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多功能微电脑打铃广播一体机

微电脑打铃广播一体机是学校、部队、工厂等部门使用的一种简洁型、便携式打铃与管理的控制器，既可输出音乐打铃，又可控制电铃打铃，还可程序控制外部音源或者扩音设备的工作；既可用来做广播机信号源，又可用于智能广播控制器；既可话筒输入广播，又可线路输入广播；既可使用内部固定乐曲和高保真录音音乐，又可根据自己的喜好手动录音。可谓一机在手，用途多多。
该系统的音乐打铃具有十几首曲目供打铃选择，以区分不同用途的铃音；电铃打铃有3种不同的打铃规律。不论是音乐打铃还是电铃打铃，均可使用不同的音乐声和电铃规律来区分预备铃、上课铃和下课铃。 系统内置专用时钟模块，交流停电后时钟可照常走时，即交流停电情况下可维持2～3年正常走时，保证了时钟工作的持续性。
音乐打铃、电铃打铃、广播控制和电器管理控制，每路分别有128个定时时间设置，一般场合均可使用。
一、 电路原理框图：
电路原理框图如图2所示。

图2
打铃广播一体机使用一片微电脑组成一个单片机最小系统完成管理控制工作。输入信号通过键盘输入和红外遥控器两种方法输入，输入的数据储存到储存器中已被在控制过程中调用。一体机有一个显示板，显示板上有5个数码管，分别显示时间小时和分钟以及星期，显示板上面有两个状态指示灯和5个数点指示灯分别指示不同的工作状态。一体机上的时钟信号来自专用的时钟IC，时钟IC具有万年历功能，在这里仅仅取用其中的部分数据。时钟模块在交流停电状态下由备用电池供电，保证正常的时钟走时。
打铃广播一体机最终是完成对电铃打铃的管理，完成对电器控制的管理，完成对原有广播系统的管理，完成音乐打铃的管理。管理分为手动和定时自动控制两种情况，定时管理的时间控制靠精确的时钟模块提供准确的时间完成控制。
使用内部功放和原有广播系统完成广播或者音乐打铃的信号源来自内部的数码录音，来内部的使用软件编写的音乐曲目，来自本机上的话筒和外部的信号源。这些信号源除可以控制有无外，还有一个电子模拟开关统一进行管理信号源的切换，以达到输出不同的广播、不同的音乐打铃的铃声的目的。
一体机的电源有为功放电路提供的正负平衡的18V电源，有为继电器提供的12V电源，有为单片机提供的5V工作电源和为数码录音IC提供的3V工作电源。
本机有一个监听电路，用来监听内部或者外部打铃及广播的内容。
二、 分解的电路原理图与解说
1、 时钟与数据储存器：
时钟与储存器电路如图3所示：储存器和专用时钟IC均使用IIC通讯方式与单片机通讯，两个IIC器件的地址不同，单片机根据不同的地址分别对不同的器件进行数据传送，储存器AT24C16用来储存键盘或者红外遥控器输入的数据，正常工作时，单片机从储存器中取出数据进行定时比较。时钟模块DS1307除在校正时间时需要写入数据外，其它时间都工作在读出数据的状态下。DS1307的OUT脚设置成输出1HZ的时钟输出，该输出直接驱动秒点闪烁，同时被单片机的一个输入口检测，当出现输出变化时刷新一次显示屏。

微电脑IC4是电路中的核心元件，使用P89C51RD2FN单片机。它完成协调、控制外围器件正常、协调地工作的任务。它周围器件有专用时钟模块IC2,型号是DS1307,时钟模块使用IIC通讯方式，内部万年历到2099年，自动闰年处理，DS1307在正常交流供电情况下不消耗备用电池能量，当交流供电断电后，始终正常走时通过内部备用电池来提供能量，其消耗的电流仅2微安。数据储存器IC3，型号AT24C16,与主机IIC通讯，具有16K数据位的储存量。两个IIC通讯的器件使用统一的IIC总线通讯。单片机直接的外围器件还有两块语音模块IC9和IC10,型号是ISD4004-8,ISD4004语音模块与单片机之间采用SPI串行通讯方式，两个语音模块共用串行总线，语音块的使能是通过单片机分别对语音块使能脚的控制来完成。该语音IC可以反复擦写，擦写寿命为1000000次，语音内容可保存100年。语音快可执行的控制指令有“从当前行录音”，“从指定位置录音”，“从当前行放音”，“从指定位置放音”“器件上电”，“器件掉电”，“操作停止”等10条指令，限于篇幅问题此处不在详细叙述该器件的其它特性。有兴趣者可以参看〖无线电〗杂志2003年电子制作征文大赛中的“数码录音自动播放机”一文的详细内容。单片机同时担任3路输出中的继电器控制，同时接收键盘输入，控制显示屏的显示数据的不断刷新，控制20W功放输出模块的静音管理和输出单片机编程的音乐曲目等等。
2、 电源供电电路：
AC220V的交流电源通过35W的电源变压器变压后，经过整流、滤波、稳压后为个部分电路提供电压值不等的电源。电源变压器次级是一个双绕组输出，中心抽头为公共端，两个绕组通过桥式整流电路整流后，通过两组对称的滤波电路滤波后，得到正负18V电源为音频功放模块供电，功放模块是本机在功放输出期间的主要耗电器件，12V继电器和内部监听功放的供电通过12V三端稳压器IC7从VDD电源来获得12V电源为继电器供电，IC8再次稳压获取5V电压为单片机供电，IC9再次稳压获得3V电压为语音电路供电。

