多功能打铃系统
2014-04-21陈乐珠李星活
陈乐珠+李星活
摘 要 实现多功能打铃系统的方法多种多样，文章介绍的是利用单片机和DS12C778时钟芯片实现多功能打铃系统，它与其他普通打铃系统不同的是该系统还有掉电保护、显示当前温度等多种功能，还可根据需要很方便的扩展其他它功能，在小型需要时钟的设备中得到广泛的应用。
关键词 DS12C887；DS18B20；单片机
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0012-01
利用单片机和DS12C778时钟芯片制作多功能打铃系统，比其他的实现此系统有不可比拟的优势，它在可移动性、方便灵活性、在线可调性、掉电可保护时间性及系统运行等都方面有很大的提高。本系统可以将系统时间作为实时的时间，同时通过按键可以在线更改闹钟时间等各种功能，使用起来十分方便，控制灵活，并具备成本低廉、连接方便、简单易用、结构紧凑等优点，在小型需要时钟的设备中得到广泛的应用。
1 系统方案设计
1.1 掉电可保护方案
利用单片机的内部定时器实现多功能打铃系统不可实现，利用普通的时钟芯片的实用性和普及性比较欠缺，采用DS12C887时钟芯片，具有掉电可保护，并且内部内置锂电池，掉电可以使用内部锂电池自动走10年以上，并且价格适中，所以采用DS12C887时钟芯片是最具有性价比的。
1.2 控制器件选择
在系统指标要求很高，非用DSP芯片不可，应尽量避免使用DSP。而单片机控制速度快，编程容易，使用方便。所以采用单片机作为本次系统的核心器件，实现控制与处理的功能。
2 系统硬件电路的分析与设计
2.1 DS12C887时钟芯片
实时时钟芯片DS12C887具备相当丰富的功能，在使用的时候，可以将IBM PC上的时钟日历芯片DS12887代替，另外，该芯片的管脚和MC146818B和DS12887相兼容。DS12C887的引脚排列如图1所示。
图1 DS12C887的引脚排列
对于芯片来说，每一块芯片的工作模式一般有两种以上，芯片的每种工作模式对应着不同的功能，因此在这里我们主要讨论MOT管脚：模式选择脚。从DA12C887时钟芯片说明书可以查到，DA12C887时钟芯片有两种工作模式，即Motorola模式和Intel模式，本文选择的是Intel模式。按照DS12C887电路连接的要求，进行接线，各个管脚根据DS12C887的芯片手册连接如图2所示。
图2 DS12C887管脚连接图
2.2 控制单元
AT89S52单片机是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。该器件与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造。在软件编程过程中可以用51C语言来进行编写，由于该芯片中组合了多功能8位CPU和闪烁存储器，因此ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，受到很多嵌入式控制系统开发者的青睐，提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2.3 DS18B20温度传感器
DALLAS公司的DS18B20单总线数字传感器工作温度范围是-55℃～125℃，在-30℃～85℃范围内温度测量精度为±0.5℃；具有温度报警功能，采用DALLAS公司特有的单总线通信协议，只用一条数据线就可实现与MCU的通信。
DS18B20数字温度传感器提供9位（二进制）温度读数，指示器件温度，所以无需A/D转换。信息经过单线接口送入DS18B20 或从DS18B20送出。从而大大简化了传感器与微处理器的接口电路。
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
2.4 1602字符型LCD
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。
3 系统软件电路的分析与设计
采用单片机内部定义变量用软件实现闹钟时间的实现。经过对此功能的分析，发现要定义至少24个变量，如果一个一个定义，即浪费存储器空间，操作又不方便。经过多次的实验，最后选择了定义一个闹钟时间的结构体，当需要查询闹钟时间时，就直接去结构体中查询，当需要在线更改闹钟时间时，就访问这个结构体，对结构体的变量进行更改，实现闹钟时间的在线更改。
此方案具有实现稳定，可靠，简单等优点，缺点是掉电不保护，当板子掉电重启后，闹钟时间又为定义的初始变量。
该系统的控制软件主要可以分为DS12C887时钟芯片控制、DS18B20温度读取、1602液晶显示三个个大的部分，其中具体有单片机初始化程序、中断服务程序、DS18B20接口程序、DS12C887时钟芯片控制程序、1602显示程序等模块。
4 结论
本文利用单片机作为核心器件，并利用DS12C887及DS18B20设计的多功能打铃系统，主要功能有：在正常情况下能显示时钟：用LED显示器显示年份、月份、日期、星期及时、分、秒等信息；能自动修正时间：可通过按键修改上述年、月、日、时、分、秒等数据；具有定时功能：可通过按键输入需要定时的时间，定时时间到了后能发出声光信号或响铃；可以任意设定一天的打铃时间：设置好每节课的打铃时间，课间的休息时间及中饭、晚饭等时间间隔值（每天最好按上午四节课，下午四节课）。与普通的打铃系统的不同在于该系统具备掉电保护功能，使更换电池时不用重新设置日期和时间；并能显示当前温度。更适合人们日常生活的使用。
参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，2000：1-245.
