林鈺洲

摘要：該文設(shè)計(jì)了一款提醒老人用藥的電子鬧鐘，其主要內(nèi)容是電子電路和軟件編程兩大塊的內(nèi)容。電子電路部分是以STC89C52為核心，結(jié)合DS1302時(shí)鐘模塊、LCD1602模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、42步進(jìn)電機(jī)、12V電源等實(shí)現(xiàn)對(duì)用藥系統(tǒng)的控制。電路實(shí)現(xiàn)了時(shí)間顯示、時(shí)間調(diào)整、定時(shí)提醒鬧鐘、自動(dòng)出藥等功能，經(jīng)過實(shí)踐該系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)目的和要求。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；DS1302；AT89C52；提醒老人用藥

引言

嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要方向之一，單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控、網(wǎng)絡(luò)通信、智能儀器和家用電器等領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的智能化工具。單片機(jī)的全稱為單片微型計(jì)算機(jī)，主要用于控制，所以稱它為微控制器或嵌入式控制器，單片機(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。

1.系統(tǒng)需求分析

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多時(shí)候子女因忙于工作并無法時(shí)刻陪在老人身邊，身體不適的老人常常會(huì)忘記用藥，所以我設(shè)計(jì)了一款智能鬧鐘來提醒老人用藥。

2.電子電路設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)需求以及STC89C52的特點(diǎn)，通過按鍵進(jìn)行用藥時(shí)間的設(shè)定，當(dāng)DS1302中的時(shí)間與設(shè)定時(shí)間吻合時(shí)鬧鐘便會(huì)響起，老人需要按一下開關(guān)，停止鬧鐘并由單片機(jī)向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出一定頻率和數(shù)量的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)出藥功能。其設(shè)計(jì)方案說明如下：①12V電源為L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊供電②電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為步進(jìn)電機(jī)和單片機(jī)供電③單片機(jī)與其他模塊之間接線進(jìn)行通信

2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)最小系統(tǒng)必需包括電源電路、晶振電路、復(fù)位電路。電源電路需要+5V工作電壓為單片機(jī)供電，晶振電路采用的是11.0592MHz的無源石英晶體振蕩器。

2.2供電電路及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)部分供電范圍為+5V～+35V，可以板內(nèi)取電，此時(shí)要求供電范圍為+7V～+35V。由于步進(jìn)電機(jī)需要12V電源，所以選用12V電源作為輸入，為42步進(jìn)電機(jī)供電，同時(shí)利用該電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的特點(diǎn)，使用該模塊的5V使能端口，為單片機(jī)提供電源。

2.3步進(jìn)電機(jī)

42步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频脑?，其為二相四線制，以8拍的方式工作，則每個(gè)脈沖旋轉(zhuǎn)0.9°，即每旋轉(zhuǎn)一圈需要400個(gè)脈沖信號(hào)來勵(lì)磁。

2.4實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊

DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊能夠計(jì)算2100年之前的年、月、日、時(shí)、分、秒、星期，同時(shí)還具有閏年調(diào)整的能力。該模塊通過一個(gè)串行I/O口進(jìn)行通信，使得管腳數(shù)最少，其工作電流為200nA并且?guī)в幸粋€(gè)CR2032電池，使之能夠在掉電的情況下繼續(xù)走時(shí)。

2.5液晶顯示模塊

LCD1602模塊是一種低功耗顯示器件，具有顯示內(nèi)容豐富、體積小、重量輕、壽命長、安全省電等優(yōu)點(diǎn)。該模塊一共有16根引腳，通過其中11根線與單片機(jī)之間進(jìn)行通信，顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

2.6組合按鍵開關(guān)

利用6個(gè)按鍵開關(guān)組合成一套人機(jī)交互方案來修正系統(tǒng)時(shí)間和設(shè)定鬧鐘時(shí)間。由于按鍵響應(yīng)必需快，必需用到中斷，而STC98C52芯片只擁有2個(gè)外部中斷接口，所以利用二極管擴(kuò)展中斷的方法，將外部中斷擴(kuò)展至6個(gè)。

3.KeilC51編程流程

編程采用模塊化思想對(duì)上面的各個(gè)模塊進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。主程序分為以下幾個(gè)模塊：①初始化過程，包括LCD1602初始化和DS1302初始化。②循環(huán)過程，包括對(duì)DS1302進(jìn)行讀寫并顯示到LCD1602上，判斷讀取時(shí)間是否與設(shè)定的時(shí)間是否吻合③若吻合則向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送一定頻率和次數(shù)的脈沖。

4.Proteus仿真

將Proteus將電路圖繪制好，利用軟件將編好的程序進(jìn)行編譯并生成HEX文件，在Proteus中讀取HEX文件進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果如下：

5.實(shí)踐結(jié)果及結(jié)論

一個(gè)利用STC89C52芯片與L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、LCD1602模塊、DS1302模塊等之間進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)提醒老人用藥具體項(xiàng)目完成。Proteus的應(yīng)用使單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更加容易，降低了單片機(jī)學(xué)習(xí)應(yīng)用的門檻，大大提高了產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用的成功率。

參考文獻(xiàn)

[1]王迎旭主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社

[2]李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社

[3]劉平.深入淺出玩轉(zhuǎn)51單片機(jī).北京：北京航空航天大學(xué)出版社

（作者單位：浙江科技學(xué)院機(jī)械與能源工程學(xué)院）