器，5个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。
方案二：采用AVR单片机，这是先进的低端单片机，使用简单，有自带10位AD，受外部干扰很小。同时它还具有其它众多优点。AVR单片机的 单周期指令能够保证高的执行效率和低成本， AVR单片机可以提供高达16MIPS的执行时间，具有128K字节的可编程Flash存储器，同时具备4096字节的静态RAM。AVR单片机自带看门 狗定时器，在强烈的电磁干扰条件下可以防止程序跑飞。内部包含有硬件乘法器，加快乘法运算速度；I/O端口引脚数多达32根。
虽然AVR单片机无论是在资源上还是在运行速度上都比51单片机强大很多，但由于对性价比要求比较高，同时出于功耗的考虑，所以选择51单片机作为主控芯片。同时出于现有资源与程序容量的考虑，本设计采用STC89C52单片机作为主控芯片。 2.2.2 显示模块
学生作息时间控制系统工作是需要显示模块来提供实时时间，同时需要通过显示来体现学生作息时间控制系统良好的控制性，操作性。所以显示部分为本设计重点之一，常用的显示方法有LED显示，LCD显示等，本设计对于显示模块有如下实现方法：
方案一：采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格适中，对于显示数字合适。采用动态扫描法与单片机连接时，虽然占用的单片机口线少，但连线需要花费一点时间。
方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合，但显示数字显得太浪费，且价格也相对较高。
方案三：采用LCD液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字、图形，显示多样、清晰可见，且其控制方便，显示程序简单，省了很多麻烦。
通过以上三种方案的对比，明显看出LCD液晶显示对于本设计具有很大的优势，故选用LCD字符型液晶作为显示模块，虽然其只能显示两行，但其体积小，简单易控制、成本低，且两行字符型显示已完全能满足本设计的需求。目前市面上的字符型液晶绝大多数是LCD1602。LCD1602液晶是一款很常用，也很易用的字
符液晶。可以显示2行每行16个即32个字符，对比度可调、黄绿色背光。所以本设计选用LCD1602用来显示时间等。 2.2.3 时钟芯片
在电子时钟设计中，常用的实时时钟芯片有DS12887、DS1216、DS1643、DS1302。每种芯片的主要时钟功能基本相同，只是在引脚数量、备用电池的安装方式、计时精度和扩展功能等方面略有不同。本设计对于实时时钟模块提出了以下几种实现方法：
方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但实现的时间误差较大。
方案二：使用并行接口时钟芯片DS12887设计时钟电路。该设计方案用STC89C52芯片主控，利用并行时钟芯片DS12887为核心计时芯片，组成数字时钟电路。该电路能够准确计时，还附加许多其它功能，在掉电时能保存用户设置参数和故障状态参数等重要参数。该设计虽然能完成所要求的任务，综合性能也较好，但其并行接口方式占用大量接口资源，给其它设计带来诸多不便。
方案三：使用串行接口时钟芯片DS1302设计时钟电路。该设计方案以单片机STC89C52为主控芯片，以串行时钟芯片DS1302为核心计时芯片，组成数字时钟电路。该电路不但能准确地计时，且其三线接口可以节省接口资源，加上锂电池在断电后不会丢失时间和数据信息。
通过以上三种设计方案的比较，可以看出，设计方案三接口简单、计时可靠、综合性能良好。所以选用第三种设计方案。 2.2.4 电路设计方案
通过上述方案论证，本系统采用STC89C52作为处理器，DS1302实时时钟芯片作为时钟计时单元，其不仅可以计时，而且高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟芯片，可对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，计时精确。
显示电路采用了LCD1602液晶屏来作为其显示模块。LCD1602可以显示2行每行16个字符，对比度可调、黄绿色背光。方便易用，使整个设计更加简单方便。
输出驱动电路部分PNP三级管来驱动蜂鸣器工作。用发光二极管表示路灯，教学楼照明等工作情况。
2.3本章小结
在本章中，首先介绍了学生作息时间控制系统的整体设计思想。然后对设计所用的核心芯片选择进行了详细的方案论证，通过详细阐述各个芯片的优势，对比以及本设计的特殊需求进行合理的选择，为整个设计打下了坚实的基础。
第3章 系统硬件设计
3.1主控模块设计
3.1.1 STC89C52单片机
STC89C52RC系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机。片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），有3个定时器/计数器和6个中断源。指令代码完全兼容传统8051单片机，片内具有Flash Memory程序存储器。其引脚图如图3-1所示。
图3-1 STC89C52引脚图
外部引脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。
P0口（P0.0～P0.7）：为双向8位三态I/O接口。在不接片外存储器与不扩展I/O接口时，可作为准双向输入/输出口；在接有片外存储器或扩展I/O接口时，P0口是地址总线低8位及数据总线分时复用口，可驱动8个TTL负载。一般作为扩展时的地址/数据总线口使用。
P1口（P1.0～P1.7）：为8位准双向I/O接口。它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线（作为输入时，口锁存器必须置1），可启动4个TTL负载。对于52子系列单片机，P1.0与P1.1还有第二功能：P1.0可用做定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2，P1.1可用做定时器/计数器2的外部控制端T2EX。
P2口（P2.0～P2.7）：为8位准双向I/O接口，当它作为I/O接口是使用时，可直接连接外部I/O设备；在接有片外存储器或扩展I/O接口时且寻址范围超过256字节时，P2口用做高8位地址总线。一般作为扩展时地址总线的高8位使用。
P3口（P3.0～3.7）：为8位准双向I/O接口，还可以将每一位用于第二功能。P3口的第二功能定义见表3-1。
表3-1 STC89C52的特殊功能口
端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD(串行输入口) TXD(串行输出口) (外中断0) (外中断1) T0(定时/计数器0) T1(定时/计数器1) (外部数据存储器写选通) (外部数据存储器读选通) RST：复位输入，当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。 XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 3.1.2 电路设计
系统电路如图3-2所示，18引脚和19引脚接晶振电路，XTAL1接外部晶振和微调电容的一端，XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端。20引脚为接地端，40引脚为电源端。P1口作为键盘输入，P0口与P2的三个口P2.5、P2.6、P2.7分别作
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