【正文】 標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能[15]。 圖 36 控制字圖 控制字的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到 DS1302 中。 秒寄存器（ 81h、 80h）的位 7 定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（ CH）。當(dāng) Vcc2Vcc1+ 時(shí)，由 Vcc2 向 DS1302供電，當(dāng) Vcc2 Vcc1 時(shí)，由 Vcc1 向 DS1302 供電； SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出，該管腳與 P16 連接 。如下圖 34 所示?？梢栽?~24MHz之間選取石英晶振，本系統(tǒng)采用 12MHz 石英晶振，補(bǔ)償電容通常選著 30pF的陶片電容。單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)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(gè)初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 P3口每位能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS型 TTL負(fù)載。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。 ALE/PROG（ 30腳）：運(yùn)行方式時(shí)， ALE為外部存儲(chǔ)器低 8位地址輸出脈沖 信號(hào)， FLASH編程方式時(shí)，該引腳為編程脈沖輸入端。綜上考慮，本系統(tǒng)選擇了 STC89C52單片機(jī) 。硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，始終以實(shí)用化為最終目標(biāo)。 DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)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(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和 RAM 數(shù)據(jù)。 方案二：采用點(diǎn)陣屏顯示，點(diǎn)陣屏是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合，若采用顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價(jià)格也相對(duì)較高，所以在此也不用此種作為顯示。價(jià)錢(qián)雖然比STC89C2051 和 STC89C51 昂貴，但存儲(chǔ)空間非常大，可以到達(dá) 8K。用其設(shè)計(jì)的是線性開(kāi)關(guān)，線性穩(wěn)壓電路，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便、輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng)、 紋 波電壓小等優(yōu)點(diǎn)，但是，在負(fù)載 7 電流較大且輸出電壓較低時(shí)，其自身的功耗很大。 單 片 機(jī)電 源 模 塊復(fù) 位 電 路鍵 盤(pán) 電 路顯 示 模 塊電 鈴 模 塊教 室 燈寢 室 燈時(shí) 鐘 模 塊 圖 21 系統(tǒng)框圖 該系統(tǒng) 由單片機(jī)、教室燈、寢室燈、時(shí)鐘模塊、顯示模塊部分以及鍵盤(pán)輸入分所成。 2． 調(diào)整功能：能校正年份、日期、時(shí)間。 本文的內(nèi)容及結(jié)構(gòu) 本文共分 五 章，在第 1 章緒論中，簡(jiǎn)述 單片機(jī)校園時(shí)間控制系統(tǒng)研究目的和意義、國(guó)內(nèi)外 概況 。 學(xué)校打鈴方式也是經(jīng)過(guò)幾個(gè)不同的階段，由過(guò)去直接 靠老師憑直覺(jué) 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(lái)確定上下 課。數(shù)字式電子鐘用集成電路設(shè)計(jì)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)， LED 顯示器代替指針顯示時(shí)間，減少了計(jì)時(shí)誤差。 STC89C52 單片機(jī)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心控制器件，根據(jù)從鍵盤(pán)接受的數(shù)據(jù)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程。科技的進(jìn)步帶動(dòng)了產(chǎn)品的智能化，單片機(jī)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(jī)，大到航天機(jī)器、機(jī)器等，人們的日常生活中都離不開(kāi)單片機(jī) [2]。方案確定后，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，描述硬件的工作原理，用 Altium Designel 繪制原理圖。首先，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了深入理解，包括系統(tǒng)的可行性、實(shí)用性等，然后確定方案，對(duì)方案的進(jìn)行論證。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱(chēng)為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。系統(tǒng)由鍵盤(pán)、聲音輸出模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊和時(shí)鐘模塊等幾部分組成。 現(xiàn)在，高精度的計(jì)時(shí)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(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校。這些電路的接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛的采用。