鄭州科技學(xué)院

1、鄭州科技學(xué)院單片機課程設(shè)計 題 目 基于按鍵控制的聲光報 警器 學(xué)生姓名 孫寧 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化1班 學(xué) 號 201247013 院 （系） 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 葉冬 完成時間 2015年11年13日 摘 要聲光報警器（Audible and visual alarm）又叫聲光警號，是為了滿足客戶對報警響度和安裝位置的特殊要求而設(shè)置。同時發(fā)出聲、光二種警報信號。產(chǎn)品專用領(lǐng)域：銀行，政府機關(guān)，郵政，電信，酒店，大廈，工廠商場商鋪、別墅、ATM，周界防越系統(tǒng)及保安服務(wù)公司等；是消防火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的一個配件產(chǎn)品。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

2、實現(xiàn)的，也有硬件和軟件同時控制執(zhí)行。本課題基于單片機課程設(shè)計的學(xué)習(xí)，使用STC89C52單片機、晶振等元器件，運用匯編語言實現(xiàn)一個聲光報警器的功能。當報警按鈕按下時揚聲器報警，第一次觸發(fā)時發(fā)出報警信號，延時六秒后報警信號停止，十秒內(nèi)沒有第二次觸發(fā)則自動復(fù)位，十秒內(nèi)觸發(fā)第二次則持續(xù)報警，此時只可由復(fù)位鍵復(fù)位。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。 目 錄1 課程設(shè)計的目的12 課程設(shè)計的任務(wù)與要求12.1 設(shè)計任務(wù)12.2 設(shè)計要求13 元器件介紹及部分電路說明23.1 STC89C52單片機簡介23.2 STC89C52特點2

3、3.3 STC89C52管腳及結(jié)構(gòu)說明33.4 時鐘電路63.5 復(fù)位電路73.6 報警電路84 軟件設(shè)計85 硬件制作與調(diào)試105.1 電路制作步驟10 5.2 電路調(diào)試106 設(shè)計總結(jié)11參考文獻12附錄1：電路仿真圖13附錄2：實物圖14附錄3：元器件清單15附錄4：程序設(shè)計161 課程設(shè)計的目的（1）進一步熟悉和掌握單片機的結(jié)構(gòu)和工作原理。在課程設(shè)計過程中,不斷調(diào)試程序和修改程序,提高了對單片機的應(yīng)用能力，分析問題和解決問題的能力（2）掌握單片機的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用及匯編程序的編寫，內(nèi)部功能模塊如定時器/計數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存儲器、I/O口、串行口通訊等。（3）通過課程設(shè)計，掌握以單片

4、機為核心的電路設(shè)計的基本方法和技術(shù)，了解有關(guān)電路參數(shù)的計算方法。 （4）通過實際程序設(shè)計和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)。（5）讓我們了解和掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計過程、方法及實現(xiàn)，為以后設(shè)計和實現(xiàn)單片機應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求2.1 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個聲光報警器，當報警按鈕按下時揚聲器報警。當?shù)谝淮斡|發(fā)時發(fā)出報警信號，延時六秒后報警信號停止，十秒內(nèi)沒有第二次觸發(fā)則自動復(fù)位，十秒內(nèi)觸發(fā)第二次則持續(xù)報警，此時只可由復(fù)位鍵復(fù)位。 2.2 設(shè)計要求（1） 設(shè)計一個簡易基于按鍵控制的聲光報警器，能夠交替進行報警，在報警期間報警指示燈亮，當報警解除按鈕按下則解除報

5、警。（2） 選擇電路方案，完成對確定方案電路的設(shè)計。 （3）利用Proteus或Multisim仿真設(shè)計電路原理圖，確定電路元件參數(shù)、掌握電路工作原 理并仿真實現(xiàn)系統(tǒng)功能。（4）掌握單片機的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用及匯編程序的編寫，內(nèi)部功能模塊如定時器/計數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存儲器、I/O口、串行口通訊等。（5）安裝調(diào)試并按規(guī)范要求格式完成課程設(shè)計報告書。3 元器件介紹及部分電路說明 3.1 STC89C52單片機簡介STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(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STC89C52為眾多嵌入式