[2]沈红卫.单片机应用系统设计实例[M].北京：航空航天出版社，1999：41-62.
[3]黄智伟，朱荣辉，朱卫华.无线数字温度传感器的设计[J].传感器技术，2002（09）.
[4]周文举.基于单片机红外无线通信的抄表系统[J].南华大学学报（自然科学版）， 2006（05）.
[5]黄智伟，朱荣辉，朱卫华.无线数字温度传感器的设计[J].传感器技术，2002（09）.
作者简介
陈乐珠（1986-），女，助教，硕士，毕业于桂林电子科技大学测试计量技术及仪器专业，汕尾职业技术学院电子信息系教师，研究方向：信号处理与信息集成系。
李星活（1956-），男，黑龙江省牡丹江人，副教授，广东汕尾职业技术学院电子信息系副主任，研究方向：电子产品生产工艺与管理、应用电子技术教学与研究。endprint
摘 要 实现多功能打铃系统的方法多种多样，文章介绍的是利用单片机和DS12C778时钟芯片实现多功能打铃系统，它与其他普通打铃系统不同的是该系统还有掉电保护、显示当前温度等多种功能，还可根据需要很方便的扩展其他它功能，在小型需要时钟的设备中得到广泛的应用。
关键词 DS12C887；DS18B20；单片机
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0012-01
利用单片机和DS12C778时钟芯片制作多功能打铃系统，比其他的实现此系统有不可比拟的优势，它在可移动性、方便灵活性、在线可调性、掉电可保护时间性及系统运行等都方面有很大的提高。本系统可以将系统时间作为实时的时间，同时通过按键可以在线更改闹钟时间等各种功能，使用起来十分方便，控制灵活，并具备成本低廉、连接方便、简单易用、结构紧凑等优点，在小型需要时钟的设备中得到广泛的应用。
1 系统方案设计
1.1 掉电可保护方案
利用单片机的内部定时器实现多功能打铃系统不可实现，利用普通的时钟芯片的实用性和普及性比较欠缺，采用DS12C887时钟芯片，具有掉电可保护，并且内部内置锂电池，掉电可以使用内部锂电池自动走10年以上，并且价格适中，所以采用DS12C887时钟芯片是最具有性价比的。
1.2 控制器件选择
在系统指标要求很高，非用DSP芯片不可，应尽量避免使用DSP。而单片机控制速度快，编程容易，使用方便。所以采用单片机作为本次系统的核心器件，实现控制与处理的功能。
2 系统硬件电路的分析与设计
2.1 DS12C887时钟芯片
实时时钟芯片DS12C887具备相当丰富的功能，在使用的时候，可以将IBM PC上的时钟日历芯片DS12887代替，另外，该芯片的管脚和MC146818B和DS12887相兼容。DS12C887的引脚排列如图1所示。
图1 DS12C887的引脚排列
对于芯片来说，每一块芯片的工作模式一般有两种以上，芯片的每种工作模式对应着不同的功能，因此在这里我们主要讨论MOT管脚：模式选择脚。从DA12C887时钟芯片说明书可以查到，DA12C887时钟芯片有两种工作模式，即Motorola模式和Intel模式，本文选择的是Intel模式。按照DS12C887电路连接的要求，进行接线，各个管脚根据DS12C887的芯片手册连接如图2所示。
图2 DS12C887管脚连接图
2.2 控制单元
AT89S52单片机是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。该器件与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造。在软件编程过程中可以用51C语言来进行编写，由于该芯片中组合了多功能8位CPU和闪烁存储器，因此ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，受到很多嵌入式控制系统开发者的青睐，提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2.3 DS18B20温度传感器
DALLAS公司的DS18B20单总线数字传感器工作温度范围是-55℃～125℃，在-30℃～85℃范围内温度测量精度为±0.5℃；具有温度报警功能，采用DALLAS公司特有的单总线通信协议，只用一条数据线就可实现与MCU的通信。
DS18B20数字温度传感器提供9位（二进制）温度读数，指示器件温度，所以无需A/D转换。信息经过单线接口送入DS18B20 或从DS18B20送出。从而大大简化了传感器与微处理器的接口电路。
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
