广播式自动打铃控制器设计
2013-12-23宗明超
宗明超，文 方
（贵州大学，贵州 贵阳 550025）
0 引言
电铃广泛应用于学校、机关及事业单位，门卫手动控制电铃经常出现响铃不准和时长不准的现象，而且控制电铃需专门布线，特别是学校教学楼，每个楼都需要布线，浪费很大，这些布线在建设施工中需要单独完成，增加了工时和成本。本文通过无线控制的方式，使电铃像普通用电器一样并在220V 电源上即可使用，具有数量不限、位置不限、成本低、控制准确、智能化的优点。
1 总体设计方案
本设计由单片机及其定时器作为主控制器，由发射模块和时钟电路等组成无线电铃控制系统的发射端。发射模块由编码电路、发射电路组成，接收模块由接收解码电路组成。在每次秒加1的过程中，都与设定的打铃时间作比较，当时钟到达预设的时间时将触发编码电路发出编码信号进入发射电路，经调制后向外发出调制波。相应的接收电路接收调制波，并将其送入解码电路，经解码后控制电铃工作，如此反复运行。其总体设计结构框图如图1所示。
根据设计任务的基本要求，系统可分成时钟电路、时间显示电路、控制电路和发射接收电路4部分，时钟电路起控制主导作用。由单片机（AT89C51）作为主控器件［1，2］，7段数码管及三极管、光电耦合器作为显示时间电路，6个按键组成按键操作电路，2个发光二极管作为秒闪，由继电器作为开关控制发射模块、相应的接收端模块、控制电铃组成的打铃信号输出电路共同构成自动打铃控制器。
图1 总体设计结构框图
时钟电路的构成由单片机及其定时器、时钟芯片完成，由DS12887芯片设计的时钟电路无需任何外围电路和器件，并具有良好的微机接口［3］；时间显示电路则由单片机串口输出，送到外部集成芯片74LS154，经74LS154芯片扩展接口后加光电耦合器驱动，最后由7段数码管显示出来；控制电路主要控制6个按键、复位电路、校时以及设置打铃点等操作。
2 硬件设计
2.1 单片机控制芯片AT89C51和时钟芯片DS12887
控制芯片AT89C51和时钟芯片DS12887的接口原理图如图2所示。
2.2 键盘接口设计
采用AT89C51的P1口对按键进行控制，键盘设计电路如图3所示。
2.3 显示接口设计
MC1413的每一对达林顿都串联一个2.7kΩ 的基极电阻，在5 V 的工作电压下，它能与TTL 和CMOS电路直接相连，可代替标准的逻辑缓冲器来处理数据［4］。
图2 AT89C51与DS12887接口图
图3 键盘设计电路
MC1413 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，其输出还可以在高负载电流下并行运行。MC1413 采用DIP—16或SOP—16塑料封装。
2.4 打铃控制设计
采用AT89C51的P2.6、P2.7、P3.0、P3.1四个端口连接4 个继电器开关电路控制编码专用集成芯片PT2262，相应的接收端有译码专用集成芯片PT2272接收信号，比较所存储的打铃时间表，到打铃时间时通过发射模块、接收模块之间的无线传播进行打铃［5，6］。
当“时钟”到达定时时间时输出一个高电平，从而形成一组地址编码，PT2262 的17脚输出相应的串行数据至无线发射模块F05A 的3 脚，经F05A 调制后由其4脚向外发射调幅波信号［7］。
PT2272接收模块接收由PT2262发送模块发送来的数据给电铃，则电铃根据接收到的指令进行响应。
3 程序设计
主程序流程图如图4所示。当定时器T1溢出时响应中断，依次比较存储的打铃点，条件符合就输出打铃信号。中断均需保护现场，返回时恢复现场。时钟打铃程序流程图如图5所示。
图4 主程序流程图
4 系统的整体调试
系统的整体调试如下：
（1）连接电路，接通电源，观察数码管的显示是否正常。
（2）通过按键调节数码管的显示。
（3）设置时间等待打铃，观察打铃的时间点是否正确，主控制器是否可以对无线装置进行控制。
5 结束语
该设计中无线发射接收芯片价格低廉，可广泛应用于实践中。实际应用中若需要远距离传输，可采用大功率无线发射接收模块。
图5 时钟打铃程序流程图
［1］ 李朝青.单片机原理及接口技术［M］.第3版.北京：北京航空航天大学出版社，2005.
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