蜂鳴器源代碼(無(wú)源蜂鳴器代碼)

蜂鳴器源代碼(無(wú)源蜂鳴器代碼)

前沿拓展：

蜂鳴器源代碼

在我的博客里有比較規(guī)范的ds18b20溫度測(cè)量程序，你可看一下，也許有幫助。
對(duì)于你的具體要求，你要改寫一下程序。

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ELEJCDC1簡(jiǎn)介

ELEJCDC1是一款創(chuàng)意型數(shù)字時(shí)鐘(即Creative Digital Clock)。之所以說(shuō)它是創(chuàng)意制作，其實(shí)就是使用常規(guī)的數(shù)碼管和常見元器件，實(shí)現(xiàn)通常時(shí)鐘具備的功能的同時(shí)，還通過(guò)硬件改進(jìn)和軟件設(shè)置，巧妙實(shí)現(xiàn)通常時(shí)鐘不具備的功能——人性化用戶體驗(yàn)。

時(shí)鐘太常見了，是生活中極其普通的物品之一，我們只需瞧一下鐘，就能說(shuō)出時(shí)間，而且我們也把這看成是很自然的事情。功能完善的時(shí)鐘可以計(jì)時(shí)間(Clock)和日期(Calendar)，即年、月、星期、日、時(shí)、分和秒的實(shí)時(shí)參數(shù)。時(shí)鐘有很多種，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類型，對(duì)于按照模擬數(shù)字量分為傳統(tǒng)的模擬時(shí)鐘和數(shù)字時(shí)鐘，這里主要分析一下數(shù)字時(shí)鐘。

數(shù)字時(shí)鐘可以由模塊化的時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)，可以由數(shù)字門電路+時(shí)鐘發(fā)生電路實(shí)現(xiàn)，也可以由控制器(單片機(jī))+定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，還可以由控制器+RTC芯片實(shí)現(xiàn)等，其實(shí)這里也不用“等”了，因?yàn)樗坪鯖](méi)有其他方法了。你可能會(huì)說(shuō)從網(wǎng)上下載一個(gè)時(shí)鐘軟件不也是嘛，哈哈，告訴你吧，其實(shí)這樣的軟件用的時(shí)鐘信號(hào)是你計(jì)算機(jī)主板上的RTC芯片時(shí)鐘或者集成在某個(gè)大規(guī)模集成電路內(nèi)部的RTC模塊提供的。

RTC即為實(shí)時(shí)時(shí)鐘，它是可提供時(shí)間(通常也提供日期)的時(shí)鐘器件。RTC通常包含一個(gè)可長(zhǎng)期供電的電池，即使在沒(méi)有電源供電的情況下也可以保持時(shí)間的跟蹤。

有很多著名廠商和很多著名的RTC芯片，玩單片機(jī)的應(yīng)該沒(méi)有不知道DS1302、DS12887和PCF8523等芯片的;RTC著名廠商有很多，比如Maxim(美信〈達(dá)拉斯半導(dǎo)體〉)、NXP(恩智浦)、Intersil(英特矽爾)等。筆者曾經(jīng)使用過(guò)美信的DS3231用作智能電表的時(shí)鐘計(jì)量，調(diào)過(guò)英特矽爾的ISL12022M，DS3231和ISL12022M，它們都集成了晶體振蕩器，精度極高，且外圍電路十分簡(jiǎn)單，基本無(wú)需外圍元器件，其實(shí)DS3231和ISL12022M的功能也很相似、性能也差不多。恩智浦的RTC芯片有很多款，比如本文要介紹的ELEJCDC1，使用的是PCF8523。PCF8523性能很不錯(cuò)，使用的是I2C總線與控制器連接，且是高速I2C總線(Fm+)，可以達(dá)到1MHz，在某些實(shí)時(shí)性要求極高的系統(tǒng)中非常適用。常見的PCF8523有SO8和TSSOP14封裝，TSSOP14引腳間距較小，引腳排列很密，不容易焊接，大家可以選擇SO8封裝的，容易焊接。

制作實(shí)時(shí)時(shí)鐘非常有趣，可以同時(shí)學(xué)會(huì)很多與界面顯示相關(guān)的技術(shù)、控制器接口技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)和按鍵功能實(shí)現(xiàn)技術(shù)等，對(duì)于各種智能家用電器的顯示界面設(shè)計(jì)有參考意義，例如冰箱、洗衣機(jī)、電磁爐等的顯示界面。關(guān)于實(shí)時(shí)數(shù)字顯示器件的選擇，可以是LED、數(shù)碼管、點(diǎn)陣屏、LCD等，實(shí)際學(xué)習(xí)可以逐個(gè)調(diào)試掌握、真正搞懂，然后獨(dú)立開發(fā)基于控制器的項(xiàng)目就不成問(wèn)題了。(不騙你，真的!)

