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    智能打鈴器的原理及設計應用分析

    2014-09-01 15:35:32于秀云
    新媒體研究 2014年12期

    摘要智能打鈴器廣泛用于學校、機關及工廠企事業(yè)單位,可實現(xiàn)作息時間的定時周期性打鈴。文章采用Inter公司生產(chǎn)的AT89S52單片機作控制,應用Philips生產(chǎn)的PCF8563芯片作基準時間,考慮到斷電數(shù)據(jù)易丟失的特點,采用Atmel公司高密度非易失性儲存特性的AT24C02芯片作為數(shù)據(jù)存儲器而開發(fā)的一種新型打鈴器。

    關鍵詞AT89S52;PCF8563;AT24C02;I2C總線

    中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)12-0023-02

    由于實際應用需要,微型機向兩個方向發(fā)展:一個是高速度,大容量,高性能的高檔微機發(fā)展。另一個主要應用于控制領域,完成各種測試和控制功能的單片機??v觀單片機30年的發(fā)展歷程。單片機今后將向多功能,高性能,高速度,低電壓,低功耗,低價格,外圍電路簡單,內(nèi)存儲量大的方向發(fā)展。

    1總體設計及工作原理

    1.1 機型及器件選擇

    本設計采用低功耗AT89S52芯片和實時時鐘芯片PCF8563S和可擦除的AT24C02芯片。

    主控器件是AT89S52單片機。時鐘/日歷芯片PCF8563。AT89S52是一個低控高性器件采用ATMEL公司高密度,非易失性存儲制造,并兼容MCS-51標準指令系統(tǒng)及80C51引腳結構。

    1.2 智能打鈴器總體設計思路

    本設計采用PHILIPS公司生產(chǎn)的PCF8563時鐘芯片產(chǎn)生基準時間,ATMAL公司生產(chǎn)的AT89S52芯片作為中央處理器,AT24C02作為定時時間存儲器,該芯片具有掉電后數(shù)據(jù)不丟失,可反復多次擦除和讀寫等優(yōu)點。由單片機AT89S52產(chǎn)生1min的脈沖作為中斷信號,AT89S52第9引腳通過I2C總線將PCF8563基準時間讀入并與它從AT24C02逐條讀人的時間進行比較,如相等,打鈴時間由單片機的P0口和P2口經(jīng)反相器驅動七段LED并顯示,同時置P1.0為高低電平,通過三極管驅動繼電器吸合和打開來控制打鈴。鍵盤輸入校時時間和定時時間。

    圖1總體設計

    1.3 軟硬件功能劃分

    硬件:鍵人校時信號,LED顯示,揚聲器,報警提供基準時間,AT24C02存儲器作息時間。

    軟件:利用AT89S51中斷功能將設定時間與基準時間比較,如果一致,P1.0置1。并實現(xiàn)時間校對功能。

    2總體電路圖及工作原理

    2.1 系統(tǒng)硬件電路圖設計

    AT89S51芯片與PCF8563S時鐘芯片及AT24C02接口電路。80C52的P0.0口與PCF8563的5腳和AT24C02的5腳連接,組成數(shù)據(jù)輸入端,80C52的P0.1口與PCF8563的6腳和AT24C02的6腳連接構成時鐘信號, SDA,SCL,/INT0均為漏極開路,必需加上拉電阻。PCF8563的1腳與2腳X1,X2分別為反向器的輸入輸出端??稍赬1端接入32.768KHZ石英晶振,配置成片內(nèi)振蕩器。VDD接鋰電池與二極管共同構成掉電保護裝置。避免數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)丟失。AT24C02的WP端接地,使其具有可讀寫功能。

    1)驅動顯示和鍵盤電路。LED七段顯示由80C52通過反向器直接驅動,并由P0.2-P0.7口選擇燈亮滅,由P2.3-P2.7口接上拉電阻通過按鈕鍵入校時,移位等信號。P2.0-P2.2口接發(fā)光二極管來顯示響鈴天數(shù),不同燈亮代表不同天數(shù),C3、C4為瓷片濾波電容,增強輸出電壓穩(wěn)定性。二極管具有過載保護作用。

