基于单片机学校打铃系统

基于单片机的学校打铃系统

摘要：自动打铃系统，是以一片8位单片机为核心的实时时钟及控制系统。我们知道单片机的外接石英晶体振荡器能提供稳定、准确的基准频率，并经12分频后向内部定时器提供实时基准频率信号，设定定时器工作在中断方式下，连续对此频率信号进行分频计数，便可得秒信号，再对秒信号进行计数便可得到分、时等实时时钟信息。如果石英晶体振荡器的频率信号为6MHZ，设定定时器定时工作方式1下，定时器为3CBOH，则定时器每100ms 产生1次中断，在定时器的中断定时处理程序中，每10次中断，则向秒计数器加1，秒计数器计数到60则向分计数器进位（并建立分进位标志），分计数器计数到60，则向时计数器进位，如此周而复始的连续计数，便可获得时、分、秒的信号，建立一个实时时钟。接下来便可以进行定时处理和打铃输出，当主程序检测到有分进位标志时，便开始比较当前时间（小时与分、存放在RAM中）与信息时间表上的作息时间（小时与分，存放在ROM）是否相同，如有相同者，则进行报时处理并控制打铃，如有不相同则返回主程序，如此便实现了报时控制的要求。

关键字：单片机；时间设置电路；计时电路；显示电路；定时打铃控制电路

0 前言

随着科技的不断发展，各种芯片都得到了很好的发展，80C52 同样如此，从开始的无人问津到现在的随处可见，红绿灯，记分牌，电子秒表，遥控器，电饭煲，电视等只要是电子产品，都会和芯片有关，其实芯片并不是什么神秘的高科技，它只是里面装了一些己编好的程序而己．而这里要介绍的是用C语言来编程的一个系统，它能够让一个学校实现打铃自动化，总之，一个需要时间系统的机构实现自动提醒功能。

当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未有的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。而本文是用STC89C52单片机设计的一个自动打铃系统。

1 总体方案设计

1.1 设计要求

它可以作为时钟电路来显示时间，进行设置，定时打铃。按照自顶向下设计方法划分自动打铃系统的功能。可分为：时间设置电路，计时电路，显示电路和定时打铃控制电路等。以学校的打铃情况设计：

表1 系统原理框图

1.2 设计方案选择

1.2.1 方案一：数字电路设计的自动打铃系统

利用函数信号发生器来进行脉冲信号输出，利用74160N来设置十进制和六进制的进位输出。利用数码显示器来显示时间，利用或门、与门、非门、与非门、等电路元件进行组合实现打铃的控制。

1.2.2 方案二：基于单片机的自动打铃系统设计

单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。建立完一个实时时钟后接下来进行定时处理和打铃输出，当主程序检测到有分进位标志时，便开始比较当前时间与信息时间表上的作息时间是否相同，相同者，则进行报时处理并控制打铃，不相同则返回主程序，打铃又分为夏季和冬季二种作息时间。

1.2.3 方案确定

方案一的设计只能事先设定打铃时间不能完全自动打铃，且在修改打铃时间上存在一定的困难。而方案二中的设计能完全实现自动化，诠释了我们这次毕业设计的主题。并在修改打铃时间上有了很大的方便，只需修改一部分程序便能实现不同的需要。因此我选择方案二进行设计。

1.3 基本方案

1.3.1 设计课题简要概述

自动打铃装置用于工厂、学校等地的时间控制，本设计是按照学校作息时问设定的，模拟了电了钟显示时、分、秒。还根据学校的作息时间按时打铃，本系统有4 个按钮，分别用来设置、加、减和夏季/冬季，以保证始终与标准时间相吻合。

首先设计出本系统的硬件基本框图，根据框图设计电气原理图，简要概述基本原理，按照设计技术参数设计出各部分程序。

1.3.2 系统软硬件划分

由于需要最小系统设计，因此，极大地介于系统的硬件成本，所有能用软件实现的功能都用软件完成，如按键的去抖，采用延时，显示部分用动态显示等，这样硬件部分的设计可以采用单片机最小系统，所谓最小系统时仅有程序存储器和时钟及复位电路的单片机系统。

1.3.3 单片机选型

根据课题的具体内容，任务要求，计时、校时、定时、键盘显示等功能，经多方面考虑，所选系统选项用．与MSC-51单片机完全兼容的STC89C52 低功耗单片机。

1.4 总体设计框图

图1 整体框图

2 硬件电路设计

2.1 基本原理概述

本系统主要由主控模块，时钟模块，显示模块，键盘接口模块等 4 部分构成。通过内部定时产生中断，从而使驱动电铃打铃。设定51 单片机工作在定时器工作方式1 ，每10ms产生一次中断，利用软件将基准10ms 单元进行累加，当定时器产生

10 0次中断就产生lS 信号，这是秒单元加1 。同理，对分单元和时单元计数从而产生分，时的值，通过四位七段显示器进行显示。由于动态显示法需要数据所存等硬件，接口较复杂，考虑显示只有四位，且系统没有其他浮躁的处理程序，所有采用动态扫描LED 的显示。

本系统采用四个按键，调整时钟时间，当时钟时间和设置时间一直时，驱动程序动作，进行打铃，每次打铃60S。

2.2 主要原件参数及功能简介

2.2.1 主控器STC89C52

STC公司生产的STC89C52 单片机用高性能的静态89C52 设计，由先进工艺制造，并带有非易失性FLASH 程序存储器，它是·种高性能、低功耗的8 位CMOS 微处理芯片，市场应用最多，主要特点有：8K字节程序存储空间；512字节数据存储空间；内带2K字节EEPROM存储空间；可直接使用串口下载；电源控制模式：时钟可停止和恢复，空闲模式，掉电模式；6个中断源；4个中断优先级；4个8位I/O口全双工增强型UART；2个16位定时、计数器。

2.3 单元电路的设计

2.3.1显示电路设计

显示部分采用带时间显示的共阳数码管显示，采用动态扫描，以减少硬件电路，数码管分别为十时，时，十分，分显示，显示时采用串行口输出段码。

图2 显示电路

2.3.2 键盘接口电路设计

由于键盘只有四个，采用独立式按钮，分别与STC89C52 的P1.0, P1.1, P1.2和P1.3相连，用普通按钮10K 上拉电阻，用查询法完成读健功能。