報警器與旋轉(zhuǎn)燈.

1、2014/5/27題目 報警器與旋轉(zhuǎn)燈設(shè)計(jì) 專業(yè) 光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用 學(xué)號 姓名 15目錄1.單片機(jī)基礎(chǔ)知識31.1單片機(jī)的定義31.2單片機(jī)的基本組成31.3單片機(jī)的特點(diǎn)42.課題設(shè)計(jì)62.1課題設(shè)計(jì)內(nèi)容62.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)62.3 ATC89C51單片機(jī)72.4 旋轉(zhuǎn)燈電路92.5 系統(tǒng)主程序103.程序調(diào)試123.1 proteus軟件仿真123.2原程序調(diào)試131.單片機(jī)基礎(chǔ)知識1.1單片機(jī)的定義 所謂的單片機(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上，具備獨(dú)特功能的微型計(jì)算機(jī)，通常片內(nèi)都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計(jì)數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線

2、等。 單片機(jī)全稱為單片微型計(jì)算機(jī)，又稱微控制器或嵌入式控制器。 1.2單片機(jī)的基本組成 單片機(jī)與現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)一樣，結(jié)構(gòu)均采用馮諾依曼提出的“存儲程序”思想，即程序和數(shù)據(jù)都被放在內(nèi)存中，采用二進(jìn)制代替十進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算和存儲程序。一個最簡單的單片機(jī)由以下五部分組成： （1）中央處理器CPU，包括運(yùn)算器，控制器和寄存器組； （2）存儲器，包括ROM和RAM； （3）輸入輸出（I/O）接口，它與外部輸入輸出設(shè)備相連； （4）電源和時鐘電路?；窘Y(jié)構(gòu)圖如圖1.1所示。圖1.1 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)51系列單片機(jī)在功能上有基本型和增強(qiáng)型兩類。它具有體積小、功能全、面向控制、開發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)，在工業(yè)

3、實(shí)時控制、智能控制、測控等方面得到廣泛應(yīng)用。 以8051為例介紹其功能和結(jié)構(gòu)，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由8大部分組成：（1）一個8位中央處理器CPU. CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由算術(shù)邏輯運(yùn)算單元、累加器、程序狀態(tài)字寄存器、堆棧指針、寄存器、程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、暫存器等部件組成，是單片機(jī)的核心部件。（2）128個字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM （3）3KB的片內(nèi)程序存儲器ROM或EPROM （4）18個特殊功能寄存器SFR （5）4個8位并行輸入輸出I/O接口：P0、P1、P2、P3。 （6）1個串行I/O接口，完成單片機(jī)與其他微機(jī)之間的串行通信。 （7）2個16位定時器/計(jì)數(shù)器T0、T1。 （8）具有5個中斷源

4、，2個可編程優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)，它可以接收外部中斷申請，定時器/計(jì)數(shù)器中斷申請，串行接口中斷申請。 1.3單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)與通用微機(jī)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn): （1）控制功能強(qiáng) （2）抗干擾性強(qiáng)，可靠性高，工作溫度范圍寬 （3）開發(fā)周期短，性價比高，易于產(chǎn)品化 微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用到人們?nèi)粘９ぷ?、生活領(lǐng)域中去的一個重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 單片微型計(jì)算機(jī)簡稱為單片機(jī)。單片機(jī)是指一個集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：中央處理部件（CPU）、存儲器（RAM,ROM）、定時器/計(jì)數(shù)器、各種輸入/輸出(I/O)接口

5、（如并行I/O口、串行I/O口和A/D轉(zhuǎn)換器）等，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實(shí)時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中。他支持匯編和C的混合編程，同時具備強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能。Protues能夠很方便的和KEIL、Matlab?IDE等編譯模擬軟件結(jié)合。Proteus提供了大量的元件庫有RAM，ROM

6、，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件，它可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU，與keil和MPLAB不同的是它還提供了周邊設(shè)備的仿真，只要給出電路圖就可以仿真。2.課題設(shè)計(jì)2.1課題設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制的報警器與旋轉(zhuǎn)燈，要求通過外部中斷0控制報警器和旋轉(zhuǎn)燈。（2）報警器與P3.7口接，八個發(fā)光二極管分別接P2口。（3）當(dāng)接外部中斷0的開關(guān)按下時，報警器響，八個發(fā)光二極管順時針方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)?shù)诙伟聪麻_關(guān)時，報警器停止和發(fā)光二級管熄滅。2.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的報警器與旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng)的電路原理圖如

