智能打铃器的原理及设计应用分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇智能打铃器的原理及设计应用分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要智能打铃器广泛用于学校、机关及工厂企事业单位，可实现作息时间的定时周期性打铃。文章采用Inter公司生产的AT89S52单片机作控制，应用Philips生产的PCF8563芯片作基准时间，考虑到断电数据易丢失的特点，采用Atmel公司高密度非易失性储存特性的AT24C02芯片作为数据存储器而开发的一种新型打铃器。

关键词AT89S52；PCF8563；AT24C02；I2C总线

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0023-02

由于实际应用需要，微型机向两个方向发展：一个是高速度，大容量，高性能的高档微机发展。另一个主要应用于控制领域，完成各种测试和控制功能的单片机。纵观单片机30年的发展历程。单片机今后将向多功能，高性能，高速度，低电压，低功耗，低价格，电路简单，内存储量大的方向发展。

1总体设计及工作原理

1.1 机型及器件选择

本设计采用低功耗AT89S52芯片和实时时钟芯片PCF8563S和可擦除的AT24C02芯片。

主控器件是AT89S52单片机。时钟/日历芯片PCF8563。AT89S52是一个低控高性器件采用ATMEL公司高密度，非易失性存储制造，并兼容MCS-51标准指令系统及80C51引脚结构。

1.2 智能打铃器总体设计思路

本设计采用PHILIPS公司生产的PCF8563时钟芯片产生基准时间，ATMAL公司生产的AT89S52芯片作为中央处理器，AT24C02作为定时时间存储器，该芯片具有掉电后数据不丢失，可反复多次擦除和读写等优点。由单片机AT89S52产生1min的脉冲作为中断信号，AT89S52第9引脚通过I2C总线将PCF8563基准时间读入并与它从AT24C02逐条读人的时间进行比较，如相等，打铃时间由单片机的P0口和P2口经反相器驱动七段LED并显示，同时置P1.0为高低电平，通过三极管驱动继电器吸合和打开来控制打铃。键盘输入校时时间和定时时间。

图1总体设计

1.3 软硬件功能划分

硬件：键人校时信号，LED显示，扬声器，报警提供基准时间，AT24C02存储器作息时间。

软件：利用AT89S51中断功能将设定时间与基准时间比较，如果一致，P1.0置1。并实现时间校对功能。

2总体电路图及工作原理

2.1 系统硬件电路图设计

AT89S51芯片与PCF8563S时钟芯片及AT24C02接口电路。80C52的P0.0口与PCF8563的5脚和AT24C02的5脚连接，组成数据输入端，80C52的P0.1口与PCF8563的6脚和AT24C02的6脚连接构成时钟信号， SDA，SCL，/INT0均为漏极开路，必需加上拉电阻。PCF8563的1脚与2脚X1，X2分别为反向器的输入输出端。可在X1端接入32.768KHZ石英晶振，配置成片内振荡器。VDD接锂电池与二极管共同构成掉电保护装置。避免数据存储器中的数据丢失。AT24C02的WP端接地，使其具有可读写功能。

1）驱动显示和键盘电路。LED七段显示由80C52通过反向器直接驱动，并由P0.2-P0.7口选择灯亮灭，由P2.3-P2.7口接上拉电阻通过按钮键入校时，移位等信号。P2.0-P2.2口接发光二极管来显示响铃天数，不同灯亮代表不同天数，C3、C4为瓷片滤波电容，增强输出电压稳定性。二极管具有过载保护作用。

2）响铃接口电路。单片机将读入的PCF8563时间信号经过时间处理，输出显示程序，在P0口上为选择位.在显示信息包括当前时间时，分，秒信息。由P0.1-P0.6端口输出经三极管驱动并显示。被驱动为共阴极电路。

键盘接口有四个键：一个设定/确认键，一个修改+1键，一个修改-1键，一个移位键。对应的时、分、秒有三个LED，LED亮表示对应的时，分，秒等数据可按修改键修改。设定确认键有两种状态：设定和确认。首次下为设定时间状态，再次按下为确认状态。将设定时间数据处理后写入PCF8563，两种状态互相循环。在设定时间状态，首次移位为时位，对应亮。按下移位键，LED移位灯接 时-分-秒逐次循环；按下修改+1键或修改-1键在相应位的数据进行+1或-1操作。

扬声器P1.0口输出高低电平而控制晶体放大管，达到控制继电器的开关的吸合从而控制扬声器通断。

2.2 原理图

图２原理图

3系统软件设计

3.1 编程思路

本系统采用中断方式执行校时，时间比较，时间显示各功能。

3.2 编程流程

1）主程序。由PCF8563输出的时钟信号送入AT89S51的/INT0中断，如有中断申请，关中断进行时间比较，再开中断，显示时间。

2）时间比较流程。首先读PCF8563时，分，秒数据进入数据缓冲区，秒数据为00H时读第一条定时时间并开始比较。如果秒数据不为00H，则回判断；小时、分、秒是否相等，秒值比较相等，响铃。秒值不等，返回读定时时间。

先设置PCF8563定时器工作模式，再初始化移位键设定/确认键标志位。设置为边沿触发方式中断，开中断，设定键按下，关中断。没有返回设定键，有确认键按下，将设定时间写入PCF8563。定时作息时间+1，是否小于80，小于，开中断。小于，返回设定键。确认键没按下，移位键按下，移位对应位LED灯亮。移位键没按下。+1键按下否，按下，对应数据位+1并返回；+1键没按下，-1键按下，对应数据位-1，返回设定。由于考虑到AT24C02内存的影响，定时次数最大设定为80次。

3）时分秒设定流程：读PCF8563第一条时间数据，时间显示。+1键按下，时间+1；判断是否#60，是清零；不是#60返回读PCF8563时间，数据。+1键没按下，-1键是否按下，按下，时间+1；

没按下，返回读PCF8563。

4）INT0中断子程序。当时钟芯片PCF8563引脚输出中断信号时，AT89S51保护现场。读时间，显示时间，恢复现场，返回。等待下次。

5）打铃天数设定流程。

表1寄存器概况

表2BCD寄存器格式概况

将按流程图编写好的程序“烧入”单片机中，经测试，该打铃器能实现全天或5天或6天24次的打铃，每次打零时间可编程设置，达到了预期设计要求。

参考文献

[1]李刚.51系列单片机系统设计与应用技巧[M].北京航空航天大学出版社，2004.

[2]周航慈.单片机程序设计基础[M].北京航空航天大学出版社，2003.

[3]周航慈.单片机应用程序设计技术（第3版）[M].北京航空航天大学出版社，2011.

[4]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计（第4版）[M].北京航天航空大学出版社，2007.

[5]陈海宴.51单片机原理及应用――基于Keil C与Proteus[M].北京航空航天大学出版社，2010.

作者简介

于秀云（1966－），女，内蒙古赤峰人，讲师，本科，研究方向：电子信息技术。