2.4 1602字符型LCD
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。
3 系统软件电路的分析与设计
采用单片机内部定义变量用软件实现闹钟时间的实现。经过对此功能的分析，发现要定义至少24个变量，如果一个一个定义，即浪费存储器空间，操作又不方便。经过多次的实验，最后选择了定义一个闹钟时间的结构体，当需要查询闹钟时间时，就直接去结构体中查询，当需要在线更改闹钟时间时，就访问这个结构体，对结构体的变量进行更改，实现闹钟时间的在线更改。
此方案具有实现稳定，可靠，简单等优点，缺点是掉电不保护，当板子掉电重启后，闹钟时间又为定义的初始变量。
该系统的控制软件主要可以分为DS12C887时钟芯片控制、DS18B20温度读取、1602液晶显示三个个大的部分，其中具体有单片机初始化程序、中断服务程序、DS18B20接口程序、DS12C887时钟芯片控制程序、1602显示程序等模块。
4 结论
本文利用单片机作为核心器件，并利用DS12C887及DS18B20设计的多功能打铃系统，主要功能有：在正常情况下能显示时钟：用LED显示器显示年份、月份、日期、星期及时、分、秒等信息；能自动修正时间：可通过按键修改上述年、月、日、时、分、秒等数据；具有定时功能：可通过按键输入需要定时的时间，定时时间到了后能发出声光信号或响铃；可以任意设定一天的打铃时间：设置好每节课的打铃时间，课间的休息时间及中饭、晚饭等时间间隔值（每天最好按上午四节课，下午四节课）。与普通的打铃系统的不同在于该系统具备掉电保护功能，使更换电池时不用重新设置日期和时间；并能显示当前温度。更适合人们日常生活的使用。
参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，2000：1-245.
[2]沈红卫.单片机应用系统设计实例[M].北京：航空航天出版社，1999：41-62.
[3]黄智伟，朱荣辉，朱卫华.无线数字温度传感器的设计[J].传感器技术，2002（09）.
[4]周文举.基于单片机红外无线通信的抄表系统[J].南华大学学报（自然科学版）， 2006（05）.
[5]黄智伟，朱荣辉，朱卫华.无线数字温度传感器的设计[J].传感器技术，2002（09）.
作者简介
陈乐珠（1986-），女，助教，硕士，毕业于桂林电子科技大学测试计量技术及仪器专业，汕尾职业技术学院电子信息系教师，研究方向：信号处理与信息集成系。
李星活（1956-），男，黑龙江省牡丹江人，副教授，广东汕尾职业技术学院电子信息系副主任，研究方向：电子产品生产工艺与管理、应用电子技术教学与研究。endprint
摘 要 实现多功能打铃系统的方法多种多样，文章介绍的是利用单片机和DS12C778时钟芯片实现多功能打铃系统，它与其他普通打铃系统不同的是该系统还有掉电保护、显示当前温度等多种功能，还可根据需要很方便的扩展其他它功能，在小型需要时钟的设备中得到广泛的应用。
关键词 DS12C887；DS18B20；单片机
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0012-01
利用单片机和DS12C778时钟芯片制作多功能打铃系统，比其他的实现此系统有不可比拟的优势，它在可移动性、方便灵活性、在线可调性、掉电可保护时间性及系统运行等都方面有很大的提高。本系统可以将系统时间作为实时的时间，同时通过按键可以在线更改闹钟时间等各种功能，使用起来十分方便，控制灵活，并具备成本低廉、连接方便、简单易用、结构紧凑等优点，在小型需要时钟的设备中得到广泛的应用。
1 系统方案设计
1.1 掉电可保护方案
利用单片机的内部定时器实现多功能打铃系统不可实现，利用普通的时钟芯片的实用性和普及性比较欠缺，采用DS12C887时钟芯片，具有掉电可保护，并且内部内置锂电池，掉电可以使用内部锂电池自动走10年以上，并且价格适中，所以采用DS12C887时钟芯片是最具有性价比的。
1.2 控制器件选择
在系统指标要求很高，非用DSP芯片不可，应尽量避免使用DSP。而单片机控制速度快，编程容易，使用方便。所以采用单片机作为本次系统的核心器件，实现控制与处理的功能。
2 系统硬件电路的分析与设计
2.1 DS12C887时钟芯片
实时时钟芯片DS12C887具备相当丰富的功能，在使用的时候，可以将IBM PC上的时钟日历芯片DS12887代替，另外，该芯片的管脚和MC146818B和DS12887相兼容。DS12C887的引脚排列如图1所示。
