基于單片機校園時間控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p>　　基于單片機的校園時間控制系統(tǒng)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是是隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，單片機技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走向了各個領(lǐng)域。人類生活發(fā)生了根本性的改變。</p><p>　　校園時間控制系統(tǒng)主要是介紹利用單片機設(shè)計一個時間控制系統(tǒng)。首先，對系統(tǒng)進(jìn)行了深入理

2、解，包括系統(tǒng)的可行性、實用性等，然后確定方案，對方案的進(jìn)行論證。方案確定后，進(jìn)行硬件設(shè)計，描述硬件的工作原理，用Altium Designel 6.9繪制原理圖。</p><p>　　校園時間控制系統(tǒng)除了具備基本時鐘功能外，即可以實時顯示年月日信息，還有對上下課打鈴、教學(xué)樓照明、學(xué)生宿舍燈控制。</p><p>　　該控制系統(tǒng)主要采用STC89C52單片機來實現(xiàn)控制部分，DS1302時鐘芯

3、片來提供時鐘信息，用LED1602來實時顯示時間，系統(tǒng)還有輸入鍵盤，用于修改時鐘時間。本系統(tǒng)機構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，廉價，控制時間精確以及體積小等優(yōu)點，非常適合學(xué)校使用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機 STC89C52 DS1302 LED1602</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　

4、With the rapid development of electronic technology, especially with the advent of the LSI, the applicSTCion of SCM technology products has gone to the various fields. Has undergone a fundamental change in human life.<

5、;/p><p>　　Campus time control system is to introduce the use of a single-chip design-time control system. First, the system carried out in-depth understanding, including the feasibility, practicality, and then

6、determine the program, the program to demonstrSTCe. The plan was finalized, the hardware design, describes the hardware works, draw a schemSTCic diagram of Altium Designel 6.9.</p><p>　　Campus time control s

7、ystems have the basic clock function, real-time real-month, day, rang the bell on the class, the teaching building lighting, student dormitories, light control.</p><p>　　The control system using STC89C52 to

8、control part of the DS1302 clock chip to provide the clock informSTCion from time to time to use LED1602 display time, the system input keyboard, is used to modify the clock time. The system organizSTCion is simple, stab

9、le, inexpensive, precise control time and the advantages of small size, very suitable for use in schools.</p><p>　　Key words：single-chip STC89C52 DS1302 LED1602</p><p><b>　　目　錄</b

10、></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1研究的目的和意義1</p><p>　　1.2國內(nèi)外概況2</p><

11、p>　　1.3本文的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)3</p><p>　　第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案4</p><p>　　2.1系統(tǒng)的性能和要求4</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)框圖6</b></p><p><b>　　2.3方案選擇6</b></p><p>　　2.

12、3.1電源模塊6</p><p>　　2.3.2單片機選擇7</p><p>　　2.3.3顯示模塊7</p><p>　　2.3.4時鐘模塊8</p><p><b>　　2.4本章小結(jié)8</b></p><p>　　第3章 硬件電路設(shè)計9</p><p>　

13、　3.1系統(tǒng)硬件概述9</p><p>　　3.2單片機控制電路設(shè)計9</p><p>　　3.2.1STC89C52簡介9</p><p>　　3.2.2單片機控制模塊設(shè)計11</p><p>　　3.3時鐘電路設(shè)計13</p><p>　　3.3.1DS1302簡介13</p><p

14、>　　3.3.2數(shù)據(jù)的讀寫15</p><p>　　3.4顯示電路設(shè)計16</p><p>　　3.4.11602基本簡介16</p><p>　　3.4.21602與單片機接口16</p><p>　　3.4.31602的指令說明及時序18</p><p>　　3.5電鈴電路設(shè)計21</p&g

15、t;<p>　　3.5.1ISD1820語音芯片簡介21</p><p>　　3.5.2ISD1820工作原理23</p><p>　　3.6電燈控制24</p><p>　　3.7本章小結(jié)25</p><p>　　第4章軟件電路設(shè)計26</p><p>　　4.1主程序軟件設(shè)計26</

16、p><p>　　4.2時鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計27</p><p>　　4.3顯示系統(tǒng)軟件設(shè)計28</p><p>　　4.4本章小結(jié)29</p><p>　　第5章系統(tǒng)測試30</p><p>　　5.1硬件測試30</p><p>　　5.2軟件測試30</p><p&g

17、t;<b>　　結(jié) 論32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　附錄135</b></p><p><b>　　CONTENTS</b

18、></p><p>　　ABSTRACT(Chinese)I</p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　CHAPTER 1 INTRODUCTION1</p><p>　　1.1 Purpose And Significance of This Research1</p><p>　　

19、1.2 General Situation At Home And Abroad2</p><p>　　1.3 The Content And Structure of This Article3</p><p>　　CHAPTER 2 THE DESIGN OF THE PROJECT4</p><p>　　2.1 System Performance An

20、d Requirements4</p><p>　　2.2 System Block Diagram6</p><p>　　2.3 Program To Select6</p><p>　　2.3.1 Power Supply Module Selection6</p><p>　　2.3.2 Microcontroller To S

21、elect7</p><p>　　2.3.3 Display Module Selection7</p><p>　　2.3.4 Clock Module Options8</p><p>　　2.4 Summary8</p><p>　　CHAPTER 3 THE DESIGN OF THE HARDWARE CIRCUIT9&l

22、t;/p><p>　　3.1 An Overview of The System Hardware9</p><p>　　3.2 MCU Control Circuit Design9</p><p>　　3.2.1 STC89C52 Profile9</p><p>　　3.2.2 MCU Control Module Design11

