【正文】 的設(shè)計需要大量的存儲空間。 綜上所述，我選擇方案二。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]。 方案選擇 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。 表 21 和表 22 是學(xué)校作息時間表。 4． 錄音功能：可以隨時更換音樂。根據(jù)系統(tǒng)的要求，主要給出了 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。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 進行相關(guān)介紹和用法， 最后介紹了電鈴模塊的主要 ISD1820 芯片的相關(guān)資料和用法。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。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、叮”的響聲，這種人工控制方式不僅繁瑣，而且單調(diào)無味?，F(xiàn)在流行的串口時鐘電路很多，如DS130 DS1288 DS130 PCF8485 等。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。 國內(nèi) 外概況 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，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]。 2 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)量進行自動控制的企業(yè)或則公司。 本設(shè)計采用 是 STC 公司生產(chǎn)的單片機是 STC89C52 芯片為核心控制器件來控制作 息時間，實現(xiàn)智能控制照明和上課鈴聲。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。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。 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。 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)。人類生活發(fā)生了根本性的改變。 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。 研究的目的和意義 20 世紀末，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]。進入 21 世紀以來，開發(fā)推出單片機的公司很多，各種高性能單片機 芯片市場也異?；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。 在使用并掌握了單片機技術(shù)后，不管是在今后開發(fā)或是工作上，都會 帶來意想不到的驚喜。整體性好，人性化強、可靠性高，實現(xiàn)了對時間控制的智能化，擺脫了傳統(tǒng)由人來控制時間的長短的不便，是現(xiàn)代學(xué)校必不可少的設(shè)備。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、控制時間準確及系統(tǒng)體積小等優(yōu)點。這種電子時鐘具備現(xiàn)實時、分、秒的功能，還可以對時、分、秒進行校對，片選的靈活性好。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。 隨著科技的發(fā)展，后面發(fā)展為了電鈴方式，不僅省力，而且聲音響亮。既激活學(xué)生的藝術(shù)細胞，又達到優(yōu)化育人 環(huán)境，陶冶學(xué)生情操，營造良好的校園氛圍。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 。 4 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 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。 3． 打鈴功能：按指定時間打鈴即播放音樂。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 。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。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，此電路由主回電路式起調(diào)整作用的 BJTT 與負載串聯(lián)而得名的。但如果給本系統(tǒng)供電，完全滿足要求。本次設(shè)計需要非常大的編程量，雖然其價錢相對便宜，但 IO口數(shù)和存儲空間相對較少，所以此芯片不利于系統(tǒng)的工作和系統(tǒng)功能的擴展。而本次的設(shè) 計正需要此容量的空間。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。 方案三： 采用 LCD1602 液晶模塊， LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生 8 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]?？捎昧畠r的 STC24C04 等存儲器保存數(shù)據(jù)，讀寫比較容易。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。 本章小結(jié) 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。其原則為：第一，努力提高控制系統(tǒng)檢測信號的準確性和可靠性；第二，從用戶的角度出發(fā)，方便安裝、調(diào)試 、運行 及 維護 ； 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]。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。 簡介 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。下 10 面是對 STC89C52的相關(guān)介紹。 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（負脈沖）。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。 P1口（ ~）： P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位準雙向 I/O口。 P2口每位能驅(qū)動 4個 LS型 TTL負載。 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 31所示。電源電路采用橋式整流電路，負載上的電流波形和輸出電壓值與全波整流電路相同。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 12 現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位 [10]。 10uFC1VCCGNDKEY110KR1RESET 圖 32 復(fù)位電路 3. 晶振電路的設(shè)計 晶振電路用于產(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。時鐘振蕩電路圖如下圖 33 所示。矩陣式鍵盤（也稱行列式鍵盤）適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位 13 于航、列的交叉點上。 SETUPDOWNKEY2KEY3GNDP10P11P12P13P14 圖 34 鍵盤電路 時鐘 電路設(shè)計 時鐘是本系統(tǒng)控制的關(guān)鍵，如果時間不準確，不能達到設(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。通過串行方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳送，讀 /寫時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時，有兩種傳遞 14 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]。 I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線，與 P35 連接； CE(RST)：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。當(dāng)為高是，選擇 12 小時模式。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。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)。 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)； 位 5 至位 1（ A4~A0）：指示操作單元的地址； 位 0（最低有效位）：如為 0，表示要進行寫操作，為 1 表示進行讀操作。 1 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0R A MC KR DW R7 6 5 4 3 2 1 0 16 顯示 電路設(shè)計 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。主要參數(shù)和性能如下： :162 個字符 :— :() : :(WH)mm 與單片機接口 1602 液晶模塊 總共有 16 個管腳，各管教名稱和功能如表 33。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。單片機 與液晶 RW 相連 ,控制數(shù)據(jù)讀寫。 18 12345678910111213141516P1P07P06P05P04P03P02P01P00P25P26P27+5VGND+5V10KR2 圖 37 液晶與單片機接口 1602 的指令說明及時序 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、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 指令 3：光標和顯示模式設(shè)置 。 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：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 DL：高電平時為 4 位總 線，低電平時為 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 57 的點陣字符，高電平時顯示 510 的點陣字符。 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 寫指令： RS=L， RW=L， E=下降沿，下降沿脈沖， DB0~DB7=指令碼 輸 21 出：無 。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，以至于一聽到這種聲音就產(chǎn)生緊張、恐懼心理。 語音芯片簡介 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]。 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)束標志 (EOM)，使以后的重放操作可以及時停止。開始放音后，可以釋放PLAYE。 話筒輸入 (MIC) 此端連至片內(nèi)前置放大器。 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。 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)。 工作原理 1． ISD1820 原理圖 如 圖 311 所示 。放音持續(xù)至此端回到低電平，或遇到EOM 標志，或內(nèi)存結(jié)束。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。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