    2)響鈴接口電路。單片機將讀入的PCF8563時間信號經(jīng)過時間處理,輸出顯示程序,在P0口上為選擇位.在顯示信息包括當前時間時,分,秒信息。由P0.1-P0.6端口輸出經(jīng)三極管驅動并顯示。被驅動為共陰極電路。

    鍵盤接口有四個鍵:一個設定/確認鍵,一個修改+1鍵,一個修改-1鍵,一個移位鍵。對應的時、分、秒有三個LED,LED亮表示對應的時,分,秒等數(shù)據(jù)可按修改鍵修改。設定確認鍵有兩種狀態(tài):設定和確認。首次下為設定時間狀態(tài),再次按下為確認狀態(tài)。將設定時間數(shù)據(jù)處理后寫入PCF8563,兩種狀態(tài)互相循環(huán)。在設定時間狀態(tài),首次移位為時位,對應亮。按下移位鍵,LED移位燈接 時-分-秒逐次循環(huán);按下修改+1鍵或修改-1鍵在相應位的數(shù)據(jù)進行+1或-1操作。

    揚聲器P1.0口輸出高低電平而控制晶體放大管,達到控制繼電器的開關的吸合從而控制揚聲器通斷。

    2.2 原理圖

    圖2原理圖

    3系統(tǒng)軟件設計

    3.1 編程思路

    本系統(tǒng)采用中斷方式執(zhí)行校時,時間比較,時間顯示各功能。

    3.2 編程流程

    1)主程序。由PCF8563輸出的時鐘信號送入AT89S51的/INT0中斷,如有中斷申請,關中斷進行時間比較,再開中斷,顯示時間。

    2)時間比較流程。首先讀PCF8563時,分,秒數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)緩沖區(qū),秒數(shù)據(jù)為00H時讀第一條定時時間并開始比較。如果秒數(shù)據(jù)不為00H,則回判斷;小時、分、秒是否相等,秒值比較相等,響鈴。秒值不等,返回讀定時時間。

    先設置PCF8563定時器工作模式,再初始化移位鍵設定/確認鍵標志位。設置為邊沿觸發(fā)方式中斷,開中斷,設定鍵按下,關中斷。沒有返回設定鍵,有確認鍵按下,將設定時間寫入PCF8563。定時作息時間+1,是否小于80,小于,開中斷。小于,返回設定鍵。確認鍵沒按下,移位鍵按下,移位對應位LED燈亮。移位鍵沒按下。+1鍵按下否,按下,對應數(shù)據(jù)位+1并返回;+1鍵沒按下,-1鍵按下,對應數(shù)據(jù)位-1,返回設定。由于考慮到AT24C02內(nèi)存的影響,定時次數(shù)最大設定為80次。

    3)時分秒設定流程:讀PCF8563第一條時間數(shù)據(jù),時間顯示。+1鍵按下,時間+1;判斷是否#60,是清零;不是#60返回讀PCF8563時間,數(shù)據(jù)。+1鍵沒按下,-1鍵是否按下,按下,時間+1;

    沒按下,返回讀PCF8563。

    4)INT0中斷子程序。當時鐘芯片PCF8563引腳輸出中斷信號時,AT89S51保護現(xiàn)場。讀時間,顯示時間,恢復現(xiàn)場,返回。等待下次。

    5)打鈴天數(shù)設定流程。

    表1寄存器概況

    表2BCD寄存器格式概況

    將按流程圖編寫好的程序“燒入”單片機中,經(jīng)測試,該打鈴器能實現(xiàn)全天或5天或6天24次的打鈴,每次打零時間可編程設置,達到了預期設計要求。

    參考文獻

    [1]李剛.51系列單片機系統(tǒng)設計與應用技巧[M].北京航空航天大學出版社,2004.

    [2]周航慈.單片機程序設計基礎[M].北京航空航天大學出版社,2003.

    [3]周航慈.單片機應用程序設計技術(第3版)[M].北京航空航天大學出版社,2011.

    [4]馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計(第4版)[M].北京航天航空大學出版社,2007.

