單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計.

1、本科生課程設(shè)計（論文）i本科生課程設(shè)計（論文）ii摘 要隨著社會的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活水平顯著提高，對家庭私有財產(chǎn)的保護(hù)意識在不斷的增強(qiáng)，因而對居家防盜措施提出了新的要求。基于社會安全保障的需要，防盜報警技術(shù)發(fā)展迅速。防盜報警系統(tǒng)利用單片機(jī)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。本系統(tǒng)采用了門磁傳感器和振動傳感器，這是一種目前廣泛應(yīng)用的報警檢測傳感器，被大量應(yīng)用到家庭及商場外圍防盜系統(tǒng)上，其具有響應(yīng)頻帶寬、靈敏度高、信噪比大、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、重量輕等優(yōu)點，因此，在工程力學(xué)、生物學(xué)醫(yī)、石油

2、勘探等許多技術(shù)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。該報警器的制作簡單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時它的信號經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和 pc 機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管。理。本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、振動傳感電路、驅(qū)動執(zhí)行報警電路、復(fù)位電路等部分組成。處理器采用 51 系列單片機(jī)89c51，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。此外，在電子防盜等領(lǐng)域中，振動探測器也以其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。關(guān)鍵詞：家用；防

3、盜報警；門磁；振蕩本科生課程設(shè)計（論文）iii目 錄第 1 章 緒論 .11.1 家用防盜報警器概況 .11.2 本文研究內(nèi)容 .1第 2 章 cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計.22.1 家用防盜報警器總體設(shè)計方案 .22.2 cpu 的選擇 .32.3 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展 .42.4 復(fù)位電路設(shè)計 .42.5 時鐘電路設(shè)計 .52.6 cpu 最小系統(tǒng)圖 .6第 3 章 家用防盜報警器輸入輸出接口電路設(shè)計 .73.1 家用防盜報警器傳感器的選擇 .73.2 家用防盜報警器檢測接口電路設(shè)計 .83.3 家用防盜報警器輸出接口電路設(shè)計 .93.4 人機(jī)對話接口電路設(shè)計 .10第 4 章 家用防盜報警器軟件設(shè)計

4、.124.1 軟件實現(xiàn)功能綜述 .124.2 流程圖設(shè)計 .124.2.1 主程序流程圖設(shè)計.124.2.2 家用防盜報警器流程圖設(shè)計.124.3 程序清單 .14第 5 章 課程設(shè)計總結(jié) .17參考文獻(xiàn) .18本科生課程設(shè)計（論文）1第 1 章 緒論1.1 家用防盜報警器概況隨著人們生活水平的不斷提高，對防盜措施提出了新的要求。本設(shè)計就是為了滿足家庭住宅防盜的需要而設(shè)計的家用防盜報警器系統(tǒng)。就目前市面上裝備主要有紅外防盜報警器、開關(guān)電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都存在一些缺點。而本設(shè)計中所使用的門磁傳感器很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等

5、安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。這種傳感器能以非接觸形式檢測出門之間的電流信號的停斷，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴Ｍ瑫r振動傳感器具有響應(yīng)頻帶寬、靈敏度高結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等優(yōu)點，也進(jìn)入了此次設(shè)計范疇之中。門磁報警器一般采用省電設(shè)計，當(dāng)門窗被打開的瞬間，立即發(fā)射 1 秒左右的無線報警信號，然后自行停止，當(dāng)感應(yīng)到永磁體分離時,就觸發(fā)門磁傳感器報警，振動報警器對輕微振動非常敏感,振動頻率越高的物體輻射出的能量越強(qiáng),當(dāng)感應(yīng)到環(huán)境中存在高出背景強(qiáng)度的輻射時,就觸發(fā)報警。這兩種傳感器的結(jié)合能夠有效的防止盜竊事件的發(fā)生，有著高度的可靠性。1.2 本文研究內(nèi)容本次課程設(shè)計旨在設(shè)計一種安全可靠的家庭用防盜報警器，其設(shè)計主

