基于单片机的校园打铃系统设计

四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)

摘 要

本设计以单片机AT89C51为控制核心，与DS1302、24C02C和LED等组成校园打铃系统，运用实时时钟芯片DS1302实现时间控制，同时运用LED七段数码管完成当前的年、月、日、时、分、秒和星期以及打铃时间的显示，再利用键盘可以对系统当前时间以及打铃时间进行调节、存储、清空操作，并且使用外部存储器24C02C完成打铃时间的存储。此设计在系统掉电状态下仍可以正常的打铃、时间设定、数据保持，整体性好、人性化强、可靠性高、功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点。

关键词 单片机；AT89C51；DS1302；24C02C打铃

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第1章 绪论

校园打铃系统就是利用现代计算机、通讯等技术，以传统的铃声系统为基础，根据用户对铃声系统功能的要求，由单片机来控制、管理、播放的系统。

通过把播放的内容以数字形式存放在存储器中，然后单片机通过控制软件，按照学校设定的播放时间和内容控制单片机自动将存储器中的数字音乐文件播放出来。铃声控制系统整体由两部分组成：主控中心和终端电铃。主控中心以单片机为核心，包括控制电路、显示电路、键盘电路和存储电路。终端电铃为响应控制设备，通过其自身的控制系统可以获得清晰、响亮的声响。

单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，并且在很多电子产品中也将其用到校园铃声和广播控制。单片机又称单片微控制器，是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词—“智能型”，如智能型洗衣机等。

本次设计是实现一个单片机的校园打铃系统，能过设置打铃时间，同时要求能够在系统掉电时，时间能够继续，数据能够保持，能够实现打铃。

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第2章 方案设计与论证

2.1 系统方案选择与比较

2.1.1 控制模块方案选择

校园打铃系统设计方案有多种，下面提出两种电路方案。

方案一：主要是由石英晶体振荡电路和分频器电路组成的脉冲发生器、校时电路、报时电路以及时、分、秒计数器和译码显示电路等电路组成，其中采用计数器74LS290、译码器74LS49、分频器和八段数码管显示器等器件组成的校园打铃系统，整个系统有控制简单，调试容易等优点，但是其显示功能单一、电路复杂。其组成方框图如下2-1所示：

显示器 显示器 显示器 译码器 译码器 译码器 六十进制秒计数器 单刀双置开关 二十四进制时计数器 单刀双置开关 六十进制分计数器 校时电路 报时电路 晶体振荡器 分频器

图2-1 方案一组成方框图

方案二：采用ATC公司的单片机ATC89C51作为控制器。单片机运算能力强，软件编程灵活，自由度大。它是MCS-51系列单片机的派生产品，在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8051单片机完全兼容，使用时容易掌握；采用ATC89S52单片机稳定可靠、应用广泛、通用性强。

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时钟电路 单片机 显示电路 复位电路 存储电路 键盘电路 声音驱动输出电路

图2-2 方案二组成方框图

方案选择：采用方案一实现的校园打铃控制系统调试容易，价格相对较为便宜，但是电路结构复杂，控制单一，且整个系统性能不是很高，倒计时不是非常精确，功能不完整，如果要求系统调节打铃时间时不容易调整。采用方案二实现的校园打铃系统其电路结构简单，可实现多功能控制，计时精确，全自动化实现其所用功能，并且能在断电的情况下任能正常的实现打铃。因而对于完成此题目，方案二完全能实现设计要求，并且容易掌握，此方案是利用编程来实现，易于调整时间，且I/O接口很多，易于扩展外围电路，故选择方案二。

2.1.2 显示模块方案选择

该系统要求完成当下年、月、日、时、分、秒、星期的显示等功能。基于上述原因，考虑了三种方案。

方案一：完全采用点阵式LED 显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。

方案二：用七段LED数码管完成年、月、日、时、分、秒、星期显示，这种方案只能显示数字、英文字符及一些简单的数学符号，但价格相对便宜。

方案比较：相对比较而言，方案二比方案一更符合此设计要求，方案一采用点阵式LED显示的方法，而设计只要求年、月、日、时、分、秒、星期的显示输出。因此这种方案既软件工作量大，又价格相对较贵，因此权衡利弊，选择方案二。

2.2.3 存储模块方案选择

存储器是整个系统的“连接线”，它是系统稳定工作的保障，为使各个模块稳定工作，须有可靠存储器。下面考虑了两种电源方案。

方案一：采用单片机存储器。该方案的优点是存储方便，节约成本；缺点是断电后存储数据消失。

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