現(xiàn)在，我們就一起開始制作吧!

ELEJCDC1硬件原理

ELEJCDC1由6個(gè)模塊電路構(gòu)成：電源電路、控制器電路、RTC電路、數(shù)碼管電路、蜂鳴器電路和按鍵電路，其中電源電路、數(shù)碼管電路、蜂鳴器電路和按鍵電路與ELEJIDBC1智能數(shù)字電池充電器設(shè)計(jì)中的電路設(shè)計(jì)方法和電路原理一樣，只是數(shù)碼管在實(shí)際的排列時(shí)有所不同，而且數(shù)碼管選用的是1位的8段式數(shù)碼管。

下面主要介紹控制器電路、RTC電路和特殊處理的數(shù)碼管電路。

為了大家的制作方便，這個(gè)制作仍然使用STC的51控制器，ELEJCDC1使用的控制器型號(hào)為STC15F204EA，用DIP20封裝，電路連接如圖1.1所示。STC15F204EA內(nèi)部高精度R/C時(shí)鐘，常溫下溫漂5‰，時(shí)鐘從5～35MHz可選，這樣我們就無(wú)需再外置晶體振蕩器了。實(shí)際焊接在“洞洞板”上如圖1.2所示。

RTC芯片用NXP的PCF8523時(shí)鐘芯片，PCF8523電路圖如圖1.3所示。

圖1.3中電阻R11、R16和R17是上拉電阻，因?yàn)镻CF8523的INT2、INT1/CLKOUT引腳都是開漏輸出，所以必須上拉，此外，SDA和SCL也必須上拉。仔細(xì)看看圖1.3，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在+5V電源和PCF8523的VDD之間接了VD5、R15和C6，有什么用，不接可以嗎?很多時(shí)鐘芯片都不接的呀!說(shuō)說(shuō)原因吧：仔細(xì)閱讀PCF8523數(shù)據(jù)手冊(cè)的典型應(yīng)用一節(jié)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它提供的典型應(yīng)用電路連接有R15和C6，它倆的作用是限制VDD的壓擺率，如果VDD下降得過(guò)快，就不能確保內(nèi)部電路可靠切換到備用電池供電;二極管VD5是為了防止電源反接燒壞PCF8523TS，PCF8523TS不便宜啊，燒的是錢呢!

注 ：電壓轉(zhuǎn)換速率(Slew Rate)，簡(jiǎn)寫為SR，簡(jiǎn)稱壓擺率，其定義是在1μs或者1ns的時(shí)間里電壓升高的幅度，直觀上講就是方波電壓由波谷升到波峰所需時(shí)間，單位通常有V/s、V/ms、V/μs和V/ns四種。電壓轉(zhuǎn)換速率用示波器就可以測(cè)量。

我使用的是TSSOP14封裝的，由于芯片引腳很密，所以我腐蝕了一塊轉(zhuǎn)接板，實(shí)物如圖1.4所示。注意：在制作中你可以使用SO8封裝的，無(wú)轉(zhuǎn)接板也可以焊接。

圖1.1 控制器電路

圖1.2 控制器實(shí)物圖

圖1.3 PCF8523電路圖

圖1.4 PCF8523腐蝕板

圖1.5 PCF8523腐蝕板焊接實(shí)物

焊接上芯片，通電藍(lán)色LED點(diǎn)亮，如圖1.5所示。

數(shù)碼管電路如圖1.6所示。其實(shí)仔細(xì)看看原理圖，和通常使用的電路沒(méi)有任何區(qū)別，其實(shí)就是驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。

圖1.6 數(shù)碼管電路圖

與通常使用不同的是數(shù)碼管的放置方式。如何實(shí)現(xiàn)顯示功能，以下詳細(xì)說(shuō)明一下。

對(duì)于動(dòng)態(tài)掃描顯示技術(shù)，幾乎每本書、每個(gè)資料都會(huì)說(shuō)“動(dòng)態(tài)顯示是多個(gè)數(shù)碼管交替顯示，利用人的視覺暫留作用，使人看到多個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示。在編程時(shí)，需要輸出段選和位選信號(hào)，位選信號(hào)選中其中一個(gè)數(shù)碼管，然后輸出段碼，使該數(shù)碼管顯示所需要的內(nèi)容，延時(shí)一段時(shí)間后，再選中另一個(gè)數(shù)碼管，再輸出對(duì)應(yīng)的段碼，高速交替。”如果你是初學(xué)者，肯定感到有點(diǎn)迷惑!