    [5]陳海宴.51單片機原理及應用——基于Keil C與Proteus[M].北京航空航天大學出版社,2010.

    作者簡介

    于秀云(1966-),女,內(nèi)蒙古赤峰人,講師,本科,研究方向:電子信息技術。

    endprint

    摘要智能打鈴器廣泛用于學校、機關及工廠企事業(yè)單位,可實現(xiàn)作息時間的定時周期性打鈴。文章采用Inter公司生產(chǎn)的AT89S52單片機作控制,應用Philips生產(chǎn)的PCF8563芯片作基準時間,考慮到斷電數(shù)據(jù)易丟失的特點,采用Atmel公司高密度非易失性儲存特性的AT24C02芯片作為數(shù)據(jù)存儲器而開發(fā)的一種新型打鈴器。

    關鍵詞AT89S52;PCF8563;AT24C02;I2C總線

    中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)12-0023-02

    由于實際應用需要,微型機向兩個方向發(fā)展:一個是高速度,大容量,高性能的高檔微機發(fā)展。另一個主要應用于控制領域,完成各種測試和控制功能的單片機??v觀單片機30年的發(fā)展歷程。單片機今后將向多功能,高性能,高速度,低電壓,低功耗,低價格,外圍電路簡單,內(nèi)存儲量大的方向發(fā)展。

    1總體設計及工作原理

    1.1 機型及器件選擇

    本設計采用低功耗AT89S52芯片和實時時鐘芯片PCF8563S和可擦除的AT24C02芯片。

    主控器件是AT89S52單片機。時鐘/日歷芯片PCF8563。AT89S52是一個低控高性器件采用ATMEL公司高密度,非易失性存儲制造,并兼容MCS-51標準指令系統(tǒng)及80C51引腳結構。

    1.2 智能打鈴器總體設計思路

    本設計采用PHILIPS公司生產(chǎn)的PCF8563時鐘芯片產(chǎn)生基準時間,ATMAL公司生產(chǎn)的AT89S52芯片作為中央處理器,AT24C02作為定時時間存儲器,該芯片具有掉電后數(shù)據(jù)不丟失,可反復多次擦除和讀寫等優(yōu)點。由單片機AT89S52產(chǎn)生1min的脈沖作為中斷信號,AT89S52第9引腳通過I2C總線將PCF8563基準時間讀入并與它從AT24C02逐條讀人的時間進行比較,如相等,打鈴時間由單片機的P0口和P2口經(jīng)反相器驅動七段LED并顯示,同時置P1.0為高低電平,通過三極管驅動繼電器吸合和打開來控制打鈴。鍵盤輸入校時時間和定時時間。

    圖1總體設計

    1.3 軟硬件功能劃分

    硬件:鍵人校時信號,LED顯示,揚聲器,報警提供基準時間,AT24C02存儲器作息時間。

    軟件:利用AT89S51中斷功能將設定時間與基準時間比較,如果一致,P1.0置1。并實現(xiàn)時間校對功能。

    2總體電路圖及工作原理

    2.1 系統(tǒng)硬件電路圖設計

    AT89S51芯片與PCF8563S時鐘芯片及AT24C02接口電路。80C52的P0.0口與PCF8563的5腳和AT24C02的5腳連接,組成數(shù)據(jù)輸入端,80C52的P0.1口與PCF8563的6腳和AT24C02的6腳連接構成時鐘信號, SDA,SCL,/INT0均為漏極開路,必需加上拉電阻。PCF8563的1腳與2腳X1,X2分別為反向器的輸入輸出端。可在X1端接入32.768KHZ石英晶振,配置成片內(nèi)振蕩器。VDD接鋰電池與二極管共同構成掉電保護裝置。避免數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)丟失。AT24C02的WP端接地,使其具有可讀寫功能。

    1)驅動顯示和鍵盤電路。LED七段顯示由80C52通過反向器直接驅動,并由P0.2-P0.7口選擇燈亮滅,由P2.3-P2.7口接上拉電阻通過按鈕鍵入校時,移位等信號。P2.0-P2.2口接發(fā)光二極管來顯示響鈴天數(shù),不同燈亮代表不同天數(shù),C3、C4為瓷片濾波電容,增強輸出電壓穩(wěn)定性。二極管具有過載保護作用。

