【導(dǎo)讀】機(jī)技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走向了各個(gè)領(lǐng)域。人類生活發(fā)生了根本性的改變。校園時(shí)間控制系統(tǒng)主要是介紹利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)間控制系統(tǒng)。方案的進(jìn)行論證。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. 息，還有對上下課打鈴、教學(xué)樓照明、學(xué)生宿舍燈控制。于修改時(shí)鐘時(shí)間。本系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，廉價(jià)，控制時(shí)間精確以及體。積小等優(yōu)點(diǎn)，非常適合學(xué)校使用。

　　

【正文】 成，每個(gè)點(diǎn)陣都可以顯示一個(gè)字符。 1602 的主要特性是能顯示 162 個(gè)字符 ，有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器，提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能[15]。主要參數(shù)和性能如下： :162 個(gè)字符 :— :() : :(WH)mm 與單片機(jī)接口 1602 液晶模塊 總共有 16 個(gè)管腳，各管教名稱和功能如表 33。 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)整對比度。 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。 5 R/W H/L R/W 為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低 電平時(shí)進(jìn)行寫操作。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)。 6 E H/L E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 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。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)。單片機(jī) 與液晶 RW 相連 ,控制數(shù)據(jù)讀寫。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。第 3 管腳 VL 是液晶背光驅(qū)動端，通過 10K 電位器調(diào)節(jié)對比度 。液晶的單片機(jī)的接口如圖 37 所示。 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。 表 34 為 1602 控制指令。 （說明： 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 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 /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 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數(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。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 。 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S： 屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 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。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 。 S/C：高電平時(shí)移動顯示的文字，低電平時(shí)移動光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令 。 DL：高電平時(shí)為 4 位總 線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F： 低電平時(shí)顯示 57 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 510 的點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 。 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。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 2． 讀寫操作時(shí)序如圖 38 和 39 所示： 20 t p wt ct Dt s p 1t H D 1t H D 1V a l i d D a t at H D 2t Ft RR SR / WE 圖 38 讀操作時(shí)序 t p wt s p 1t H D 1t H D 1t H D 2t Ft RR SR / WEt cV a l i d D a t at s p 2D B 0 D B 7 圖 39 寫操作時(shí)序 從時(shí)序圖中可以得出： 讀狀態(tài) 輸入： RS=L， RW=H， E=H， 輸出： DB0~DB7=狀態(tài)字 。 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 。 讀狀態(tài) 輸入： RS=H， RW=H， E=H， 輸出： DB0~DB7=數(shù)據(jù) 。 寫指令： RS=H， RW=L， E=下降沿，下降沿脈沖， DB0~DB7=數(shù)據(jù) 輸出：無 。 電鈴電路設(shè)計(jì) 電鈴電路設(shè)計(jì)主要采用的 ISD1820 芯片作為放音芯片。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?，F(xiàn)在摒棄傳統(tǒng)的鈴聲，代之以現(xiàn)代化優(yōu)美、怡人的環(huán)境音樂，讓學(xué)生在一次次的鈴聲音樂中受到美的熏陶，體驗(yàn)音樂的魅力，形成愉悅的心境。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 [16]。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。 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(yáng)聲器驅(qū)動及 FLASH 陣列 [17]。 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。只要 REC 變高 (不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音 )芯片即開始錄音。錄音期間， REC 必須保持為高。 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。然后芯片自動進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。 邊沿觸發(fā)放音 (PLAYE) 此端出現(xiàn)上升沿時(shí)，芯片開始放音。放音持續(xù)到EOM 標(biāo)志或內(nèi)存結(jié)束，之后芯片自動進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。開始放音后，可以釋放PLAYE。 電平觸發(fā)放音 (PLAYL) 此端從低變高時(shí)，芯片開始放音。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。放音結(jié)束后芯片自動進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。 話筒輸入 (MIC) 此端連至片內(nèi)前置放大器。片內(nèi)自動增益控制電路 (AGC)控制前置放大器的增益。外接話筒應(yīng)通過串聯(lián)電容耦合到此端。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)。 自動增益控制 (AGC) AGC 動態(tài)調(diào)整前置增益以補(bǔ)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(shí)失真都能保持最小。通常 的電容器在多數(shù)場合下可獲得滿意的效果。 喇叭輸出 (SP+,SP) 這對輸出端可直接驅(qū)動 8Ω以上的喇叭 。單端使用時(shí)必須在輸出端和喇叭之間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又能將功率提高至 4 倍。 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)。 23 振蕩電阻 (ROSC) 此端接振蕩電阻至 VSS，由振蕩電阻的阻值決定錄放音的時(shí)間。 AGC 電路、濾波器和喇叭驅(qū)動器而直接到達(dá)喇叭輸出端。平時(shí) FT 端為低，要實(shí)現(xiàn)直通功能，需將 FT 端接高電平，同時(shí) REC、 PLAYE 和 PLAYL保持低。 工作原理 1． ISD1820 原理圖 如 圖 311 所示 。 PLAYEPLAYLSWPBD1LED1100KR4GND1KR3C9C6VCC1KR7C5ROSCFTRECLEDPLAYEPLAYLRECXCLKVCCVSSSP+SPMIC REFMICAGCISD1820ISD1820LS1Speaker220uFC11R5R6C10C8GNDMK1Mic2P20 圖 311 應(yīng)用原理圖 表 38 振蕩電阻 和取樣率表 Rosc 錄放時(shí)間 采樣頻率 典型帶寬 80KΩ 8 秒 100KΩ 10 秒 120KΩ 12 秒 24 160KΩ 16 秒 200KΩ 20 秒 通過震蕩電阻和取樣率表可以看出，將 ROSC 端所接的振蕩電阻改為電位器可以無級調(diào)節(jié)語音的快慢，錄入的時(shí)間越短音質(zhì)越好，錄入的時(shí)間越長音質(zhì)越差。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 。 2．錄放音操作方式 ISD1820 芯片放音方式有兩種，邊沿觸發(fā)放音，給 PLAYE 端一下高電平即將全部放音，除非斷電或放音結(jié)束，否則不停止放音；電平出發(fā)放音，PLAYL 端從低變高時(shí)，芯片開始放音。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。放音結(jié)束后芯片自動進(jìn)入節(jié)電狀態(tài) [13]。 根據(jù) ISD1820 芯片放音方式，實(shí)際響鈴方式可以分為自動響鈴和手動響鈴。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。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(shí)即放音，松開按鍵即停止。 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。 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。 系統(tǒng)用單片機(jī)的 來控制學(xué)校宿舍燈和 連接來控制教室燈。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。下圖 311 和圖 312 分別宿舍電燈控制原理圖和 教室電燈控制原理圖 。 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 ，繼電器常開觸電閉合，接通電路，燈泡形成回路，燈泡點(diǎn)亮。當(dāng)需要燈關(guān)閉時(shí)，可以設(shè)置相應(yīng)管教為低電平，三極管截止，繼電器線圈中沒有電流經(jīng)過，常開觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，電路形成斷路，