一種智能鈴聲控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張彭亮 趙娟

摘? 要：該文采用AT89C51單片機(jī)芯片作為控制核心，結(jié)合I/O接口、外圍電路和顯示電路構(gòu)成學(xué)校電鈴系統(tǒng)，通過(guò)軟件和硬件的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)打鈴、日期及時(shí)間修改、鬧鈴的設(shè)定、多路打鈴時(shí)間的設(shè)定等功能?？刂破骱碗娾徶g采用無(wú)線控制方式實(shí)現(xiàn)電鈴的智能控制，并通過(guò)液晶顯示屏顯示數(shù)據(jù)，系統(tǒng)無(wú)布線、體積小、性價(jià)比高、成本低、可靠性高、操作簡(jiǎn)單，適合物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展的需求，為學(xué)校這類公共場(chǎng)所鈴聲控制系統(tǒng)的智能化起到一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：AT89C51? 智能打鈴控制? 液晶顯示

中圖分類號(hào)：TP273 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）03（c）-0007-02

學(xué)校及一些企事業(yè)單位通常使用傳統(tǒng)的電鈴聲作為上下課、上下班的作息時(shí)間信號(hào)，各種控制設(shè)備向小型化、智能化發(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、使用靈活等優(yōu)勢(shì)，顯示出了很強(qiáng)的生命力。

1? 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要分硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，以單片機(jī)AT89C51為核心控制模塊，附加晶振復(fù)位模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、無(wú)線收發(fā)模塊和聲音模塊構(gòu)成智能鈴聲控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)除了具備基本時(shí)鐘功能，還可顯示年、月、日等信息。采用單片機(jī)控制并配合時(shí)鐘芯片，既保證了簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，又保證了控制時(shí)間的精度和可靠性。處置之外利用PT2262和PT2272構(gòu)成的無(wú)線模塊，變有線為無(wú)線，節(jié)約了布線，降低了成本。本著系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化、操作的簡(jiǎn)易精度的準(zhǔn)確化、成本的降低化、系統(tǒng)的靈活性及實(shí)用性等原則，系統(tǒng)整體方案框圖如圖1所示。

2? 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件電路包括單片機(jī)控制電路、晶振電路、復(fù)位電路、LCD12864液晶顯示器電路、聲音模塊電路、鍵盤模塊電路和無(wú)線收發(fā)電路幾部分組成。單片機(jī)選用AT89C51芯片功能齊全，可操作性強(qiáng)，具有晶振電路和復(fù)位電路，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)位、中斷和產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的功能，非常適合該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

顯示電路采用的是液晶顯示器LCD12864，該顯示器有帶字庫(kù)和不帶字庫(kù)之分，該設(shè)計(jì)選用的是不帶字庫(kù)的顯示器，在顯示漢字的時(shí)候可設(shè)定不同的字體，選擇性比較多。該顯示器內(nèi)置數(shù)字芯片控制器，可以直接和單片機(jī)I/O口進(jìn)行對(duì)接。

聲音模塊電路主要是實(shí)現(xiàn)鈴聲的智能控制，該部分電路利用AT89C51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器計(jì)數(shù)器提供計(jì)時(shí)信號(hào)，通過(guò)程序的編寫(xiě)及時(shí)間的控制進(jìn)行顯示年月日等信息。該設(shè)計(jì)可減少時(shí)鐘芯片的使用，節(jié)約成本。程序初始化的時(shí)候能實(shí)現(xiàn)基本打鈴功能對(duì)2個(gè)鬧鈴時(shí)間進(jìn)行了賦值，當(dāng)?shù)搅舜蜮彆r(shí)間時(shí)，則蜂鳴器會(huì)響起來(lái)。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定的打鈴時(shí)間和當(dāng)前時(shí)鐘時(shí)間保持一致時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打鈴進(jìn)，響鈴后自動(dòng)退出響鈴狀態(tài)。

鍵盤模塊電路使用到的鍵數(shù)目比較少，不宜采用矩陣式鍵盤，該設(shè)計(jì)采用功能直觀簡(jiǎn)潔方便的獨(dú)立式鍵盤，而且考慮了鍵盤的消抖問(wèn)題，共采用獨(dú)立按鍵3個(gè)，分別與單片機(jī)的 P1.5、P1.6、P1.7口相連，分別對(duì)應(yīng)光標(biāo)移動(dòng)，時(shí)間、日期調(diào)整，退出、設(shè)定打鈴時(shí)間的功能。

