一种智能铃声控制系统的设计

来源:用户上传      作者:张彭亮 赵娟

　　摘  要：该文采用AT89C51单片机芯片作为控制核心，结合I/O接口、外围电路和显示电路构成学校電铃系统，通过软件和硬件的设计，该系统能够实现自动打铃、日期及时间修改、闹铃的设定、多路打铃时间的设定等功能。控制器和电铃之间采用无线控制方式实现电铃的智能控制，并通过液晶显示屏显示数据，系统无布线、体积小、性价比高、成本低、可靠性高、操作简单，适合物联网时代发展的需求，为学校这类公共场所铃声控制系统的智能化起到一定的借鉴意义。
　　关键词：AT89C51  智能打铃控制  液晶显示
　　中图分类号：TP273    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）03（c）-0007-02
　　学校及一些企事业单位通常使用传统的电铃声作为上下课、上下班的作息时间信号，各种控制设备向小型化、智能化发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出了很强的生命力。
　　1  系统整体方案设计
　　系统主要分硬件设计和软件设计两个部分，以单片机AT89C51为核心控制模块，附加晶振复位模块、键盘模块、显示模块、无线收发模块和声音模块构成智能铃声控制系统。整个系统除了具备基本时钟功能，还可显示年、月、日等信息。采用单片机控制并配合时钟芯片，既保证了简单的系统结构，又保证了控制时间的精度和可靠性。处置之外利用PT2262和PT2272构成的无线模块，变有线为无线，节约了布线，降低了成本。本着系统设计结构的简单化、操作的简易精度的准确化、成本的降低化、系统的灵活性及实用性等原则，系统整体方案框图如图1所示。
　　2  系统硬件电路设计
　　系统硬件电路包括单片机控制电路、晶振电路、复位电路、LCD12864液晶显示器电路、声音模块电路、键盘模块电路和无线收发电路几部分组成。单片机选用AT89C51芯片功能齐全，可操作性强，具有晶振电路和复位电路，能够实现复位、中断和产生时钟信号的功能，非常适合该系统的硬件设计。
　　显示电路采用的是液晶显示器LCD12864，该显示器有带字库和不带字库之分，该设计选用的是不带字库的显示器，在显示汉字的时候可设定不同的字体，选择性比较多。该显示器内置数字芯片控制器，可以直接和单片机I/O口进行对接。
　　声音模块电路主要是实现铃声的智能控制，该部分电路利用AT89C51单片机内部定时器计数器提供计时信号，通过程序的编写及时间的控制进行显示年月日等信息。该设计可减少时钟芯片的使用，节约成本。程序初始化的时候能实现基本打铃功能对2个闹铃时间进行了赋值，当到了打铃时间时，则蜂鸣器会响起来。当系统设定的打铃时间和当前时钟时间保持一致时，系统就会自动打铃进，响铃后自动退出响铃状态。
　　键盘模块电路使用到的键数目比较少，不宜采用矩阵式键盘，该设计采用功能直观简洁方便的独立式键盘，而且考虑了键盘的消抖问题，共采用独立按键3个，分别与单片机的 P1.5、P1.6、P1.7口相连，分别对应光标移动，时间、日期调整，退出、设定打铃时间的功能。
　　无线收发电路实现打铃和无线通信的功能，采用PT2262芯片和PT2272芯片实现。无线发射编码PT2262芯片，地址码为低电平，接收芯片为该地址码才能接收到数据。数据端口与单片机的P24，P25，P26，P27相连接，通过单片机发送数据给编码芯片。无线接收采用的是PT2272芯片，该芯片的地址码为低电平，与PT2262的地址码相同。该电路在接收到信号时输出电路通过三极管Q2放大电流驱动继电器动作。继电器动作驱动电铃执行动作。
　　3  系统的软件设计
　　系统软件设计包括系统电路图的仿真、系统流程图的绘制和系统程序的撰写3个部分完成。系统电路仿真是在系统硬件电路原理图绘制好后，在Proteus里面仿真运行显示是否可行。程序撰写包括LCD12864驱动程序，时钟计时定时器中断、按键判断和闹铃时间处理等部分程序的撰写。该软件设计中，利用单片机内部定时器作为时钟源，采用单片机内部的T0定时器溢出中断来实现，工作在T1方式下，定时50μs，则连续中断20次即为1s，得到所需时间的最小单位。
　　主循环包括了程序的所有运行状态，程序运行一次所包含的所有的子函数调用，以及定时中断的进行。在程序中，主函数是每个设计的主要思想和主要依据。就相当于一个小的操作系统。主程序主要包含显示程序、定时中断程序、按键检测处理程序和打铃程序。定时中断，利用单片机内部定时器T0产生中断，以中断50ms为基准时间通过20次中断产生1s的时基信号，通过软件计数清零从而得到分钟小时年月日等。打铃函数流程可以实现日期的调整，打铃的序号，打铃设置可以设置20组，可以设置不同的打铃时间。
　　系统测试包括硬件仿真测试和软件测试。系统的硬件设计在Protues仿真软件中实现。软件测试涉及多个子程序，芯片很多都有时钟输入端，需要晶振支持，芯片的读写需在相应的触发沿到来时才能进行。
　　在仿真系统中通过软件程序在硬件电路中运行，如果现实时间与预定时钟对比，运行结果无误差，打铃时间准确。显示器中有个“模”字样，该字样配合按键可以调节不同功能，模式0为正常现实，模式1为时间调节，模式2为日期调节，模式3为星期调节，模式4为打铃序号选择，模式5为秒和分钟设定，模式6为小时设定。
　　4  结语
　　该系统以单片机为核心部件的控制系统，利用软件编程，最终基本上实现了各项要求。基于单片机的校园打铃系统的设计实现了对时间控制的智能化、小型化、价格便宜、经济实惠、能准确无误实现打铃。摆脱了传统方式下由人来控制时间长短的不便，是现代学校必不可少的设备。
　　参考文献
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