【正文】 7 獨立式按鍵結構獨立式鍵盤的按鍵相互獨立，每個按鍵占用一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他按鍵的工作狀態(tài)。操作人員可通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實現(xiàn)簡單的人機對話。其中，WP是24C02C的寫保護控制引腳，WP為低電平時，串行存儲器可以正常地讀/寫；WP為高電平時，對串行存儲器內部的數(shù)據(jù)進行寫保護。如果連接到VCC，寫操作被禁止，但讀操作不受影響引腳采用I2C總線連接方法，這種方法能夠節(jié)約I/O輸出端口。對于正常的數(shù)據(jù)傳輸，只允許在SCL為低電平期間改變SDA電平。根據(jù)硬件電路的設計可得24C02C的I2C硬件地址為：0A2H/0A3H。 存儲器24C02C要保證設置的打鈴時間數(shù)據(jù)在掉電時也不會丟失，同時實現(xiàn)在系統(tǒng)運行時能夠修改打鈴時間，在本系統(tǒng)中采用I2C總線的串行存儲器24C02C存儲打鈴數(shù)據(jù)。圖35 DS1302引腳連接圖在學校正常上課中，不可能保證學校隨時都有電，為了不影響學校的正常運轉，同學們能夠正常的上、下課。DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式，其日歷、時間寄存器及其控制字。位5至位1指示操作單元的地址。上電運行時，在Vcc≥，RST必須保持低電平。RST是復位/片選線，通過RST輸入高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。DS1302內部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。當輸入量達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器。給三極管基極送入高電壓。 打鈴模塊電鈴工作在交流電220V下，單片機工作電壓為直流電+5V，所以單片機引腳不能直接控制電鈴工作，因此我們使用單片機控制電鈴工作電路的通斷。當在單片機的RST引腳處引入高電平并保持2個機器周期，單片機內部就執(zhí)行復位操作。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列，作為單片機工作的時間基準，典型的晶體管振蕩頻率為12MHz。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容?？刂颇K顯示模塊鍵控模塊存儲模塊圖23 系統(tǒng)設計結構圖第3章　硬件電路設計 控制模塊設計AT89C51在此設計中起到非常重要的作用，它就像一個人的大腦，控制著整個設計的所有系統(tǒng)。方案比較：方案一只采用單片機自身的存儲是不行的，而方案二雖然要給另外購買，但卻能在斷電的情況下仍能存儲數(shù)據(jù)并且繼續(xù)計數(shù)。方案一：采用單片機存儲器。方案比較：相對比較而言，方案二比方案一更符合此設計要求，方案一采用點陣式LED顯示的方法，而設計只要求年、月、日、時、分、秒、星期的顯示輸出?；谏鲜鲈?，考慮了三種方案。單片機時鐘電路復位電路鍵盤電路顯示電路存儲電路聲音驅動輸出電路圖22 方案二組成方框圖方案選擇：采用方案一實現(xiàn)的校園打鈴控制系統(tǒng)調試容易，價格相對較為便宜，但是電路結構復雜，控制單一，且整個系統(tǒng)性能不是很高，倒計時不是非常精確，功能不完整，如果要求系統(tǒng)調節(jié)打鈴時間時不容易調整。方案一：主要是由石英晶體振蕩電路和分頻器電路組成的脈沖發(fā)生器、校時電路、報時電路以及時、分、秒計數(shù)器和譯碼顯示電路等電路組成，其中采用計數(shù)器74LS290、譯碼器74LS4分頻器和八段數(shù)碼管顯示器等器件組成的校園打鈴系統(tǒng)，整個系統(tǒng)有控制簡單，調試容易等優(yōu)點，但是其顯示功能單一、電路復雜。 現(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。單片機在電子產(chǎn)品中的應用已經(jīng)越來越廣泛，并且在很多電子產(chǎn)品中也將其用到校園鈴聲和廣播控制。通過把播放的內容以數(shù)字形式存放在存儲器中，然后單片機通過控制軟件，按照學校設定的播放時間和內容控制單片機自動將存儲器中的數(shù)字音樂文件播放出來。鈴聲控制系統(tǒng)整體由兩部分組成：主控中心和終端電鈴。單片機又稱單片微控制器，是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞—“智能型”，如智能型洗衣機等。