6、要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，其主要實現(xiàn)的目標(biāo)有以下幾點：硬件系統(tǒng)的設(shè)計包括以下幾點：1.cpu 的最小系統(tǒng)設(shè)計，包括 cpu 的選擇，防盜報警器的晶振電路和復(fù)位電路的選擇與設(shè)計；2.門磁傳感器和振動傳感器選擇及與 89c51 單片機(jī)的接口電路設(shè)計；3.防盜報警器的報警電路及消音電路設(shè)計。軟件系統(tǒng)的設(shè)計包括下面兩點：1.編寫程序流程圖，正確表達(dá)該報警器的每個流程環(huán)節(jié)是如何工作和聯(lián)系的；2.編寫一段程序來驗證該報警器的方案簡單可行，能滿足此次設(shè)計要求。本科生課程設(shè)計（論文）2第 2 章 cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計2.1 家用防盜報警器總體設(shè)計方案本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控

7、制、報警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：門磁傳感器、報警器、單片機(jī)控制電路、led控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報警等功能。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等幾個階段。 從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)：門磁報警電路、振動報警電路、時鐘電路、單片機(jī)、復(fù)位電路組成；它們之間的構(gòu)成框圖如圖 2.1 所示：圖

8、 2.1 家庭報警器總體設(shè)計方案圖at89c51 單片機(jī)作為整個報警器的核心，負(fù)責(zé)處理底層子模塊傳遞的信號，并將處理后的信號傳至各個子程序模塊中，同時擔(dān)負(fù)著時鐘信號的處理和復(fù)位信本科生課程設(shè)計（論文）3號的處理等任務(wù)。信號檢測電路由門磁傳感器和振動傳感器，和 a/d 轉(zhuǎn)換器組成，門磁傳感器負(fù)責(zé)傳遞門開時產(chǎn)生的報警信號，振動傳感器負(fù)責(zé)傳遞門或窗戶產(chǎn)生一定幅度的震動聲波產(chǎn)生的電信號。兩個信號共同作用，將報警信號傳遞至 a/d 轉(zhuǎn)換器中，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入信號檢測電路中，再由信號檢測電路將傳遞來的電信號及時送達(dá)至 89c51 單片機(jī)中進(jìn)行處理。人機(jī)接口電路是通過鍵盤和 89c51 單片機(jī)相連，其主要

9、目的是確認(rèn)報警的具體時間和地點，同時還有消除報警信號的作用。時鐘電路的主要用來產(chǎn)生單片機(jī)工作所產(chǎn)生的時鐘信號。時鐘信號可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。復(fù)位電路主要用于 89c51 單片機(jī)的報警后復(fù)位，使之重新回到初始狀態(tài)，保證報警系統(tǒng)的運行正常。2.2 cpu 的選擇本次家用報警器的設(shè)計采用 89c51 單片機(jī)作為系統(tǒng)的 cpu。89c51 是面向八位的 cpu。它的價格低廉，工作可靠，另外擴(kuò)展功能也很強(qiáng)，89c51 采用電擦除和電寫入，擦寫方便，保密性能好，因此作為此次設(shè)計的首選 cpu。89c51 有 40個引腳，其中點原因較 vss 是接地端，vcc 是電源端接+5v 電源，外界

10、晶體引腳xtal1h 和 xtal2 接時鐘電路， rst 是復(fù)位信號輸入端，在此引腳上出現(xiàn)兩個時鐘周期以上的高電平就能讓單片機(jī)有效復(fù)位。p0 口接地址鎖存器，接 6264 的 a0至 a7，p2 口接 6264 的 a8 至 a12，是片內(nèi)片外 rom 選擇端，是外部 romeapsen的讀選通信號，是讀允許信號，是寫允許信號，它們分別與 6264 的讀允rdwr許線和寫允許線相連。引腳結(jié)構(gòu)圖如圖 2.2 所示： oewe圖 2.2 89c51 引腳結(jié)構(gòu)圖本科生課程設(shè)計（論文）42.3 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展89c51 片內(nèi)有 128b 的 ram 存儲器，在實際應(yīng)用中僅靠這 128b 的數(shù)據(jù)存儲器

