人民武装学院。
信息工程系。
课程设计报告。
人武学院打铃系统的设计。
专业： 电子信息工程技术。
班级： 10电子
姓名： 王斌
学号： pz102024108
指导老师： 王代强。
引言。该时钟控制系统有6位数码显示器，具有实时显示时钟（显示当前时间的小时、分钟及秒）功能，通过外扩锁存器还可以实现多点、多电器设备的控制。该控制系统可广泛用于学校、工厂和机关的自动打铃、电视、室内照明及其他对象控制，同时也可用于家庭或学生寝室进行时间指示及多点时间提醒。
该校园作息时间控制系统实现了对上下课打铃、教学楼照明、学生宿舍灯、校园路灯四个开关量的精确控制。月时间累计误差≤1分钟。系统设有的键盘电路，方便定期进行时间校准。
以下是结合我院作息时间特设计的校园打铃系统。
1、整体设计。
根据设计要求画出系统框图，如图1所示，原理见附录1。
该控制系统是由微处理器、时钟控制芯片、蜂鸣器、数码显示部分以及键盘输入部分所组成。该控制系统设有六位数码管、可以实时显示时间、系统还设有输入键盘，用以修改实时时钟。
系统还采用at89s52作为处理器，用ds12887实时时钟芯片作时钟计时单元，它不仅可以计时，同时内部还有114个非易失ram单元，可以保证时钟及内部ram内的数据不受停电的影响，保护数据不丢失。
显示电路采用了cd4511芯片来完成驱动和译码的功能，另外该芯片具有的数据锁存功能克服了采用软件扫描显示电路所固有的闪烁的问题。
输出驱动电路部分，采用了cd4042反相锁存器来驱动二极管、蜂鸣器工作。
图1 系统框图。
根据贵州大学人民武装学院实际情况对上下课打铃、教室照明、学生宿舍灯及校园路灯四个开关量在一天内的控制时间列表如下：
表1 作息时间控制表。
2、硬件设计。
按系统框图总体划分三个设计部分如下：
2.1 系统部分。
单片机采用片内带有4kb eeprom的at89c52，这样就不需要再扩展片外程序存储器，可以简化设计线路；用一片74ls138译码器提供5个外部地址（cs0、cs1、cs2、cs3、cs4），分别对于6个七段码显示器、1个时钟芯片和1个锁存器地址；采用一片时钟芯片ds12887为系统提供准确时间。该芯片内部自带锂电池，计时精确，不受系统电源影响；at89s52的t0与t1相连，利用单片机内部的定时/计数器完成15秒打铃控制。如图2所示。
图2-系统部分原理图
2.2 键盘接口电路。
键盘是由若干按键组成的开关矩阵，它是微型计算机最常用的输入设备，用户可以通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。本系统中采用独立式按键结构，如图3所示，各按键相互独立地接通一条输入数据线，当任何一个键按下时，与之相连的输入数据线即被置0，而平时该线置1。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。
当功能键不很多时，采用该种方式比较合适。
图3-键盘接口原理图。
2.3 显示部分。
选用6个七段数码管分别显示时、分、秒，数码管的驱动选用具有译码、锁存、驱动功能的cd4511芯片，显示数据来自ds12887的时单元、分单元、秒单元，经p0口（bcd码）送到cd4511芯片，译码后再送到显示器输出显示。如图4所示。
图4- 显示部分原理图。
2.4 输出控制部分。
输出控制信号由p2口送到锁存器锁存，经74ls04芯片驱动相应的输出部分动作。例如：要开路灯执行指令mov p2,#02h 即可，而若执行指令mov p2,#e0h ,则是路灯、学生宿舍灯和教室灯全部打开。
p2口各位所控制的对象见表2，输出部分原理图如图5所示。
表2 位控表。
图5-输出部分原理图。
3、ds12887的功能及工作原理。
ds12887是一个dallas公司生产的实时时钟芯片，它把时钟芯片所需的晶振电路和外部锂电池等相关电路都集成与芯片内部，具有低功耗、工作稳定、功能集成度高、计时精确、与各种微处理器接口简便、在没有外接电源情况下可正常工作10年等一系列优点。它主要由振荡电路、分频电路、周期中断、方波选择电路14字节时钟和控制单元、节非易失ram、十进制、二进制加法器、总线接口电路、电源和写保护单元、内部锂电池等部分组成。
图6 ds12887的引线端子排列图。
各引线端子功能分配如下：
ucc、gnd——直流电源（+5v）电压，当ucc低与4.25v时读写禁止，当ucc低与3v时，电源切换至内部锂电池。
mot——（模式选择）：mot接ucc为motrola方式，mot接gnd为intel方式。
sqw——方波输出。
ad0～ad7——双向数据/地址复用线。
as——（地址选通输入）用于实现信号分离，在as信号的下降沿把地址锁入ds12887。
ds——数据选通或读输入。
r/w——读写输入。
cs——片选输入。
irq——中断申请输入。
reset——复位输入。
ds12887利用as（地址选通信号），可以对总线分时复用的微处理器实现简便的接口。
从00h—09h 10个单元为时钟、日历及闹钟单元，其内容可由程序写入或读出。其初始值在芯片初始化时由程序写入，其值可用bin值（二进制数，编程时写作16进制数）或bcd值，这由寄存器b的dm位（b2）决定。时钟初始化时，寄存器b的set位（b7）必须置1，采用每天12h或24h制有寄存器b的24/12位（b1）决定。
在12h制时，时字节的最高位为1表示下午（pm）。在各单元的内容写完之后，将寄存器b的set位清0，时钟即开始运行。这三个闹钟单元有两种用法。
①根据写入到三个闹钟单元的时分秒值，每天产生闹中断一次；②在各闹钟单元写入“自由”码=0c0～0ffh，即最高两位为“1”时为“自由”状态。如时钟单元写入0c0～0ffh，则每小时闹一次，在时闹和分闹两单元写入0c0～0ffh，则每分闹一次，在三个闹钟单元均写入0c0～0ffh,则每秒闹一次。
ds12887内部的4个可由程序访问的寄存器。
寄存器auip(b7)——时间的更新正在进行位。uip=1，表示正在进行。uip=0不更新，此时读写时钟日历字节有效。
dv2、dv1、dv0——这三位用于**器开关和复位计数器链，当他们为010组合时将打开**器并允许rtc保持时间；为11x（x为0或1）组合时将使能**器并保持计数器链为复位状态。在把010写到 dv0、dv1、dv2之后500ms将发生新的数据更新。
rs3、rs2、rs1、rs0——速率选择位，用于选择周期中断的速率和sqw输出的方波速率，如rs3～rs0全为0，则禁止分频器输出，如表4所示。
表9 ds12887方波输出频率的选择。
寄存器bset——设置位。时钟不更新，set=1用于时钟初始化。set=0时钟每秒更新一次。
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