基于單片機按鍵報警器制作

1、鄭州科技學院單片機課程設(shè)計題 目 基于按鍵控制的聲光報警器學生姓名 王陽 專業(yè)班級 電動五班 學 號 xxx 院 （系） 電氣工程學院 指導教師 葉冬 完成時間 2015年 11 月 6 日 文中和目錄中的英文和數(shù)字使用Times new Roman字體目 錄1 課程設(shè)計的目的12 課程設(shè)計的任務(wù)與要求23 設(shè)計方案與論證33.1方案選擇與論證 33. 2 聲光報警器的流程圖 44 設(shè)計原理及功能說明 5 4.1 元器件選用原理 5 4.2 總體電路圖 55 單元電路的設(shè)計（計算與說明）5 5.1 聲光報警電路設(shè)計 6 5.2 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計76 硬件的制作與調(diào)試5 6.1 制作工具的操作

2、 8 6.2 聲光報警器的調(diào)試97 總結(jié) 10參考文獻15附錄1：總體電路原理圖18附錄2：實物圖19附錄3：元器件清單20附錄4：程序191 課程設(shè)計的目的聲光報警器在實際的生活中可以見到許多，運用于生活的許多方面，既有硬件實現(xiàn)的，也有硬件和軟件同時控制執(zhí)行。本課題基于微機原理與接口技術(shù)的學習，運用匯編語言實現(xiàn)一個聲光報警器的功能。報警和發(fā)光同步進行。因此用它進行報警探測監(jiān)控，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干擾能力強。報警系統(tǒng)利用單片機控制技術(shù)，自動探測發(fā)生在布防區(qū)內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，一旦發(fā)生突發(fā)事件，就會向人們發(fā)出報警提示，從而讓人即使采取應(yīng)對措施。同時，通過課程

3、任務(wù)設(shè)計，可以很好的對課本知識運用于實踐，同時也可以激發(fā)學習于專業(yè)相關(guān)的一些知識，從而擴大自己知識面的廣度。其次，通過課題任務(wù)設(shè)計，在讓我們思考使用學習工具的同時也學會去發(fā)現(xiàn)問題解決問題這一過程。2.課程設(shè)計的任務(wù)與要求（1）設(shè)計一種基于按鍵控制的聲光報警器。（2）基于單片機最小系統(tǒng)上按照電路設(shè)計焊接好各元器件，運用匯編語言實現(xiàn)一個聲光報警器的功能。（3）當報警按鈕按下時揚聲器報警，在報警期間報警指示燈亮，當報警解除按鈕按下則解除報警。(4) 在設(shè)計電路的過程中熟練地掌握各個元器件的用途。(5)了解電路板的制作流程。(6)掌握電路板的焊接方法與技巧。3.設(shè)計方案與論證3.1 方案選擇與論證方案

4、一：硬件電路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射與接收電路、聲光報警電路四部分。單片機采用STC89C52.采用12 MHz 高準確度的晶振，減小測量誤差。超聲波傳感器采用壓電式超聲波換能器，設(shè)置單片機端口P2.7 輸出超聲波換能器所需的40 kHz 的方波信號，端口P3.2 監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用KXM12864M 顯示屏。聲光報警電路由發(fā)光二極管和蜂鳴器組成。主控電路如圖所示：圖3-1方案一電路圖方案二：基于單片機最小系統(tǒng)上按照電路設(shè)計焊接好各元器件，利用P1.0接報警燈，P1.1接報警喇叭P3.2口用來接按鈕控制報警器的啟動和停止，P1.0口用來輸出方波

5、、發(fā)聲，P1.1口對燈進行控制為使揚聲器用1kHZ信號響100ms，500Hz信號響200ms要用定時器中斷，利用定時器T1方式1工作，產(chǎn)生方波，由P1.0輸出驅(qū)動喇叭發(fā)聲。聲音的改變調(diào)用延時子程序的次數(shù)來實現(xiàn)設(shè)晶振頻率為12MHz?；谝魳凡シ牌骰A(chǔ)上，通過按鈕控制用于驅(qū)動喇叭發(fā)出報報警的聲音。P3.2INT0（外部中斷0）、P3.3 INT1（外部中斷1）。電路原理圖如圖所示：圖3-2報警器總原理圖本課題基于微機原理與接口技術(shù)的學習，運用匯編語言實現(xiàn)一個聲光報警器的功能。報警和發(fā)光同步進行。因此用它進行報警探測監(jiān)控，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干擾能力強。報警系統(tǒng)利用單

