單片機(jī)課程設(shè)計(jì)變頻器

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)題目：變頻報(bào)警器設(shè)計(jì)院（部）：電子信息與電氣工程學(xué)院學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：10級(jí)自動(dòng)化二班指導(dǎo)教師：2013年05月18日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目變頻報(bào)警器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名所在院部電子信息與電專(zhuān)業(yè)、年級(jí)、班10級(jí)自動(dòng)化二班設(shè)計(jì)要求：1. 具有電源開(kāi)關(guān)及指示燈，有復(fù)位按鍵。2. 通過(guò)P3.4端口輸出1KHz和2KHz的變頻信號(hào)以示報(bào)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(shí)間。參考：延時(shí)子程序中的延時(shí)時(shí)間決疋輸出聲音的頻率，雙重循環(huán)延時(shí)的時(shí)間決疋聲音的 長(zhǎng)短。學(xué)生應(yīng)完成的工作：1. 按照老師的要求學(xué)習(xí)課前指導(dǎo)，在圖書(shū)館查相關(guān)資料，進(jìn)一步

2、了解所做課程設(shè)計(jì)的基本原理，以及 如何實(shí)現(xiàn)所作產(chǎn)品的功能。2. 編寫(xiě)程序流程圖和實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)的 要求為止。3. 進(jìn)行電路圖的制作，在電路設(shè)計(jì)過(guò)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(huì)直接影響產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)，甚至造成對(duì)產(chǎn)品的破壞。4. 電路圖制作完成后，把組編寫(xiě)的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)，在計(jì)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(shí)現(xiàn)所要求的而功能。5. 實(shí)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 張毅剛 單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社,2010.2 周潤(rùn)景張麗娜基與PROTEU

3、S的電路及單片機(jī)仿真M.北京：航空航天大出版社,2007.3 童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)M.北京：高等教育出版社，2007.4閆石.數(shù)字電子技術(shù).M.北京:高等教育出版社,2007.5谷樹(shù)忠.Alyium Des in ger教程M.北京:電子工業(yè)出版社,2010.6徐 晨.微機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社,2004.工作計(jì)劃：5月6日廈大課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)熟悉課程5月7日一一5月8日確定、優(yōu)化系統(tǒng)硬件方案5月9日一一5月13日編寫(xiě)程序優(yōu)化系統(tǒng)軟件5月14日一一5月15日系統(tǒng)硬件電路制作5月16日燒錄程序系統(tǒng)調(diào)試5月17日一一5月18日撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告任務(wù)下達(dá)日期：2013年5月 6 日任務(wù)完

4、成日期：2013年5月17 日指導(dǎo)教師（簽名）：學(xué)生（簽名）：變頻報(bào)警器摘 要： 報(bào)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，其研究具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值和廣泛的市場(chǎng)前景。本文介紹了基于A(yíng)T89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)的變頻報(bào)警器，通過(guò)對(duì)其編程使其 P3.4 口產(chǎn)生兩種不同頻率的方 波，經(jīng)過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，以示報(bào)警。關(guān)鍵詞： AT89S52 變頻 報(bào)警器 蜂鳴器 仿真 調(diào)試目錄1. 設(shè)計(jì)背景61.1片機(jī)概述61.2報(bào)警器簡(jiǎn)介72. 設(shè)計(jì)方案 72.1設(shè)計(jì)原理 72.2程序設(shè)計(jì) 83. 方案實(shí)施93.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介 93.2電源電路 93.3時(shí)鐘電路 93.4復(fù)位電路 103.5蜂鳴驅(qū)動(dòng)電路

5、 103.6系統(tǒng)調(diào)試與制作 114. 結(jié)果與結(jié)論 114.1變頻報(bào)警器的功能 114.2變頻報(bào)警器的改進(jìn) 115. 收獲與致謝126. 參考文獻(xiàn) 127. 附件 127.1元器件清單 137.2實(shí)物圖 147.3硬件原理圖147.4單片機(jī)程序151. 設(shè)計(jì)背景1.1單片機(jī)概述單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit ), 常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏 輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器， 存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)(最小系統(tǒng))，和計(jì)算

6、機(jī)相比， 單片機(jī)缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量 輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì) 算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。此次課程設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)其具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié) RAM 32位I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6 向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0H靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU亭止工作，允許RAM 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉

7、電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。w(,T2；P1.0E4D(T2EX)PtlL239F1.2E3P1.3C437P1.4 匚536MC5I：.P1.5 匚fl35(HSO) F1.0 匚734tSCK)P1.7L833RSTL932即D) PIO匚1031F3.-匚113D:而功P3i2匚1228:rm. i=33 匚132B(TDj P3.4E1427(T1F3.5L1520麗陀小匚ie25=.z r _ 匚1724XTAL2匚ia23XTAL1r帕2?2021J VCCJ FO.D (ADO) rain P0.3 (AD3)

8、P0.4 (AD4) n PC-5 ADS) J PC e PC 7AD7h EA1-；3? ALE'ROG1 PSEM P2 7A1j P2 5(A13) J P24 (A 12 P2.2 iA11l P2_2(A1D) P27 A&i P2CiA5l圖 1 AT89S52 11.2報(bào)警器簡(jiǎn)介報(bào)警器（alarm），是一種為防止或預(yù)防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、光、 氣壓等形式來(lái)提醒或警示我們應(yīng)當(dāng)采取某種行動(dòng)的電子產(chǎn)品。隨著科技的進(jìn)步，機(jī)械式 報(bào)警器越來(lái)越多地被先進(jìn)的電子報(bào)警器替代，普遍應(yīng)用于系統(tǒng)故障、安全防范、交通運(yùn) 輸、醫(yī)療救護(hù)、應(yīng)急救災(zāi)、感應(yīng)檢測(cè)等領(lǐng)域，與社會(huì)生產(chǎn)密不

9、可分。本次課程設(shè)計(jì)利用 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻報(bào)警功能，并利用變頻報(bào)警功能應(yīng)用于實(shí)際與傳感器結(jié)合可實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈭?bào) 警、火災(zāi)報(bào)警、防盜報(bào)警等功能。2. 設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)原理為了實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的發(fā)聲，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中電源電路部分、復(fù)位電 路部分、蜂鳴驅(qū)動(dòng)電路部分、時(shí)鐘電路部分都是相同的，只有這樣才可以利用單片機(jī)驅(qū) 動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。我們?cè)陂_(kāi)關(guān)電路部分添加了電源指示燈。無(wú)源蜂鳴器需要輸入一定頻率 的信號(hào)，才發(fā)出該頻率的聲音。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)編程使AT89S52單片機(jī)的P3.4 口輸出相應(yīng)頻率的信號(hào)，再通過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出兩種頻率的聲音，以示報(bào)警。 系統(tǒng)框圖如圖2所示圖2系統(tǒng)框圖2.2 程序設(shè)計(jì)

10、程序的流程圖如圖 3 所示。聲音的頻率通過(guò)延時(shí)程序控制，延時(shí)可以采用中斷延時(shí)和指 令延時(shí)。此次課程設(shè)計(jì)我們下用了指令延時(shí)，我們利用匯編語(yǔ)言編制了如下程序。ORG 0000HRESET: AJMP MAIN ; 轉(zhuǎn)主程序ORG 001BH ;T1 中斷入口A(yíng)JMP IT1P ;轉(zhuǎn)T1中斷處理程序IT1PORG 0100HMAIN: MOV SP,#60H; 設(shè)堆棧指針MOV R0,#100;置1KHZ寸計(jì)數(shù)初值MOV R1,#20MOV TMOD,#10H ;設(shè)置T1 為方式 1MOV TL1,#34H;T1 置 1KH時(shí)初值MOV TH1,#0FEHSETB TR1 ;啟動(dòng) T1SETB ET

11、1 ;允許T1中斷SETB EA ;CPU 開(kāi)中斷HERE: AJMP HERE ; 自身跳轉(zhuǎn)IT1P:;T1中斷服務(wù)程序JC IT1P1;C=0 1s1KHz方波。C=1,跳轉(zhuǎn)至U IT1P1MOV TL1,#34HMOV TH1,#0FEHDJNZ R0, QFMOV R0,#100DJNZ R1, QFSETB CMOV R2,#200;置2KHZ寸計(jì)數(shù)初值MOV R3,#20IT1P1:;1s2 KHz方波程序MOV TL1,#1AHMOV TH1,#0FFHDJNZ R2,QFMOV R2, #200DJNZ R3,QFCLR CMOV R0,#100;重置1KHZ寸計(jì)數(shù)初值MOV

