【文章內(nèi)容簡介】 狀態(tài)來驅(qū)動蜂鳴器，從而控制蜂鳴器只在整點時發(fā)出響聲。具體的連接如圖 25 所示： 圖 25 整點報時電路硬件圖 整點報時模塊工作原理 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大， 所以 單片機(jī)的 I/O 口是無法直接驅(qū)動的， 故本文設(shè)計 利用 一個 PNP 三極管來放大電路 來驅(qū)動 蜂鳴器 。 三極管 Q1 起開關(guān)作 用，其基極的低電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)出響聲；而基極高電平則使三極管截止，蜂鳴器不能發(fā)出響聲。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 11 通過軟件控制，實現(xiàn)整點報時的功能。當(dāng)分計時計滿 60 時，把連接蜂鳴器的 I/O口線置 0 延時蜂鳴器需要鳴響的時間后再把該 I/O 端口置 1，關(guān)閉蜂鳴器。 本文設(shè)計時連接蜂鳴器的 I/O 口線選用 。 數(shù)碼管顯示模塊 數(shù)碼管顯示電路硬件連接圖 將六位數(shù)碼管的 8 個筆劃段 a~h 同名端連接在一起，與驅(qū)動器 CC4511 的 a~h 管腳相連且每個筆劃段加上上拉電阻；每一 個數(shù)碼管的公共端 與反相驅(qū)動器74LS373 的輸出端 Q0~Q5相連。而 CC451 74LS373 分別與單片機(jī) AT89C51 的 P0 和 P2口線連接。具體連接圖如圖 26 所示： 圖 26 數(shù)碼管顯示電路硬件圖 數(shù)碼管顯示模塊工作原理 本文設(shè)計的顯示模塊為了節(jié)省 I/O 接口，簡化電路，采用了數(shù)碼管的動態(tài)顯示方式。其中芯片 CC4511 用于字段口的控制作用，而 74LS373 用于位選擇的控制作用，且控制每個時刻只能有一個數(shù)碼管處于有效工作狀態(tài)。同時驅(qū)動器還有增加顯示的穩(wěn)定性和亮度的作用。先通 過字位口輸出使第 1 位 LED 數(shù)碼管的共陰極為 0，其余位的東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 12 共陰極為 1，字段口相應(yīng)輸出第 1 位要顯示的字形碼，并延時 1ms~5ms，然后字位口使第 2 位的共陰極為 0，其余位的共陰極為 1；字段口再輸出第 2 位要顯示的字形碼，每位輪流循環(huán)顯示。雖然每一瞬間只會有以為 LED 在顯示時間，但由于人眼的視覺暫留特性，使人感覺每個 LED 總在亮，即動態(tài)掃描顯示方式。這主要采取軟件的方式來完成。 數(shù)碼管 數(shù)碼管的分類和原理 數(shù)碼管一般是由 8 個發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。其中 7 個二極管組成一個“ 8”， 另一個為小數(shù)點?？娠@示 0~9 及一些英文字母 A~F 或特殊字符。其引腳圖如圖 27 所示： 圖 27 數(shù)碼管 LED 外部引腳圖 通常數(shù)碼管有共陰極與共陽極兩種結(jié)構(gòu)，共陰極就是把所有 LED 的陰極連接到共同接點 。而每個 LED 的陽極分別為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 及 dp（小數(shù)點）如圖28 所示。共陽極則是把所有 LED 的陽極連接到共同接點 。而每個 LED 的陰極分別為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 及 dp（小數(shù)點），如圖 29 所示。本文 設(shè)計中所采用的是共陰極 LED 數(shù)碼管。 圖 28 共陰數(shù)碼管內(nèi)部結(jié) 構(gòu)圖及實物圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 13 圖 29 共陽數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及實物圖 其工作原理分別為： 共陽極數(shù)碼管的 8 個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的 8 個發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接 在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 數(shù)碼管的顯示 數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。 靜態(tài)顯示方式： LED 在顯示某一字符時，其顯示驅(qū)動電路具有鎖存功能，由單片機(jī)送出的顯示驅(qū)動碼一經(jīng)送出后，在不改變顯示內(nèi)容的情況下，該驅(qū)動器應(yīng)一 直保持到顯示下一個字符為止。數(shù)碼管工作在靜態(tài)方式時，其公共段應(yīng)接到一個固定的電平。 動態(tài)顯示方式：將每一片 LED 相同的段碼線并聯(lián)，只有一個 8 位并行口（字段口）控制，而每位 LED 的共陰端引出也由一個并行口（字位口）控制，組成動態(tài)顯示電路。 驅(qū)動器 CC4511 描述 CC4511 是常用的七段顯示譯碼器。它的內(nèi)部除了七段譯碼器電路外，還有鎖存電路和輸出驅(qū)動器部分，既有輸出大驅(qū)動電流的能力，最大可達(dá) 25mA，可直接驅(qū)動LED 數(shù)碼管或熒光數(shù)碼管。 CC4511 有 四個輸入端 A、 B、 C、 D 和七個輸出端 a~g，它還具有輸入 BCD 碼鎖存、東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 14 燈測試和熄滅顯示控制功能，它們分別有鎖存端 LE、燈測試端 LT、熄滅控制端 /BT來控制。