11、遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這種情況下可利用 89c51 單片機(jī)所具有的擴(kuò)展功能，擴(kuò)展外部存儲器。89c51 最多可以擴(kuò)展 64kb ram。常用的數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器 ram 和動態(tài)數(shù)據(jù)存儲器，由于在實際應(yīng)用中，需要擴(kuò)展的容量不大，所以一般采用靜態(tài)ram sram6264。擴(kuò)展圖如圖 2.3 所示： 圖 2.3 程序存儲器擴(kuò)展圖 2.4 復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位操作可使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動，因此，單片機(jī)的復(fù)位電路非常重要。89c51 單片機(jī)的復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，在時鐘電路工作以后, 在 reset 端持續(xù)給出 2 個機(jī)器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作。使

12、用晶振頻率為 12mhz 時，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)不小于 2us。本設(shè)計采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路。如圖 2.4 所示為復(fù)位電路。reset13ea40xtal125p2.0/a827p2.1/a928p2.2/a1029p2.3/a1130p2.4/1231p2.7/a1537ale39p0.0/ad051p0.1/ad150p0.2/ad249p0.3/ad348p0.4/ad444p0.5/ad543p0.6/ad642p0.7/ad741nc8wr/p3.622rd/p3.723xtal22489c51a010a19a28a37a46a55a64a73a825a924a1021a11

13、23a122ce120vcc28we27oe22d011d112d213d315d416d517d618d719gnd14ce2266264oe1g11d03q02d14q15d27q26d38q39d413q412d514q515d617q616d718q71974ls3731k+5vvcc本科生課程設(shè)計（論文）5 圖 2.4 單片機(jī)的復(fù)位電路2.5 時鐘電路設(shè)計時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所產(chǎn)生的時鐘信號。內(nèi)部時鐘和外部時鐘是其時鐘信號產(chǎn)生的兩種方式。89c51 工作時，是在統(tǒng)一的時鐘脈沖下一拍一拍的進(jìn)行的。這個脈沖是由單片機(jī)控制器中的時序電路產(chǎn)生的。本次報警器的設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，89c

14、51 內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器，引腳 xtal1 和 xtal2 分別是磁放大器的輸入端和輸出端。r21kr1200vcc89c51vccresetvss+c22uf本科生課程設(shè)計（論文）6在 xtal1 和 xtal 兩端跨接晶體或陶瓷振蕩器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘發(fā)生器，此次報警器的設(shè)計，兩個電容值取 30pf，晶振頻率取 12mhz，時鐘電路原理圖如圖 2.5 所示，xtal1 和 xtal2 端與 89c51 相連。圖 2.5 時鐘電路原理圖本科生課程設(shè)計（論文）72.6 cpu 最小系統(tǒng)圖根據(jù)上文所述，將 cpu、數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展、

15、時鐘電路和復(fù)位電路綜合起來構(gòu)成完整的 cpu 最小系統(tǒng)圖，如圖 2.6 所示：圖 2.6 cpu 最小系統(tǒng)圖reset13ea40xtal125p2.0/a827p2.1/a928p2.2/a1029p2.3/a1130p2.4/1231p2.7/a1537ale39p0.0/ad051p0.1/ad150p0.2/ad249p0.3/ad348p0.4/ad444p0.5/ad543p0.6/ad642p0.7/ad741nc8wr/p3.622rd/p3.723xtal22489c51a010a19a28a37a46a55a64a73a825a924a1021a1123a122ce120v