12、R1,#20QF: CPL P3.4;P3.4的狀態(tài)取反RETIRETEND3. 方案實(shí)施這次課程設(shè)計(jì)的電路主要由電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和蜂鳴驅(qū)動(dòng)電路組成。3.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介根據(jù)設(shè)計(jì)要求，并且通過(guò)編程使 AT89S52單片機(jī)的P3.4 口輸出相應(yīng)頻率的信號(hào)，再通 過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出兩種頻率的聲音，以示報(bào)警。3.2電源電路電源電路如圖6所示，220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器，再經(jīng)過(guò)橋堆 2W1（整流，然后由電 容C1濾波后變?yōu)槊}動(dòng)比較穩(wěn)定的直流電，最后通過(guò)三端穩(wěn)壓器 7805輸出穩(wěn)定的5V直 流電壓。R1為保護(hù)電路并且穩(wěn)定電壓減少電路振蕩， R5為了輸出穩(wěn)定電壓。圖4電源電路3.3時(shí)鐘電路AT

13、89S52內(nèi)部有一個(gè)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(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào) 電容,就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。AT89S52運(yùn)行是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，有條不紊 地一拍一拍地的工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接 影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常有的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，一 種是外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。時(shí)鐘電路對(duì)硬件電路的連接要求較 高。在焊接電路時(shí)應(yīng)盡可能的使晶振和電容與單片機(jī)靠近，以減少寄生電容，更好的保 證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。為了提高溫度溫

14、度性，應(yīng)該選用溫度穩(wěn)定性能好的電容。 具體設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路如圖5。3.4復(fù)位電路AT89S52復(fù)位時(shí)由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該電路采用的是手動(dòng)按鍵電平復(fù)位，是通過(guò)RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)電平復(fù)位電路如圖6為按鍵電平復(fù) 位電路，接至單片機(jī)復(fù)位端。3.5蜂鳴驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)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(hào)放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。而聲音的頻率的變換由單片機(jī)的延時(shí)程序控制。電路如圖 7所示。rioP2.0/A14P2.7M15二P3.0/RXDP3J/TXDIP3.2INTOP3.3/INT1P3.4

15、/T0 P3.5/T1P3.0/WR- psjyRF10121/14IT匚玄】Ee vrrU=伸3 117U217305SPEAKER圖7蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路3.6系統(tǒng)調(diào)試與制作通過(guò)系統(tǒng)的軟件和硬件的調(diào)試，排出了軟件程序中部分不正確的程序，從而實(shí)現(xiàn)了 軟件的正確，為后面的硬件連接墊定了基礎(chǔ)。仿真調(diào)試完成后，在仿真軟件上實(shí)現(xiàn)了所 需的設(shè)計(jì)要求，之后進(jìn)行硬件連接，通過(guò)硬件調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。在電路焊接的過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1. 芯片在安裝前最好先兩邊的針腳稍稍彎曲，使其有利于插入底座對(duì)應(yīng)的插口中。2. 在焊接時(shí)，不要把芯片插入底座上焊，防止燒壞。3. 在焊接時(shí)，注意極性電容的極性。4. 焊接時(shí)，要使

16、焊點(diǎn)周?chē)加绣a，將其牢牢焊住防止虛焊。5. 晶振在焊接時(shí)應(yīng)盡量和單片機(jī)靠近。6. 對(duì)引腳過(guò)長(zhǎng)的電器元件，焊接完后，將其剪短。4. 結(jié)果與結(jié)論4.1變頻報(bào)警器的功能該變頻報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)如下功能：1. 具有電源開(kāi)關(guān)及指示燈，有復(fù)位按鍵；2. 通過(guò)P3.4端口輸出1KHz和2KHz的變頻信號(hào)以示報(bào)警，每隔1s交替變換1次。 4.2變頻報(bào)警器的改進(jìn)我們通過(guò)研究認(rèn)為，該變頻報(bào)警器只是一個(gè)報(bào)警器的雛形，我們可以通過(guò)增加一些 原件來(lái)實(shí)現(xiàn)一些具體的功能，例如增加一些傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警或者火災(zāi)報(bào)警等。該 變頻報(bào)警器的缺點(diǎn)是報(bào)警聲音較小。在有其它可選三極管的情況下，可以選用放大倍數(shù) 大的三極管。5. 收獲與致謝通