3、 键盘、显示与红外接收电路：
键盘电路有7个I/O口组成，鉴于I/O口的连接参照电路图3.通过键盘插座与面板电路连接，键盘电路如图5所示。

3个继电器受单片机控制，其输出触点根据定时自动控制和人工手动控制来完成开关，
用来接通电铃、广播系统和电器的供电电源。
①、 通过“电铃控制器”控制电铃发出不同持续时间、不同间隔时间、不同打铃次数的电铃铃声，实现打铃内容可区分的电铃打铃；
②、 通过“广播控制器”对现有的普通广播系统供电，并控制音乐信号通过电子开关输出到外部的广播系统中发出音乐铃音。广播控制器除控制音乐打铃的任务外，也可按外部信号源提供的信号进行广播；
③、 通过“电器控制器”完成对某些电器的电源管理控制，例如：学校的路灯，校园报刊栏等等。
音乐铃声可以通过机内“20W高保真功放”发出音乐铃的声音，也可以通过广播管理通过广播系统发送铃声，此处以通过20W功放来完成打铃、广播和扩音来叙述机内功放的工作过程。
本机中的功放既可以输出打铃信号，也可以用于会议扩音和广播，功放模块使用一块带有静音管理的双声道电路，其型号是TDA2616。在非工作期间，功放模块的静音管理开启
上述的4路控制的控制方式可以是手动控制，更主要的是使用定时功能完成的自动控制。定时控制的设置中可以设置时间、工作方式、音乐铃声的选择、循环执行的遍数等等。用户输入可以通过“键盘”输入，也可以使用“红外遥控器”进行输入设置。输入的数据储存到一个非易失储存器中，这种储存器在掉电状态下数据不会丢失。非易失储存器使用AT24C16,储存器容量是16K数据位，完全可以容纳四路控制每天定时128次的任务。
定时工作方式，工作时段等设置按“周”进行设置。在一周时间内又可将某期段设为工作段。例如：音乐打铃是按“天”循环打铃，还是在一个星期中的某段期间内进行打铃。在一周时间内可以任意设定定时工作时间段连续的天数。
显示器使用5个数码管，分别显示小时、分钟和星期，小时和分钟数据之间有秒点指示灯按秒钟闪烁。5个数码管对应的5个小数点分别用来作状态指示，前面4个数点对应1～4路的定时工作方式，数点灯点亮，表示对应路定时功能开启，否则关闭了定时功能。这种使用分路定时管理来开启或关闭定时功能的方法非常方便用户的使用操作。最后面的一个数点指示键盘锁定。
该打铃器电路中使用了一个专门的时钟模块，该时钟模块在交流停电状态下能够正常走时，保证了时钟工作的准确性和可靠性。
该机内部使用两块美国ISD公司的语音IC，型号是ISD4004-8,该语音模块保真度好，每块语音电路储存语音的时间是8分钟，两块语音电路可以储存16分钟的语音信号。该机内共有19段音乐或者语音，前面的1～5段是固定在储存器内的音乐曲目，不占用语音模块的空间，6～12段音乐铃声音乐出厂前已经录制到语音模块中并进行保护，用户未经许可不能擦除，后面的13～19段留给用户自由录制音乐段，这7段内容的时间大约是13分钟左右。用户可以进行删除、覆盖、反复使用。
三、软件框图：

首先对单片机及外围电路进行初始化处理，并从时钟模块中读出数据，显示当时的时间。
本电路有两种输入方式，一种是键盘输入，另一种是红外遥控器输入 ，键盘数据采集采用键盘扫描方式进行，红外遥控器输入采用外部中断0中断读出，采用外部中断的目的是能够及时读取红外遥控器信号。
在设置输入中，当微电脑查询到有键盘数据或者读取到红外遥控器输入数据后，微电脑通过对数据进行鉴别、判断、处理后，根据数据的分类储存到储存器的相应地址中，以备后面的程序从储存器中读出相关的数据使用。
在正常的工作状态下，微电脑查询到键盘输入数据或者读取到红外遥控器命令后，根据命令的内容完成对应的操作。
显示屏采用静态显示，每秒钟刷新两次，即便在输入数据的时候，更新数据的显示也已经足够快捷。
4路定时的时间设置的分辨率是分钟，所以每到分钟进位的时候，根据4路定时功能是否开启来决定是否对该路进行时间比较。对开启定时功能的定时路，微电脑将当前时间与设置储存到储存器中的时间进行比较，当两个时间满足相等的条件后，再从数据中提取对应的开关机数据等，根据设置的数据作出相应的管理操作。
四、 印板图与制作：