16、cc28we27oe22d011d112d213d315d416d517d618d719gnd14ce2266264oe1g11d03q02d14q15d27q26d38q39d413q412d514q515d617q616d718q71974ls3731k+5vvccy112mhzc230ufc330ufr21kvccr1200pbc122uf本科生課程設(shè)計（論文）8第 3 章 家用防盜報警器輸入輸出接口電路設(shè)計3.1 家用防盜報警器傳感器的選擇本次家庭防盜報警器的設(shè)計用到了兩種傳感器：門磁傳感器和振動傳感器。下面簡要的對這兩種傳感器進(jìn)行介紹。門磁報警器廣泛在城市安防、小區(qū)、工廠、公司、學(xué)校

17、、家庭、別墅、倉庫等眾多領(lǐng)域門窗安裝使用。當(dāng)用來監(jiān)控門的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)門不管何種原因被打開后，門磁傳感器立即發(fā)射電信號向主機(jī)報警。門磁傳感器一般采用省電設(shè)計，當(dāng)門關(guān)閉時它不發(fā)射報警信號，此時耗電只有幾微安，當(dāng)門被打開的瞬間，立即發(fā)射 1 秒左右的無線報警信號，然后自行停止，這時就算門一直打開也不會再發(fā)射了，這是為了防止發(fā)射機(jī)連續(xù)發(fā)射造成內(nèi)部電池電量耗盡而影響報警，門磁傳感器還設(shè)計有電池低電壓檢測電路，當(dāng)電池的電壓低于 8 伏時，下方的發(fā)光二極管就會點亮，這時需要立即更換報警器專用電池，否則會影響報警的可靠性。 門磁傳感器一般安裝在門內(nèi)側(cè)的上方，主要由開關(guān)和磁鐵兩部分組成，開關(guān)部分由磁簧開關(guān)經(jīng)引線

18、連接，定型封裝而成；磁鐵部分由對應(yīng)的磁場強(qiáng)度的磁鐵封裝于塑膠或合金殼體內(nèi)。當(dāng)兩者分開或接近至一定距離后，引起開關(guān)的開斷從而感應(yīng)物體位置的變化。其精細(xì)結(jié)構(gòu)是較小的部件為永磁體，內(nèi)部有一塊永久磁鐵，用來產(chǎn)生恒定的磁場，較大的是門磁主體，它內(nèi)部有一個常開型的干簧管，當(dāng)永磁體和干簧管靠得很近時，無線門磁傳感器處于工作守候狀態(tài)，當(dāng)永磁體離開干簧管一定距離后，無線門磁傳感器立即發(fā)射包含地址編碼和自身識別碼的高頻無線電信號，接收板就是通過識別這個電信號的地址碼來判斷是否是同一個報警系統(tǒng)的，然后根據(jù)自身識別碼確定是哪一個無線門磁報警。另外，本次設(shè)計還應(yīng)用到了振動傳感器。振動傳感器是一種目前廣泛應(yīng)用的報警傳感器

19、，被大量應(yīng)用到家庭防盜系統(tǒng)上，其具有響應(yīng)頻帶寬、靈敏度高、信噪比大、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、重量輕等優(yōu)點。因此，在工程力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等許多技術(shù)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。振動傳感器在此次設(shè)計的關(guān)鍵部件之一，它的作用主要是將機(jī)械量接收下來，并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。因此它也可以說是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。振動傳感器并不是直接將原始要測的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚菍⒃家獪y的機(jī)械量做為振動傳感器的輸入量，然后由機(jī)械接收部分加以接收，形成另一個適合于變換的機(jī)械量，最本科生課程設(shè)計（論文）9后由機(jī)電變換部分再將變換為電量。 一般來說，振動傳感器由于變換方法和性質(zhì)不同，其種類繁多，應(yīng)用范圍也極其廣泛。在現(xiàn)代振動測量中所用