無(wú)線收發(fā)電路實(shí)現(xiàn)打鈴和無(wú)線通信的功能，采用PT2262芯片和PT2272芯片實(shí)現(xiàn)。無(wú)線發(fā)射編碼PT2262芯片，地址碼為低電平，接收芯片為該地址碼才能接收到數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)的P24，P25，P26，P27相連接，通過(guò)單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給編碼芯片。無(wú)線接收采用的是PT2272芯片，該芯片的地址碼為低電平，與PT2262的地址碼相同。該電路在接收到信號(hào)時(shí)輸出電路通過(guò)三極管Q2放大電流驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。繼電器動(dòng)作驅(qū)動(dòng)電鈴執(zhí)行動(dòng)作。

3? 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)電路圖的仿真、系統(tǒng)流程圖的繪制和系統(tǒng)程序的撰寫(xiě)3個(gè)部分完成。系統(tǒng)電路仿真是在系統(tǒng)硬件電路原理圖繪制好后，在Proteus里面仿真運(yùn)行顯示是否可行。程序撰寫(xiě)包括LCD12864驅(qū)動(dòng)程序，時(shí)鐘計(jì)時(shí)定時(shí)器中斷、按鍵判斷和鬧鈴時(shí)間處理等部分程序的撰寫(xiě)。該軟件設(shè)計(jì)中，利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器作為時(shí)鐘源，采用單片機(jī)內(nèi)部的T0定時(shí)器溢出中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作在T1方式下，定時(shí)50μs，則連續(xù)中斷20次即為1s，得到所需時(shí)間的最小單位。

主循環(huán)包括了程序的所有運(yùn)行狀態(tài)，程序運(yùn)行一次所包含的所有的子函數(shù)調(diào)用，以及定時(shí)中斷的進(jìn)行。在程序中，主函數(shù)是每個(gè)設(shè)計(jì)的主要思想和主要依據(jù)。就相當(dāng)于一個(gè)小的操作系統(tǒng)。主程序主要包含顯示程序、定時(shí)中斷程序、按鍵檢測(cè)處理程序和打鈴程序。定時(shí)中斷，利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器T0產(chǎn)生中斷，以中斷50ms為基準(zhǔn)時(shí)間通過(guò)20次中斷產(chǎn)生1s的時(shí)基信號(hào)，通過(guò)軟件計(jì)數(shù)清零從而得到分鐘小時(shí)年月日等。打鈴函數(shù)流程可以實(shí)現(xiàn)日期的調(diào)整，打鈴的序號(hào)，打鈴設(shè)置可以設(shè)置20組，可以設(shè)置不同的打鈴時(shí)間。

系統(tǒng)測(cè)試包括硬件仿真測(cè)試和軟件測(cè)試。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)在Protues仿真軟件中實(shí)現(xiàn)。軟件測(cè)試涉及多個(gè)子程序，芯片很多都有時(shí)鐘輸入端，需要晶振支持，芯片的讀寫(xiě)需在相應(yīng)的觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)才能進(jìn)行。

在仿真系統(tǒng)中通過(guò)軟件程序在硬件電路中運(yùn)行，如果現(xiàn)實(shí)時(shí)間與預(yù)定時(shí)鐘對(duì)比，運(yùn)行結(jié)果無(wú)誤差，打鈴時(shí)間準(zhǔn)確。顯示器中有個(gè)“?！弊謽?，該字樣配合按鍵可以調(diào)節(jié)不同功能，模式0為正?，F(xiàn)實(shí)，模式1為時(shí)間調(diào)節(jié)，模式2為日期調(diào)節(jié)，模式3為星期調(diào)節(jié)，模式4為打鈴序號(hào)選擇，模式5為秒和分鐘設(shè)定，模式6為小時(shí)設(shè)定。

4? 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心部件的控制系統(tǒng)，利用軟件編程，最終基本上實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)要求?；趩纹瑱C(jī)的校園打鈴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間控制的智能化、小型化、價(jià)格便宜、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、能準(zhǔn)確無(wú)誤實(shí)現(xiàn)打鈴。擺脫了傳統(tǒng)方式下由人來(lái)控制時(shí)間長(zhǎng)短的不便，是現(xiàn)代學(xué)校必不可少的設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃仁.Delphi+Excel實(shí)現(xiàn)校園鈴聲控制[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2016（7）：10-11.

[1] 朱燕叢，徐志超.以51單片機(jī)為核心的校園鈴聲控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（24）：20-21.

[1] 宓小土，戴海興，王松.校園鈴聲系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)教育信息化，2011（15）：50-52.

[1] 李莉.淺談單片機(jī)的鈴聲控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].讀與寫(xiě)（教育教學(xué)刊），2008（6）：86-87，153.