23、</p><p>　　3.3 Clock Circuit Design13</p><p>　　3.3.1 A Brief Introduction of DS130213</p><p>　　3.3.2 Read And Write Data15</p><p>　　3.4 Clock Circuit Design16</p&

24、gt;<p>　　3.4.1 A Brief Introduction of 160216</p><p>　　3.4.2 1602Interface With MCU16</p><p>　　3.4.3 1602 Instructions And Timing18</p><p>　　3.5 Bell Circuit Design21<

25、/p><p>　　3.5.1 A Brief Introduction of ISD182021</p><p>　　3.5.2 The Working Principle of ISD182023</p><p>　　3.6 The Lamp Control24</p><p>　　3.7 Summary25</p>&l

26、t;p>　　CHAPTER 4 THE DESIGN OF SOFTWARE CIRCUIT26</p><p>　　4.1 The Design of The Main Software26</p><p>　　4.2 The Design of The Clock Software27</p><p>　　4.3 The Design of The

27、Clock Display28</p><p>　　4.4 Summary29</p><p>　　CHAPTER 5 SYSTEM TEST30</p><p>　　5.1 Hardware Test30</p><p>　　5.2 Software Test30</p><p>　　CONCLUSION

28、32</p><p>　　ACKNOWLEDGEMENT33</p><p>　　REFERENCES34</p><p>　　APPENDIX 135</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　本章闡述了單片機校園時間控制系統(tǒng)研究目的和意義、國內(nèi)外的現(xiàn)狀、發(fā)展方

29、向以及全文的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1.1研究的目的和意義</p><p>　　20世紀(jì)末，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使得電子產(chǎn)品向著設(shè)備向小型化、智能化、微型化發(fā)展，作為高新技術(shù)之一的單片機以其體積小、功能強、價格低廉、工作可靠、使用靈活等優(yōu)勢，顯示出了很強的生命力[1]。因此單片機特別適合與控制有關(guān)的系統(tǒng)中，越來越廣泛地應(yīng)用于自動控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家

30、用電器等各個領(lǐng)域，單片機往往是作為一個核心部件來使用，在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特定的軟件結(jié)合，以作完善。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命?？萍嫉倪M(jìn)步帶動了產(chǎn)品的智能化，單片機的應(yīng)用更是加快了發(fā)展的步伐，它的應(yīng)用范圍日益廣泛，小到小孩玩的玩具、人們常用的銀行卡、手機，大到航天機器、機器等，人們的日常生活中都離不開單片機[2]。進(jìn)入21世紀(jì)以來，開發(fā)推出單片機的公司很多，各種高性能單片機芯

31、片市場也異?；钴S，新技術(shù)的不斷采用，更加使單片機的種類、性能以及應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大和提高。因其功耗低，超高型，低成本，功能完整，在國內(nèi)越來越受到用戶的重視和廣泛使用。隨著科技的進(jìn)步和技術(shù)不斷的提升，人們再也不用為大而復(fù)雜的模擬電路花費了巨大的精力，為繁多的元器</p><p>　　校園作息時間控制系統(tǒng)主要用于學(xué)校，也可以用于一些以24小時為周期的開關(guān)量進(jìn)行自動控制的企業(yè)或則公司。本系統(tǒng)可以控制上下課打鈴及擴音設(shè)備的

32、開與關(guān)、學(xué)校教學(xué)樓照明的定時開與關(guān)、學(xué)生宿舍燈的定時開關(guān)的控制。必要時也可通過手動控制電鈴和教學(xué)樓和學(xué)生宿舍樓燈的控制。該控制系統(tǒng)是采用STC89C52單片機來實現(xiàn)對上述開關(guān)量的控制，利用時鐘芯片來提供時鐘信息，利用語音芯片實現(xiàn)響鈴，用液晶可以實時顯示時間、系統(tǒng)還設(shè)有輸入鍵盤，用以校對時間，控制電鈴，控制教室燈和宿舍燈，系統(tǒng)簡單、工作穩(wěn)定可靠、價廉、控制時間準(zhǔn)確及系統(tǒng)體積小等優(yōu)點。</p><p><b&g

33、t;　　1.2國內(nèi)外概況</b></p><p>　　自從人類學(xué)會計時開始，計時方式由在木棍和骨頭上刻標(biāo)記，隨著人類的智慧的發(fā)展，到后面使用計時工具不斷的改進(jìn)，由最開始的圭表、日晷、漏壺、浮子、漏箭、漏水渾天儀、停表刻漏、恒定水位漏 、大稱式刻漏、多壺式受水水位刻漏、赤道式日晷、擒縱機構(gòu)、蓮花漏、多壺漫流刻漏、皇佑刻漏 、水運儀像臺、地平式日晷、機械鬧鐘、秒表、沙漏、懷表、自擺鐘、石英鐘等[3]。現(xiàn)在

34、，高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校。數(shù)字式電子鐘用集成電路設(shè)計時，譯碼代替機械式傳動，LED顯示器代替指針顯示時間，減少了計時誤差。這種電子時鐘具備現(xiàn)實時、分、秒的功能，還可以對時、分、秒進(jìn)行校對，片選的靈活性好。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子時鐘正在迅速取代紙日歷、年歷和一般機械電子時鐘。電子時鐘走時準(zhǔn)確、功能多樣、外觀時尚、使用方便

35、。深受消費者的青睞且其產(chǎn)品琳瑯滿目。但是他們核心部分都只有兩點，一是采用高性能時鐘芯片；二是大都采用單片機控制。現(xiàn)在流行的串口時鐘電路很多，如DS1302、DS12887、DS1307、PCF8485等。這些電</p><p>　　學(xué)校打鈴方式也是經(jīng)過幾個不同的階段，由過去直接靠老師憑直覺宣布上下課，隨著學(xué)生人數(shù)規(guī)模不斷的壯大，逐漸使用人敲鑼或則搖鈴的方式來確定上下課。隨著科技的發(fā)展，后面發(fā)展為了電鈴方式，不僅省