20、的傳感器，僅是整個測量系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，且與后續(xù)的電子線路緊密相關(guān)。本次設(shè)計采用的的振動傳感器的機(jī)械接收部分是慣性式加速度機(jī)械接收原理，機(jī)電部分利用的是壓電晶體的正壓電效應(yīng)。它是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計受振時，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動頻率遠(yuǎn)低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比然后將電信號輸給指示儀表或記錄器。3.2 家用防盜報警器檢測接口電路設(shè)計a/d 轉(zhuǎn)換接口是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前向通道中的一個重要環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集是在模擬信號源中采集信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入計算機(jī)的過程。因此完成數(shù)據(jù)采集應(yīng)具備下述基本條件：模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和信號調(diào)節(jié)電

21、路，采樣/持電路，a/d 轉(zhuǎn)換器，通道模擬電路。前向通道中，被測物理量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，而每一種傳感器都有與其配套的接口電路，接口電路再將這一電信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)用來完成多模擬信號的切換，信號調(diào)節(jié)則是將模擬微弱信號轉(zhuǎn)換成滿足 a/d 轉(zhuǎn)換器所需要的電平信號。為了減少動態(tài)數(shù)據(jù)采集的孔徑誤差，必須加上采樣/持電路。因此，數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計不僅僅限于 a/d 轉(zhuǎn)換芯片的接口設(shè)計，還必須得考慮傳感器到 cpu 的全過程。根據(jù)本次設(shè)計要求，選擇 max197 作為本次課設(shè)的 a/d 轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，a/d 轉(zhuǎn)換的速度和精度又決定了采集系統(tǒng)的速度和精度。max197 是具有 12

22、位測量精度的高速 a/d 轉(zhuǎn)換芯片，只需單一電源供電，且轉(zhuǎn)換時間很短，具有 8路輸入通道，還提供了標(biāo)準(zhǔn)的并行接口8 位三態(tài)數(shù)據(jù) i/o 口，可以和大部分單片機(jī)直接接口，使用十分方便。 max197 無需外接元器件就可獨立完成 a/d 轉(zhuǎn)換功能。它可分為內(nèi)部采樣模式和外部采樣模式，采樣模式由控制寄存器的 d5位決定。在內(nèi)部采樣控制模式 0 中，由寫脈沖啟動采樣間隔，經(jīng)過瞬間的采樣間隔，即開始 a/d 轉(zhuǎn)換。在外部采樣模式 1 中，由兩個寫脈沖分別控制采樣和 a/d轉(zhuǎn)換。在第一個寫脈沖出現(xiàn)時，開始采樣間隔。在第二個寫脈沖出現(xiàn)時，max197停止采樣，開始 a/d 轉(zhuǎn)換。這兩個寫脈沖之間的時間間隔為

23、一次采樣時間。當(dāng)一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，max197 相應(yīng)的 int 引腳置低電平，通知處理器可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。內(nèi)部采樣模式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時序?qū)τ谀M到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，時序要求非常嚴(yán)格，由于 max197 的數(shù)字信號輸出引腳是復(fù)用的，要正確讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果，時序要求尤其本科生課程設(shè)計（論文）10重要。在一次采樣開始前，可以通過單片機(jī)的 8 位數(shù)據(jù)線把這些控制字寫入max197 來初始化相應(yīng)的參數(shù)。完全可以滿足此次設(shè)計任務(wù)的要求。max197 的外部引腳圖如圖 3.1 所示：圖 3.1 ax197 外部引腳圖3.3 家用防盜報警器輸出接口電路設(shè)計單片機(jī)控制系統(tǒng)的開關(guān)信號，往往是通過芯片給出的低壓電流如 ttl 電

