【正文】 21： 45 第十二節(jié)課下課 鈴響；播放音樂 表 22 電燈時(shí)間控制 時(shí)間 事件 動作 5： 30 寢室燈打開 繼電器 1 開啟 7： 00 教室燈打開 繼電器 2 開啟 8： 00 寢室燈關(guān)閉 繼電器 1 關(guān)閉 12： 00 寢室燈打開 繼電器 1 開啟 14： 00 寢室燈關(guān)閉 繼電器 1 關(guān)閉 17： 00 寢室燈打開 繼電器 1 開啟 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。偶爾還會出現(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。 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。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。 STC89C52 單片機(jī)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心控制器件，根據(jù)從鍵盤接受的數(shù)據(jù)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程。 學(xué)校打鈴方式也是經(jīng)過幾個(gè)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。 2． 調(diào)整功能：能校正年份、日期、時(shí)間。用其設(shè)計(jì)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(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。 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)格也相對較高，所以在此也不用此種作為顯示。硬件電路的設(shè)計(jì)過程中，始終以實(shí)用化為最終目標(biāo)。 ALE/PROG（ 30腳）：運(yùn)行方式時(shí)， ALE為外部存儲器低 8位地址輸出脈沖 信號， FLASH編程方式時(shí)，該引腳為編程脈沖輸入端。 P3口每位能驅(qū)動 4個(gè) LS型 TTL負(fù)載?？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。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 。 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)寫入到 DS1302 中。單片機(jī) 與液晶RS 相連 ， 控制顯示數(shù)據(jù)和顯示指令數(shù)據(jù)。 指令 6：功能設(shè)置命令 。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。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(diǎn)。自動響鈴為把單片機(jī)的 與 PLAYE 端口相連，當(dāng)設(shè)置的響鈴時(shí)間到了，給 一個(gè)高電平，就自動放播 放音，現(xiàn)實(shí)響鈴。 錄音功能，當(dāng)需要更換響鈴音樂時(shí)，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(shí)錄音停止。通常 的電容器在多數(shù)場合下可獲得滿意的效果。 1. 主要特征： 表 35 ISD1820 語音芯片主要特性 使用方便的單片 8 至 20 秒語音錄放 外接電阻調(diào)整錄音時(shí)間 高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù) 內(nèi)置喇叭驅(qū)動放大電路 邊沿 /電平觸發(fā)放音 10， 000 次錄音周期（典型） 自動節(jié)電、維持電流 3~5V 單電源工作 不耗電信息保存 100 年（典型值） 借助專用設(shè)備可以批量拷貝 2. 管腳排列圖及 主要 引腳描述 ： 22 ROSCFTRECLEDPLAYEPLAYLRECXCLKVCCVSSSP+SPMIC REFMICAGCISD1820 圖 310 管腳排列圖 錄音 (REC) 高電平有效。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。單片機(jī) 與液晶 E 相連，液晶 REST 與電源相連 ， 控制液晶復(fù)位信號。 控制字總是從最低位開始輸出。與該引腳有兩個(gè)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? 12Y130pFC730pFC2X1X2 圖 33 時(shí)鐘振蕩電路 一般常用的 鍵盤接口分為獨(dú)立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。 11 表 31 P3 口第二功能 端口引腳 引腳功能 RXD(串行口輸入端 ) TXD(串行口輸出端 ) INT0(外部中斷 0 請求端，低電平有效 ) INT1 (外部中斷 1 請求端，低電平有效 ) T0(定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)脈沖輸入端 ) T1(定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 計(jì)數(shù)脈沖輸入端 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出端 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出端 ) 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì) 本設(shè) 計(jì)中單片機(jī)主要負(fù)責(zé)對外設(shè)的控制和各個(gè)功能模塊間的協(xié)調(diào)。 EA/VPP（ 31腳）：運(yùn)行方式時(shí)， EA為程序存儲器選擇信號， EA接地時(shí)CPU總是從外部存儲器中取指令， EA接高電平時(shí) CPU可以從內(nèi)部或外部 去指令； FLASH編程方式時(shí) ,該引腳為編程電源輸入端 Vpp（ +5V或 12V）。 系統(tǒng)硬件概述 基于單片機(jī)的 校園時(shí)間控制系統(tǒng) 的硬件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足整個(gè)裝置的技術(shù)要求和相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)。 綜上所述，我選擇 LCD1602 作為本設(shè)計(jì)的顯示模塊。 綜上所述，我選擇方案二。 4． 錄音功能：可以隨時(shí)更換音樂。但是都是人工控制，即時(shí)間到了，然后人去按電鈴開關(guān)，電鈴發(fā)出“叮、叮、?！钡捻懧暎@種人工控制方式不僅繁瑣，而且單調(diào)無味。 2 校園作息時(shí)間控制系統(tǒng)主要用于學(xué)校，也可以用于一些以 24 小時(shí)為周期的開關(guān)量進(jìn)行自動控制的企業(yè)或則公司。 該控制系統(tǒng)主要采用 STC89C52 單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制部分， DS1302 時(shí)鐘芯片來提供時(shí)鐘信息，用 LED1602 來實(shí)時(shí)顯示時(shí)間，系統(tǒng)還有輸入鍵盤，用于修改時(shí)鐘時(shí)間。 研究的目的和意義 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(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、工作可靠、使用靈活等優(yōu)勢，顯示出了很強(qiáng)的生命力 [1]。該控制系統(tǒng)是采用 STC89C52 單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對上述開關(guān)量的控制，利用時(shí)鐘芯片來提供時(shí)鐘信息，利用語音芯片實(shí)現(xiàn)響鈴，用液晶可以實(shí)時(shí)顯示時(shí)間、系統(tǒng)還設(shè)有輸入鍵盤，用以校對時(shí)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(jià)廉、控制時(shí)間準(zhǔn)確及系統(tǒng)體積小等優(yōu)點(diǎn)。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。