36、力，而且聲音響亮。但是都是人工控制，即時間到了，然后人去按電鈴開關(guān)，電鈴發(fā)出“叮、叮、?！钡捻懧?，這種人工控制方式不僅繁瑣，而且單調(diào)無味。還有傳統(tǒng)的點鈴聲作為上下課的作息時間信號，這種鈴聲單調(diào)乏味會讓學(xué)生產(chǎn)生了厭煩的情緒，甚至一些學(xué)生把鈴聲看成是考試的代名詞，以至于一聽到這種聲音就產(chǎn)生緊張、恐懼心理?，F(xiàn)在摒棄傳統(tǒng)的鈴聲，代之以現(xiàn)代化優(yōu)美、怡人的環(huán)境音樂，讓學(xué)生在一次次的鈴聲音樂中受到美的熏陶，體驗音樂的魅力，形成愉悅的心境。既激活學(xué)生的

37、藝術(shù)細(xì)胞，又達(dá)到優(yōu)化育人環(huán)境，陶冶學(xué)生情操，營造良好的校園氛圍。不管是人工控制電鈴、教室燈、寢室燈或則其它，現(xiàn)在面臨的問題越來越多，繁瑣，需要專人看管，浪費勞動力，多花一個人的勞務(wù)費。偶爾還會出現(xiàn)不能及時到位，從而出現(xiàn)拖延時間的狀況，擾亂正常的教學(xué)計劃，這次設(shè)計的學(xué)校時間控制系統(tǒng)可以很好的解決這些難題。</p><p>　　1.3本文的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)</p><p>　　本文共分五章，在第1章

38、緒論中，簡述單片機校園時間控制系統(tǒng)研究目的和意義、國內(nèi)外概況。第2章主要是講述系統(tǒng)方案的設(shè)計，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)和性能要求，通過比較各個模塊方案優(yōu)缺點，最后確定系統(tǒng)的解決方案。第3章講硬件電路的設(shè)計，因為硬件電路是保證整個系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，開始講系統(tǒng)最小控制單元，最小控制單元由單片機最小系統(tǒng)和鍵盤電路構(gòu)成，接著介紹時鐘芯片DS1302的優(yōu)缺點、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和用法，然后對LCD1602進(jìn)行相關(guān)介紹和用法，最后介紹了電鈴模塊的主要ISD182

39、0芯片的相關(guān)資料和用法。第4章主要介紹軟件電路的設(shè)計，包括主程序軟件設(shè)計流程圖、DS1302時鐘流程圖、LCD1602程序流程圖。第5章主要是系統(tǒng)測試，系統(tǒng)測試包括硬件測試和軟件測試。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案</p><p>　　本章主要根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，然后畫出系統(tǒng)框圖，根據(jù)系統(tǒng)框圖給出不同的設(shè)計方案，經(jīng)過對比分析，選擇出最終的優(yōu)化方案。根據(jù)系統(tǒng)的要求，主要給出了

40、幾個比較合理的方案，幾個方案不管是從電路原理還是具體的芯片選擇上都有本質(zhì)上的區(qū)別。</p><p>　　2.1系統(tǒng)的性能和要求</p><p>　　1．時鐘功能：能顯示年、月、日、時、分、秒。 </p><p>　　2．調(diào)整功能：能校正年份、日期、時間。</p><p>　　3．打鈴功能：按指定時間打鈴即播放音樂。 </p>&

41、lt;p>　　4．錄音功能：可以隨時更換音樂。</p><p>　　5．燈的控制：按時間打開學(xué)校教學(xué)樓燈和宿舍燈總閘。</p><p>　　本系統(tǒng)除了具有上述的自動打鈴、定時開關(guān)教學(xué)樓燈和宿舍燈總閘的控制，必要時也可以通過按鍵手動控制電鈴開閉，教學(xué)樓燈和宿舍燈關(guān)閉。本系統(tǒng)就以控制本校作息時間為例，控制教學(xué)主樓的電鈴和教室點燈控制，還有十八公寓宿舍燈的控制。表2-1和表2-2是學(xué)校作息

42、時間表。</p><p>　　表2-1 電鈴時間控制表</p><p>　　表2-2 電燈時間控制</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的性能要求作出系統(tǒng)框圖如圖2-1下所示。</p><p><b>　　圖2-1系統(tǒng)框圖</b>&

43、lt;/p><p>　　該系統(tǒng)由單片機、教室燈、寢室燈、時鐘模塊、顯示模塊部分以及鍵盤輸入分所成。電源模塊為單片機和其它電路提供電源，時鐘模塊提供當(dāng)前時間，顯示模塊可以實時的把當(dāng)前時間顯示出來，可以顯示年、月、日、時、分、秒，鍵盤電路用于校準(zhǔn)當(dāng)前時間還可以學(xué)校教學(xué)樓燈關(guān)閉和宿舍燈關(guān)閉。</p><p><b>　　2.3方案選擇</b></p><p&

44、gt;　　根據(jù)設(shè)計要求實現(xiàn)的功能,可以采用不同的設(shè)計系統(tǒng)方案如下。</p><p><b>　　2.3.1電源模塊</b></p><p>　　電源模塊是為系統(tǒng)提供電源，本設(shè)計中用到的是正5V的直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　方案一：采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路獲得直流穩(wěn)壓電源。該電路由比較放大電路、穩(wěn)壓管、三極管、限流電阻及兩個取樣電路組成，此

