基于AVR单片机的上下课自动打铃系统的实现

由于补课没有铃。3月份做了这个东西，已实际使用，稳定运行一个学期。

上运行图：

硬件如下：AVR ATmega16单片机，开发板（用到上面的：继电器、LED走马灯、两个按钮）、门铃、LED若干、16Mhz无源晶振。

 

硬件照片：

开发板：

AVR单片机：

晶振：

——————————好了 照片晒完了，下面开始正文——————————

原理图如下：

好吧我的能耐真大，这电路图不是用什么CAD专业软件画的，而是用Windows画 图板用鼠标一笔一划画的。。。所以效果不是很好，凑合着看吧，知道个大概就行了。（开发板上肯定还有其他资源，电路图中的资源也不止开发板上的。这个电路 图是本系统的原理图而不是开发板的全部电路图，画的只是和本系统有关的东西，开发板上其他无关的就不画了，也不需要画）

简单说明下：

L1~L8对应开发板上的8个LED；D2~D6对应上面运行图上的那5个红色“上课指示灯”；D1为一盏绿色的LED（运行图上注意点看，用透明胶包住的那个绿色LED），用于监视程序是否在运行（晶振是否起振，是否死机）；K1 K2用于选择上午下午（上午有早读，下午没有）。继电器不用说了，控制门铃开关用。

下面放出源程序。（刚刚我已在程序中加入了很多注释了，后面还是要做下解析）：

————源程序（本程序版权归李彦锋所有）————
#define  uchar unsigned char
#define  uint  unsigned int
#define  ulong unsigned long int
volatile uint nowtime;//计时变量。然后下面的几个变量是一些逻辑控制的
volatile uint ledmode;
volatile uint shangkeledmode;
volatile uint shangkeledtime;
volatile uint class;//上下课逻辑，上课为1，下课为0，见主函数

#include
#include

void port_init(void)
{
DDRB=0xFF;
PORTB=0x00;
DDRC=0xFF;
DDRA=0XFF;
DDRD|=0XF0;
//初始化IO口
}


void timer0_init(void)
{

TCCR0 = 0x00;
TCNT0 = 0x06;
OCR0  = 0xFA; 
TCCR0 = 0x03;
//初始化timer0
}
//timer0本系统中用于控制上下课指示灯闪烁
#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:iv_TIM0_OVF
void timer0_ovf_isr(void)
{
tm0rsf();//别看漏
TCNT0 = 0x06; 
}

//TIMER1 initialize - prescale:256
// WGM: 0) Normal, TOP=0xFFFF
// desired value: 1Sec
// actual value:  1.000Sec (0.0%)
void timer1_init(void)
{
TCCR1B = 0x00; //stop
TCNT1H = 0x0B; //setup
TCNT1L = 0xDC;
OCR1AH = 0xF4;
OCR1AL = 0x24;
OCR1BH = 0xF4;
OCR1BL = 0x24;
ICR1H  = 0xF4;
ICR1L  = 0x24;
TCCR1A = 0x00;
TCCR1B = 0x04; //start Timer
//初始化timer1
}

//timer1本系统中用于上课时间和下课时间计时

#pragma interrupt_handler timer1_ovf_isr:iv_TIM1_OVF
void timer1_ovf_isr(void)
{
tm1rsf();//哈哈可能有人漏看了这里，回调函数执行另一个函数，这样程序看起来更整洁，这是我的编程习惯^v^

TCNT1H = 0x0B; 
TCNT1L = 0xDC; //重载高低值

//timer1回调函数
}


void init_devices(void)
{
CLI(); 
port_init();
timer0_init();
timer1_init();
MCUCR = 0x00;
GICR  = 0x00;
TIMSK = 0x05; 
SEI(); 
}


void delay(uint ms) //这个就不用说了 死循环延迟
{
    uint i,j;
    for(i=0;i             {
                    for (j=0;j<2300;j++);
                }
}

void tm0rsf()//控制上课指示灯闪烁的函数，不喜欢写在回调函数里，这样程序看起来更工整。。。
{

if(class==1)//是否上下课，上课就闪，下课就不闪。
{
shangkeledtime++;
    if (shangkeledtime==150)//150ms闪一下。其他自己看吧。。。。
    {
        shangkeledtime=0;
            if(shangkeledmode==1) //开灯，相应IO输出高电平
            {
                PORTA|=0X54;
                    PORTC|=0x02;
                        PORTD|=0x20;
                    shangkeledmode=0;
            }
            else //关灯，相应IO输出低电平（接地）
            {
                PORTA&=0X03;
                    PORTC&=0xFC;
                        PORTD&=0XDF;
                shangkeledmode=1;//逻辑自己看吧。。。。
            }
    }
}
else
{
    PORTA&=0X03;
        PORTC&=0xFC;
        PORTD&=0XDF;
}
}

void tm1rsf()//timer1回调函数执行的函数
{
nowtime++;//计时变量自增
if(ledmode==1)//嗯这个就是控制D0 LED闪烁的了，主要就是看timer1是不是在走。
{
    ledmode=0;
        PORTA|=0x01;
}
else
{
    ledmode=1;
        PORTA&=0XFE;
}

