一種智能鈴聲控制系統的設計

張彭亮 趙娟

摘? 要：該文采用AT89C51單片機芯片作為控制核心，結合I/O接口、外圍電路和顯示電路構成學校電鈴系統，通過軟件和硬件的設計，該系統能夠實現自動打鈴、日期及時間修改、鬧鈴的設定、多路打鈴時間的設定等功能?？刂破骱碗娾徶g采用無線控制方式實現電鈴的智能控制，并通過液晶顯示屏顯示數據，系統無布線、體積小、性價比高、成本低、可靠性高、操作簡單，適合物聯網時代發展的需求，為學校這類公共場所鈴聲控制系統的智能化起到一定的借鑒意義。

關鍵詞：AT89C51? 智能打鈴控制? 液晶顯示

中圖分類號：TP273 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（c）-0007-02

學校及一些企事業單位通常使用傳統的電鈴聲作為上下課、上下班的作息時間信號，各種控制設備向小型化、智能化發展，作為高新技術之一的單片機以其體積小、功能強、價格低廉、使用靈活等優勢，顯示出了很強的生命力。

1? 系統整體方案設計

系統主要分硬件設計和軟件設計兩個部分，以單片機AT89C51為核心控制模塊，附加晶振復位模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、無線收發模塊和聲音模塊構成智能鈴聲控制系統。整個系統除了具備基本時鐘功能，還可顯示年、月、日等信息。采用單片機控制并配合時鐘芯片，既保證了簡單的系統結構，又保證了控制時間的精度和可靠性。處置之外利用PT2262和PT2272構成的無線模塊，變有線為無線，節約了布線，降低了成本。本著系統設計結構的簡單化、操作的簡易精度的準確化、成本的降低化、系統的靈活性及實用性等原則，系統整體方案框圖如圖1所示。

2? 系統硬件電路設計

系統硬件電路包括單片機控制電路、晶振電路、復位電路、LCD12864液晶顯示器電路、聲音模塊電路、鍵盤模塊電路和無線收發電路幾部分組成。單片機選用AT89C51芯片功能齊全，可操作性強，具有晶振電路和復位電路，能夠實現復位、中斷和產生時鐘信號的功能，非常適合該系統的硬件設計。

顯示電路采用的是液晶顯示器LCD12864，該顯示器有帶字庫和不帶字庫之分，該設計選用的是不帶字庫的顯示器，在顯示漢字的時候可設定不同的字體，選擇性比較多。該顯示器內置數字芯片控制器，可以直接和單片機I/O口進行對接。

聲音模塊電路主要是實現鈴聲的智能控制，該部分電路利用AT89C51單片機內部定時器計數器提供計時信號，通過程序的編寫及時間的控制進行顯示年月日等信息。該設計可減少時鐘芯片的使用，節約成本。程序初始化的時候能實現基本打鈴功能對2個鬧鈴時間進行了賦值，當到了打鈴時間時，則蜂鳴器會響起來。當系統設定的打鈴時間和當前時鐘時間保持一致時，系統就會自動打鈴進，響鈴后自動退出響鈴狀態。

鍵盤模塊電路使用到的鍵數目比較少，不宜采用矩陣式鍵盤，該設計采用功能直觀簡潔方便的獨立式鍵盤，而且考慮了鍵盤的消抖問題，共采用獨立按鍵3個，分別與單片機的 P1.5、P1.6、P1.7口相連，分別對應光標移動，時間、日期調整，退出、設定打鈴時間的功能。

無線收發電路實現打鈴和無線通信的功能，采用PT2262芯片和PT2272芯片實現。無線發射編碼PT2262芯片，地址碼為低電平，接收芯片為該地址碼才能接收到數據。數據端口與單片機的P24，P25，P26，P27相連接，通過單片機發送數據給編碼芯片。無線接收采用的是PT2272芯片，該芯片的地址碼為低電平，與PT2262的地址碼相同。該電路在接收到信號時輸出電路通過三極管Q2放大電流驅動繼電器動作。繼電器動作驅動電鈴執行動作。

3? 系統的軟件設計

系統軟件設計包括系統電路圖的仿真、系統流程圖的繪制和系統程序的撰寫3個部分完成。系統電路仿真是在系統硬件電路原理圖繪制好后，在Proteus里面仿真運行顯示是否可行。程序撰寫包括LCD12864驅動程序，時鐘計時定時器中斷、按鍵判斷和鬧鈴時間處理等部分程序的撰寫。該軟件設計中，利用單片機內部定時器作為時鐘源，采用單片機內部的T0定時器溢出中斷來實現，工作在T1方式下，定時50μs，則連續中斷20次即為1s，得到所需時間的最小單位。

主循環包括了程序的所有運行狀態，程序運行一次所包含的所有的子函數調用，以及定時中斷的進行。在程序中，主函數是每個設計的主要思想和主要依據。就相當于一個小的操作系統。主程序主要包含顯示程序、定時中斷程序、按鍵檢測處理程序和打鈴程序。定時中斷，利用單片機內部定時器T0產生中斷，以中斷50ms為基準時間通過20次中斷產生1s的時基信號，通過軟件計數清零從而得到分鐘小時年月日等。打鈴函數流程可以實現日期的調整，打鈴的序號，打鈴設置可以設置20組，可以設置不同的打鈴時間。

系統測試包括硬件仿真測試和軟件測試。系統的硬件設計在Protues仿真軟件中實現。軟件測試涉及多個子程序，芯片很多都有時鐘輸入端，需要晶振支持，芯片的讀寫需在相應的觸發沿到來時才能進行。

在仿真系統中通過軟件程序在硬件電路中運行，如果現實時間與預定時鐘對比，運行結果無誤差，打鈴時間準確。顯示器中有個“?！弊謽?，該字樣配合按鍵可以調節不同功能，模式0為正?，F實，模式1為時間調節，模式2為日期調節，模式3為星期調節，模式4為打鈴序號選擇，模式5為秒和分鐘設定，模式6為小時設定。

4? 結語

該系統以單片機為核心部件的控制系統，利用軟件編程，最終基本上實現了各項要求?；趩纹瑱C的校園打鈴系統的設計實現了對時間控制的智能化、小型化、價格便宜、經濟實惠、能準確無誤實現打鈴。擺脫了傳統方式下由人來控制時間長短的不便，是現代學校必不可少的設備。

參考文獻

[1] 黃仁.Delphi+Excel實現校園鈴聲控制[J].電腦編程技巧與維護，2016（7）：10-11.

[1] 朱燕叢，徐志超.以51單片機為核心的校園鈴聲控制系統的設計[J].中國高新技術企業，2015（24）：20-21.

[1] 宓小土，戴海興，王松.校園鈴聲系統的開發[J].中國教育信息化，2011（15）：50-52.

[1] 李莉.淺談單片機的鈴聲控制系統設計[J].讀與寫（教育教學刊），2008（6）：86-87，153.