6、片機控制技術(shù)，自動探測發(fā)生在布防區(qū)內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，一旦發(fā)生突發(fā)事件，就會向人們發(fā)出報警提示，從而讓人即使采取應(yīng)對措施 。根據(jù)以上方案，我們最后選用方案一，方案一在成本上比較低廉，而且質(zhì)量性能上也比較好。更利于課題的成功，對實驗造成的不利因素相對之下比較少。3.2 聲光報警器的流程圖是否持續(xù)報警是否再按報警開關(guān)結(jié) 束聲光報警結(jié)束啟動電路開始報警 開始系統(tǒng)初始化統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)統(tǒng)系統(tǒng)是否報警圖3-3 報警器流程圖4 設(shè)計原理及功能說明4.1 元器件選用原理（1）AT89C51芯片的介紹本設(shè)計的控制器模塊選用AT89S51，AT89S51單片機是美國Atmel公司生產(chǎn)低電壓，高性能CMOS 8

7、位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，功能強大。AT89C51單片機可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51管腳說明: ATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式，AT89C51單片機是高性能單片機，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。GND：接地P0口：P0口為一個8位

8、漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4

9、個TTL門電流，當P2口被寫1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流。P3口也

10、可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INT0（外部中斷0）P3.3 INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 圖4-1 AT89C51引腳圖（2）駐極體話筒的介紹駐極體是一種具有持久性極化的固體電介質(zhì)。當蠟和松香的混合物在外加強電場中從融熔態(tài)固化后，再除去外電場時，混合物固體會長期保持極化狀態(tài)。駐極體可以在周圍空間產(chǎn)生電場，因此可以類比于永磁

11、體的一種帶電體。駐極體中存在著大量微觀的電偶極子，它們通?；靵y取向而顯不出宏觀的極化。這些偶極子可以在高溫及外電場作用下取向,冷卻后再去掉電場,取向被凍結(jié)下來而保留某個方向上占優(yōu)勢的宏觀極化。但是在一些駐極體中還能得到大約10-2C/m2的極化強度。駐極體是弛豫時間較長的處于亞穩(wěn)態(tài)化了的電介質(zhì)。當去掉外加電場時，其極化強度會逐漸減小，它的表面電荷就按指數(shù)規(guī)律或接近指數(shù)規(guī)律逐漸衰減。室溫下駐極體的極化狀態(tài)可以長期保存，但在高溫下則衰減得很快。駐極體具有體電荷特性，即它的電荷不同于摩擦起電，既出現(xiàn)在駐極體表面，也存在于其內(nèi)部。若把駐極體表面去掉一層，新表面仍有電荷存在；若把它切成兩半，就成為兩塊駐

12、極體。這一點可與永久磁體相類比，因此駐極體又稱永電體。 圖4-2 駐極體內(nèi)部結(jié)構(gòu)（3）晶振的介紹晶體振蕩器，簡稱晶振。在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當?shù)慕咏谶@個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有

13、一個重要的參數(shù)，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率，一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。4.2 總體電路圖 5 單元電路的設(shè)計5.1 聲光報警電路的設(shè)計當報警按鈕按下時揚聲器報警，揚聲器用1kHZ信號響100ms，500Hz信號響200ms，交替進行聲響報警，在報警期間報警指示燈亮，當報警解除按鈕按下則解除報警。如圖為聲光報警部分電路： 5.2 單片機最小系

14、統(tǒng)設(shè)計時鐘電路是單片機的心臟，它用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。單片機的時鐘產(chǎn)生方法有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，大多數(shù)單片機應(yīng)用系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式，本系統(tǒng)采用的亦是內(nèi)部時鐘方式。在MCS-51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，XTAL1、XTAL2引腳分別為該反相放大器的輸入端和輸出端，在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。此電路采用11.0592MHz的石英晶體。復位是單片機的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為

15、0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤是系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵以重新啟動。MCS-51單片機的復位電路由片內(nèi)、片外兩部分組成，進行復位操作時，外部電路需在復位引腳RST端產(chǎn)生大于兩個機器周期的高電平信號，RST引腳通過片內(nèi)施密特觸發(fā)器與復位電路相連CS-51單片機的復位操作有兩種方式：上電復位和上電按鈕復位，本電路采用的是上電按鈕復位。 圖 5.2 單片機的時鐘電路6. 硬件的制作與調(diào)試6.1 制作工具的操作 (1)焊接的注意事項良好的焊接是實驗成功的重要保證；反過來說，焊接不良，往往會使實驗失敗，甚

