毕业设计单片机自动打铃系统论文定稿Word版

摘要

在现如今快节奏的生活中，人们对于时间的要求越来越苛刻，很多时候都需要对时间进行规划，然后到时间点就要有时间提醒，这就必须用到时钟提醒装置，亦可称为打铃装置。打铃装置有很多种，比如手机的打铃系统，闹钟的机械打铃装置，广播打铃系统等等，但是日常生活中见得最多的还是校园的自动打铃系统。在学校生活中，每天上下课都离不开打铃系统的使用。打铃器可以为上下课的学生和老师们提供时间提醒，有利于师生对上课和学习的合理安排，同时，也可作为一个提醒学生们作息时间的时间表，让老师和学生都能有一个规律和科学的时间安排。因此，打铃系统的核心部分也是时钟部分，为系统提供时间基准。

本设计主要是针对适用于校园打铃系统要求的，其介绍了一种基于单片机的自动打铃系统的设计方法，系统以AT89S51单片机为控制器，以DS1307时钟芯片为系统提供时间，并在液晶显示器上显示，通过按键可以设定定时打铃时间和打铃的时间间隔。系统软件设计采用C语言来完成，C语言语法简洁，使用方便，用于完成软件设计非常方便。本文提出的设计方法电路简单、成本低廉、实用性强。

关键字：打铃器、AT89S51单片机、DS1307、液晶显示器

Abstract

Now fast-paced life, the time more and more demanding, often need time to plan and then to the point in time there should be reminded, which must be used to clock reminder can also be calledrang the bell device. Rang the bell device are many, such as the phone rang the bell system, mechanical bell device of the alarm clock, radio bell systems, etc., but in daily life appear or campus automatic bell system. In school life, the last class of the day are inseparable from the bell system. The bell can provide time for the last class of students and teachers to remind conducive to a reasonable arrangement of the teachers and students to school and learning, but also as a reminder of the schedule of the students schedule, so that teachers and students cana law and scientific timing. Therefore, the core part is the clock part of the bell system, the system provides a time reference.

This design is mainly for the applicable requirements of the campus bell system, introduced a microcontroller-based automatic bell system design method, the system controller is AT89S51 SCM , the DS1307 clock chip provide the system with time, and the LCD displayed on the monitor button can set the time interval of the timer rang the bell time and rang the bell. System software design using C language, C language syntax is simple, easy to use, very convenient to be used to complete the software design. This paper presents the design circuit is simple, low cost, and practical.

Key words: Rang the bell AT89S51 SCM the DS1307 LCD monitors

目录

摘要............................................................................................................................................. I Abstract ..................................................................................................................................... II

1 绪论 (3)

1.1 选题目的及意义 (3)

1.2 技术发展概况 (3)

1.3 论文内容与结构 (3)

2 方案设计 (3)

2.1 方案比较与选择 (3)

2.1.1 系统方案选择 (3)

2.1.2 时钟芯片选择 (3)

2.1.3 显示器件选择 (3)

2.2 设计方案 (3)

3 系统硬件设计 (3)

3.1 硬件电路图 (3)

3.2 时钟电路 (3)

3.2.1 DS1307简介 (3)

3.2.2 时钟电路设计 (3)

3.3 按键电路 (3)

3.4 单片机电路 (3)

3.4.1 单片机简介 (3)

3.4.2 单片机最小系统电路 (3)

3.5 显示电路 (3)

3.6 打铃电路 (3)

4 系统软件设计 (3)

4.1 软件设计流程图 (3)

4.2 读取DS1307时间程序设计 (3)

4.3 显示程序设计 (3)

4.4 按键设定程序设计 (3)

5 系统调试 (3)

5.1 元件清单 (3)

5.2 调试过程 (3)

6 总结与展望 (3)

致谢 (3)

参考文献 (3)

附录 (3)

附录一：电路图 (3)

附录二：源程序 (3)

1 绪论

1.1 选题目的及意义

随着现代科技的发展，管理水平的完善，具有自动提示功能的打铃器能够为企业节省人力资源，减少开支，对做到一体化管理具有很大的帮助。而且自动打铃系统不断影响着我们的学习和生活，它已被广泛应用于各个学校中，它能够实现学校的办公自动化，便于学校的管理。用单片机控制的自动打铃器，充分发挥了体积小，价格便宜，功耗低可靠性好等特点，而且具有可改性，用于学校作息，方便了广大师生。目前自动打铃系统的研究和使用已经非常普及，之所以选这个课题就是看在他的成熟性和普遍性。