17、過(guò)這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，加深了對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的理解， 也充分的認(rèn)識(shí)到光是理論知識(shí)是不夠的，應(yīng)該多聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)自己的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力； 先設(shè)計(jì)好原理圖再進(jìn)行元件的調(diào)試。 并且在進(jìn)行軟件的編譯和調(diào)試的時(shí)候一定要有耐心 細(xì)心。并且認(rèn)識(shí)到只有思路清晰才能制定出一個(gè)嚴(yán)密的設(shè)計(jì)計(jì)劃，這樣可以節(jié)約時(shí)間， 還可以減少不必要的麻煩。我了解到個(gè)人設(shè)計(jì)和團(tuán)隊(duì)計(jì)劃的緊密合作的重要性。通過(guò)成 功的做出產(chǎn)品，增加了我們的自信，也感覺(jué)到了平時(shí)所學(xué)知識(shí)的重要；進(jìn)一步了解到了 單片機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中的作用。在設(shè)計(jì)原理圖的時(shí)候，不僅加深了理論知識(shí)，而且進(jìn)一步學(xué)習(xí)了 proteus 的功能； 在編寫(xiě)程序時(shí)，掌握了編程指

18、令的應(yīng)用和編程技巧；在繪完原理圖和編完程序后，學(xué)會(huì) 了用 proteus 軟件進(jìn)行仿真。而且這次課程的設(shè)計(jì)我學(xué)到了做任何事情多要有恒心，有毅力，不能半途而廢。而 且，還要會(huì)變通，學(xué)會(huì)與人分享并向他人虛心求教，理論與實(shí)踐是要緊密的結(jié)合，有時(shí) 候從原理上看是行得通的，但真正實(shí)踐的時(shí)候確并不一定就行得通。我將牢記這次實(shí)習(xí) 的所得，這些心的體會(huì)必將讓我受益終生。最后，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之所以成功，不僅有同學(xué)之間的幫助，最重要還得力于范秋鳳等多 位老師的幫助 , 心存感激 ,并且為獲得了巨大收獲 ,特此表示感謝。6. 參考文獻(xiàn)1 張毅剛 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 M. 北京 : 高等教育出版社 ,2010.2 周潤(rùn)景

19、.張麗娜.基與PROTEU的電路及單片機(jī)仿真M.北京：航空航天大出版社,2007.3 童詩(shī)白 . 模擬電子技術(shù) M. 北京: 高等教育出版社 ,2007.4 閆 石. 數(shù)字電子技術(shù) .M. 北京 ： 高等教育出版社 ,2007.5 谷樹(shù)忠.Alyium Desinger 教程M.北京：電子工業(yè)出版社,2010.6 徐 晨. 微機(jī)原理及應(yīng)用 M. 北京 ： 高等教育出版社 ,2004.7. 附件7.1 元器件清單元件數(shù)量AT89S521晶振 11.0592MHZ1瓷片電容33PF2瓷片電容1041電解電容22UF1電解電容1000UF2LED指示燈1三極管90151電阻300 Q2電阻1K Q1

20、078051蜂鳴器1橋堆2W10140腳IC插座（圓孔）1單針插座（圓孔）2按鍵1萬(wàn)能板17.2實(shí)物圖15圖8實(shí)物圖7.3硬件原理圖-XTAL1XT掘 ISH9T1-AME亠-F亠，F(xiàn)召ESK® DK_TMC&DE 一一-I靑盤(pán)3.1陽(yáng)陽(yáng).，口 Kl.tfAtl K12MAHMJ.A* * 陽(yáng)列弓 roAfAia rajVTPZHikE 2A沁 應(yīng)耳JU口 rzwn P2.WA1Z PZJVAiJ TZMI * F27W15RJUrRD n.imeb FJ.BTWTP F3J1ITT pi+mjPXftTi vnami: WETU273K毎£ r14 17.4單片機(jī)程序圖9硬件原理圖19ORG 000