偶爾還會(huì)出現(xiàn)不能及時(shí)到位，從而出現(xiàn)拖延時(shí)間的狀況，擾亂正常的教學(xué)計(jì)劃，這次設(shè)計(jì)的學(xué)校時(shí)間控制系統(tǒng)可以很好的解決這些難題。 系統(tǒng)的性能和要求 1． 時(shí)鐘功能：能顯示年、月、日、時(shí)、分、秒。 表 21 電鈴時(shí)間控制表 時(shí)間 事件 動(dòng)作 8： 30 第一節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 9： 15 第一節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 9： 20 第二節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 10： 05 第二節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 10： 35 第三節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 11： 20 第三節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 11： 25 第四節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 12： 10 第四節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 14： 00 第五節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 14： 45 第五節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 5 14： 50 第六節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 15： 35 第六節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 15： 45 第七節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 16： 30 第七節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 16： 35 第八節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 17： 20 第八節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 18： 30 第九節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 19： 15 第九節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 19： 20 第十節(jié)課上課 鈴響； 播放音樂(lè) 20： 05 第十節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 20： 10 第十一節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 20： 55 第十一節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 21： 00 第十二節(jié)課上課 鈴響；播放音樂(lè) 21： 45 第十二節(jié)課下課 鈴響；播放音樂(lè) 表 22 電燈時(shí)間控制 時(shí)間 事件 動(dòng)作 5： 30 寢室燈打開(kāi) 繼電器 1 開(kāi)啟 7： 00 教室燈打開(kāi) 繼電器 2 開(kāi)啟 8： 00 寢室燈關(guān)閉 繼電器 1 關(guān)閉 12： 00 寢室燈打開(kāi) 繼電器 1 開(kāi)啟 14： 00 寢室燈關(guān)閉 繼電器 1 關(guān)閉 17： 00 寢室燈打開(kāi) 繼電器 1 開(kāi)啟 22： 00 教師燈關(guān)閉 繼電器 2 關(guān)閉 22： 30 寢室燈關(guān)閉 繼電器 1 關(guān)閉 6 系統(tǒng)框圖 根據(jù)系統(tǒng)的性能要求作出系統(tǒng)框圖如 圖 21 下所示。 方案二 ：本設(shè)計(jì)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。 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 STC89C51 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]。 方案一 ： 采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描， LED 數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于顯示數(shù)字比較 合適，采用動(dòng)態(tài)描法與單片機(jī)連接時(shí)，雖然占用的單片機(jī)口線少，但連線還需要花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間，且不容易控制，所以也不用此種作為顯示。 方案二： 采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)。 9 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路是保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，其性能優(yōu)劣直接影響到整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)工作的可靠性、安全性和連續(xù)性。 同時(shí)單片機(jī)還需滿足消耗的功耗低，性能高，高密度非易失性基本性能。 2．控制引腳 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。在 CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， P0口分時(shí)提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)線的復(fù)用總線。 P3口（ ~）： P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O口。 Vin1Vout3GND27805D7Bridge12200uFC1230pFC14S1SWSPSTVCCD6LED11KR10224pFC13~220VGND9V 圖 31電源電路圖 2．