基于ATmage8的打铃器设计

0 引言
本设计根据学校常规教学和临时教学活动(如考试等)对打铃时间的要求，对打铃器的设计进行了改进，使其可分别工作在夏制、冬制、临时三种模式下。每种工作模式支持多达80个时间点的打铃输出，并且根日期的设置，打铃器可以自动切换冬夏两种工作模式，实现不同时制的打铃。如需临时改变打铃时间，将系统切换至临时工作模式，设置打铃时间即可，极大地简化了打铃器的操作。通过电路设计的优化改进，提高了设备的可靠性和操作易用性，并在使用过程中表现出了较高稳定性和实用性。

1 系统硬件设计
打铃器由ATmega8单片机最小系统、DS1302时钟电路、LED数码显示电路、串行口通讯电路、按键电路和打铃输出控制电路构成，系统电路如图1所示。

ATmage8单片机是美国ATEMEL公司的一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，内含32个8位通用工作寄存器、RC时钟振荡电路、8K字节的系统内可编程Flash、512字节的EEPROM及1K的SRAM。ATmega8内含丰富的总线接口，并有专门的SPI接口，可方便实现与时钟电路的连接。
时钟芯片采用的是DS1302。它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时。在工作过程中，SCM对这些时钟单元的数据循环读取，将读到的时间与打铃时间比对，以确定是否打铃。通过修改相应的时间单元，可实现系统时间的调整。
时间显示采用了4位共阳LED数码管动态显示方式，PC口与数码管的段码相连，PB0、PB1、PB6、PB7作为位选信号分别控制数码管的共阳极；S1～S4分别与PD4、PD5、PD6、PD7相连，用于系统设置和时间调整；串行通讯接口电路分别与ATmega8的RXD和TXD引脚相连，通过与PC联机，可快速完成打铃器的系统设置、打铃时间设定及系统时间的调整；SPI接口与DS1302的数据I／O相连，从DS1302中读取实时时钟。
PD2与打铃控制电路相连，电路如图2所示，打铃输出时，该引脚被置为低电平，三极管Q1饱和导通，经光耦隔离并触发Q2饱和导通，继电器JD1得电闭合，并触发双向晶闸管AK极导通，AC220V电源经BT136的AK极，电铃线圈得电响铃。当响铃时间结束后，PD2被置为高电平，Q1截止，后续电路均失电，响铃停止。

2 软件设计
打铃器上电后，SCM将从片内的EEPROM中读取设置参数进行系统的初始化，然后读取DS1302时间单元，将时间通过定时中断程序显示出来。在工作过程中，每个打铃时间点用两个字节分别表示小时和分钟的时间值，当秒单元为‘00’时，系统将调用一次打铃时间比较子程序，以确定当前时间是否打铃，系统的主程序流程如图3所示。