以51单片机为核心的校园铃声控制系统的设计

1、以51单片机为核心的校园铃声控制系统的设计 摘要：基于目前“绿色环保”生活环境的要求，文章设计了一种以at89s52单片机为核心的新型自动音乐电铃，音乐为悦耳的铃声并可按设定好的时间自动打铃。该系统可以通过键盘电路对当前的时间值进行校正，通过液晶屏进行数据的显示还可实现强制打铃的功能。 关键词：51单片机；at89s52；校园铃声；控制系统；自动打铃；时间校正 文献标识码：a 中图分类号：tm421 文章编号：1009-2374（2015）24-0020-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2015.24.010 1 设计目的及实现功能 1.1 设计目的 目前广泛应用的传

2、统电铃噪音大，声音刺耳，不符合人们追求。基于此，该课题采用51单片机技术设计了一种新型自动音乐电铃，可按设定好的时间自动打铃，而且改变了以往那种单调的“铃铃铃”的铃声，而是以音乐的形式代替。该设计的核心控制器件为at89s52单片机，通过专用的时钟芯片ds1302进行计时，采用1602液晶屏进行数据的显示。在声音播放上使用了lm386功放芯片驱动小喇叭实现。同时设计了按键电路，可以通过键盘电路对当前的时间值进行校正，还可实现强制打铃的功能。 1.2 本课题实现功能 （1）时钟功能：能显示年、月、日、时、分、秒；（2）键盘功能：能校正年份、日期、时间；（3）打铃功能：按指定时间打铃即播放音乐，上

3、课播放一首音乐，下课播放另外一首；（4）设置手动打铃按键和强制停止打铃按键。 2 硬件设计 2.1 硬件设计原理 本系统的硬件主要由单片机控制部分、键盘电路、lcd液晶屏显示电路、时钟电路、喇叭驱动电路组成。 2.2 单片机最小系统 单片机选用at89s52，它是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，片内具有8k的可反复擦写可系统编程flash只读存储器和256 bytes的随机存取数据存储器即ram，采用的是高密度非易失性存储技术制造，并且与标准80c51指令系统及引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在系统可编程，所以适用于常规编程器。它的flash程序存储器既可以在线编程，也可用传

4、统方法进行编程及通过8位微处理器于单片机中，使得at89s52成为为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。 单片机最小系统包括三部分：单片机，晶振电路，复位电路。其中电源、复位电路、振荡电路是最小系统启动的必要条件。 2.3 键盘电路 按键是各种电子设备最基本的人机交互界面，良好的按键是电子产品美观易用的基础。键盘分又为独立式键盘和矩阵键盘，由于本设计中键盘只用于对时间进行校对，用到的按键个数比较少，所以本设计采用独立式键盘，它们的功能分别为：设置按键、减按键和加按键。每个按键连接单片机的一个i/o口。 有两种方法消除按键下按时产生的抖动，分别是硬件消抖和软件消抖。 硬件消抖的方法

5、是通过硬件电路消除按键按下和按键释放时产生的抖动，从而使按键保持两种状态：高电平或者低电平。软件消抖的方法是在检测到按键被按下时先延时一段时间，然后再次对按键状态进行判断，当按键释放后，也要经过数毫秒的延时，以消除后沿抖动。考虑到硬件去抖还要增加外部电路，所以本设计中采用的是软件去抖的方法。 2.4 lcd液晶屏显示电路 本文设计的自动打铃系统通过lcd1602液晶屏显示日期。lcd1602液晶屏属于字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块。它由若干个57或者511的点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以用显示一个字符，能够显示16*2，即32个字符，分两行进行显示。lc

6、d1602液晶屏内部存储器内置了160个常用的点阵字符，比如：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、日文假名等，同时为每一个字符编写了一个固定的代码，在运行时识别的是ascii码，所以我们在编程时可以用ascii码进行数值操作，编程时也可以直接通过字符进行显示。 其显示部分引脚接口如图1所示： 图1 lcd液晶屏显示电路 2.5 喇叭驱动电路 本设计采用lm386对音频信号进行放大，进而驱动喇叭发出声音。lm386是一种音频集成功放，自身功耗低，约为4ma；电压增益可调整（20200）；可用于电池供电电源电压范围大，412v或518v；外接元件少、总谐波失真小，广泛应用于录音机和收音机之中

7、。本设计中音频信号的输出口为单片机的p3.1口。具体电路图如图2所示： 图2 喇叭驱动电路 2.6 时钟电路 ds1302是一个美国dallas公司推出的一种高性能、低功耗、带ram的实时时钟芯片，可以提供秒、分、小时、日期、月、年等信息，并且还有软件自动调整的能力，可以通过配置am/pm来决定采用24小时格式还是12小时格式。采用三线接口与cpu进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或ram数据。 采集时钟芯片ds1302，单片机通过时钟中断程序读取ds1302内时钟数据，然后通过lcd1602进行显示。设计电路图如图3所示： 图3 时钟电路 3 系统软件的设计 3.1 主

8、程序 主程序实现的功能：与硬件相结合实现酒精浓度检测仪的所有功能。对各个功能子函数进行调用。它的工作流程为：首先初始化定时器、单片机、液晶屏及时钟芯片，然后扫描按键状态，如果调整时间按键没有按键，则调用液晶屏显示程序，接下来扫描强制打铃按键，如果该按键按下，则音符计数清0，然后将当前的时间值与单片机内设定好的打铃时间进行比较，如果达到打铃时间，则音符计数清0，最后就是音乐播放了。 3.2 时钟读取流程 首先读取温度值，然后分别从ds1302读取秒、分、时、日、月、年、星期的值，然后通过液晶屏显示温度、秒、分、时、日、月、年、星期的值。 3.3 液晶屏显示流程图 程序开始前先对液晶屏进行初始化，接下来数据显示时先发送字符显示位置，然后送出要显示的数据，结束显示。 3.4 按键扫描流程 三个按键分别连接单片机的p3.4，p3.5，p3.6，p3.7三个端口，由于单片机p3口内部具有上拉电阻，所以不再需要外加上拉电阻。 3.5 音乐播放流程图 首先查询当前音乐的音符及音高，然后据此查询到所应对应的频率及节拍数，根据此频率给定时器赋值，根据节拍进行声音延时。 4 结语 随着电子产品的发展，市场上各种类型的自动打铃系统层出不穷，而且是结合了各种设备的综合应用系统，能实现的功能也是越来越强大便捷，例如基于校园网的自动打