    2)響鈴接口電路。單片機將讀入的PCF8563時間信號經(jīng)過時間處理,輸出顯示程序,在P0口上為選擇位.在顯示信息包括當前時間時,分,秒信息。由P0.1-P0.6端口輸出經(jīng)三極管驅動并顯示。被驅動為共陰極電路。

    鍵盤接口有四個鍵:一個設定/確認鍵,一個修改+1鍵,一個修改-1鍵,一個移位鍵。對應的時、分、秒有三個LED,LED亮表示對應的時,分,秒等數(shù)據(jù)可按修改鍵修改。設定確認鍵有兩種狀態(tài):設定和確認。首次下為設定時間狀態(tài),再次按下為確認狀態(tài)。將設定時間數(shù)據(jù)處理后寫入PCF8563,兩種狀態(tài)互相循環(huán)。在設定時間狀態(tài),首次移位為時位,對應亮。按下移位鍵,LED移位燈接 時-分-秒逐次循環(huán);按下修改+1鍵或修改-1鍵在相應位的數(shù)據(jù)進行+1或-1操作。

    揚聲器P1.0口輸出高低電平而控制晶體放大管,達到控制繼電器的開關的吸合從而控制揚聲器通斷。

    2.2 原理圖

    圖2原理圖

    3系統(tǒng)軟件設計

    3.1 編程思路

    本系統(tǒng)采用中斷方式執(zhí)行校時,時間比較,時間顯示各功能。

    3.2 編程流程

    1)主程序。由PCF8563輸出的時鐘信號送入AT89S51的/INT0中斷,如有中斷申請,關中斷進行時間比較,再開中斷,顯示時間。

    2)時間比較流程。首先讀PCF8563時,分,秒數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)緩沖區(qū),秒數(shù)據(jù)為00H時讀第一條定時時間并開始比較。如果秒數(shù)據(jù)不為00H,則回判斷;小時、分、秒是否相等,秒值比較相等,響鈴。秒值不等,返回讀定時時間。

    先設置PCF8563定時器工作模式,再初始化移位鍵設定/確認鍵標志位。設置為邊沿觸發(fā)方式中斷,開中斷,設定鍵按下,關中斷。沒有返回設定鍵,有確認鍵按下,將設定時間寫入PCF8563。定時作息時間+1,是否小于80,小于,開中斷。小于,返回設定鍵。確認鍵沒按下,移位鍵按下,移位對應位LED燈亮。移位鍵沒按下。+1鍵按下否,按下,對應數(shù)據(jù)位+1并返回;+1鍵沒按下,-1鍵按下,對應數(shù)據(jù)位-1,返回設定。由于考慮到AT24C02內(nèi)存的影響,定時次數(shù)最大設定為80次。

    3)時分秒設定流程:讀PCF8563第一條時間數(shù)據(jù),時間顯示。+1鍵按下,時間+1;判斷是否#60,是清零;不是#60返回讀PCF8563時間,數(shù)據(jù)。+1鍵沒按下,-1鍵是否按下,按下,時間+1;

    沒按下,返回讀PCF8563。

    4)INT0中斷子程序。當時鐘芯片PCF8563引腳輸出中斷信號時,AT89S51保護現(xiàn)場。讀時間,顯示時間,恢復現(xiàn)場,返回。等待下次。

    5)打鈴天數(shù)設定流程。

    表1寄存器概況

    表2BCD寄存器格式概況

    將按流程圖編寫好的程序“燒入”單片機中,經(jīng)測試,該打鈴器能實現(xiàn)全天或5天或6天24次的打鈴,每次打零時間可編程設置,達到了預期設計要求。

    參考文獻

    [1]李剛.51系列單片機系統(tǒng)設計與應用技巧[M].北京航空航天大學出版社,2004.

    [2]周航慈.單片機程序設計基礎[M].北京航空航天大學出版社,2003.

    [3]周航慈.單片機應用程序設計技術(第3版)[M].北京航空航天大學出版社,2011.

