單片機(jī)循環(huán)彩燈

1、課 程 設(shè) 計 說 明 書課程名稱： 單片機(jī)技術(shù) 設(shè)計題目： 變頻報警器設(shè)計 院 系： 電子信息與電氣工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 范 秋 鳳 2012年 5月 18 日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書設(shè)計題目 變頻報警器設(shè)計學(xué)生姓名所在院系電子信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)、年級、班09自動化1班設(shè)計要求：1.具有電源開關(guān)及指示燈，有復(fù)位按鍵。2.通過P3.4端口輸出1KHz和2KHz的變頻信號以示報警，每隔1s交替變換1次。3.注意聲音的頻率變化及頻率變化的時間。 參考：延時子程序中的延時時間決定輸出聲音的頻率，雙重循環(huán)延時的時間決定聲音的長短。學(xué)生應(yīng)完成的工作：1.按照老師的

2、要求學(xué)習(xí)課前指導(dǎo)，在圖書館查相關(guān)資料，進(jìn)一步了解所做課程設(shè)計的基本原理，以及如何實現(xiàn)所作產(chǎn)品的功能。2.編寫程序流程圖和實現(xiàn)課程設(shè)計產(chǎn)品功能的程序，并做調(diào)試，直到調(diào)試成功且達(dá)到相應(yīng)功能實現(xiàn)的要求為止。3.進(jìn)行電路圖的制作，在電路設(shè)計過程中，要嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)要求選取合適的電子器件，一旦器件選取不當(dāng)，會直接影響產(chǎn)品功能的實現(xiàn)，甚至造成對產(chǎn)品的破壞。4.電路圖制作完成后，把組編寫的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)，在計算機(jī)上進(jìn)行軟件仿真，若不能達(dá)到要求則要做相應(yīng)修改，直至穩(wěn)定的實現(xiàn)所要求的而功能。 5.實物制作,使用相關(guān)工具完成事物的焊接。參考文獻(xiàn)閱讀：1 張迎新. 單片機(jī)初級教程M. 北京: 航空航天大學(xué)出版社, 2

3、007.2 周潤景,張麗娜. 基與PROTEUS的電路及單片機(jī)仿真M. 北京: 航空航天大出版社, 2007.3 張萬奎. 模擬電子技術(shù)M. 湖南: 湖南大學(xué)出版社, 2005.4 楊志忠. 數(shù)字電子技術(shù)M. 北京: 高等教育出版社, 2005.工作計劃： 5月9日至11日-設(shè)計原理圖 5月12日至13日-程序設(shè)計 5月16日-焊接電路 5 月17日-燒程序并調(diào)試電路 5月18日至20日-撰寫課程設(shè)計報告 任務(wù)下達(dá)日期：2012 年5月 7 日 任務(wù)完成日期：2012 年5月 18 日指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）： 變頻報警器摘 要：報警器廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)等領(lǐng)域以及日常生活中，其

4、研究具有一定的學(xué)術(shù)價值和廣泛的市場前景。本文介紹了基于AT89S52單片機(jī)設(shè)計的變頻報警器，通過對其使用匯編語言編制延時程序使P3.4口產(chǎn)生兩種不同頻率的方波，用單片機(jī)AT89S52，橋堆，電阻，電容，晶振等組成硬件系統(tǒng)，經(jīng)過三極管放大驅(qū)動蜂鳴器在不同的頻率下發(fā)聲，以示報警。關(guān)鍵詞：報警器 AT89S52 變頻 蜂鳴器 目 錄 1.設(shè)計背景1 1.1報警器概述 1 1.2單片機(jī)概述 12.設(shè)計方案 2 2.1整體方框圖2 2.2硬件方案3 2.3程序方案5 3.方案實施 5 3.1系統(tǒng)介紹5 3.2電源電路6 3.3復(fù)位電路6 3.4時鐘電路7 3.5蜂鳴器驅(qū)動電路8 3.6系統(tǒng)調(diào)試與制作8

5、4.結(jié)果與結(jié)論 9 4.1結(jié)果 9 4.2報警器的改進(jìn)95.收獲與感謝 96.參考文獻(xiàn) 107.附件 10 7.1元器件清單 10 7.2程序方案一 11 7.3 程序方案二12 7.4硬件原理圖 14 7.5實物圖照片 15 1.設(shè)計背景1.1 報警器概述報警器（alarm），又稱防盜器。是用于發(fā)生警情、危險、緊急情況等狀況下以聲音、光線、氣壓等形式發(fā)出警報的電子產(chǎn)品的統(tǒng)稱。它可以分為機(jī)械式報警器和電子報警器，隨著科技的進(jìn)步，機(jī)械式報警器越來越多地被先進(jìn)的電子報警器代替，經(jīng)常應(yīng)用于系統(tǒng)故障、安全防范、交通運輸、醫(yī)療救護(hù)、應(yīng)急救災(zāi)等領(lǐng)域，與社會生產(chǎn)、生活密不可分。1.2 單片機(jī)概述單片機(jī)自問世