6、控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外STC89C52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。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選。3.2 STC89C52特點·STC89C52與MCS-51

7、系列的單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；·片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲器；·全靜態(tài)工作,工作范圍:0Hz24MHz；·三級程序存儲器加密；·128×8位內(nèi)部RAM；·32位雙向輸入輸出線；·兩個十六位定時器/計數(shù)器·五個中斷源,兩級中斷優(yōu)先級；·一個全雙工的異步串行口；·間歇和掉電兩種工作方式。3.3 STC89C52管腳及結(jié)構(gòu)說明圖3.1 STC89C52管腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳

8、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)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。 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口作為低八位地址接收。 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個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上

9、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（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為A

10、T89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能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（計時器0外部輸入） P3.5 T1（計時器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。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編

11、程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲

12、器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.4 時鐘電路圖3.2 時鐘電路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(fù)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

13、鐘方式，本系統(tǒng)采用的亦是內(nèi)部時鐘方式。在STC89C51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12MHz的石英晶體。3.5 復(fù)位電路 圖3.3 復(fù)位電路上電復(fù)位：上電復(fù)位電路是種簡單的復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位引腳接一個電容到VCC，接一個電阻到地就可以了。上電復(fù)位是指在給系統(tǒng)上電時，復(fù)位電路通過電容加到RST復(fù)位引腳一個短暫的高電平信號，這個復(fù)位信號隨著VCC對電容的充電過程而回落，所以RST引腳復(fù)位的高電平維持時間取決于電容的充

14、電時間。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復(fù)位，RST引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。本設(shè)計中用按鈕控制復(fù)位。3.6 報警電路圖3.4 報警電路報警電路是整個電路成功的體現(xiàn)。報警電路用一個三極管對電路進行放大驅(qū)動喇叭。本次設(shè)計是通過按鍵報警，當按下按鍵時，即輸入報警信息。4 軟件設(shè)計設(shè)計一個聲光報警器，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。系統(tǒng)初始化聲光報警結(jié)束是否按報

15、警開關(guān)聲光報警是否持續(xù)200ms開始啟動聲光報警電路開始報警是否還有按報警開關(guān)結(jié)束YNNYYN圖4.1 程序流程圖5 硬件制作與調(diào)試5.1 電路制作步驟（1）按電路原理圖完成電路元器件的布局。（2）按工藝要求對元器件的引腳加工成型。（3）按布局圖在實驗電路板上依次進行元件的排列、插裝。（4）按焊接工藝要求對元器件進行焊接，直至所有的元器件焊接完畢。（5）焊接電源輸入或輸出端子。使用電烙鐵時，首先檢查焊頭，焊頭若出現(xiàn)黑色的氧化物就先磨掉。上錫的具體方法是：插上電源插頭，將電烙鐵燒熱，待剛剛?cè)刍稿a時，涂上助焊劑，再用焊錫均勻地涂再烙鐵頭上，是烙鐵頭均勻地涂上一層錫。焊接時將引腳對應(yīng)好焊接電路板的

16、焊接位置上，接著先將焊絲接觸然后電烙頭從下至上的較快速的上錫。焊接出來的焊點應(yīng)該飽滿，略有尖頭。導(dǎo)線焊接：導(dǎo)線焊接前要出去末端絕緣層。導(dǎo)線焊接，搪錫是關(guān)鍵步驟，尤其多股導(dǎo)線。注意導(dǎo)線掛錫時要邊上錫邊旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與擰合方向要一致；焊接時間不宜過長，否則容易燙壞元件，必要時可用鑷子加住管腳幫忙散熱；焊點應(yīng)呈正弦波峰形狀，表面應(yīng)光亮圓滑，無焊刺，錫量適中；焊接完成后，再對照電路圖檢查一遍接線有無錯誤，若有及時更正，沒有的話就可加電壓測試了。加上電壓后，若正常工作且符合設(shè)計要求和目的，則電路設(shè)計成功，否則繼續(xù)調(diào)試找出問題所在，修正錯誤直至達到正常工作且符合設(shè)計要求和目的。5.2 電路調(diào)試（1）檢查電