45、電路由主回電路式起調(diào)整作用的BJTT與負(fù)載串聯(lián)而得名的。但它的輸出電源不可能絕對穩(wěn)定的，只能是基本穩(wěn)定，且負(fù)載電流較大時，調(diào)整管的集電極損耗大，電源效率低，有時還要配有龐大的散熱裝置[4]。</p><p>　　方案二：本設(shè)計用到的電源為5V，屬于中小功率穩(wěn)壓電源，所以可以采用三端穩(wěn)壓芯片LM7805。用其設(shè)計的是線性開關(guān)，線性穩(wěn)壓電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便、輸出電壓穩(wěn)定性強、紋波電壓小等優(yōu)點，但是，在負(fù)載電流

46、較大且輸出電壓較低時，其自身的功耗很大。但如果給本系統(tǒng)供電，完全滿足要求。</p><p>　　綜上所述，我選擇方案二。</p><p>　　2.3.2單片機選擇</p><p>　　方案一：采用STC89C2051芯片，它具有體積小、功耗小。含有中斷、定時/計數(shù)器。本次設(shè)計需要非常大的編程量，雖然其價錢相對便宜，但I(xiàn)O口數(shù)和存儲空間相對較少，所以此芯片不利于系統(tǒng)的

47、工作和系統(tǒng)功能的擴展。</p><p>　　方案二：采用STC89C51芯片，內(nèi)部具有4KB ROM存儲空間，它具STC89C2051芯片的所有功能，且IO口數(shù)相對較多，價錢相對也比較便宜，但存儲空間不是非常大，而本次的設(shè)計需要大量的存儲空間。</p><p>　　方案三：采用STC89C52芯片，STC89C52是一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，它具有STC89C2051和ST

48、C89C51芯片的所有功能，且IO口數(shù)非常多，且比STC89C205和STC89C51多功能多[5]。價錢雖然比STC89C2051和STC89C51昂貴，但存儲空間非常大，可以到達(dá)8K。而本次的設(shè)計正需要此容量的空間。還有具備在線可擦除技術(shù)，對電路進(jìn)行調(diào)試時，不需要多次拔插，不會對芯片造成損壞。</p><p>　　綜上所述，我選擇STC89C52芯片作為本次設(shè)計的主控芯片。</p><p&

49、gt;<b>　　2.3.3顯示模塊</b></p><p>　　在日常生活中，我們對顯示器并不陌生。顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。</p><p>　　方案一：采用LED數(shù)碼管動態(tài)

50、掃描，LED數(shù)碼管價格適中，對于顯示數(shù)字比較合適，采用動態(tài)描法與單片機連接時，雖然占用的單片機口線少，但連線還需要花費一點時間，且不容易控制，所以也不用此種作為顯示。</p><p>　　方案二：采用點陣屏顯示，點陣屏是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合，若采用顯示數(shù)字顯得太浪費，且價格也相對較高，所以在此也不用此種作為顯示。</p><p>　　方案三：采用LCD1602液

51、晶模塊，LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，內(nèi)置192種字符，包括阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號等，每一個字符都有一個固定的代碼，且價格便宜，操作簡單，容易控制[6]。</p><p>　　綜上所述，我選擇LCD1602作為本設(shè)計的顯示模塊。</p><p><b>　　2.3.4時鐘模塊</b>&

52、lt;/p><p>　　方案一：采用單片機自帶定時器進(jìn)行計時，外加存儲器保存數(shù)據(jù)，普通鍵盤輸入。由于單片機進(jìn)行軟件計時，硬件成本比較低，但是誤差比較大，需要校準(zhǔn)，日后的維護(hù)工作量比較大。可用廉價的STC24C04等存儲器保存數(shù)據(jù)，讀寫比較容易。對于普通的獨鍵盤，設(shè)置量比較大，改用矩陣鍵盤又會占用較大的電路板空間。</p><p>　　方案二：采用實時時鐘芯片計時。DS1302是美國DALLA

53、S公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達(dá)2.5～5.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力[7]。</p><p>

54、　　綜上所述，我選擇DS1302為本設(shè)計提供時間。</p><p><b>　　2.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了各個模塊元器件的選擇，比較各自的優(yōu)缺點，最后綜合比較結(jié)果，最后選擇采用STC89C52芯片作為設(shè)計的主控芯片，三端穩(wěn)壓芯片LM7805為電路提供電源，DS1302作為時鐘，采用LCD1602液晶模塊為顯示部分。綜合上述方案，電路也相

55、對簡單了，其系統(tǒng)也達(dá)到高性能指標(biāo)，完全具有可靠性高、功耗低、操作維護(hù)方便、性價比高等特點。</p><p>　　第3章 硬件電路設(shè)計</p><p>　　硬件電路是保證整個系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，其性能優(yōu)劣直接影響到整個測控系統(tǒng)工作的可靠性、安全性和連續(xù)性。硬件電路的設(shè)計過程中，始終以實用化為最終目標(biāo)。其原則為：第一，努力提高控制系統(tǒng)檢測信號的準(zhǔn)確性和可靠性；第二，從用戶的角度出發(fā)，方便安裝、

56、調(diào)試、運行及維護(hù)；第三，在滿足性能要求的前提下，盡量簡化硬件系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的總體成本[8]。</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)硬件概述</b></p><p>　　基于單片機的校園時間控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)滿足整個裝置的技術(shù)要求和相關(guān)功能的實現(xiàn)。該裝置由單片機控制電路、時鐘電路、液晶顯示器、響鈴電路和電源等組成，各組成模塊的工作原理和電路設(shè)計接下來將做具體的介紹。

57、</p><p>　　3.2單片機控制電路設(shè)計</p><p>　　單片機除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格低。一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價比是其中一個關(guān)鍵因素。因此，在設(shè)計時，除了保持性能高外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。</p><p>　　同時單片機還需滿足消耗的功耗