6、以來，以其極高的性能價格比，低廉的價格，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，價格低廉，環(huán)境要求不高，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。在我國，單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化控制，自動化檢測，智能儀器儀表，機(jī)電一體化設(shè)備等個方面。下面著重介紹AT89S52這款單片機(jī)。 AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器， 具有8K系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活、有效的解決方案。根據(jù)不同的運行速度和功耗的要求，時鐘頻率可以設(shè)置在0-33M之

7、間。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：1、與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；2、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器；3、1000次擦寫周期；4、全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz；5、三級加密程序存儲器；6、32個可編程I/O口線；7、三個16位定時器/計數(shù)器；8、六個中斷源；9、全雙工UART串行通道；10、低功耗空閑和掉電模式；11、掉電后中斷可喚醒；12、看門狗定時器；13、雙數(shù)據(jù)指針；14、掉電標(biāo)示符。另外，AT89S52 可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容會被保存，振蕩

8、器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。該款單片機(jī)可以在4V到5.5V寬電壓范圍內(nèi)正常進(jìn)行工作。不斷的發(fā)展日臻完善的半導(dǎo)體工藝也讓該款單片機(jī)的功耗不斷降低。同時，該單片機(jī)支持計算機(jī)并行口的下載，簡單的數(shù)字芯片就可以制成下載線，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高靈活、超有效的解決方案。本次設(shè)計需要的AT89S52的管腳圖如圖1所示。 圖 1 AT89S52的管腳圖 2. 設(shè)計方案 2.1整體方框圖為了實現(xiàn)本次課程設(shè)計的要求，經(jīng)過思考和商量，在硬件方面我們設(shè)計了電源電路、復(fù)位電路、蜂鳴器驅(qū)動電路、時鐘電路。系統(tǒng)整體方框圖如圖2所示。 圖2 整體方框圖2.2硬件方

9、案在硬件方面，我們在電源電路和復(fù)位電路分別做出兩個方案并且做了方案論證，蜂鳴器驅(qū)動電路和時鐘電路都是相同的。電源電路采用的是用2W10橋堆以及7805組成電源電路來實現(xiàn)輸出5V電壓。穩(wěn)壓電路方案一：采用開關(guān)穩(wěn)壓電路。開關(guān)穩(wěn)壓電源有輸入部分、功率轉(zhuǎn)換部分、輸出部分、控制部分。功率部分轉(zhuǎn)換部分是開關(guān)電源的核心，它對非穩(wěn)定直流進(jìn)行高頻斬波并完成輸出所需要的轉(zhuǎn)換功能。穩(wěn)壓電路方案一電路圖如圖3所示。 圖3 穩(wěn)壓電路方案一電路圖穩(wěn)壓電路方案二：固定輸出穩(wěn)壓電路。此電路有7805以及兩個電容組成。穩(wěn)壓電路方案二電路圖如圖4所示。 圖4 穩(wěn)壓電路方案二電路圖 經(jīng)過比較，穩(wěn)壓電路方案一實施起來較為麻煩，使用元

10、器件比較多，檢查的時候繁瑣，應(yīng)該應(yīng)用在對硬件要求不高的場合，方案二既簡便效果又很符合要求，所以經(jīng)過商量和思考采用的是穩(wěn)壓電路方案二。 復(fù)位電路方案一：采用按鍵脈沖復(fù)位電路。此電路主要由兩個電阻和兩個電容以及按鍵組成。復(fù)位電路方案一電路圖如圖5所示。 圖5 復(fù)位電路方案一圖復(fù)位電路方案二：該電路主要由兩個電阻和一個電容組成。復(fù)位電路方案二電路圖如圖6所示。 圖6 復(fù)位電路方案二圖 經(jīng)過反復(fù)思考和比較，復(fù)位方案一圖需用元器件比較多，且電路復(fù)雜不容易看懂，調(diào)試改正錯誤的話不容易找出錯誤地方，和一圖相比較二圖既簡單且能實現(xiàn)功能，最后決定選用復(fù)位方案二圖。2.3 程序方案設(shè)計蜂鳴器根據(jù)加到其上的脈沖頻率

