林鈺洲

摘要：該文設(shè)計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時鐘模塊、LCD1602模塊、L298N電機驅(qū)動模塊、42步進(jìn)電機、12V電源等實現(xiàn)對用藥系統(tǒng)的控制。電路實現(xiàn)了時間顯示、時間調(diào)整、定時提醒鬧鐘、自動出藥等功能，經(jīng)過實踐該系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計目的和要求。

關(guān)鍵詞：單片機；DS1302；AT89C52；提醒老人用藥

引言

嵌入式計算機技術(shù)是當(dāng)今計算機發(fā)展的重要方向之一，單片機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。單片機的全稱為單片微型計算機，主要用于控制，所以稱它為微控制器或嵌入式控制器，單片機是將計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機。

1.系統(tǒng)需求分析

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

2.電子電路設(shè)計

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

2.1單片機最小系統(tǒng)

單片機最小系統(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供電電路及電機驅(qū)動模塊

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

2.3步進(jìn)電機

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

2.4實時時鐘模塊

DS1302實時時鐘模塊能夠計算2100年之前的年、月、日、時、分、秒、星期，同時還具有閏年調(diào)整的能力。該模塊通過一個串行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€CR2032電池，使之能夠在掉電的情況下繼續(xù)走時。

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。該模塊一共有16根引腳，通過其中11根線與單片機之間進(jìn)行通信，顯示實時時鐘。

2.6組合按鍵開關(guān)

利用6個按鍵開關(guān)組合成一套人機交互方案來修正系統(tǒng)時間和設(shè)定鬧鐘時間。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。

3.KeilC51編程流程

編程采用模塊化思想對上面的各個模塊進(jìn)行編程設(shè)計。主程序分為以下幾個模塊：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DS1302進(jìn)行讀寫并顯示到LCD1602上，判斷讀取時間是否與設(shè)定的時間是否吻合③若吻合則向步進(jìn)電機發(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.實踐結(jié)果及結(jié)論

一個利用STC89C52芯片與L298N電機驅(qū)動模塊、LCD1602模塊、DS1302模塊等之間進(jìn)行通信實現(xiàn)提醒老人用藥具體項目完成。Proteus的應(yīng)用使單片機系統(tǒng)設(shè)計變得更加容易，降低了單片機學(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.單片機原理及應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社

[2]李建忠.單片機原理及應(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.北京：北京航空航天大學(xué)出版社

（作者單位：浙江科技學(xué)院機械與能源工程學(xué)院）