【正文】 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(méi)有電流經(jīng)過(guò)，常開觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，電路形成斷路，燈。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 。 系統(tǒng)用單片機(jī)的 來(lái)控制學(xué)校宿舍燈和 連接來(lái)控制教室燈。 錄音功能，當(dāng)需要更換響鈴音樂(lè)時(shí)，操作也非常簡(jiǎn)單，只需要按住 REC錄音按鍵不放即錄音，提示燈 LED1 燈亮起來(lái)，即表示可以錄音了，直到松開按鍵時(shí)錄音停止。自動(dòng)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(dòng)放播 放音，現(xiàn)實(shí)響鈴。放音結(jié)束后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài) [13]。 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。 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(guò)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(wú)級(jí)調(diào)節(jié)語(yǔ)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(zhǎng)音質(zhì)越差。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。 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。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。通常 的電容器在多數(shù)場(chǎng)合下可獲得滿意的效果。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)。片內(nèi)自動(dòng)增益控制電路 (AGC)控制前置放大器的增益。放音結(jié)束后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。 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)到EOM 標(biāo)志或內(nèi)存結(jié)束，之后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。然后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。錄音期間， REC 必須保持為高。 1. 主要特征： 表 35 ISD1820 語(yǔ)音芯片主要特性 使用方便的單片 8 至 20 秒語(yǔ)音錄放 外接電阻調(diào)整錄音時(shí)間 高質(zhì)量、自然的語(yǔ)音還原技術(shù) 內(nèi)置喇叭驅(qū)動(dòng)放大電路 邊沿 /電平觸發(fā)放音 10， 000 次錄音周期（典型） 自動(dòng)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。所以采用 ISD1820 芯片來(lái)播放音樂(lè)，該芯片不僅能放音，還可以錄音?，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(lè)，讓學(xué)生在一次次的鈴聲音樂(lè)中受到美的熏陶，體驗(yàn)音樂(lè)的魅力，形成愉悅的心境。 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。 讀狀態(tài) 輸入： RS=H， RW=H， E=H， 輸出： DB0~DB7=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 。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 6：功能設(shè)置命令 。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 I/D：光標(biāo)移動(dòng)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。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 表 34 為 1602 控制指令。液晶的單片機(jī)的接口如圖 37 所示。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(hào)。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)。 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。 5 R/W H/L R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低 電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 表 33 1602 管腳和管教描述 管腳號(hào) 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(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 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(chǔ)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]。因?yàn)橐壕э@示質(zhì)量高、低功耗、體積小、重量輕，自身帶的顯示字符多等特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用液晶中的 LCD1602 來(lái)顯示年月日，時(shí)分秒， LCD1602 顯示器具有顯示豐富、功耗低、低閃存和低輻射等特點(diǎn) [14]。同樣，在緊跟 8 位的控制字指令后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿，讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高。 控制字總是從最低位開始輸出。 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。 要想與 DS1302 通信，首先要先了解 DS1302 的控制字。 數(shù)據(jù)的讀寫 DS1302 是 SPI 總線驅(qū)動(dòng)方式。 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(duì)時(shí)鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 位必須為 0。 秒寄存器（ 81h、 80h）的位 7 定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（ CH）。在 12 小時(shí)模式時(shí)，位是 5，當(dāng)為 1 時(shí)，表示 PM。 32 DS1302 寄存器 讀寄存器 寫寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81h 80h CH 10 秒 秒 0059 83h 82h 10 分 分 0059 85h 84h 12/24 0 10 時(shí) 時(shí) 112/ 023 AM/PM 87h 86h 0 0 10 日 日 131 15 89h 88h 0 0 0 10 月 月 112 8Bh 8Ah 0 0 0 0 0 周日 17 8Dh 8Ch 10 年 年 0099 8Fh 8Eh WP 0 0 0 0 0 0 0 — 小時(shí)寄存器（ 85h、 84h）的位 7 用于定義 DS1302 是運(yùn)行于 12 小時(shí)模式還是 24 小時(shí)模式。與該引腳有兩個(gè)功能：第一， CE 開始控制字訪問(wèn)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?。?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 。下圖 35 為 DS1302 的管腳與單片機(jī)的連接圖。另外 ,它還能提供 31 字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的 RAM。下面將簡(jiǎn)單的介紹一下 DS1302。如下圖 34 所示。矩陣鍵盤和獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口[11]。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容 易判斷那個(gè)鍵被按下。 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。可以在 ~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。為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地 工作。按鍵復(fù)位電路如圖 32 所示。單片機(jī)的 RESET 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。單片機(jī)在開機(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)開始工作。電路圖 31如下所示。 1．電源模塊 系統(tǒng)電源采用了 220V交流電源經(jīng)變壓器 ,整流，濾波后通過(guò)芯片 7805，產(chǎn)生 +5V。 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(qǐng)求端，低電平有效 ) INT1 (外部中斷 1 請(qǐng)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(chǔ)器寫選通輸出端 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(duì)外設(shè)的控制和各個(gè)功能模塊間的協(xié)調(diào)。 P3口每位能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS型 TTL負(fù)載。在訪問(wèn)外 EPROM/RAM時(shí)，它輸入高 8位地址。 P2口（ ~）： P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O口。 P1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。做輸入口使用時(shí)要先寫 1，這就是準(zhǔn)雙向口的含義。作為漏記開路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LS型 TTL負(fù)載。 EA/VPP（ 31腳）：運(yùn)行方式時(shí)， EA為程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)， EA接地時(shí)CPU總是從外部存儲(chǔ)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）。 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。 1．電源及引腳 VCC（ 40腳）：接 +5V電源； GND（ 20腳）：接地； XTAL1（ 19腳）和 XTLA2（ 18）腳：時(shí)鐘引腳，外接晶體引腳，當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此引腳端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外 部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， STCMEL的 STC89C52是一種高效微控制器， STC89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次以上。綜上考慮，本系統(tǒng)選擇了 STC89C52單片機(jī) 。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持性能高外，盡可能降低成本，如簡(jiǎn) 化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢(shì)在于高性能價(jià)格 低 。 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)。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)。綜合上述方案， 電路也相對(duì) 簡(jiǎn)單了 ， 其系統(tǒng)也達(dá)到高性能指標(biāo)，完全具有可靠性高、功耗低、操作維護(hù)方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)。 綜上所述，我選擇 DS1302 為本設(shè)計(jì) 提供時(shí)間 。工作電壓寬達(dá) ～ 。 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)。對(duì)于普通的獨(dú)鍵盤，設(shè)置量比較大，改用矩陣鍵盤又會(huì)占用較大的電路板空間。由于單片機(jī)進(jìn)行軟件計(jì)時(shí)，硬件成本比較低，但是誤差比較大，