}

void ring()//响铃函数，控制继电器的。。（PC7输出高电平）
{
PORTC=0xFF;//因为PC口只有用到一个PC7所以不管这么多懒得算了直接全部输出高电位
delay(300);
PORTC=0x00;
delay(8300);
PORTC=0xFF;
delay(300);
PORTC=0x00;
delay(8300);
}
uchar key_press()//检测K1K2是否按下。。
{
    uchar j;
    DDRD|=0X0F;
        PORTD|=0X0F;
        
        DDRD&=0XF0;
        
        j=PIND;
        j=j&0X0F;
        if(j==0X0F)
        {
          return 0;
        }
        else
        {
         return 1;
        }
        
}

uchar key_scan()//检测是K1还是K2按下。。
{
    uchar key;
    delay(10);
        if(key_press())
        {
        key=PIND;
        key&=0X0F;
        switch(key)
        {
           case 0X0E: 
               key=1;
                   break;
           case 0X0D:
               key=2;
                   break;
           default:        
               key=0;                
        }
          while(key_press());
        }
        else
        {
          key=16;
        }
        return key;
}

void main()//好了主函数开始了。。。
{
    uchar i,j;
        uint k,mode;
        uint ledmode;
init_devices();//初始化IO。。上面有。

k=0;
ledmode=1;//逻辑自己看，不用解释。。。

        while(k==0) //注意了 这一段是上电后等待按下K1K2的。
        {
          if(ledmode==1)//上电后LED走马灯在那狂闪（按下之前）
          {
              PORTB=0XF0;delay(80);
                  ledmode=0;
          }
          else{PORTB=0X0F;delay(80);ledmode=1;}
          i=key_press();
          if(i)
          {//判断按的哪个
             j=key_scan();
                 if (j==1)
                 {mode=1;k=1;}
                 if (j==2)
                 {mode=2;k=1;}
          }
        }
        
        
if (mode==1)//如果按的K1，也就是早上用，有早读的
{
        uint overzaodu;
        uint canoverzaodu;
        overzaodu=0;
        canoverzaodu=0;
    PORTB=0XF3;//早读上课时跑马LED亮上面2盏（亮上面。。代表上午^v^）
        nowtime=0;
        class=1;
while(canoverzaodu==0)
{
        if (class==1)
    {
                    if (nowtime==1200)//先上20分钟的早读
                        {
                                class=0;
                                nowtime=0;
                                overzaodu++;
                                ring();//早读下课打铃
                        }
    }
        else
        {

                    if (nowtime==300)//早读休息5分钟，接下来自己看吧
                        {
                            
                                
                                class=1;
                                nowtime=0;
                                overzaodu++;
                            ring();
                                ring();
                                PORTC=0xFF;
                                delay(300);
                                PORTC=0x00;
                        }
        }
        if (overzaodu==1)
        
        {
            PORTB=0XF1;//早读下课，LED多亮一盏
        }
        if (overzaodu==2)
        {
        canoverzaodu=1;
        PORTB=0XF0;//早读结束，LED亮完上面4盏。。
        }//然后跳出早读while，进入到下面正常上课while--上课40分钟，下课10分钟，上课，下课…………无限循环。。。
}
}

if (mode==2)//按下K2，也就是下午用的
{
    PORTB=0X0F;
        class=1;//逻辑，上课为1下课为0
                            ring();
                                ring();
                                PORTC=0xFF;
                                delay(300);
                                PORTC=0x00;//这都是打铃用的。。上课比较吵，要打5遍。（一个ring打两遍，两个ring后直接在这里控制IO再打一遍）
}

nowtime=0;

while(1)//正常上课while，这里就不解释太多了，逻辑和上面早读的差不多的

{


     if (class==1)
    {
                    if (nowtime==2400)//是否够40分钟
                        {
                                class=0;
                                nowtime=0;//计时变量清零
                                ring();//打铃，下课打2遍就好了（一个ring两遍，具体看上面ring函数）
                        }
    }
        else
        {
                    if (nowtime==600)
                        {
                            
                                
                                class=1;
                                nowtime=0;
                            ring();
                                ring();
                                PORTC=0xFF;
                                delay(300);
                                PORTC=0x00;//上课打5遍铃，其他就不解释这么多了，逻辑一样的自己看就行。
                        }
        }
}
}

————源程序（本程序版权归李彦锋所有）————

再简单说下吧，程序中的逻辑就不说了。

1.点亮L1~L8为PB0~PB7输出低电平（接地），因为那头接的是VCC +5V的正电压。

2.PC7输出高电位，继电器B和C导通，接通门铃，就响了。

3.D1~D6我是直接把LED的正负接在IO口上的，所以输出电位的时候一高一低。其实可以IO口上全接正然后统一接地，但是这样麻烦，反正有足够的IO口，就这么干了。

附：最早是用内部时钟，然后后来跑不准，折腾了我一个星期，后来才发现是内部时钟的问题，上了个晶振，解决问题。。。

好了就说到这里，结束。