在学校生活中，每天上下课都离不开打铃器的使用。打铃器可以为上下课的学生和老师们提供时间提醒，同时，也可作为一个提醒学生们作息时间的时间表，让大家有一个时间意识，形成规律的生物钟，对自身的健康也有很大的好处的。对于那些上课精力过于集中、知识面拓展比较广的老师的拖堂现象也给了一个下课时间提醒，以免耽误学生们下一节课的上课时间。

打铃器作为一个提醒人们时间的设备，自然离不开提供时间的系统，最原始的打铃器是人工根据时间通过敲钟来提醒，随着技术的发展，开始有了机械时打铃器。随着二十世纪电子技术的发展和二十一世纪半导体技术和集成电路的发展，电子技术开始渗入到各行各业，以电子表为主要基础提供时间基准的打铃器自然也是更新换代的更快，现在各种功能更多、使用更先进的打铃器层出不穷，有的还可以以音乐响铃代替传统的“呤呤”声，打铃器更多的向着智能型转变。设备的智能化离不开单片机的使用。单片机简单的说就是一款微型的计算机，包含中央处理器CUP、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O口、串行口等部分，可以作为一个系统的主控制器，将其他部分电路整合到一起组成一个系统，为控制提供智能化。

基于以上原因，本课题设计了一款基于单片机的自动打铃系统，使用简单方便、功能齐全。本次的设计重点在于实现自动打铃系统的基本功能之外，争取设计出亮点，出新意，对我本身是个不小的挑战，因此对这个课题的研究不管是对于我本身还是对此项目在科技方面的发展都是有很重要的意义

1.2 技术发展概况

日晷是最早报“标准时”的仪器，它由晷盘和晷针组成。晷盘是一个有刻度的盘，其中央装有一根与盘面垂直的晷针，针影随太阳运转而移动在盘上的位置。在公元前1400年，出现的漏壶（沙漏或者滴漏）是第一个摆脱天文现象的计时仪器。它是根据流

沙从一个容器滴漏到另一个容器的数量来计量时间的。1400年，第一批机械钟开始在欧洲流行，其始祖由意大利人乔瓦尼

·唐迪于1364年制成，他首次在机械钟里引入了轮式钟摆。1511年，荷兰人彼得·亨莱茵制成了第一块怀表，但它只有时针而没有分针和秒针，怀表和钟的结构其实是完全一样的，所不同的是它利用螺旋弹簧制成的发条驱动，从而摆脱了传统的钟摆，它靠小巧的“体形”，轻松进入人们的口袋。1582年前后，意大利的伽利略发明了重力摆，1657年，荷兰的惠更斯把重力摆引入机械钟，创立的摆钟。1728~1759年，英国的哈里森制造出高精度的标准航海钟。1775~1780年，英国的阿诺德创造出精密表用擒纵机构。18~19世纪，钟表制造业已逐步实现工业化生产，并达到相当高的水平。20世纪，随着电子工业的飞速发展，电池驱动钟、交流电钟、电机械表、指针式石英电子钟表、数字式石英电子钟表相继问世，钟表的日差已小于0.5秒，钟表进入了微电子技术与精密机械相结合的石英化新时期。1969年，由瑞士人创意、日本精工企业制作的第一块石英手表——Seiko Astron诞生，石英手表的发明是基于科学家们发现处于电路之中的石英晶体能产生频率稳定的振动以及可以通过特殊的切割方式来控制石英晶体振动的频率。一九七二年，美国的汉密尔顿公司发明了数字显示手表，马达和齿轮从手表中消失了。

在我国，东汉元初四年张衡发明了世界第一架“水运浑象”，此后唐高僧一行等人又在此基础上借鉴改进发明了“水运浑天仪”、“水运仪象台”。至元明之时，计时器摆脱了天文仪器的结构形式，得到了突破性的新发展。机械钟表进入中国最早是在公元1601年，意大利传教士把鸣钟作为贡品献给当时的皇帝，揭开了中国人使用机械时钟的序幕。清朝康熙年间，中国成为世界上最大的钟表进口国。19世纪末期，我国造钟工艺达到了一个崭新的水平，1875年由上海“美利华”作坊制造的南京钟以造型古朴典雅、民族风格鲜明和报时清脆、走时准确而闻名于海内外。我国近代机械制钟工业始于1915年，民族实业家李东山开办了中国时钟制造业的第一家钟厂，并在1918年自制成功第一批座挂钟投放市场。新中国成立后，1955年初在天津成功制造装配出2只钻成品手表，从那时起，结束了中国人只能修表、不能制表的历史。时至今日，人们已经可以通过测量原子的周期来计时了。