11、不同而發(fā)出不同的聲音，起到報警作用。產(chǎn)生脈沖可用延時子程序或使用定時器兩種方案。兩種方案的流程圖是相同的。程序流程圖如圖7所示。 圖7 程序流程圖 程序方案一：用延時子程序產(chǎn)生1KHZ和2KHZ方波。延時程序如附件7.2所示。 程序方案二：用單片機(jī)內(nèi)部定時器T1產(chǎn)生1KHZ和2KHZ方波。定時器式程序如附件7.3所示。 我們在對程序方案進(jìn)行論證的時候認(rèn)為，用定時器產(chǎn)生的1KHZ和2KHZ方波較為準(zhǔn)確，但不易實現(xiàn)，程序不太好寫，且在檢查的時候不方便而用延時子程序?qū)懙某绦?，簡單易懂，較易實現(xiàn)。通過比較，由于報警器對頻率要求并不高，所以最后本次設(shè)計采用了程序方案一。 3. 方案實施3.1 系統(tǒng)介紹根

12、據(jù)設(shè)計要求，用AT89S52、橋堆2W10、7805、晶振、發(fā)光二極管、蜂鳴器組成硬件系統(tǒng)，并通過改進(jìn)并編程使AT89S52單片機(jī)的P 3.4口輸出相應(yīng)頻率的信號，再通過三極管放大驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出兩種不同頻率的聲音，以示報警。 3.2 電源電路圖 電源電壓穩(wěn)壓流程方框圖如圖8所示。 圖8 電源電路框圖220V交流電經(jīng)過變壓器變壓，再經(jīng)過橋堆2W10整流，然后由電容C5濾波后變?yōu)槊}動比較穩(wěn)定的直流電,最后通過三端穩(wěn)壓器7805輸出穩(wěn)定的5V直流電壓。電容C6用于消除輸出電壓的高頻噪聲,可取小于1000uF的電容。電源電路圖如圖9所示。 圖 9 電源電路圖3.3 復(fù)位電路AT89S52復(fù)位時由外部的

13、復(fù)位電路來實現(xiàn)的，該電路采用的是手動按鍵電平復(fù)位，手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平，一般采用的辦法是在RST端和正電源VCC之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則VCC的+5V電平就會直接加到RST端。復(fù)位電路電路圖如圖10所示。 圖 10 復(fù)位電路圖3.4 時鐘電路AT89S52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器,該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1,輸出端為引腳 XTAL2，這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容,就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。AT89S52運行是以時鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地的工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，常有的時鐘

14、電路設(shè)計有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。本設(shè)計采用的是內(nèi)部時鐘方式。時鐘電路對硬件電路的連接要求較高。在焊接電路時應(yīng)盡可能的使晶振和電容與單片機(jī)靠近，更好的保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作。具體設(shè)計的時鐘電路電路圖如圖11所示。 圖11 時鐘電路圖3.5蜂鳴器驅(qū)動電路通過AT89S52單片機(jī)的P3.4口輸出一定頻率的方波使蜂鳴器發(fā)聲。由于三極管的放大作用使從P3.4口輸出的方波信號放大后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。而聲音的頻率的變換由單片機(jī)的延時程序控制。蜂鳴器驅(qū)動電路電路圖如圖12所示。 圖12 蜂鳴器驅(qū)動電路圖3.6系統(tǒng)調(diào)試與制作通過系統(tǒng)的軟件調(diào)試，刪除了軟件程序中部分不正確的程序，從而得

15、到正確的程序，為后面的硬件連接奠定了基礎(chǔ)。仿真調(diào)試完成后，在仿真軟件上實現(xiàn)了所需的設(shè)計要求，之后進(jìn)行硬件連接，通過硬件調(diào)試，實現(xiàn)了設(shè)計要求。在電路焊接的過程中應(yīng)注意以下事項：1.焊接時，要使焊點周圍都有錫，將其牢牢焊住防止虛焊。2.在焊接時，注意極性電容的極性。3.芯片在安裝前最好先把兩邊的針腳稍稍弄彎曲，使其有利于插入底座對應(yīng)的插口中。4.在焊接時，不要把芯片插入底座上焊，防止燒壞。5.晶振在焊接時應(yīng)盡量和單片機(jī)靠近。6.對引腳過長的電器元件，焊接完后，將其剪短。7.放電烙鐵的時候應(yīng)遠(yuǎn)離板子。 4. 結(jié)果與結(jié)論4.1 結(jié)果 該變頻報警器可出現(xiàn)如下結(jié)果： 1.具有電源開關(guān)及指示燈，有復(fù)位按鍵。