58、低，性能高，高密度非易失性基本性能。綜上考慮，本系統(tǒng)選擇了STC89C52單片機。</p><p>　　3.2.1STC89C52簡介</p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除

59、只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次以上。該器件采用STCMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容[9]。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，STCMEL的STC89C52是一種高效微控制器， STC89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。下面是對STC89C52的相關(guān)介紹。</p><p><b>　　1．電源及引腳<

60、;/b></p><p>　　VCC（40腳）：接+5V電源；GND（20腳）：接地；XTAL1（19腳）和</p><p>　　XTLA2（18）腳：時鐘引腳，外接晶體引腳，當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此引腳端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。</p><p><b>　　2．控制引腳</b></p&

61、gt;<p>　　RST（9腳）：RST是復(fù)位引腳，輸入高電平使89C52復(fù)位，返回低電平退出復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG（30腳）：運行方式時，ALE為外部存儲器低8位地址輸出脈沖信號，F(xiàn)LASH編程方式時，該引腳為編程脈沖輸入端。</p><p>　　PSEN（29腳）：外部程序存儲選通信號，CPU從外部存儲器取指令，從PSEN引腳輸出選通信號（負(fù)脈沖）。

62、</p><p>　　EA/VPP（31腳）：運行方式時，EA為程序存儲器選擇信號，EA接地時CPU總是從外部存儲器中取指令，EA接高電平時CPU可以從內(nèi)部或外部去指令；FLASH編程方式時,該引腳為編程電源輸入端Vpp（+5V或12V）。</p><p><b>　　3．I/O口引腳</b></p><p>　　P0口(P1.0~P1.7)：

63、P0口是一個漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O口。作為漏記開路的輸出端口，每位能驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。當(dāng)P0口作為輸入口使用時，應(yīng)先向口鎖存器（地址80H）寫入全1，此時P0口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。做輸入口使用時要先寫1，這就是準(zhǔn)雙向口的含義。在CPU訪問片外存儲器時，P0口分時提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)線的復(fù)用總線。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。</p><p>　　P1口（P1.0~P1.7）：P1

64、口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P1口每位能驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。在P1口作為輸入使用時，應(yīng)先向P1口所存地址（90H）寫入全1，此時P1口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。</p><p>　　P2口（P2.0~P2.7）：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P2口每位能驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。在訪問外EPROM/RAM時，它輸入高8位地址。</p><p>　

65、　P3口（P3.0~P3.7）：P3口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P3口每位能驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。P3口與其它I/O端口有很大的區(qū)別，它的每個引腳都有第二功能，第二功能如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 P3口第二功能</p><p>　　3.2.2單片機控制模塊設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計中單片機主要負(fù)責(zé)對外設(shè)的控制和各個功能

66、模塊間的協(xié)調(diào)。主要由STC89C52、時鐘振蕩電路、復(fù)位電路、電源模塊、鍵盤以及其它外部擴展接口等組成。</p><p><b>　　1．電源模塊</b></p><p>　　系統(tǒng)電源采用了220V交流電源經(jīng)變壓器,整流，濾波后通過芯片7805，產(chǎn)生+5V。電源電路采用橋式整流電路，負(fù)載上的電流波形和輸出電壓值與全波整流電路相同。電路圖3-1如下所示。</p&g

67、t;<p><b>　　圖3-1電源電路圖</b></p><p><b>　　2．復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機復(fù)位電路。單片機在開機時都需要復(fù)位，以便它們中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機的復(fù)位是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要單片機的RESET引腳上出現(xiàn)24個

68、時鐘振蕩脈沖（2個機器周期）以上的高電平，單片機便可以實現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位[10]。單片機的RESET引腳是復(fù)位信號的輸入端。本系統(tǒng)通過按鍵KEY1，使得RESET獲得高電平，使單片機復(fù)位。按鍵復(fù)位電路如圖3-2所示。</p><p><b>　　圖3-2 復(fù)位電路</b></p><p>　　3. 晶振電路的設(shè)計</p><p>　　晶振電路用

69、于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，而時序研究的是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格地工作。通常在引腳X1和X2跨接石英晶體和兩個補償電容構(gòu)成自激振蕩器，如圖中Y1、C2和C7。可以在1.2MHz~24MHz之間選取石英晶振，本系統(tǒng)采用12MHz石英晶振，補償電容通常選著30pF的陶片電容。時鐘振蕩電路圖如下圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3時鐘振

70、蕩電路</p><p><b>　　4.鍵盤控制電路</b></p><p>　　一般常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷那個鍵被按下。矩陣式鍵盤（也稱行列式鍵盤）適用于按鍵數(shù)

71、量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于航、列的交叉點上。矩陣鍵盤和獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口[11]。由于本次設(shè)計中，只涉及到時間設(shè)置位（SET）、上調(diào)（UP）、下調(diào)（DOWN）、教室燈控制開關(guān)（KEY2）、宿舍燈控制開關(guān)（KEY3）五個功能，需要的I/O口比較少，所以采用獨立按鍵式鍵盤。如下圖3-4所示。</p><p><b>　　圖3-4 鍵盤電路</b></p&

72、gt;<p><b>　　3.3時鐘電路設(shè)計</b></p><p>　　時鐘是本系統(tǒng)控制的關(guān)鍵，如果時間不準(zhǔn)確，不能達(dá)到設(shè)計的目的，也影響了正常的教學(xué)計劃，所以本系統(tǒng)采用了美國Dallas公司生產(chǎn)的一種實時高性能、低功耗時鐘芯片DS1302。下面將簡單的介紹一下DS1302。</p><p>　　3.3.1DS1302簡介</p><