24、平信號，這種電平信號一般不能驅(qū)動外設(shè)，而需要經(jīng)接口轉(zhuǎn)換后才能驅(qū)動外設(shè)；許多外設(shè)在開關(guān)控制過程中會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾信號，如不價格里可能會串到測控系統(tǒng)中，造成系統(tǒng)誤動作或破壞，因此在接口技術(shù)中還應(yīng)包括隔離技術(shù)。繼電氣控制方式的開關(guān)量輸出，是目前最常用的一種輸出方式，一般在驅(qū)動大型設(shè)備時，往往利用繼電器作為測控系統(tǒng)輸出到輸出驅(qū)動級之間的第一級機(jī)構(gòu)，通過第一級機(jī)構(gòu)的輸出，可完成從低壓直流到高壓交流的過渡。圖 3.3 繼電器控制的開關(guān)量輸出圖繼電器輸出也可應(yīng)用于低壓場合，與晶體管等低壓輸出驅(qū)動器相比，繼電器本科生課程設(shè)計（論文）11輸出時輸入端和輸出端有一定的隔離作用。但由于采用電離吸合方式，在開關(guān)瞬

25、間容易產(chǎn)生電火花而產(chǎn)生干擾，對交流高壓等場合使用，觸點也容易氧化，由于驅(qū)動器驅(qū)動線圈上有一定的電感，在管段瞬間也會產(chǎn)生較高的反壓，因此在對繼電器的驅(qū)動電路上常常反接一個續(xù)流二極管來用于放電。繼電器控制的開關(guān)量輸出如圖 3.3 所示。3.4 人機(jī)對話接口電路設(shè)計在報警器的設(shè)計中，為了控制其運行狀態(tài)，需要向系統(tǒng)中輸入一些命令和數(shù)據(jù)，因此應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有鍵盤，這些鍵包括數(shù)字鍵、功能鍵和控制組合鍵等。這些按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。在編制鍵盤控制程序時應(yīng)考慮的問題有很多，比如說監(jiān)測按鍵是否按下，去抖處理，散轉(zhuǎn)指令要求等等。根據(jù)此次設(shè)計，選用獨立式按鍵結(jié)構(gòu)。獨立式按鍵結(jié)構(gòu)是指直接

26、用 i/o 線構(gòu)成的單個按鍵電路。每個獨立式按鍵單獨占有一根 i/o 線，每根 i/o 線的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他按鍵的工作狀態(tài)，它的配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用也很廣泛。獨立式按鍵如圖 3.4 所示。圖 3.4 獨立式按鍵電路本次報警器的設(shè)計中還包括顯示器的設(shè)計。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示器包括 led 和 lcd 兩種。這兩種顯示器都具有成本低廉、配置靈活、與單片機(jī)接口方便等特點。根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計采用 8 位 led 顯示器。led 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示的顯示器件，也稱為數(shù)碼管，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是 7 段 led。這種顯示字塊有共陰極和共陽極兩種。共陰極led

27、顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地，共陽極 led 顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接電源。 ，在單片機(jī)系統(tǒng)中常常用 led 顯示塊構(gòu)成 n 位 led 顯示器。本次報警器的設(shè)本科生課程設(shè)計（論文）12計就應(yīng)用了 8 位 led 顯示器。具體圖示如圖 3.5 所示。圖 3.5 8 位 led 顯示器構(gòu)成原理圖本科生課程設(shè)計（論文）13第 4 章 家用防盜報警器軟件設(shè)計4.1 軟件實現(xiàn)功能綜述硬件系統(tǒng)作為實體，為計算機(jī)工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和條件，但要使計算機(jī)有效地工作，還必須有軟件系統(tǒng)的配合。計算機(jī)的軟件系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和程序設(shè)計語言三部分。應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)功能要求設(shè)計的，應(yīng)可靠的實現(xiàn)系統(tǒng)

