模擬校園打鈴系統(tǒng)

黃艷梅

(西華師范大學(xué)電子信息工程學(xué)院，四川南充637002)

在學(xué)校中，為了維持良好的上下課秩序和規(guī)范學(xué)生的日常作息時間，經(jīng)常需要使用打鈴系統(tǒng)。打鈴系統(tǒng)不僅可以為上下課的老師和學(xué)生們提供時間提醒，也有利于師生對上課和學(xué)習(xí)時間的合理安排。本系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)基本的校園打鈴功能，還能實(shí)現(xiàn)掉電后數(shù)據(jù)不丟失，保證了停電事故發(fā)生后，校園打鈴系統(tǒng)仍能正常工作，并且使用起來也非常方便。

1　硬件設(shè)計

1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的構(gòu)成。本系統(tǒng)采用STC89C52RC單片機(jī)芯片作為硬件核心。STC89C52RC是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，內(nèi)部具有8KB ROM存儲空間，512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間，帶有4K字節(jié)的EEPROM存儲空間。

時鐘電路:本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘電路，即在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件 (由石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路)，這樣就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振的頻率采用12MHz，電容為20pF。

復(fù)位電路:當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時，就需要進(jìn)行復(fù)位。時鐘電路工作后，在RST端持續(xù)給出2個機(jī)器周期的高電平就能完成復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位方式有上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。本系統(tǒng)采用圖1所示的復(fù)位電路。

圖一

1.2獨(dú)立按鍵模塊。由于本系統(tǒng)需要的按鍵數(shù)量不多，所以不需要使用矩陣鍵盤，因此選擇獨(dú)立按鍵就非常適合。模式按鍵，調(diào)節(jié)按鍵，存入按鍵，清空按鍵，這4個按鍵接到STC89C52RC單片機(jī)IO口上，設(shè)置為低電平有效，通過調(diào)節(jié)它們，就可以對系統(tǒng)當(dāng)前時間以及打鈴時間進(jìn)行調(diào)節(jié)，存儲，清空，使用起來非常方便快捷。

1.3打鈴模塊。系統(tǒng)通過蜂鳴器發(fā)出打鈴聲音，單片機(jī)的某一引腳用來控制蜂鳴器的工作狀態(tài)，當(dāng)該引腳輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)聲;當(dāng)該引腳輸出低電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出打鈴聲音。

1.4實(shí)時時鐘模塊。本系統(tǒng)使用了DS1302時鐘芯片，它可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計數(shù)，而且精度非常高，工作電壓2.5V～5.5V范圍內(nèi)，2.5V時耗電小于300nA，具有主電源/后備電源雙電源引腳，可以對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電。DS1302芯片中的32768HZ晶振的精度小于0.01%，所以整個系統(tǒng)的精確度非常高。而且DS1302芯片采用3V的電池作為后備電源，使DS1302內(nèi)部的時鐘不會因?yàn)橄到y(tǒng)掉電而停止。

1.5液晶顯示模塊。LED數(shù)碼管顯示數(shù)字比較合適，不適用顯示字母，符號，而且功耗大。而在日常生活中，我們經(jīng)常可以看見液晶顯示屏的身影，例如:計算器，電子手表，萬用表。根據(jù)以上所述，本系統(tǒng)使用LCD1602液晶，它非常適合顯示字母、數(shù)字、符號，能夠同時顯示兩行，每行16個字符，并且微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，價格適中。

1.6存儲模塊。要保證設(shè)置的打鈴時間數(shù)據(jù)在掉電時也不會丟失，同時實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行時能夠修改打鈴時間，就要用到AT24C02芯片。AT24C02芯片是一種電可擦除存儲器，內(nèi)部含有256個8位字節(jié)，與易失性存儲器相比，斷電后它的數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)丟失，因此可以用它設(shè)置多個打鈴時間點(diǎn)。

2　軟件設(shè)計

本系統(tǒng)采用C語言編程，C語言語法簡潔，使用方便，可讀性強(qiáng)，方便移植，用于完成軟件設(shè)計非常方便，并且使用了keil4軟件。程序思路為:先初始化LCD1602，DS1302，通過鍵盤設(shè)置打鈴時間，AT24C02存儲數(shù)據(jù)，最后蜂鳴器發(fā)出打鈴聲音。程序主要由主程序、獨(dú)立按鍵識別程序、定時器中斷子程序，DS1302時鐘程序，LCD1602液晶顯示子程序，AT24C02數(shù)據(jù)存儲子程序組成。程序里也加入了獨(dú)立按鍵防抖程序，避免因按鍵自身抖動，影響整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。本系統(tǒng)可以設(shè)置多個打鈴時間點(diǎn)，實(shí)時顯示當(dāng)前時間，并且具有掉電保護(hù)功能，保證了設(shè)置的打鈴時間不會因系統(tǒng)掉電而需要重新設(shè)置。

3　總結(jié)

本文設(shè)計了一種模擬校園打鈴系統(tǒng)，以STC89C52RC單片機(jī)為核心，通過獨(dú)立按鍵模塊，DS1302時鐘芯片，LCD1602液晶，AT24C02存儲芯片，實(shí)時顯示了當(dāng)前時間，對打鈴時間進(jìn)行修改，存儲，具有掉電保護(hù)功能，完整的實(shí)現(xiàn)了校園打鈴功能。由于本次設(shè)計采用的模塊化編程，所以當(dāng)出現(xiàn)問題時，也便于找出錯誤原因。總的來說，本次的設(shè)計在基本打鈴功能的基礎(chǔ)上，增加了實(shí)時顯示，掉電保護(hù)，具有一定的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn):

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