16、至損毀元器件。雖然焊接技術(shù)并不復雜，但如果認為它操作簡單而掉以輕心，也會造成種種不良后果。電烙鐵焊接音樂集成芯片的時候，一定要等電烙鐵加熱后，拔掉電源插頭，用電烙鐵的余熱焊。否則，溫度過高的焊接，會燙壞音樂芯片。焊接揚聲器的時候，一定要將連接電源正、負極的導線分別焊接在揚聲器標有“”、“”符號的一端。揚聲器的下方還有兩個類似焊點的地方，如果錯將導線焊在那兒，揚聲器就會損壞，不能使用了。烙鐵使用日久后，烙鐵頭容易被“燒死”，即在表面出現(xiàn)一層黑色氧化物，而且變得凹凸不平?！盁馈钡睦予F頭很難熔化和沾取焊錫，需用銼刀將它重新挫亮。盡量使用市場上出售的空心焊錫絲，它是將焊錫做成直徑24毫米的細管狀，在

17、管內(nèi)裝進松香粉。使用這種焊錫絲，能保護烙鐵頭不易被“燒死”。使用電烙鐵一定要注意安全，使用前用萬用表測一下電烙鐵電源插頭兩端的電阻是否為正常值。正常時20瓦烙鐵的電阻約2000歐，45瓦的為1000歐，75瓦的為600歐，100瓦的約500歐。電源插頭與電烙鐵外殼、烙鐵頭之間的電阻應(yīng)接近無窮大，否則說明這把電烙鐵漏電，不能使用。(2)電路的連接在連接電路的時候，要嚴格按照電路圖連接電路，也要注意烙鐵與電路板接觸的時間，不要燒壞電路板。并在聯(lián)好電路以后進行測量。即使發(fā)現(xiàn)問題與改正。6.2 聲光報警器的調(diào)試調(diào)試過程中，我們主要運用Proteus和Keil軟件進行仿真，KeilC51是美國Keil

18、Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。KEILC51標準C編譯器為80C51微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51編譯器的功能不斷增強，更

19、加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器。uVision2IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。7 總結(jié)經(jīng)過兩周的努力，我終于完成了單片機課程設(shè)計簡易安防聲光報警器電路系統(tǒng)。通過兩周不斷的查找資料的過程讓我積累了很多實際操作經(jīng)驗，已初步掌握了單片機的應(yīng)用技術(shù)，以及單片機的知識和有關(guān)器件的應(yīng)用。我深刻地體會到單片機技術(shù)對當代社會發(fā)展的重要作用。在這次課程設(shè)計中，我學會了Proteus的使用和操作,學會了如何利用網(wǎng)絡(luò)資源,學會了怎么看電路圖,讀電路圖,這些都使我受益匪淺，并為我

20、以后的學習和工作積累了豐富的經(jīng)驗。使我在單片機的編程設(shè)計思路技巧的掌握方面向前邁了一大步。同時這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，要把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，而這次的設(shè)計正是從人們所需出發(fā)，做出一個有實際應(yīng)用意義的東西，從而真正做到學以致用，為今后的學習指明了方向。在這段時間中，找資料的過程讓我學到很多。對單片機的了解也隨之加深，它在煙霧報警系統(tǒng)中的應(yīng)用，很多附件的應(yīng)用，很多芯片的結(jié)構(gòu)都有了一定的了解。在學校里學到的東西大多偏于理論，實踐的太少。想想我們以后走向工作崗位，應(yīng)該是實踐與理論相結(jié)合。另外，我們還應(yīng)該把握現(xiàn)在，好好學習，沒有付出，就沒有

21、回報。還有，人要不斷的接受新知識，學習新知識，這樣才能在以后的人生道路上堅強的走下去。參考文獻5號宋體和Times New Roman1 李學龍. 使用單片機控制的智能遙控電風扇控制器J. 電子電路制作, 2003.2 藍厚榮. 單片機的PWM控制技術(shù)J. 工業(yè)控制計算機, 2010.3 郭天祥. 新概念51單片機C語言教程M. 北京：電子工業(yè)出版社.2009.4 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)（第2版）M.北京：清華大學出版社.2004.5 胡全. 51單片機的數(shù)碼管動態(tài)顯示技術(shù)J. 信息技術(shù)，2009.6 馬云峰. 單片機與數(shù)字溫度傳感器DS18B20的接口設(shè)計J. 計算機測量與控制,2007.7 楊志忠數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第二版M. 北京：高等教育出版社，2003.8 大學電子教研室編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程M. 北京：高等教育出版社，2000.9 童詩白，華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）M北京：高等教育出版社，2001.附錄1：總體電路原理圖附錄2：實物圖附錄3：元器件清單序號名稱型號規(guī)格數(shù)量1單片機ATC