16、 2.通過P3.4端口輸出1KHz和2KHz的變頻信號以示報警，每隔1s交替變換1次。 3.報警器有聲音，但很小，經(jīng)調(diào)試知選用放大倍數(shù)大的三極管可讓聲音變大。4.2 報警器的改進(jìn)我們通過研究認(rèn)為，該變頻報警器只是一個報警器的簡單模型，我們可以通過增加一些元件來實現(xiàn)一些具體的功能，例如可以再增加一些按鍵，通過樂曲中音調(diào)的不同即頻率的不同編寫程序?qū)崿F(xiàn)樂曲演奏；可以增加一些傳感器來實現(xiàn)防盜報警或者火災(zāi)報警；可以增加探測儀實現(xiàn)對溫度，有毒氣體，聲，光的報警；可以增加熔斷絲來加強(qiáng)對家庭電路的報警等。 5. 收獲與致謝在這次單片機(jī)課程設(shè)計中，我們小組經(jīng)過對設(shè)計要求的認(rèn)真思考，再結(jié)合課本相關(guān)知識，經(jīng)過幾天的

17、努力我們終于圓滿的完成任務(wù)，實現(xiàn)了單片機(jī)發(fā)聲，變頻報警。通過這次設(shè)計，我對單片機(jī)基礎(chǔ)知識有了更進(jìn)一步的理解，也明白了學(xué)好單片機(jī)的重要性。為實現(xiàn)設(shè)計要求我們應(yīng)該多聯(lián)系實際，鍛煉我們的動手設(shè)計能力，并能靈活運用課本知識。這次設(shè)計增加了我的自信，也讓我感覺到了課堂知識的重要，更深一步了解到單片機(jī)在現(xiàn)實生活中的不可或缺的重要作用。在設(shè)計原理圖的時候，經(jīng)過理論知識與實際情況相結(jié)合，不僅讓我加深了理論知識的了解，同時也又一次運用了DXP并對它又有了更進(jìn)一步的認(rèn)識；在編寫程序時，我通過運用課本上的編程指令和編程技巧，成功編制了程序；在繪完原理圖和編完程序的時候，第一次學(xué)會了用proteus軟件進(jìn)行仿真，并經(jīng)

18、過調(diào)試成功的實現(xiàn)了結(jié)果。這次課程設(shè)計中，身邊的同學(xué)給與了我們很多的幫助，我們的丁老師，范老師，段老師也不顧夏天的炎熱，為我們解決課程設(shè)計所遇到的問題，任勞任怨。老師和同學(xué)的幫助讓我們順利完成了課程設(shè)計，在此深表謝意。 6. 參考文獻(xiàn) 1張迎新. 單片機(jī)初級教程M. 北京: 航空航天大學(xué)出版社, 2007.2周潤景,張麗娜. 基與PROTEUS的電路及單片機(jī)仿真M. 北京: 航空航天大出版社, 2007.3張萬奎. 模擬電子技術(shù)M. 湖南: 湖南大學(xué)出版社, 2005.4楊志忠. 數(shù)字電子技術(shù)M. 北京：高等教育出版社, 2005.5張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 高等教育出版社, 2003.6

19、徐愛鈞. 8051單片機(jī)實踐教程M. 電子工業(yè)出版社, 2006. 7. 附件7.1 元器件清單 本次設(shè)計需要的元器件清單如表1所示。 表 1 元器件清單 元器件名稱型號規(guī)格數(shù)量備注單片機(jī)AT89S521晶振11.0592MHZ1瓷片電容33PF2電解電容22PF1電解電容1000UF2LED指示燈1三極管80501蜂鳴器178051橋堆2W101按鍵1撥動開關(guān)140腳IC插座（圓孔）1排線若干電阻1K3電阻10K1萬能板兩連孔17.2 程序方案一 本次設(shè)計的程序方案一如下。 ORG 0000 LJMP MAIN1 ORG 1000 MAIN1: MOV R1,#100LOOP1: MOV R

20、2,#10 LOOP2: SETB P3.4 LCALL DELAY CLR P3.4 LCALL DELAY DJNZ R2,LOOP2 DJNZ R1,LOOP1 MAIN2: MOV R3,#50LOOP3: MOV R4,#10 LOOP4: SETB P3.4 LCALL DELAY1 CLR P3.4 LCALL DELAY1 DJNZ R4,LOOP4 DJNZ R3,LOOP3 LJMP MAIN1DELAY: MOV R6,#100DL1: NOP NOP NOP DJNZ R6,DL1 RET DELAY1: MOV R7,#200 DL2: NOP NOP NOP DJNZ R7,DL2 RET END7.3 程序方案二 本次設(shè)計的程序方案二如下。 ORG 0000 RESET: LJMP