其組成方框圖如下21所示： 顯示器顯示器顯示器譯碼器譯碼器譯碼器二十四進制時計數(shù)器六十進制分計數(shù)器六十進制秒計數(shù)器校時電路報時電路晶體振蕩器單刀雙置開關單刀雙置開關分頻器圖21 方案一組成方框圖方案二：采用ATC公司的單片機ATC89C51作為控制器。采用方案二實現(xiàn)的校園打鈴系統(tǒng)其電路結構簡單，可實現(xiàn)多功能控制，計時精確，全自動化實現(xiàn)其所用功能，并且能在斷電的情況下任能正常的實現(xiàn)打鈴。方案一：完全采用點陣式LED 顯示。因此這種方案既軟件工作量大，又價格相對較貴，因此權衡利弊，選擇方案二。該方案的優(yōu)點是存儲方便，節(jié)約成本；缺點是斷電后存儲數(shù)據(jù)消失。故選擇第二種方案。此設計的控制模塊由單片機、復位電路、時鐘電路組成的。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種商效微控制器，AT89C51是它的一種精簡版本。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。AT89C51單片機內有時鐘振蕩電路，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體和微調電容，就構成了自激振蕩器并在單片機內部產(chǎn)生時鐘脈沖信號，具體電路設計如圖32所示。實際應用中，復位操作有兩種基本形式：一種是上電復位，另一種是按鍵復位。由于單片機驅動能力有限，因而需要硬件將單片機輸出的高、低電平變成控制電鈴通斷的電路，能夠具體實現(xiàn)該功能的電路有多種。此時，三極管呈截止狀態(tài)，繼電器不吸合電鈴停止打鈴；，給三極管基極送入的是低電壓。繼電器線圈在斷電時會產(chǎn)生一個很大的反感生電動勢，這個電壓會損失繼電器或者電路中的元件，在繼電器線圈上反向并聯(lián)一個二極管，可將產(chǎn)生的反感生電動勢通過二極管回路釋放掉、保護繼電器線圈和電路中的電子元件不受高壓損壞。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。當Vcc2大于Vcc1＋，Vcc2給DS1302供電。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。最低有效位(位0)如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關的寄存器等。所以就采用能在學校停電時借助電池也能工作的芯片，而DS1302能夠在學校掉電時，Vcc2無法給實時時鐘DS1302供電，只有通過干電池B1給實時時鐘DS1302的Vcc1提供電量讓DS1302繼續(xù)工作，系統(tǒng)能夠繼續(xù)計時。考慮到串口線、穩(wěn)定性等方面，本系統(tǒng)采用串行數(shù)據(jù)傳輸存儲器。（1）行數(shù)據(jù)（SDA）引腳串行數(shù)據(jù)引腳為雙向引腳，用于把地址和數(shù)據(jù)輸入/輸出期間。而SDA電平在SCL高電平期間若發(fā)生變化，表明起始和停止條件產(chǎn)生。它主要的特點有：（1）總線只有兩根線，即串行時鐘線和串行數(shù)據(jù)線，這在設計中大大簡化了硬件接口；（2）每個連接到總線上的器件地址同時由芯片內部硬件電路和外部地址引腳決定，避免了片選線的線連接方法，并建立簡單的主從關系，主器件既可以作為發(fā)送器，又可作為接收器；（3）它是一個真正的多主總線，帶有競爭監(jiān)測和仲裁電路，多個主機可以任意發(fā)送而不破壞總線上的數(shù)據(jù)；（4）同步時鐘可以作為停止或重新啟動串行口發(fā)送的握手方式；（5）連接到同一總線的集成電路數(shù)量只受400pF最大總線電容的限制。在系統(tǒng)掉電時不會丟失其中的內容，保證了設置的打鈴時間不會因系統(tǒng)掉電而需要重新設置。在單片機應用系統(tǒng)中，有的是單個按鍵，有的是矩陣式的按鍵，即行列式按鍵。這種按鍵軟件程序簡單，但占用I/O口線較多（一根口線只能接一個鍵），適用于鍵盤應用數(shù)量較少的系統(tǒng)中。調節(jié)按鍵：它的主要功能就是想改變當前的系統(tǒng)時間首先要按模式鍵，選中要修改的時間，再按調節(jié)鍵就能控制當前系統(tǒng)時間遞增。與單片機具體鏈接圖，如圖38所示。這些段分別由字母a、b、c、d、e、f、g、dp來表示。共陰極就是將8個LED的陰極連接到一起組成公共端COM，接負極，當相應字段為高電平“1”時，可以點亮該字段；當相應字段為低電平“0”時，該字段不亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。其中，WP是24C02C的寫保護控制引腳，WP為低電平時，串行存儲器可以正常地讀/寫；WP為高電