时间，采用扫描方式，字驱动要用去 7-8 条 I/O 线，位驱动用去 2 ～ 6 条线。 3 、键盘处理，用于输入时间和校正时间，需用去 2 ～ 6 条线。 4 、精确时间的产生，可采用单片机定时器加软件校时的方法产生，也可以外接时钟芯片，这里计划外接串行时钟芯片 DS1302 ，以防掉电和今后改进设计。 根据以上要求共约 20 条 I/O 线，这样的设备应有高的性价比，考虑采用 AT89C51 单片机作核心，其有 32 条 I/O 线， P 口和 245 作数码管字显示驱动， P 口和PNP 三极管作位驱动，增加一片 24C02 作掉电后的数据保存。用双向可控硅驱动功率负载。 由于各器件都可用 +5V 电源，采用 9V 变压器供电，自带 5V 稳压电路，这样一来设计目标基本确定。数码管采用 DIP 插座，电铃采用 POWER4 插座，为了增加功能加了一个 SIP 插座，六个功能键，一个复位键。采用 6.144MHz 晶振。 多余的 IO 口线用于增加可能的其它功能。

1. 项目任务分析电子打铃系统设计规划

硬件设计 根据设计要求，采用 Protel 软件绘出电路原理图和 PCB 电路图，也可以用其它软件，电路图设计的好坏一般与设计者水平和经验有很大关系，这里稍后给出应用样板图纸，不作过多的讲解，有兴趣者可作适当研究，吸收好的东西，去其糟粕，设计图采用是双面走线图，由于电路相对复杂，可能花很多时间才能设计出一张好的电路图。 本次 PCB 板采用 15×11CM 双面板布线，在微机上设计好的图纸经电路板厂加工成电路板，按设计图安装好元件，进行硬软件调试。这里要做的工作很多，由于篇幅的关系从略处理。画电路图是前期课程的内容，希望大家注意练习，但更应注意时间的分配。

1. 项目任务分析电子打铃系统设计规划

软件设计 单片机软件设计实际开始于系统总方案确定之时，很多具体问题在设计方案中应提前考虑过，现在是具体落实的时候，实际上学习软件最好的方法是分析一个比较好的应用程序，但这方面工作难度大，耗时多。因为一个应用程序一般很长，一次或两次课很难完成任务，所以很多教材在讲这个部分时只画出一个程序设计方框图，结果学生学完了这门课，一直没见过完整的应用程序，至于让学生设计应用程序就更不好落实了，这里老师给出了一个框架程序，由主程序、中断子程序、子程序三部分组成，让大家用于调试系统，这个程序可完成计时显示任务，完成了键扫描，但程序计时准确性和其它功能都不完备，还有一些任务空着等待增加，要求学习者多花时间分析该程序结构，调试程序、修改程序，或者重新设计程序。也就是说最终的应用程序由大家自己编写。

1. 项目任务分析电子打铃系统设计规划

软件设计 单片机软件设计实际开始于系统总方案确定之时，很多具体问题在设计方案中应提前考虑过，现在是具体落实的时候，实际上学习软件最好的方法是分析一个比较好的应用程序，但这方面工作难度大，耗时多。因为一个应用程序一般很长，一次或两次课很难完成任务，所以很多教材在讲这个部分时只画出一个程序设计方框图，结果学生学完了这门课，一直没见过完整的应用程序，至于让学生设计应用程序就更不好落实了，这里老师给出了一个框架程序，由主程序、中断子程序、子程序三部分组成，让大家用于调试系统，这个程序可完成计时显示任务，完成了键扫描，但程序计时准确性和其它功能都不完备，还有一些任务空着等待增加，要求学习者多花时间分析该程序结构，调试程序、修改程序，或者重新设计程序。也就是说最终的应用程序由大家自己编写。

单片机电子打铃系统的电路结构力求简单

设计电路方框图

单片机是该项系统的核心器件

2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

核心电路是单片机用 7805组成简单的 +5 电源

用 6 个数码管显示时、分、秒

6 个按键设置和调整时间

三极管电路驱动音乐片

可控硅电路驱动电铃

增加功能扩展电路

2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

程序主要由初始化程序、主程序、显示程序、键盘管理、时钟子程序、输出程序等几部分组成。

2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

设计单片机应用系统程序流程图

2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

ORG 0000H START: LJMP L0030 ; 程序入口地址 ORG 000BH ;T0 中断入口地址 INTT00: LJMP INTT1ORG 0030H L0030: MOV 60H,#00H ; 显示缓冲清零 …… MOV 50H,#00H ; 秒计时缓冲单元清零 MOV 51H,#00H ; 分 MOV 52H,#00H ; 时 MOV 53H,#00H ; 星期 MOV 54H,#00H ; 日期 …… K1: nop RET ; 键处理子程序和其它程序略 END

设计单片机应用系统程序2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

上述第二大部分内容，该部分任务主要是实践操作，按照操作顺序把这次课的内容分为五个步骤。1

、根据自己的设计需要选择电路和元器件，测量元器件。（这次把可能要用到的器件一次发放给了大家，如果还需要其它元器件，则到实验室领取）

2、安装元器件和焊接电路。3、电路的通电和调试。4、单片机开发程序的调试，有关程序编辑软件和编程器的使用。5、整机软件和硬件应用调试，试机。

2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

单片机是电路的核心 6 位数码显示及驱动电路

稳压电源

6 个功能按键

1 个复位按键直流功率驱动电路

交流功率驱动电路

2. 项目任务步骤电子打铃系统设计规划

该图是本课程研究的主要任务

电子打铃系统设计与制作

光耦可控硅功率驱动电路和程序时间显示电路LED 或 LCD和显示程序

单片机系统程序 键盘电路和程序 电源电路和元器件

电子打铃系统设计规划

课程小结 本课程从项目分析和实施方案研究发现，接下来的工作是研究时间显示电路、按键设置电路、功率驱动电路、单片机程序（中断及定时器等编程）教学内容、复习使用电源电路，单片机基础技术等内容。

2. 项目任务步骤

再见

电子打铃系统设计规划