17、路連接是否正確。（2）根據(jù)原理檢查電路連接是否正確，是否符合工作原理。（3）查看指導(dǎo)書看芯片引腳功能是否理解正確。（4）在電路連接沒有錯誤的情況下，檢查焊接牢不牢固，是否有虛焊，以及不該連接的點是否因失誤連接。6 設(shè)計總結(jié) 本次單片機課程設(shè)計，在老師布置課題并講解了基本原理后，一個星期以來我查閱了許多有關(guān)此設(shè)計的資料，并通過與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，以及向老師請教等方式，最終基本完成了此次課程設(shè)計。通過對聲光報警器的設(shè)計，認識到了“理論聯(lián)系實際”的這句話的重要性與真實性。而且最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學(xué)以致用的真諦。也明白老師為什么要求我們做好這個課程設(shè)計的原因。他是為了教會我們

18、如何運用所學(xué)的知識去解決實際的問題，提高我們的動手能力。 這次單片機課程設(shè)計，讓我對以前所學(xué)的單片機知識既是鞏固又是發(fā)展，進一步理解并加深了對所學(xué)的知識的認識。學(xué)會了在實踐中運用理論，用理論來指導(dǎo)實踐，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想。通過對課題的設(shè)計，訓(xùn)練了運用所學(xué)的理論知識去思考問題并聯(lián)系理論實際解決問題的能力，提高了邏輯思維的能力?？傊?，通過這次課程設(shè)計，懂得理論聯(lián)系實際去處理問題，也培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神，為以后更好的的學(xué)習(xí)和工作打下了結(jié)實的基礎(chǔ)，對于我們來說是一次難得的實踐機遇，也是一個寶貴的精神財富。 通過本次的課程設(shè)計讓我更加深刻理解單片機的相關(guān)知識，巧妙地把這門課程應(yīng)用到現(xiàn)實生活

19、中。在本次課設(shè)中，讓我感覺了，自己所學(xué)知識的潰乏，驗證了古人說的“書到用時方恨少”這句話，所以我們要反復(fù)的學(xué)習(xí)學(xué)過的知識。還體現(xiàn)了同學(xué)們之間的團隊精神，每個人都參與進來，讓我們感受到了課設(shè)的樂趣，在歡樂中我們學(xué)到了很多的知識。感謝老師的指導(dǎo)和教育。參考文獻1 李全利.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)M.北京:高等教育出版社,2004:8188 2 王曙霞.單片機實驗與實訓(xùn)指導(dǎo)M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2007:6773 3 及力.Protel 99 SE原理圖與PCB設(shè)計教程M.北京:電子工業(yè)出版社,2007:3643 4 何利民.單片機高級教程M.北京:航空航天大學(xué)出版社,2000:112118

20、 5 李朝青.單片機原理與接口技術(shù)M.北京:航空航天大學(xué)出版社,1999:2132206 張毅剛.MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)社,1997:136148 7 李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)M.北京:航空航天出版社,2000：551008 陳桂友.單片微型計算機原理及接口技術(shù)M.北京:高等教育出版社,2012：3783839 皮大能.單片機課程設(shè)計指導(dǎo)書M.北京:北京理工大學(xué)出版社,2010:4850附錄1：電路仿真圖附錄2：實物圖附錄3：元器件清單序號名稱規(guī)格型號數(shù)量1電阻10K22電阻20013電阻40024電容30uF25電容10pF16三極管2N307217無自鎖按鍵38單片機STC89C5219揚聲器57 8 0.5W110晶振12MH