基于ATmage8的打鈴器設計

0 引言
本設計根據學校常規教學和臨時教學活動(如考試等)對打鈴時間的要求，對打鈴器的設計進行了改進，使其可分別工作在夏制、冬制、臨時三種模式下。每種工作模式支持多達80個時間點的打鈴輸出，并且根日期的設置，打鈴器可以自動切換冬夏兩種工作模式，實現不同時制的打鈴。如需臨時改變打鈴時間，將系統切換至臨時工作模式，設置打鈴時間即可，極大地簡化了打鈴器的操作。通過電路設計的優化改進，提高了設備的可靠性和操作易用性，并在使用過程中表現出了較高穩定性和實用性。

1 系統硬件設計
打鈴器由ATmega8單片機最小系統、DS1302時鐘電路、LED數碼顯示電路、串行口通訊電路、按鍵電路和打鈴輸出控制電路構成，系統電路如圖1所示。

ATmage8單片機是美國ATEMEL公司的一款高性能、低功耗的8位AVR微處理器，內含32個8位通用工作寄存器、RC時鐘振蕩電路、8K字節的系統內可編程Flash、512字節的EEPROM及1K的SRAM。ATmega8內含豐富的總線接口，并有專門的SPI接口，可方便實現與時鐘電路的連接。
時鐘芯片采用的是DS1302。它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時。在工作過程中，SCM對這些時鐘單元的數據循環讀取，將讀到的時間與打鈴時間比對，以確定是否打鈴。通過修改相應的時間單元，可實現系統時間的調整。
時間顯示采用了4位共陽LED數碼管動態顯示方式，PC口與數碼管的段碼相連，PB0、PB1、PB6、PB7作為位選信號分別控制數碼管的共陽極；S1～S4分別與PD4、PD5、PD6、PD7相連，用于系統設置和時間調整；串行通訊接口電路分別與ATmega8的RXD和TXD引腳相連，通過與PC聯機，可快速完成打鈴器的系統設置、打鈴時間設定及系統時間的調整；SPI接口與DS1302的數據I／O相連，從DS1302中讀取實時時鐘。
PD2與打鈴控制電路相連，電路如圖2所示，打鈴輸出時，該引腳被置為低電平，三極管Q1飽和導通，經光耦隔離并觸發Q2飽和導通，繼電器JD1得電閉合，并觸發雙向晶閘管AK極導通，AC220V電源經BT136的AK極，電鈴線圈得電響鈴。當響鈴時間結束后，PD2被置為高電平，Q1截止，后續電路均失電，響鈴停止。

2 軟件設計
打鈴器上電后，SCM將從片內的EEPROM中讀取設置參數進行系統的初始化，然后讀取DS1302時間單元，將時間通過定時中斷程序顯示出來。在工作過程中，每個打鈴時間點用兩個字節分別表示小時和分鐘的時間值，當秒單元為‘00’時，系統將調用一次打鈴時間比較子程序，以確定當前時間是否打鈴，系統的主程序流程如圖3所示。