復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位電路。通常在引腳 X1 和 X2 跨接石英晶體和兩個(gè)補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，如圖中 Y C2 和 C7。由于本次設(shè)計(jì)中，只涉及到時(shí)間設(shè)置位（ SET）、上調(diào)（ UP）、下調(diào)（ DOWN）、教室燈控制開(kāi)關(guān)（ KEY2）、宿舍燈控制開(kāi)關(guān)（ KEY3）五個(gè)功能，需要的 I/O口比較少，所以采用獨(dú)立按鍵式鍵盤(pán)。 X12X23VCC21GND4RST5I/O6SCLK7VCC18U2DS130212Y2P16P17GNDP35+5V33pFC433pFC3GNDBT1Battery 圖 35 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1．各引腳的功能為： Vcc1：主電源，與 5V 直流電源連接； Vcc2：備份電源連接 3V電池。在 24 小時(shí)模式時(shí)，位 5 是 第二個(gè) 10 小時(shí)位。 DS1302 的控制字如圖 36 所示 。 基本簡(jiǎn)介 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，是一 種專(zhuān)門(mén)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，它有若干 57 點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣都可以顯示一個(gè)字符。 7 D0 H/L 雙向數(shù)據(jù)線 8 D1 H/L 雙向數(shù)據(jù)線 9 D2 H/L 雙向數(shù)據(jù)線 10 D3 H/L 雙向數(shù)據(jù)線 11 D4 H/L 雙向數(shù)據(jù)線 12 D5 H/L 雙向數(shù)據(jù)線 13 D6 H/L 雙向數(shù)據(jù)線 14 D7 H/L 雙向數(shù)據(jù)線 15 BLA — 背光源正極 16 BLK — 背光源負(fù)極 數(shù)據(jù)線 D0~D7 與單片機(jī) P0 口相連，完成數(shù)據(jù)傳送。 （說(shuō)明： 1 為高電平、 0 為低電平） 表 34 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 19 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫(xiě)數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 指令 1：清顯示，指令碼 01H， 光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。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(yíng)造良好的校園氛圍 [16]。 邊沿觸發(fā)放音 (PLAYE) 此端出現(xiàn)上升沿時(shí)，芯片開(kāi)始放音。外接話筒應(yīng)通過(guò)串聯(lián)電容耦合到此端。 AGC 電路、濾波器和喇叭驅(qū)動(dòng)器而直接到達(dá)喇叭輸出端。 根據(jù) ISD1820 芯片放音方式，實(shí)際響鈴方式可以分為自動(dòng)響鈴和手動(dòng)響鈴。 25 Q2NPN1KR9D3 K2P22~220VD5Q1NPN1KR8D2 K1P23~220VD4 圖 311 宿舍 電燈控制原理圖 圖 313 教室 電燈控制原理圖 單片機(jī)的引腳 控制繼電器 1，引腳 控制繼電器 2，當(dāng)需要相應(yīng)的燈亮?xí)r，設(shè)置相對(duì)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(guò) ，繼電器常開(kāi)觸電閉合，接通電路，燈泡形成回路，燈泡點(diǎn)亮。 電燈控制 單片機(jī)控制電燈，電燈工作電壓是 220V 電壓，單片機(jī)是 5V 電壓，所以單片機(jī)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(shí)現(xiàn)弱點(diǎn)控制強(qiáng)點(diǎn)，防止強(qiáng)電進(jìn)入到單片機(jī) 的內(nèi)部，起到隔離作用。本設(shè)計(jì)電鈴不僅要保證放音時(shí)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(shí)間為 10 秒 。 喇叭輸出 (SP+,SP) 這對(duì)輸出端可直接驅(qū)動(dòng) 8Ω以上的喇叭 。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。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(kāi)始錄音。 寫(xiě)指令： RS=H， RW=L， E=下降沿，下降沿脈沖， DB0~DB7=數(shù)據(jù) 輸出：無(wú) 。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。第 3 管腳 VL 是液晶背光驅(qū)動(dòng)端，通過(guò) 10K 電位器調(diào)節(jié)對(duì)比度 。 4 RS H/L RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低 17 電平時(shí)選擇指令寄存器。在控制字指令輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（ 0 位）開(kāi)始。當(dāng) WP 位為 1 時(shí)，寫(xiě)保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫(xiě)操作。 2． DS1302 幾組寄存器的介紹 （ 1） DS1302 有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有 12 個(gè)，其中有 7 個(gè)寄存器（讀時(shí) 81h~8Dh，寫(xiě)時(shí) 80h~8Ch），存放的格式為 BCD 碼形式，如 表 32 所示 [13]。 簡(jiǎn)介 DS1302 是美國(guó) Dallas 公司生產(chǎn)的一種實(shí)時(shí)高性能、低功耗時(shí)鐘芯片，具有寬范圍工作電壓能在 之間正常工作，能提供包括秒、分、時(shí)、日、月、年