模擬校園打鈴系統

黃艷梅

(西華師范大學電子信息工程學院，四川南充637002)

在學校中，為了維持良好的上下課秩序和規范學生的日常作息時間，經常需要使用打鈴系統。打鈴系統不僅可以為上下課的老師和學生們提供時間提醒，也有利于師生對上課和學習時間的合理安排。本系統不僅能實現基本的校園打鈴功能，還能實現掉電后數據不丟失，保證了停電事故發生后，校園打鈴系統仍能正常工作，并且使用起來也非常方便。

1　硬件設計

1.1單片機最小系統的構成。本系統采用STC89C52RC單片機芯片作為硬件核心。STC89C52RC是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，內部具有8KB ROM存儲空間，512字節數據存儲空間，帶有4K字節的EEPROM存儲空間。

時鐘電路:本系統采用內部時鐘電路，即在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件 (由石英晶體和電容組成的并聯諧振回路)，這樣就構成一個穩定的自激振蕩器。晶振的頻率采用12MHz，電容為20pF。

復位電路:當程序跑飛或死機時，就需要進行復位。時鐘電路工作后，在RST端持續給出2個機器周期的高電平就能完成復位操作。如果RST持續為高電平，單片機就處于循環復位狀態。復位方式有上電復位和開關復位。本系統采用圖1所示的復位電路。

圖一

1.2獨立按鍵模塊。由于本系統需要的按鍵數量不多，所以不需要使用矩陣鍵盤，因此選擇獨立按鍵就非常適合。模式按鍵，調節按鍵，存入按鍵，清空按鍵，這4個按鍵接到STC89C52RC單片機IO口上，設置為低電平有效，通過調節它們，就可以對系統當前時間以及打鈴時間進行調節，存儲，清空，使用起來非常方便快捷。

1.3打鈴模塊。系統通過蜂鳴器發出打鈴聲音，單片機的某一引腳用來控制蜂鳴器的工作狀態，當該引腳輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器不發聲;當該引腳輸出低電平時，三極管導通，蜂鳴器發出打鈴聲音。

1.4實時時鐘模塊。本系統使用了DS1302時鐘芯片，它可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償的年進行計數，而且精度非常高，工作電壓2.5V～5.5V范圍內，2.5V時耗電小于300nA，具有主電源/后備電源雙電源引腳，可以對后備電源進行涓細電流充電。DS1302芯片中的32768HZ晶振的精度小于0.01%，所以整個系統的精確度非常高。而且DS1302芯片采用3V的電池作為后備電源，使DS1302內部的時鐘不會因為系統掉電而停止。

1.5液晶顯示模塊。LED數碼管顯示數字比較合適，不適用顯示字母，符號，而且功耗大。而在日常生活中，我們經常可以看見液晶顯示屏的身影，例如:計算器，電子手表，萬用表。根據以上所述，本系統使用LCD1602液晶，它非常適合顯示字母、數字、符號，能夠同時顯示兩行，每行16個字符，并且微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧，價格適中。

1.6存儲模塊。要保證設置的打鈴時間數據在掉電時也不會丟失，同時實現在系統運行時能夠修改打鈴時間，就要用到AT24C02芯片。AT24C02芯片是一種電可擦除存儲器，內部含有256個8位字節，與易失性存儲器相比，斷電后它的數據不會出現丟失，因此可以用它設置多個打鈴時間點。

2　軟件設計

本系統采用C語言編程，C語言語法簡潔，使用方便，可讀性強，方便移植，用于完成軟件設計非常方便，并且使用了keil4軟件。程序思路為:先初始化LCD1602，DS1302，通過鍵盤設置打鈴時間，AT24C02存儲數據，最后蜂鳴器發出打鈴聲音。程序主要由主程序、獨立按鍵識別程序、定時器中斷子程序，DS1302時鐘程序，LCD1602液晶顯示子程序，AT24C02數據存儲子程序組成。程序里也加入了獨立按鍵防抖程序，避免因按鍵自身抖動，影響整個系統的準確度。本系統可以設置多個打鈴時間點，實時顯示當前時間，并且具有掉電保護功能，保證了設置的打鈴時間不會因系統掉電而需要重新設置。

3　總結

本文設計了一種模擬校園打鈴系統，以STC89C52RC單片機為核心，通過獨立按鍵模塊，DS1302時鐘芯片，LCD1602液晶，AT24C02存儲芯片，實時顯示了當前時間，對打鈴時間進行修改，存儲，具有掉電保護功能，完整的實現了校園打鈴功能。由于本次設計采用的模塊化編程，所以當出現問題時，也便于找出錯誤原因。總的來說，本次的設計在基本打鈴功能的基礎上，增加了實時顯示，掉電保護，具有一定的實用性。

參考文獻:

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