73、;p>　　DS1302是美國Dallas公司生產(chǎn)的一種實時高性能、低功耗時鐘芯片，具有寬范圍工作電壓能在2.0-5.5V之間正常工作，能提供包括秒、分、時、日、月、年等在內(nèi)的實時時間信息，并可對月末日期、閏年天數(shù)自動進(jìn)行調(diào)整，并能計算2100年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、年的能力，它還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳,在主電源關(guān)閉的情況下,也能保持時鐘的連續(xù)運行。另外,它還能提供31字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的RAM。通

74、過串行方式與單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，讀/寫時鐘或RAM數(shù)據(jù)時，有兩種傳遞方式，單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送（字符組方式），因此，其與單片機之間的數(shù)據(jù)傳送是十分容易實現(xiàn)的[12]。下圖3-5為DS1302的管腳與單片機的連接圖。</p><p>　　圖3-5 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　1．各引腳的功能為：</p><p>　　Vcc1：主電源，與5V直流電源連

75、接；</p><p>　　Vcc2：備份電源連接3V電池。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2< Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電；</p><p>　　SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出，該管腳與P16連接;</p><p>　　I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線，與P35連接；</p>

76、<p>　　CE(RST)：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。與該引腳有兩個功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?lt;/p><p>　　2．DS1302幾組寄存器的介紹</p><p>　?。?）DS1302有關(guān)日歷、時間的寄存器共有12個，其中有7個寄存器（讀時81h~8Dh，寫時80h~8Ch），存放的格式

77、為BCD碼形式，如表3-2所示[13]。</p><p>　　3-2 DS1302寄存器</p><p>　　小時寄存器（85h、84h）的位7用于定義DS1302是運行于12小時模式還是24小時模式。當(dāng)為高是，選擇12小時模式。在12小時模式時，位是5，當(dāng)為1時，表示PM。在24小時模式時，位5是第二個10小時位。</p><p>　　秒寄存器（81h、80h）的

78、位7定義為時鐘暫停標(biāo)志（CH）。當(dāng)該位置為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為0時，時鐘開始運行。</p><p>　　控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是寫保護(hù)位（WP），其它7位均置為0.在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須為0。當(dāng)WP位為1時，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。</p><p>　　3.3.2數(shù)據(jù)的讀寫</p><

79、p>　　DS1302是SPI總線驅(qū)動方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。</p><p>　　要想與DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如圖3-6所示。</p><p><b>　　圖3-6控制字圖</b></p><p>　　控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0

80、，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。</p><p>　　位6：如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；</p><p>　　位5至位1（A4~A0）：指示操作單元的地址；</p><p>　　位0（最低有效位）：如為0，表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作。</p><p>　　控制字總是從最低位開始輸出。在控制字指令輸入

81、后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（0位）開始。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高。</p><p><b>　　3.4顯示電路設(shè)計</b></p><p>　　顯示模塊是單片機人機交流的窗口，因此是整個系統(tǒng)不可缺少的部分，在單片機的人機交流界面中，一

82、般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。因為液晶顯示質(zhì)量高、低功耗、體積小、重量輕，自身帶的顯示字符多等特點，所以本系統(tǒng)采用液晶中的LCD1602來顯示年月日，時分秒，LCD1602顯示器具有顯示豐富、功耗低、低閃存和低輻射等特點[14]。</p><p>　　3.4.11602基本簡介</p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶，是一種專門顯示字母、數(shù)字、

83、符號等的點陣型液晶模塊，它有若干5×7點陣字符位組成，每個點陣都可以顯示一個字符。1602的主要特性是能顯示16×2個字符，有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器，提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能[15]。主要參數(shù)和性能如下：</p><p>　　1.顯示容量:16×2個字符</p><p>　　2.芯片工作電壓:4.5—5.5V</

84、p><p>　　3.工作電流:2.0mA(5.0V)</p><p>　　4.模塊最佳工作電壓:5.0V</p><p>　　5.字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm</p><p>　　3.4.21602與單片機接口</p><p>　　1602液晶模塊總共有16個管腳，各管教名稱和功能如表3-

85、3。</p><p>　　表3-3 1602管腳和管教描述</p><p>　　數(shù)據(jù)線D0~D7與單片機P0口相連，完成數(shù)據(jù)傳送。單片機P2.5與液晶RS相連，控制顯示數(shù)據(jù)和顯示指令數(shù)據(jù)。單片機P2.6與液晶RW相連,控制數(shù)據(jù)讀寫。單片機P2.7與液晶E相連，液晶REST與電源相連，控制液晶復(fù)位信號。第3管腳VL是液晶背光驅(qū)動端，通過10K電位器調(diào)節(jié)對比度。液晶的單片機的接口如圖3-7所示

86、。</p><p>　　圖3-7液晶與單片機接口</p><p>　　3.4.3 1602的指令說明及時序</p><p>　　1．1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。表3-4為1602控制指令。（說明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　表3-4 16

87、02液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p>

88、<p>　　指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位。 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。</p><p>　　指令6：功能設(shè)置命令。 DL：高電平時為4位總線，低電平

89、時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F：低電平時顯示5×7的點陣字符，高電平時顯示5×10的點陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址。 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為

90、低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。</b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　2．讀寫操作時序如圖3-8和3-9所示：</p><p>　　圖3-8 讀操作時序</p><p>　　圖3-9 寫操作時序&

91、lt;/p><p>　　從時序圖中可以得出：</p><p>　　讀狀態(tài) 輸入：RS=L，RW=H，E=H，輸出：DB0~DB7=狀態(tài)字。</p><p>　　寫指令：RS=L，RW=L，E=下降沿，下降沿脈沖，DB0~DB7=指令碼 輸出：無。</p><p>　　讀狀態(tài) 輸入：RS=H，RW=H，E=H，輸出：DB0~DB7=數(shù)據(jù)。<