随着电子行业技术的发展和电子元器件工艺的精进，电子技术开始应用于各行各业，应用电子元器件设计的智能电子时钟也开始流行起来，人们利用电子元器件和微控制器，根据使用要求可以设计出各种功能齐全、使用方便的多功能时钟，使其应用范围更广，实用价值更高。80C51同样如此，从开始的无人问津到现在的随处可见，红绿灯，记分牌，电子秒表，遥控器，电饭煲，电视等只要是电子产品，都会和芯片有关，其实芯片并不是什么神秘的高科技，它只是里面装了一些编好的程序而己．而自动打铃系统是用汇编语言来编程的一个系统，它能够让一个学校或企业集团实现打铃自动化，总之，

一个需要时间系统的机构实现自动提醒功能。当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未有的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。对于本课题的研究与发展来说，不管是国内或者国外都已经发展的很成熟了，毕竟相对于单片机的飞速发展来说，自动打铃系统的设计并不算什么太难，而且可以算是很基本的东西，目前市场上各种类型的自动打铃系统层出不穷，大部分的打铃系统都是基于单片机开发的，而且是结合各种设备的综合应用系统，能实现的功能更强大也更便捷，例如基于校园网的自动打铃系统，自动广播打铃系统，音乐打铃系统等等，但是基本功能都相差不大，区别在于表现的形式有所不同。不过就目前而言打铃系统的功能由单一型发展成多功能多花样的通用型，而且核心技术不再局限于单片机，这更好的刺激了单片机行业的进步和革新，要想不被时代的脚步所抛弃就必须不断研究出新的东西，保持自身的优势。

1.3 论文内容与结构

本设计是以AT89S51单片机为核心的一款自动打铃系统，以时钟芯片来实现计时功能，然后单片机负责将时间送入显示电路显示，整个系统不是很复杂，其设计主要包括单片机控制模块、时钟电路和显示电路三个模块的设计，在设计前本人在学校图书馆看了很多关于单片机方面的书，也在网上查了不少资料，也查阅过跟此设计相似的论文或者期刊，得到了不少启发和经验，对本人的设计工作有很大的帮助，能很好的把握设计的整体方向和细节，论文的结构如下：

第二章：系统的设计方案，根据系统所要实现的功能，确定设计的基本方案。

第三章：系统的硬件设计，主要介绍了硬件的电路图，各模块电路的设计，硬件元器件的结构，特点，引脚功能等。

第四章：系统软件部分的设计，主要是对系统的主程序的结构图和流程图的解说。

第五章：系统的调试，主要是介绍下系统硬件和软件调试过程中的问题和解决方案，还有调试步骤的细节问题的说明。

第六章：论文总结。

2 方案设计

2.1 方案比较与选择

2.1.1 系统方案选择

方案一：采用数字电路来搭建，利用555时基电路构成振荡器产生100Hz频率的振荡电路，再通过分频器得到1Hz频率，即产生1秒计时时间，显示部分通过锁存器和驱动芯片将计时时间送入数码管显示。设计框图如图2-1所示。这种方案电路结构比较复杂，芯片使用比较多，灵活性不高，而且准确度不够精确，不利于系统的扩展。而且这种电路中需要使用独立式的数码管，每一个数码管都需要连接一个数据锁存器和数码管驱动芯片，连接线比较多，制作的过程中很容易出错。

图2-1 方案一设计框图

方案二：采用AT89S51单片机作为系统控制单元，通过时钟芯片来实现计时功能，单片机负责将时间送入显示电路显示。设计框图如图2-2所示。这种方案电路设计简单，时间精确，使用方便。而且单片机的强大功能使得系统方便扩展，有利于提高智能性。

图2-2 方案二设计框图

综上所述，本设计选用第二种设计方案。

2.1.2 时钟芯片选择

方案一：因为本文设计的数字钟只需要显示分钟和秒，因此可以直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大，硬件就比较复杂，稳定性低，而且不易控制。