那我就用圖來(lái)說(shuō)明一下吧!動(dòng)態(tài)掃描最根本的原理如圖1.7所示。

圖1.7 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描原理

4個(gè)數(shù)碼管輪流顯示一遍為一個(gè)周期T，即4個(gè)顯示ton之和，且由于每個(gè)顯示時(shí)間一樣，也即T=4×ton，在軟件實(shí)現(xiàn)手段上，我用的是定時(shí)器中斷，這樣便于main函數(shù)處理多個(gè)任務(wù)。使用的數(shù)碼管為共陽(yáng)極的，所以ton時(shí)間數(shù)碼管的位引腳為低電平(以數(shù)碼管DS1為例：當(dāng)LED_COM1=0，三極管導(dǎo)通，DS1選通，此時(shí)如果有段碼數(shù)據(jù)加到AH引腳，則DS1顯示)，即數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管會(huì)按照300μs的時(shí)間輪流循環(huán)顯示，即：數(shù)碼管1→數(shù)碼管2→數(shù)碼管3→數(shù)碼管4→數(shù)碼管1……無(wú)限循環(huán)往復(fù)，由于“數(shù)碼管1→數(shù)碼管2→數(shù)碼管3→數(shù)碼管4”僅需要1200μs，即掃描頻率833Hz，我們眼睛是分辨不出它們是在逐個(gè)顯示的，我們可以看到的是每個(gè)數(shù)碼管都完整顯示。如果，你想仔細(xì)看看所謂的“掃描”是啥，你可以把T選得大一些，對(duì)應(yīng)的ton=T/4也大些，那樣你就會(huì)看到數(shù)碼管逐個(gè)顯示，顯示的界面會(huì)讓你感覺很不舒服(一個(gè)接一個(gè)地閃爍顯示)。

圖1.8 ELEJCDC1數(shù)碼管實(shí)物

圖1.9 ELEJCDC1整機(jī)焊接面實(shí)物圖

總結(jié)一下：我們調(diào)試數(shù)碼管，說(shuō)白了就是調(diào)試T(根據(jù)實(shí)際調(diào)試數(shù)據(jù)ton≈1ms時(shí)，顯示效果也很不錯(cuò)，當(dāng)然是越小越好了;掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感)，此外還要注意以下兩個(gè)問(wèn)題。

(1)所謂的“消隱”問(wèn)題，當(dāng)你更新顯示的“段”的時(shí)候，顯示的位置還是在前一時(shí)間的“位”上;然后你再更新“位”，這就出現(xiàn)移動(dòng)的效果了。解決方法：顯示下一位時(shí)先讓數(shù)碼管熄滅;在位的數(shù)碼顯示前，先關(guān)閉一下數(shù)碼管，這樣方可消除拖尾現(xiàn)象。

(2)驅(qū)動(dòng)要足夠，例如，我在使用數(shù)碼管時(shí)均使用了三極管驅(qū)動(dòng)，盡管STC控制器I/O口可以配置為推挽輸出，但是為了便于硬件移植，即51控制器通用，還是加了驅(qū)動(dòng)，在實(shí)際制作調(diào)試時(shí)，你也可以選擇用STC控制器直接驅(qū)動(dòng)。

ELEJCDC1創(chuàng)意數(shù)字時(shí)鐘數(shù)碼管實(shí)物如圖1.8所示，焊接面如圖1.9所示。

軟件設(shè)計(jì)思路

這里我直接用文字?jǐn)⑹觯涸跊](méi)有任何認(rèn)為“干預(yù)”ELEJCDC1的情況下，ELEJCDC1從用戶接通電源起，工作步驟(也就是軟件執(zhí)行過(guò)程)為控制器初始化、某些系統(tǒng)參數(shù)初始化→配置PCF8523、獲取RTC數(shù)據(jù)(通過(guò)I2C接口讀取)→處理RTC數(shù)據(jù)，處理結(jié)果暫時(shí)存儲(chǔ)在控制器緩存中→通過(guò)定時(shí)器中斷技術(shù)使控制器緩存中的RTC數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上→再讀取新的RTC數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示……就這樣只要用戶不斷電，ELEJCDC1就會(huì)“不知疲倦”地重復(fù)實(shí)時(shí)顯示RTC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