92、;/p><p>　　寫指令：RS=H，RW=L，E=下降沿，下降沿脈沖，DB0~DB7=數(shù)據(jù) 輸出：無。</p><p><b>　　3.5電鈴電路設(shè)計</b></p><p>　　電鈴電路設(shè)計主要采用的ISD1820芯片作為放音芯片。因為傳統(tǒng)的電鈴發(fā)出“叮、叮、?！钡捻懧曌鳛樯舷抡n的作息時間信號，這種鈴聲單調(diào)乏味會讓學(xué)生產(chǎn)生了厭煩的情緒，以至于一

93、聽到這種聲音就產(chǎn)生緊張、恐懼心理。現(xiàn)在摒棄傳統(tǒng)的鈴聲，代之以現(xiàn)代化優(yōu)美、怡人的環(huán)境音樂，讓學(xué)生在一次次的鈴聲音樂中受到美的熏陶，體驗音樂的魅力，形成愉悅的心境。既激活學(xué)生的藝術(shù)細(xì)胞，又達(dá)到優(yōu)化育人環(huán)境，陶冶學(xué)生情操，營造良好的校園氛圍[16]。所以采用ISD1820芯片來播放音樂，該芯片不僅能放音，還可以錄音。</p><p>　　3.5.1ISD1820語音芯片簡介</p><p>　　

94、美國ISD公司于2001年最新推出一種單片8～20秒單段語音錄放電路ISD1820，采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含振蕩器，話筒前置放大，自動增益控制，防混淆濾波器，揚聲器驅(qū)動及FLASH陣列[17]。</p><p><b>　　主要特征：</b></p><p>　　表3-5 ISD1820語音芯片主要特性</p><p>　　2. 管腳排列圖及主要

95、引腳描述：</p><p>　　圖3-10管腳排列圖</p><p>　　錄音 (REC) 高電平有效。只要REC變高(不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音)芯片即開始錄音。錄音期間，REC必須保持為高。REC變低或內(nèi)存錄滿后，錄音周期結(jié)束，芯片自動寫入一個信息結(jié)束標(biāo)志(EOM)，使以后的重放操作可以及時停止。然后芯片自動進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。</p><p>　　邊沿觸發(fā)放音

96、(PLAYE) 此端出現(xiàn)上升沿時，芯片開始放音。放音持續(xù)到EOM標(biāo)志或內(nèi)存結(jié)束，之后芯片自動進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。開始放音后，可以釋放PLAYE。</p><p>　　電平觸發(fā)放音(PLAYL) 此端從低變高時，芯片開始放音。放音持續(xù)至此端回到低電平，或遇到EOM標(biāo)志，或內(nèi)存結(jié)束。放音結(jié)束后芯片自動進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。</p><p>　　話筒輸入(MIC) 此端連至片內(nèi)前置放大器。片內(nèi)自動增益控制電路

97、(AGC)控制前置放大器的增益。外接話筒應(yīng)通過串聯(lián)電容耦合到此端。耦合電容值和此端的 10KΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶的低頻截止點。</p><p>　　自動增益控制(AGC) AGC動態(tài)調(diào)整前置增益以補償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量(從耳語到喧囂聲)時失真都能保持最小。通常4.7uF的電容器在多數(shù)場合下可獲得滿意的效果。</p><p>　　喇叭輸出(SP+,SP-) 這

98、對輸出端可直接驅(qū)動8Ω以上的喇叭。單端使用時必須在輸出端和喇叭之間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又能將功率提高至4倍。SP+和SP-之間通過內(nèi)部的50KΩ的電阻連接，不放音時為懸空狀態(tài)。</p><p>　　振蕩電阻(ROSC) 此端接振蕩電阻至VSS，由振蕩電阻的阻值決定錄放音的時間。</p><p>　　AGC電路、濾波器和喇叭驅(qū)動器而直接到達(dá)喇叭輸出端。平時FT端為低，要實現(xiàn)直通功

99、能，需將FT端接高電平，同時REC、PLAYE和PLAYL保持低。</p><p>　　3.5.2ISD1820工作原理</p><p>　　1．ISD1820原理圖如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11應(yīng)用原理圖</p><p>　　表3-8 振蕩電阻和取樣率表</p><p>　　通過震蕩電阻和取樣率表

100、可以看出，將ROSC端所接的振蕩電阻改為電位器可以無級調(diào)節(jié)語音的快慢，錄入的時間越短音質(zhì)越好，錄入的時間越長音質(zhì)越差。本設(shè)計電鈴不僅要保證放音時間合適，還要保證放音質(zhì)量高，所以采用ROSC電阻為100KΩ，能夠錄放音時間為10秒。</p><p><b>　　2．錄放音操作方式</b></p><p>　　ISD1820芯片放音方式有兩種，邊沿觸發(fā)放音，給 PLAYE

101、端一下高電平即將全部放音，除非斷電或放音結(jié)束，否則不停止放音；電平出發(fā)放音，PLAYL端從低變高時，芯片開始放音。放音持續(xù)至此端回到低電平，或遇到EOM標(biāo)志，或內(nèi)存結(jié)束。放音結(jié)束后芯片自動進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)[13]。</p><p>　　根據(jù)ISD1820芯片放音方式，實際響鈴方式可以分為自動響鈴和手動響鈴。自動響鈴為把單片機的P2.0與PLAYE端口相連，當(dāng)設(shè)置的響鈴時間到了，給P2.0一個高電平，就自動放播放音，現(xiàn)