28、的各種功能。軟件系統(tǒng)的設(shè)計主要包括程序流程圖的編寫和軟件程序的編寫，主程序流程圖主要是介紹整個系統(tǒng)的工作原理和工作步驟，防盜報警器的流程圖主要是描述報警器報警到確認(rèn)具體位置的過程。由此可見，在有了硬件連接的基礎(chǔ)上，軟件的設(shè)計也非常重要。4.2 流程圖設(shè)計程序流程圖是一種用規(guī)定的圖形，指向線及文字說明來準(zhǔn)確表示過程的圖形，具有直觀、形象、清晰的特點，能清楚地展現(xiàn)控制過程的邏輯結(jié)構(gòu)，方便編寫程序。4.2.1 主程序流程圖設(shè)計主程序的功能是先進(jìn)行初始化，設(shè)置初始值，然后經(jīng)過系統(tǒng)初始化檢測是否有報警事件，如果有報警事件則處理報警事件，反之則繼續(xù)循環(huán)，當(dāng)有報警事件是啟動聲光報警器報警，接下來判斷是否報警

29、1秒鐘后結(jié)束，如果按下按鍵，則報警結(jié)束可以確定報警確切方位，如果不選擇報警結(jié)束，則繼續(xù)檢測是否有下次報警及報警的準(zhǔn)確地點，如果選擇報警結(jié)束則轉(zhuǎn)向下一次測試，即確認(rèn)下一次報警的準(zhǔn)確時間和地點，程序返回到是否有報警事件未處理這一欄，如果報警事件都被處理完畢，該程序結(jié)束。整個家庭防盜報警器的主工作流程圖如圖4.1所示。4.2.2 家用防盜報警器流程圖設(shè)計首先系統(tǒng)開始掃描是否有振動信號輸入，如果有振動信號輸入則開始發(fā)送報本科生課程設(shè)計（論文）14警信號，如果沒有振動信號輸入則進(jìn)行延時處理，隨后進(jìn)行門磁信號的檢測，如果有門磁信號發(fā)送報警信號，如果沒有門磁信號，則返回初始狀態(tài)，如果此時發(fā)送了報警信號就把報

30、警信號的信息輸送到緩存器中，然后由機(jī)主確認(rèn)報警的具體方位，并選擇是否按鍵將報警器的信息清零，如果清零則報警電路會重新回到初始狀態(tài)，并檢測是否有其他的報警地點，如果有報警地點，將會按上文所述輸出，如果機(jī)主選擇了清零狀態(tài)按鍵，則整個程序結(jié)束。具體的家庭報警器流程圖如圖4.2所示。nyy y n n 圖4.1 家用報警器主程序流程圖開始系統(tǒng)初始化 有報警信號處理否報警時間是否為 1s是否檢測下次報警處理結(jié)束啟動報警器報警報警結(jié)束本科生課程設(shè)計（論文）15y n n y y n 圖4.2 家用報警器流程圖4.3 程序清單根據(jù)此次報警器的設(shè)計列出的主程序和中斷程序清單如下：主程序清單： org 0000

31、h ljmp main org 0003h開始是否有振動信號延時處理是否有門磁信號發(fā)送報警信號送控制信息到緩存器中是否按鍵清零結(jié)束本科生課程設(shè)計（論文）16 ljmp pint0 org 000bh ljmp tint org 0200hmain: mov ie,#81h setb it0 mov sp,#30h setb p3.0 clr p3.1 mov p1,#0ffh mov p2,#00h clr p1.2 lp: jnb p1.0,la la: acall delay jnb p1.0,alarm ajmp lpdelay:mov r1,0aah ld2:mov r2,0bbh ld1:nop djnz r2,ld1 djnz r1,ld2 ret alarm:setb p1.2 cpl p3.0 mov 51h,#14h mov tmod,#01h mov tl0,#0ceh mov th0,#0ffh setb et0setb ea setb tr0 tint: cpl p3.1 mov tl0,#0ceh mov th0,#0ffh 本科生課程設(shè)計（論文）17l2: jbc tf0,l1 sjmp l2 l1: mov tl0,#0ceh mov th0,#0ffh setb p3.0 cpl p3.0 clr p1.2 ljmp lp 外部中斷 int0 服