然而，RTC芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)在上電時(shí)，一般不會(huì)是當(dāng)前的時(shí)間，怎么辦呢?一般人都知道重新校準(zhǔn)時(shí)間。其實(shí)，從PCF8523角度來(lái)看，就是重新向PCF8523內(nèi)部時(shí)鐘寄存器內(nèi)寫入數(shù)據(jù)，覆蓋掉原始的不是當(dāng)前時(shí)間的數(shù)據(jù)，然后PCF8523就從新的時(shí)間數(shù)據(jù)開始計(jì)時(shí)(時(shí)鐘源就是那個(gè)32768Hz的晶體振蕩器)。這樣，自然就需要一個(gè)校時(shí)程序，而且這個(gè)校時(shí)程序塊不是一直運(yùn)行，只有用戶需要時(shí)才啟動(dòng)，所以就需要一個(gè)開關(guān)。開關(guān)?你可能會(huì)驚訝：軟件里面哪里有開關(guān)呢?此時(shí)，如果你仔細(xì)想一想數(shù)字電路，是不是想起了0和1，就是啊，這個(gè)開關(guān)就用一個(gè)Bit變量實(shí)現(xiàn)，比如，變量為1時(shí)啟動(dòng)校時(shí)程序塊，為0時(shí)運(yùn)行時(shí)鐘。記住一點(diǎn)，校時(shí)程序塊和正常走時(shí)程序塊在同一時(shí)間絕不可能同時(shí)運(yùn)行!

至于鬧鐘，也很簡(jiǎn)單，每讀取一次RTC數(shù)據(jù)顯示，程序就判斷一次此時(shí)的時(shí)間和用戶設(shè)定的鬧鐘時(shí)間是否一樣，如果一樣，那就“鬧”吧!鬧多久?程序開發(fā)者自行設(shè)置，如果開發(fā)者愿意，甚至可以讓用戶自行配置;如果你既是開發(fā)者又是用戶，那我就不說(shuō)啥了，隨你的心情，隨意配置吧!

讀到這里，你是不是感覺ELEJCDC1總體脈絡(luò)很清晰了呢!如果真的用心說(shuō)是，那就好，你肯定可以獨(dú)立調(diào)試ELEJCDC1了，而且，你還可以學(xué)習(xí)很多工程設(shè)計(jì)調(diào)試的方法。再說(shuō)得犀利些：如果你僅僅是為了做一個(gè)ELEJCDC1，完全或者基本沒(méi)有什么濃厚實(shí)物興趣驅(qū)使你，你可能在調(diào)試時(shí)非常痛苦，甚至不能讓ELEJCDC1正常運(yùn)行。比如，你在調(diào)試ELEJCDC1時(shí)，你會(huì)徹徹底底地明白什么是數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，為什么動(dòng)態(tài)顯示要用定時(shí)器中斷，為什么不直接用延時(shí)掃描的方法，數(shù)碼管不同界面切換方法，I2C驅(qū)動(dòng)如何寫(后續(xù)我會(huì)仔細(xì)說(shuō))，甚至蜂鳴器振蕩頻率如何選擇……總之，我們喜歡電，我們可以在興趣中提高能力和扎實(shí)掌握解決實(shí)際工程問(wèn)題的方法。哇!說(shuō)多了，不過(guò)這樣的興趣就是動(dòng)力，可以很隨意地步行10多里路去二手電子市場(chǎng)(偷笑)。

圖1.10 “AL：”界面

圖1.11 “AL：on”界面

圖1.12 “12Hr”和“24Hr”界面

圖1.13 時(shí)間顯示界面

圖1.14 日期顯示界面

圖1.15 星期顯示界面

看幾張數(shù)碼管的界面圖片吧!如圖1.10～1.15所示。

好吧，這個(gè)版本的ELEJCDC1制作就介紹到這里吧，其實(shí)如果想再加其他功能，真的有點(diǎn)難，因?yàn)?K字節(jié)ROM空間的STC15F204EA放不下了，我就遇到此尷尬，不然ELEJCDC1最后一位本來(lái)打算用作“℃”顯示的數(shù)碼管就不會(huì)沒(méi)用上，我的代碼中，數(shù)碼管段碼就沒(méi)有全部放在code內(nèi)，否則連鬧鐘功能也沒(méi)了。反正我們以后會(huì)讓ELEJCDC1升級(jí)的!

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