7、圖2-1所示。系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)燈模塊、復(fù)位模塊、開關(guān)報警器模塊、最小系統(tǒng)LED模塊和電源模塊五部分組成。最小系統(tǒng)LED模塊復(fù)位模塊開關(guān)和報警器模塊P2口XTALLP3口ATC89C51RSTP0口P1口報警器與旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng)的電路原理圖2-1旋轉(zhuǎn)燈模塊電源模塊2.3 ATC89C51單片機(jī)STC89系列單片機(jī)是MCS-51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品。它們在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容，DIP40封裝系列與8051為pin-to-pin兼容。STC89系列單片機(jī)高速(最高時鐘頻率90MHz)，低功耗，在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程(ISP，IAP),不占用戶資源。本設(shè)計(jì)采用ATC89C51，

8、它提供的功能標(biāo)準(zhǔn)如表2-2。表2-2 ATC89C51功能標(biāo)準(zhǔn)兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計(jì)數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能ATC89C51引腳圖如圖2-3所示圖2-3 ATC89C51（1）主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地線（2）外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)

9、振蕩電路的輸出端（3）控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。（5）可編程輸入/輸出引腳（32根）ATC89C51單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位準(zhǔn)雙

10、向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.72.4 旋轉(zhuǎn)燈電路在本設(shè)計(jì)中,旋轉(zhuǎn)燈電路由8個LED發(fā)光二極管和8個0.3K的電阻構(gòu)成。該電路設(shè)計(jì)比較簡單，但是要注意節(jié)點(diǎn)的電氣連接。其相應(yīng)的電路圖2-4所示。旋轉(zhuǎn)燈電路圖2-42.5 系統(tǒng)主程序（1）系統(tǒng)主程序主要用于變量及其他部件的初始化，如系統(tǒng)的初始化，以便能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行相應(yīng)的操作。同時進(jìn)行相應(yīng)的功能鍵判斷，從而實(shí)現(xiàn)特殊功能。其相應(yīng)的流程圖2-5所示。圖2-5 報警器與旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng)主程序流程圖（2）在

11、相應(yīng)的外部中斷和定時器中斷程序中，首先響應(yīng)外部中斷，再響應(yīng)兩個定時器中斷，讀取鍵值，旋轉(zhuǎn)燈旋轉(zhuǎn)，報警器響，在定時器重置初始值以后，再次外部中斷返回。中斷程序的相應(yīng)流程圖如2-6所示。開始初始化參數(shù)中斷返回旋轉(zhuǎn)燈、報警器工作定時器0、1重置初值外部中斷0響應(yīng)圖2-6 中斷程序流程圖3.程序調(diào)試3.1 proteus軟件仿真使用proteus原理及仿真電路如圖2-7所示。圖2-7 proteus仿真電路3.2原程序調(diào)試#include <reg52.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar un

12、signed charsbit SPK = P37;uchar FRQ = 0x00;void Delayms(uint ms) uchar i;while(ms-) for(i=0;i<120;i+);void main() P2 = 0x00;TMOD = 0x11;TH0 = 0x00;TL0 = 0xff;IT0 = 1;IE = 0x8b;IP = 0x01;TR0 = 0;TR1 = 0;while(1) FRQ+;Delayms(1);void EX0_INT() interrupt 0 TR0 = !TR0;TR1 = !TR1;if(P2 = 0x00)P2 = 0xe

13、0;else P2 = 0x00;void T0_INT() interrupt 1 TH0 = 0xfe;TL0 = FRQ;SPK = SPK;void T1_INT() interrupt 3 TH0 = -45000/256;TL0 = -45000%256;P2 = _crol_(P2,1);結(jié)束語 在大學(xué)期間，從接觸單片機(jī)的課程開始，單片機(jī)就給我留下了神秘感。不論是對課程的學(xué)習(xí)，還是心中對課程的看法，直到自己獨(dú)自完成布置的單片機(jī)課程，自己的對單片機(jī)才有了實(shí)質(zhì)性的了解。 實(shí)驗(yàn)任務(wù)分配下來后，一開始確實(shí)很迷茫。因?yàn)橥耆珱]有頭緒，無從下手?？催@網(wǎng)頁中搜索的浩瀚的資料，真是一個頭兩個大，也第一次體會到了長時間對這電腦屏幕痛苦的感覺。 之后我靜下心來，仔細(xì)挖掘這