    [4]馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計(第4版)[M].北京航天航空大學出版社,2007.

    [5]陳海宴.51單片機原理及應用——基于Keil C與Proteus[M].北京航空航天大學出版社,2010.

    作者簡介

    于秀云(1966-),女,內(nèi)蒙古赤峰人,講師,本科,研究方向:電子信息技術。

    endprint

    摘要智能打鈴器廣泛用于學校、機關及工廠企事業(yè)單位,可實現(xiàn)作息時間的定時周期性打鈴。文章采用Inter公司生產(chǎn)的AT89S52單片機作控制,應用Philips生產(chǎn)的PCF8563芯片作基準時間,考慮到斷電數(shù)據(jù)易丟失的特點,采用Atmel公司高密度非易失性儲存特性的AT24C02芯片作為數(shù)據(jù)存儲器而開發(fā)的一種新型打鈴器。

    關鍵詞AT89S52;PCF8563;AT24C02;I2C總線

    中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)12-0023-02

    由于實際應用需要,微型機向兩個方向發(fā)展:一個是高速度,大容量,高性能的高檔微機發(fā)展。另一個主要應用于控制領域,完成各種測試和控制功能的單片機。縱觀單片機30年的發(fā)展歷程。單片機今后將向多功能,高性能,高速度,低電壓,低功耗,低價格,外圍電路簡單,內(nèi)存儲量大的方向發(fā)展。

    1總體設計及工作原理

    1.1 機型及器件選擇

    本設計采用低功耗AT89S52芯片和實時時鐘芯片PCF8563S和可擦除的AT24C02芯片。

    主控器件是AT89S52單片機。時鐘/日歷芯片PCF8563。AT89S52是一個低控高性器件采用ATMEL公司高密度,非易失性存儲制造,并兼容MCS-51標準指令系統(tǒng)及80C51引腳結構。

    1.2 智能打鈴器總體設計思路

    本設計采用PHILIPS公司生產(chǎn)的PCF8563時鐘芯片產(chǎn)生基準時間,ATMAL公司生產(chǎn)的AT89S52芯片作為中央處理器,AT24C02作為定時時間存儲器,該芯片具有掉電后數(shù)據(jù)不丟失,可反復多次擦除和讀寫等優(yōu)點。由單片機AT89S52產(chǎn)生1min的脈沖作為中斷信號,AT89S52第9引腳通過I2C總線將PCF8563基準時間讀入并與它從AT24C02逐條讀人的時間進行比較,如相等,打鈴時間由單片機的P0口和P2口經(jīng)反相器驅動七段LED并顯示,同時置P1.0為高低電平,通過三極管驅動繼電器吸合和打開來控制打鈴。鍵盤輸入校時時間和定時時間。

    圖1總體設計

    1.3 軟硬件功能劃分

    硬件:鍵人校時信號,LED顯示,揚聲器,報警提供基準時間,AT24C02存儲器作息時間。

    軟件:利用AT89S51中斷功能將設定時間與基準時間比較,如果一致,P1.0置1。并實現(xiàn)時間校對功能。

    2總體電路圖及工作原理

    2.1 系統(tǒng)硬件電路圖設計

    AT89S51芯片與PCF8563S時鐘芯片及AT24C02接口電路。80C52的P0.0口與PCF8563的5腳和AT24C02的5腳連接,組成數(shù)據(jù)輸入端,80C52的P0.1口與PCF8563的6腳和AT24C02的6腳連接構成時鐘信號, SDA,SCL,/INT0均為漏極開路,必需加上拉電阻。PCF8563的1腳與2腳X1,X2分別為反向器的輸入輸出端??稍赬1端接入32.768KHZ石英晶振,配置成片內(nèi)振蕩器。VDD接鋰電池與二極管共同構成掉電保護裝置。避免數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)丟失。AT24C02的WP端接地,使其具有可讀寫功能。

