2.2系统框图

根据系统的性能要求作出系统框图如图2-1下所示。

电源模块复位电路单片机键盘电路时钟模块教室灯显示模块电铃模块寝室灯 图2-1系统框图

该系统由单片机、教室灯、寝室灯、时钟模块、显示模块部分以及键盘输入分所成。电源模块为单片机和其它电路提供电源，时钟模块提供当前时间，显示模块可以实时的把当前时间显示出来，可以显示年、月、日、时、分、秒，键盘电路用于校准当前时间还可以学校教学楼灯关闭和宿舍灯关闭。

2.3方案选择

根据设计要求实现的功能,可以采用不同的设计系统方案如下。

2.3.1电源模块

电源模块是为系统提供电源，本设计中用到的是正5V的直流稳压电源。

方案一：采用串联反馈式稳压电路获得直流稳压电源。该电路由比较放大电路、稳压管、三极管、限流电阻及两个取样电路组成，此电路由主回电路式起调整作用的BJTT与负载串联而得名的。但它的输出电源不可能绝对稳定的，只能是基本稳定，且负载电流较大时，调整管的集电极损耗大，电源效率低，有时还要配有庞大的散热装置[4]。

方案二：本设计用到的电源为5V，属于中小功率稳压电源，所以可以采用三端稳压芯片LM7805。用其设计的是线性开关，线性稳压电路，具有结构简单、调节方便、输出电压稳定性强、纹波电压小等优点，但是，在负载

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电流较大且输出电压较低时，其自身的功耗很大。但如果给本系统供电，完全满足要求。

综上所述，我选择方案二。

2.3.2单片机选择

方案一：采用STC89C2051芯片，它具有体积小、功耗小。含有中断、定时/计数器。本次设计需要非常大的编程量，虽然其价钱相对便宜，但IO口数和存储空间相对较少，所以此芯片不利于系统的工作和系统功能的扩展。

方案二：采用STC89C51芯片，内部具有4KB ROM存储空间，它具STC89C2051芯片的所有功能，且IO口数相对较多，价钱相对也比较便宜，但存储空间不是非常大，而本次的设计需要大量的存储空间。

方案三：采用STC89C52芯片，STC89C52是一种低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，它具有STC89C2051和STC89C51芯片的所有功能，且IO口数非常多，且比STC89C205和STC89C51多功能多[5]。价钱虽然比STC89C2051和STC89C51昂贵，但存储空间非常大，可以到达8K。而本次的设计正需要此容量的空间。还有具备在线可擦除技术，对电路进行调试时，不需要多次拔插，不会对芯片造成损坏。

综上所述，我选择STC89C52芯片作为本次设计的主控芯片。

2.3.3显示模块

在日常生活中，我们对显示器并不陌生。显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED 数码管、液晶显示器。

方案一：采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格适中，对于显示数字比较合适，采用动态描法与单片机连接时，虽然占用的单片机口线少，但连线还需要花费一点时间，且不容易控制，所以也不用此种作为显示。

方案二：采用点阵屏显示，点阵屏是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合，若采用显示数字显得太浪费，且价格也相对较高，所以在此也不用此种作为显示。

方案三：采用LCD1602液晶模块，LCD1602 液晶模块内部的字符发生

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存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，内置192种字符，包括阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符都有一个固定的代码，且价格便宜，操作简单，容易控制[6]。

综上所述，我选择LCD1602作为本设计的显示模块。

2.3.4时钟模块

方案一：采用单片机自带定时器进行计时，外加存储器保存数据， 普通键盘输入。由于单片机进行软件计时，硬件成本比较低，但是误差比较大，需要校准，日后的维护工作量比较大。可用廉价的STC24C04等存储器保存数据，读写比较容易。对于普通的独键盘，设置量比较大，改用矩阵键盘又会占用较大的电路板空间。

方案二：采用实时时钟芯片计时。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI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和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力[7]。

综上所述，我选择DS1302为本设计提供时间。

2.4本章小结

本章主要介绍了各个模块元器件的选择，比较各自的优缺点，最后综合比较结果，最后选择采用STC89C52芯片作为设计的主控芯片，三端稳压芯片LM7805为电路提供电源，DS1302作为时钟，采用LCD1602液晶模块为显示部分。综合上述方案，电路也相对简单了，其系统也达到高性能指标，完全具有可靠性高、功耗低、操作维护方便、性价比高等特点。

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第3章 硬件电路设计

硬件电路是保证整个系统正常工作的基础，其性能优劣直接影响到整个测控系统工作的可靠性、安全性和连续性。硬件电路的设计过程中，始终以实用化为最终目标。其原则为：第一，努力提高控制系统检测信号的准确性和可靠性；第二，从用户的角度出发，方便安装、调试、运行及维护；第三，在满足性能要求的前提下，尽量简化硬件系统，降低系统的总体成本[8]。

3.1系统硬件概述

基于单片机的校园时间控制系统的硬件设计应满足整个装置的技术要求和相关功能的实现。该装置由单片机控制电路、时钟电路、液晶显示器、响铃电路和电源等组成，各组成模块的工作原理和电路设计接下来将做具体的介绍。

3.2单片机控制电路设计

单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格低。一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，在设计时，除了保持性能高外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下尽可能用软件功能取代硬件功能等。

同时单片机还需满足消耗的功耗低，性能高，高密度非易失性基本性能。综上考虑，本系统选择了STC89C52单片机。

3.2.1STC89C52简介

STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次以上。该器件采用STCMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容[9]。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STCMEL的STC89C52是一种高效微控制器， STC89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。下

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