图1 DS12C887的引脚排列
对于芯片来说，每一块芯片的工作模式一般有两种以上，芯片的每种工作模式对应着不同的功能，因此在这里我们主要讨论MOT管脚：模式选择脚。从DA12C887时钟芯片说明书可以查到，DA12C887时钟芯片有两种工作模式，即Motorola模式和Intel模式，本文选择的是Intel模式。按照DS12C887电路连接的要求，进行接线，各个管脚根据DS12C887的芯片手册连接如图2所示。
图2 DS12C887管脚连接图
2.2 控制单元
AT89S52单片机是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。该器件与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造。在软件编程过程中可以用51C语言来进行编写，由于该芯片中组合了多功能8位CPU和闪烁存储器，因此ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，受到很多嵌入式控制系统开发者的青睐，提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2.3 DS18B20温度传感器
DALLAS公司的DS18B20单总线数字传感器工作温度范围是-55℃～125℃，在-30℃～85℃范围内温度测量精度为±0.5℃；具有温度报警功能，采用DALLAS公司特有的单总线通信协议，只用一条数据线就可实现与MCU的通信。
DS18B20数字温度传感器提供9位（二进制）温度读数，指示器件温度，所以无需A/D转换。信息经过单线接口送入DS18B20 或从DS18B20送出。从而大大简化了传感器与微处理器的接口电路。
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
2.4 1602字符型LCD
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。
3 系统软件电路的分析与设计
采用单片机内部定义变量用软件实现闹钟时间的实现。经过对此功能的分析，发现要定义至少24个变量，如果一个一个定义，即浪费存储器空间，操作又不方便。经过多次的实验，最后选择了定义一个闹钟时间的结构体，当需要查询闹钟时间时，就直接去结构体中查询，当需要在线更改闹钟时间时，就访问这个结构体，对结构体的变量进行更改，实现闹钟时间的在线更改。
此方案具有实现稳定，可靠，简单等优点，缺点是掉电不保护，当板子掉电重启后，闹钟时间又为定义的初始变量。
该系统的控制软件主要可以分为DS12C887时钟芯片控制、DS18B20温度读取、1602液晶显示三个个大的部分，其中具体有单片机初始化程序、中断服务程序、DS18B20接口程序、DS12C887时钟芯片控制程序、1602显示程序等模块。
4 结论
本文利用单片机作为核心器件，并利用DS12C887及DS18B20设计的多功能打铃系统，主要功能有：在正常情况下能显示时钟：用LED显示器显示年份、月份、日期、星期及时、分、秒等信息；能自动修正时间：可通过按键修改上述年、月、日、时、分、秒等数据；具有定时功能：可通过按键输入需要定时的时间，定时时间到了后能发出声光信号或响铃；可以任意设定一天的打铃时间：设置好每节课的打铃时间，课间的休息时间及中饭、晚饭等时间间隔值（每天最好按上午四节课，下午四节课）。与普通的打铃系统的不同在于该系统具备掉电保护功能，使更换电池时不用重新设置日期和时间；并能显示当前温度。更适合人们日常生活的使用。
参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，2000：1-245.
[2]沈红卫.单片机应用系统设计实例[M].北京：航空航天出版社，1999：41-62.
[3]黄智伟，朱荣辉，朱卫华.无线数字温度传感器的设计[J].传感器技术，2002（09）.
[4]周文举.基于单片机红外无线通信的抄表系统[J].南华大学学报（自然科学版）， 2006（05）.
[5]黄智伟，朱荣辉，朱卫华.无线数字温度传感器的设计[J].传感器技术，2002（09）.
作者简介
陈乐珠（1986-），女，助教，硕士，毕业于桂林电子科技大学测试计量技术及仪器专业，汕尾职业技术学院电子信息系教师，研究方向：信号处理与信息集成系。
李星活（1956-），男，黑龙江省牡丹江人，副教授，广东汕尾职业技术学院电子信息系副主任，研究方向：电子产品生产工艺与管理、应用电子技术教学与研究。endprint