102、實響鈴。手動放音方式又分為兩種，邊沿觸發(fā)放音，按PLAYE鍵一下即將全部放音，除非斷電或放音結(jié)束，否則不停止放音；電平出發(fā)放音，按住PLAYL鍵時即放音，松開按鍵即停止。</p><p>　　錄音功能，當(dāng)需要更換響鈴音樂時，操作也非常簡單，只需要按住REC錄音按鍵不放即錄音，提示燈LED1燈亮起來，即表示可以錄音了，直到松開按鍵時錄音停止。</p><p><b>　　3.6電燈

103、控制</b></p><p>　　單片機控制電燈，電燈工作電壓是220V電壓，單片機是5V電壓，所以單片機不能直接控制電燈，這里采用了繼電器，繼電器在這的作用是實現(xiàn)弱點控制強點，防止強電進(jìn)入到單片機的內(nèi)部，起到隔離作用。</p><p>　　系統(tǒng)用單片機的P2.2來控制學(xué)校宿舍燈和P2.3連接來控制教室燈。因為單片機的工作電壓是5V，驅(qū)動電流很小，不能直接使繼電器工作，所以這里

104、采用三極管來放大電壓，產(chǎn)生電流來驅(qū)動繼電器，使繼電器能夠正常工作。下圖3-11和圖3-12分別宿舍電燈控制原理圖和教室電燈控制原理圖。</p><p>　　圖3-11宿舍電燈控制原理圖圖3-13教室電燈控制原理圖</p><p>　　單片機的引腳P2.2控制繼電器1，引腳P2.3控制繼電器2，當(dāng)需要相應(yīng)的燈亮?xí)r，設(shè)置相對應(yīng)的管腳為高電平，三極管導(dǎo)通，繼電器中線圈中有電流經(jīng)過，繼電器

105、常開觸電閉合，接通電路，燈泡形成回路，燈泡點亮。當(dāng)需要燈關(guān)閉時，可以設(shè)置相應(yīng)管教為低電平，三極管截止，繼電器線圈中沒有電流經(jīng)過，常開觸點處于斷開狀態(tài)，電路形成斷路，燈泡熄滅。</p><p>　　燈的亮滅還可以通過手動控制，當(dāng)燈泡處于點亮狀態(tài)是，按下KEY2鍵，給P2.2低電平，燈泡熄滅，反之燈泡熄滅是，按下KEY2鍵。給P2.2高電平，燈泡點亮。</p><p><b>　　3

106、.7本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹的是硬件電路的設(shè)計。包括單片機控制電路的設(shè)計、時鐘電路設(shè)計、顯示模塊電路設(shè)計、電鈴電路設(shè)計和電燈模塊的設(shè)計。單片機控制電路的設(shè)計選擇STC89C52單片機為控制芯片，然后闡述了它的特點、工作原理還有外圍電路的設(shè)計；時鐘電路設(shè)計選擇DS1302時鐘芯片，主要介紹了它的性能、特點及引腳分布還有和單片機接口；顯示模塊電路設(shè)計采用LCD1602顯示器，敘述了顯

107、示器的基本參數(shù)和引腳功能以及指令說明、時序還有與單片機的接口；響鈴電路設(shè)計成一個單獨的模塊，簡單的描述它的工作原理、過程以及接口設(shè)計。最后還介紹了電燈控制的原理與單片機的接口。</p><p><b>　　第4章軟件電路設(shè)計</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件是為實現(xiàn)系統(tǒng)各項功能，盡可能簡化電路圖而編制的專用軟件，即存放于單片機存儲器中的程序代碼。系統(tǒng)程序的設(shè)計直接

108、關(guān)系到系統(tǒng)各項功能的實現(xiàn)及其將來的擴展，所以它是整個系統(tǒng)研制的關(guān)鍵。在條件允許的情況下，減少硬件電路，降低成本，盡可能地用軟件來代替硬件。系統(tǒng)軟件必須完成管理和控制兩項任務(wù)，本系統(tǒng)的管理包括I/O處理、診斷等。</p><p>　　4.1主程序軟件設(shè)計</p><p>　　主程序是整個程序的主干部分，其它程序都是依賴主程來工作的，所以主程序非常重要。主程序首先系統(tǒng)初始化，初始化單片機的一些

109、寄存器、I/O口等的狀態(tài)功能等，使系統(tǒng)開始運行，然后1602液晶顯示當(dāng)前時間；當(dāng)有按鍵執(zhí)行相應(yīng)的程序；沒有按鍵按下時，判斷當(dāng)前時間是否和設(shè)置時間相等，時間相等則執(zhí)行相應(yīng)的程序；不相等則返回判斷是否有按鍵按下。其工作流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　　4.2時鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　時鐘程序是整個程序的關(guān)

110、鍵，如果時間不準(zhǔn)確，整個設(shè)計就失去了意義。程序首先DS1302初始化，然后DS1302芯片開始計，當(dāng)有中斷信號時，讀取DS1302芯片的數(shù)據(jù)送入液晶顯示。這時若SET鍵被按下，進(jìn)入時間修改模式，完成修改后將數(shù)據(jù)送入DS1302芯片；若SET鍵沒有被按下，則返回到讀數(shù)據(jù)送顯示處等待SET鍵是否被按下。它們的程序流程圖如4-2所示。</p><p>　　圖4-2時鐘芯片流程圖</p><p>

111、　　4.3顯示系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　顯示程序是人機顯示的重要部分，能正常顯示，讓整個系統(tǒng)更具有人性化。程序首先對1602顯示器進(jìn)行初始化（初始化大約持續(xù)10ms左右），然后檢查忙信號，若BF=0，則獲得顯示RAM的地址，寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示；若BF=1則代表模塊正在進(jìn)行內(nèi)部操作，不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)，直到BF=0為止。</p><p>　　4-31602流程圖</p&g