    1)驅動顯示和鍵盤電路。LED七段顯示由80C52通過反向器直接驅動,并由P0.2-P0.7口選擇燈亮滅,由P2.3-P2.7口接上拉電阻通過按鈕鍵入校時,移位等信號。P2.0-P2.2口接發(fā)光二極管來顯示響鈴天數(shù),不同燈亮代表不同天數(shù),C3、C4為瓷片濾波電容,增強輸出電壓穩(wěn)定性。二極管具有過載保護作用。

    2)響鈴接口電路。單片機將讀入的PCF8563時間信號經(jīng)過時間處理,輸出顯示程序,在P0口上為選擇位.在顯示信息包括當前時間時,分,秒信息。由P0.1-P0.6端口輸出經(jīng)三極管驅動并顯示。被驅動為共陰極電路。

    鍵盤接口有四個鍵:一個設定/確認鍵,一個修改+1鍵,一個修改-1鍵,一個移位鍵。對應的時、分、秒有三個LED,LED亮表示對應的時,分,秒等數(shù)據(jù)可按修改鍵修改。設定確認鍵有兩種狀態(tài):設定和確認。首次下為設定時間狀態(tài),再次按下為確認狀態(tài)。將設定時間數(shù)據(jù)處理后寫入PCF8563,兩種狀態(tài)互相循環(huán)。在設定時間狀態(tài),首次移位為時位,對應亮。按下移位鍵,LED移位燈接 時-分-秒逐次循環(huán);按下修改+1鍵或修改-1鍵在相應位的數(shù)據(jù)進行+1或-1操作。

    揚聲器P1.0口輸出高低電平而控制晶體放大管,達到控制繼電器的開關的吸合從而控制揚聲器通斷。

    2.2 原理圖

    圖2原理圖

    3系統(tǒng)軟件設計

    3.1 編程思路

    本系統(tǒng)采用中斷方式執(zhí)行校時,時間比較,時間顯示各功能。

    3.2 編程流程

    1)主程序。由PCF8563輸出的時鐘信號送入AT89S51的/INT0中斷,如有中斷申請,關中斷進行時間比較,再開中斷,顯示時間。

    2)時間比較流程。首先讀PCF8563時,分,秒數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)緩沖區(qū),秒數(shù)據(jù)為00H時讀第一條定時時間并開始比較。如果秒數(shù)據(jù)不為00H,則回判斷;小時、分、秒是否相等,秒值比較相等,響鈴。秒值不等,返回讀定時時間。

    先設置PCF8563定時器工作模式,再初始化移位鍵設定/確認鍵標志位。設置為邊沿觸發(fā)方式中斷,開中斷,設定鍵按下,關中斷。沒有返回設定鍵,有確認鍵按下,將設定時間寫入PCF8563。定時作息時間+1,是否小于80,小于,開中斷。小于,返回設定鍵。確認鍵沒按下,移位鍵按下,移位對應位LED燈亮。移位鍵沒按下。+1鍵按下否,按下,對應數(shù)據(jù)位+1并返回;+1鍵沒按下,-1鍵按下,對應數(shù)據(jù)位-1,返回設定。由于考慮到AT24C02內(nèi)存的影響,定時次數(shù)最大設定為80次。

    3)時分秒設定流程:讀PCF8563第一條時間數(shù)據(jù),時間顯示。+1鍵按下,時間+1;判斷是否#60,是清零;不是#60返回讀PCF8563時間,數(shù)據(jù)。+1鍵沒按下,-1鍵是否按下,按下,時間+1;

    沒按下,返回讀PCF8563。

    4)INT0中斷子程序。當時鐘芯片PCF8563引腳輸出中斷信號時,AT89S51保護現(xiàn)場。讀時間,顯示時間,恢復現(xiàn)場,返回。等待下次。

    5)打鈴天數(shù)設定流程。

    表1寄存器概況

    表2BCD寄存器格式概況

    將按流程圖編寫好的程序“燒入”單片機中,經(jīng)測試,該打鈴器能實現(xiàn)全天或5天或6天24次的打鈴,每次打零時間可編程設置,達到了預期設計要求。

    參考文獻

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    作者簡介

    于秀云(1966-),女,內(nèi)蒙古赤峰人,講師,本科,研究方向:電子信息技術。

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