其外部引腳如圖 210 所示： 圖 210 CC4511 外部引腳圖 當(dāng)鎖存允許端 LE=“ 0”時，鎖存器直通，譯碼器輸出端ａ～ｇ隨輸入Ａ～Ｄ端而變化，當(dāng) LE=“ 1”時，鎖存器鎖定，輸出端保持不變，熄滅控制端 /BI=“ 0”時，譯碼器輸出全“ 0”，因此，正常工作時應(yīng)使 /BI 為高電平。另外燈測試端 /LT=“ 0”時，譯碼器輸出全“ 1”，數(shù)碼管各段 均亮，即顯示“ 8”， 用來檢測數(shù)碼管是否正常。當(dāng)輸入的 BCD 碼大于 1001 時，七段顯示輸出全“ 0”，各段均不亮。 CC4511 驅(qū)動器邏輯圖如表 23： 表 23 CC4511 驅(qū)動器邏輯圖 輸 入 輸 出 LE /BI /LT D C B A a b c d e f g 顯 示 X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 15 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 1 1 1 X X X X 鎖 存 鎖 存 74LS373 描述 74LS373 為三態(tài)輸出的八 位 透明鎖存器 ， 373 的輸出端 Q0~Q7可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時， Q0~Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時， Q0~Q7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時， O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時， O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端 施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 其外部引腳圖如圖 211 所示： 圖 211 74LS373 外部引腳圖 管腳說明： Vcc：電源 GND：接地 D0~D7:數(shù)據(jù)輸入端 Q0~Q7:數(shù)據(jù)輸出端 /OE:三態(tài)允許控制端，低電平有效 LE:鎖存也許端 音樂打鈴模塊 音樂打鈴電路硬件連接圖 HY1 系列語音芯片管腳 2 與單片機(jī) AT89C51 的 連接，具體連接如圖 212所示： 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 16 圖 212 音樂打鈴電路硬件圖 音樂打鈴模塊工作原理 其中與語音芯片 2腳連接的 ，控制 HY1語音芯片的工作，而且 HY1 音樂集成電路內(nèi)存一首樂曲。當(dāng)觸發(fā)端受脈沖觸發(fā)后立即輸出音樂信號，樂曲程序結(jié)束時工作自行停止。當(dāng)觸發(fā)端與觸發(fā)電平相連時，電路反復(fù)嗚奏，直到脫離觸發(fā)電平且正常演奏的樂曲程序結(jié)束后才自行停止。電路內(nèi)設(shè)有前置放大器和功放，使用靈活，可直接驅(qū)動揚聲器，也可以從前置放大器引出端驅(qū)動電蜂嗚器。 首先將長江學(xué)院的作息時間存儲到單片機(jī) AT89C51 的幾個位地址中，通過不斷的提取 DS1302 的時間，利用軟件的方式將其時間與存儲的時間進(jìn)行對比，如果該時間為作息時間則 腳置 1，打開語音芯片，蜂鳴器立即輸出音樂信號播放樂曲；如果該時間不是作息時間則繼續(xù)提取時間與之對比，不斷重復(fù)查詢作息時間這一操作，以實現(xiàn)依照作息時間表來控制語音芯片的工作。 HY1 系列語音芯片 功能特性描述 HY1 系列音樂集成電路是一種大規(guī)模 CMOS 集成電路。該電路將包括前置放大器和功率放大器在內(nèi)的所有電路用 CMOS 技術(shù)集成在 一塊。 HY1 系列音樂集成電路具有驅(qū)動能力大和輸出端運用靈活的特點。該系列產(chǎn)品外圍元件少，耗電省，且應(yīng)用東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 17 靈活，適用于門鈴、玩具、各種呼叫及報警裝置。 工作原理 HY1 系列音樂芯片外部引腳如圖 213 所示： 圖 213 HY1 系列音樂芯片外部引腳圖 在芯片上已焊接一個 68K 的電阻，其中 5 腳為功率輸出端，能直接驅(qū)動揚聲器。 3 腳為前置放大器的輸出端，可用于推動壓電蜂鳴器工作或推動半導(dǎo)體三極管。當(dāng)用正脈沖觸發(fā)端 2 腳觸發(fā)端時，它便會自動演奏樂曲。 AT89C51 的外設(shè)電路 AT89C51 單片機(jī) 功能特性描述 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和 128B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash存儲單元，功能強大 AT89C51單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash 閃存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 31 個I/O 口線，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。（其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 214 所示）同時， AT89C51 可降至 0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 18 圖 214 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 主要性能參數(shù)： 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容。 4K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃存儲器。 1000 次擦寫周期。 全靜態(tài)