基于单片机的多功能定时打铃钟设计

2011-08-24王娟，魏雄

时代农机 2011年5期

王娟，魏雄

（东华理工大学机械与电子工程学院，江西南昌 330013）

多年来，一些学校使用的基本是传统的打铃钟，以往的打铃钟操作不便，静态电流大，电路复杂，可靠性低，成本高。而多功能定时打铃钟就有效的解决了这些问题。使用方便，可自动完成学校每天的打铃要求，还可以随时对任意一点的打铃时刻，打铃方式做调整，不影响走时。这种打铃钟经济性、稳定性好，节省人力、走时准确，能够满足商业贸易和学校的使用需求。

1 系统设计方案

本系统设计的是适用于学校的多功能定时打铃钟,能自动完成每天的打铃工作，显示当前时间，可以用键盘来校正不准时间。该系统由单片机微型计算机AT89C51和移动寄存器74LS164以及八段数码管，光耦器等组成。系统框图如图1所示。

图1 多功能定时打铃钟的基本思路

其中微型计算机AT89C51主要负责数据处理，控制显示，键盘控制等工作，是该系统的核心部分。

（1）键盘接89C51的P1口，从P1.0到P1.3口共设置了四个键，作用分别为开始键、显示修改键、加一键、减一键。

（2）显示电路中，是通过89C51的P3.0和P3.1口即串行输入输出口控制移位寄存器74LS164对数码管驱动显示。

（3）驱动电路中，我们用到 AT89C51的P2.0口,通过晶体三极管NPN8050和光藕器MOC3041,连接一个发光二级管，用可控硅来控制打铃。

本系统用四个数码管分三屏显示月，时，分，秒。规定起始的时间为2011年6月11日00点00分00秒。

打铃时间的设置为：上课时间50分钟；课间休息10分钟；上午8点上课；节数为4节；下午2点上课；节数为4节；晚上7点上课，节数为2节。

响铃的时间为：8：00、8：50、9：00、9：50、10：00、10：50、11：00、11：50、14：00、14：50、15：00、15：50、16：00、16：50、17：00、17：50、19：00、 9：50、20：00、20：50。共为 20 次响铃，可自动实现而不用每次人工设置操作。

所有的运算是采用十六进制无符号整数运算，定点显示，键盘控制，当需要校准时间时能在键盘上直接操作，如清零，加时间，减时间。

2 硬件电路设计

（1）显示电路。采用了串口静态显示，选用的驱动芯片是74LS164，用其来驱动八段数码管。当89C51的串行口不作通信使用的时候，串行口可以工作于移位寄存器方式，用来驱动LED静态显示器，这样就可以充分利用串行口，而将并行口用到最需要的地方去。

本系统采用的是静态显示，这样在每一个显示输出后能够保持不变，仅在待显数字需改变时，才更新其数字显示器中锁存的内容。这种显示站用机时少，显示稳定可靠。缺点是，当显示的位数较多时，占用的I/O口较多。在显示的时候，应该将高位的零熄灭。这样可以减少阅读差错，也比较符合习惯。这种显示功能成为灭零显示。它的规则是：整数部分从高位到低位的连续零均不显示。从遇到的第一个非零数值开始均要显示，个位的零和小数部分均应显示。

（2）键盘扫描电路。键盘是人与微机系统打交道的主要设备。为了节省资源空间和费用，也为了使面板容易布置些，我们在此设计中，采用了独立式键盘，仅仅采用了四个按键。由于节省了按键，但我们必须完成一些功能，设定这四个键为功能键。从引脚P1.0到P1.3下来，这四键分别为开始键、显示修改键、加一键、减一键。在一般状态下，P1.0到P1.3都是处于高电平,当往其中一个口送低电平,则这个口所对应的按键按下，进入其所对应的功能模式。

3 软件电路的设计

3.1 设计思想

为了使单片机控制系统中各种硬件设备能够正常运行，有效地完成打铃钟各个控制环节的实时控制和管理，除了要设计合理的硬件电路外，还必须要有高质量的软件支持。因此，软件在整个设计中也显得十分重要。一个控制系统中程序设计得好与坏，将直接决定了整个系统的控制质量和它的效率。对于多功能定时打铃钟系统，它也是由主程序和定时/计数器T0中断子程序，以及若干个子程序（如键盘扫描子程序、显示子程序、判断闰年子程序和延时子程序等）构成，其没一个功能模块都实现了某一确定的任务。