本系統(tǒng)就以控制本校作息時(shí)間為例， 控制教學(xué)主樓的電鈴和教室點(diǎn)燈控制，還有十八公寓宿舍燈的控制 。本次設(shè)計(jì)需要非常大的編程量，雖然其價(jià)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(kuò)展?？捎昧畠r(jià)的 STC24C04 等存儲器保存數(shù)據(jù)，讀寫比較容易。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價(jià)比是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。當(dāng) P0口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器（地址 80H）寫入全 1，此時(shí) P0口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。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。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(diǎn)上。當(dāng)為高是，選擇 12 小時(shí)模式。 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(jì) 顯示模塊是單片機(jī)人機(jī)交流的窗口，因此是整個(gè)系統(tǒng)不可缺少的部分，在單片機(jī)的人機(jī)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。 18 12345678910111213141516P1P07P06P05P04P03P02P01P00P25P26P27+5VGND+5V10KR2 圖 37 液晶與單片機(jī)接口 1602 的指令說明及時(shí)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(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 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(gè)信息結(jié)束標(biāo)志 (EOM)，使以后的重放操作可以及時(shí)停止。 SP+和 SP之間通過內(nèi)部的 50KΩ的電阻連接，不放音時(shí)為懸空狀態(tài)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)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作。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。 話筒輸入 (MIC) 此端連至片內(nèi)前置放大器。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的電鈴發(fā) 出“叮、叮、?！钡捻懧曌鳛樯舷抡n的作息時(shí)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。 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。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)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(shí)可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。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)。通過串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，讀 /寫時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí)，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(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送是十分容易實(shí)現(xiàn)的 [12]。 10uFC1VCCGNDKEY110KR1RESET 圖 32 復(fù)位電路 3. 晶振電路的設(shè)計(jì) 晶振電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號，而時(shí)序研究的是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。 P2口每位能驅(qū)動 4個(gè) LS型 TTL負(fù)載。下 10 面是對 STC89C52的相關(guān)介紹。 本章小結(jié) 本章主要介紹了各個(gè)模塊元器件的選擇，比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后綜合比較結(jié)果 ， 最后選擇 采用 STC89C52 芯片作為設(shè)計(jì)的主控芯片，三端穩(wěn)壓芯片 LM7805 為 電路 提供電源， DS1302 作為時(shí)鐘，采用 LCD1602 液晶模塊為顯示部分。顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)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。該電路由比較放大電路、穩(wěn)壓管、三極管、限流電阻及兩個(gè)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(fù)載串聯(lián)而得名的。 4 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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(jì)方案，經(jīng)過對比分析，選擇出最終的優(yōu)化方案。但是他們核心部分都只有兩點(diǎn)，一是采用高性能時(shí)鐘芯片；二是大都采用單片機(jī)控制。 在使用并掌握了單片機(jī)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。人類生活發(fā)生了根本性的改變。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 著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子時(shí)鐘正在迅速取代紙日歷、年歷和一般機(jī)械電子時(shí)鐘。第 3 章 講 硬件電路的設(shè)計(jì)，因?yàn)?硬件電路是保證整個(gè)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(jī)最小系統(tǒng)和鍵盤電路構(gòu)成， 接著 介紹時(shí)鐘芯片 DS1302 的優(yōu)缺點(diǎn)、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 ISD1820 芯片的相關(guān)資料和用法。 方案選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)的功能 ,可以采用不同的設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案如下。還有具備在線可擦除技術(shù)，對電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，不需要多次拔插，不會對芯片造成損壞。工作電壓寬達(dá) ～ 。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次以上。 P1口每位能驅(qū)動 4個(gè) LS型 TTL負(fù)載。單片機(jī)的 RESET 引腳是復(fù)位信號的輸入端。下面將簡單的介紹一下 DS1302。 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(shí)鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 位必須為 0。 表 33 1602 管腳和管教描述 管腳號 管腳名稱 LEVER 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VDD 電源電壓 3 VL — VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K的電位器調(diào)整