基于51單片機的報警器設(shè)計

遼寧工程技術(shù)大學(xué)PAGE10PAGE0引言報警器，防盜報警器,是對用于發(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。隨著科技的進步，機械式報警器越來越多地被先進的電子報警器代替，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、應(yīng)急救災(zāi)等領(lǐng)域，與社會生產(chǎn)、生活密不可分。防盜報警系統(tǒng)通常由:探測器（又稱報警器）、傳輸通道和報警控制器三部分構(gòu)成。報警探測器是由傳感器和信號處理組成的，用來探測入侵者入侵行為的，由電子和機械部件組成的裝置，是防盜報警系統(tǒng)的關(guān)鍵，而傳感器又是報警探測器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類、不同用途、達到不同探測目的的報警探測裝置，單片微型計算機，通常簡稱為單片機，它采用大規(guī)模集成電路技術(shù)把微處理器和隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，只讀程序存儲器，輸入輸出電路以及定時計數(shù)器。串行通信口，時鐘電路。脈沖調(diào)制電路。模擬多路轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到單獨的一塊芯片上，構(gòu)成一個最小的完善的計算機系統(tǒng)，這些電路能在軟件的控制下單獨。準(zhǔn)確，迅速，高效的完成程序設(shè)計者現(xiàn)規(guī)定的任務(wù)。因為由單片機構(gòu)成的電路玩玩具有體積小，成本低，功能強，可靠性高，功耗低，電路簡潔，開發(fā)和改進容易等等一系列有點，因此就有優(yōu)異地性價比，從而使它在多方面得到了越來越多的使用，本次設(shè)計就是基于單片機的報警器設(shè)計。一設(shè)計基本電路原理和思路該報警器得設(shè)計思路是首先，利用光敏電阻構(gòu)成光敏開關(guān)，光敏開關(guān)的作用是為單片機報警主電路提供報警信號，即通過光敏開關(guān)實現(xiàn)高低電平信號的轉(zhuǎn)換，報警信號通過單片機軟件處理實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換，在利用轉(zhuǎn)換的信號驅(qū)動揚聲器繼而用聲音輸出進行報警，本次實驗是通過光照的變化，利用光敏電阻隨光照強度變化，阻值發(fā)生變化的特性首先實現(xiàn)的開關(guān)電路，即報警信號的來源是關(guān)照，報警主電路由單片機和音頻放大模塊組成，利用單片機上寫入的程序，實現(xiàn)當(dāng)報警信號輸入單片機，其就會產(chǎn)生頻率不等的信號。以驅(qū)動揚聲器報警。采用光敏電阻的光控開關(guān)這是兩種開關(guān)電路的主要原理：利用功率MOS場效應(yīng)管可以作功率開關(guān)，開關(guān)的敏感元件可以采用光敏電阻LDR，當(dāng)光線照射的光敏電阻上時，LDR呈低阻值，有信號加在場效應(yīng)晶體管的柵極上，源漏極間導(dǎo)通，從而使繼電器線圈K改變狀態(tài)，產(chǎn)生控制作用或發(fā)出信號，如果將光敏電阻LDR接在地電位處，則在暗時無光線照射的光敏電阻，光敏電阻阻值高，故VMOS管柵極電位高，導(dǎo)通使燈L亮，反之，當(dāng)有光線照射到LDR上時，VMOS柵極處于低電位截止，燈L不亮。本次試驗采用試驗一電路，即利用繼電器線圈構(gòu)成的電子開關(guān)達到采集信號的目的。具體是當(dāng)有光線照到LDR上時，光敏電阻阻值減小，對應(yīng)VMOS門級電壓增加，電磁開關(guān)上流過的電流增加，引起電磁開光開啟，開關(guān)k1閉合，端口輸入高電平，報警電路導(dǎo)通，即可實現(xiàn)報警功能，光敏開關(guān)控制電路置于端口P1.0與總開關(guān)K1之間。二報警器主要元器件介紹1MCS-51單片機現(xiàn)在市場上使用的單片機有很多種類，本設(shè)計采用MCS-51單片機。MCS-51單片機是美國IIntel公司于1980年推出的產(chǎn)品，由于MCS-51單片機優(yōu)異的性能和低廉的價格，使其在各方面得到了廣泛的應(yīng)用，至今仍經(jīng)久不衰，MCS-51的主要功能如下：8bit字長CPU，包含了硬件乘除法器以及布爾處理器。4KB程序存儲器（ROM）128的數(shù)據(jù)處理器（RAM）4組8bit的并行口，共32條I/O口線111條命令，大部分為單字節(jié)指令。21個專用寄存器2個16bit可編程定時、計數(shù)器5個中斷源，2個優(yōu)先級一個全雙工串行通信口外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為64KB外部程序存儲器尋址空間為64KB邏輯操作位尋址功能40引腳雙列直插（DIP）封裝單一+5V電源MCS-51地址線寬為16條，即外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的尋址范圍達到64KB，同時具備I/O口訪問能力。此外，MCS-51采用模塊化結(jié)構(gòu)，可方便的增刪一個模塊就可派生出引腳和指令兼容的新產(chǎn)品，從而容易使產(chǎn)品形成系列化。MCS-51的指令系統(tǒng)也比較完善，指令系統(tǒng)中包含了全面的數(shù)據(jù)傳送指令，完善的算術(shù)和邏輯運算指令，方便的邏輯操作和控制指令對于編程來說，是相當(dāng)靈活和方便的。MCS-51單片機的工作頻率為2—12HZ，當(dāng)振蕩頻率為12MHZ時，一個機器周期為1us本次設(shè)計采用的就是這種頻率，另外MCS-51中集成了完善的各種中斷源，可以設(shè)定不同的優(yōu)先權(quán)，用戶可以十分方便的控制和使用其功能，防盜報警器的設(shè)計很大程度上就是以這種功能為基礎(chǔ)。2.功率放大電路芯片LM386LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。下圖為該芯片基本原理圖和元件圖特性:1靜態(tài)功耗低，約為4mA,可用于電池供電。2工作電壓范圍寬，4-12Vor5-18V。3外圍元件少。4電壓增益可調(diào)，20-200。5低失真度?；谝陨咸卣?，該芯片很適合本次設(shè)計要求，采用LM386功率放大器。三基于單片機的報警主電路1主要構(gòu)成及功能實現(xiàn)主電路主要由單片機和音頻放大模塊組成，單片機選用MCS-51，音頻放大模塊選用LM386，其余部件主要是給二者工作提供必要的電路條件，具體是用P1.0輸出1KHZ和500HZ的音頻信號驅(qū)動揚聲器，作報警信號，要求1KHZ信號響100ms，500HZ信號響200ms，交替進行，P1.7接一開關(guān)進行控制，當(dāng)開關(guān)和上響報警信號，當(dāng)開關(guān)斷開報警信號停止。系統(tǒng)具體硬件接線

（1)．把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0端口用導(dǎo)線連接到“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPKIN端口上；

（2)．在“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPKOUT端口上接上一個8歐的或者是16歐的喇叭；

（3)．把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.7/RD端口用導(dǎo)線連接到光控開關(guān)；”區(qū)域中的K1端口上（4）Y1和C3為單片機提供時鐘脈沖,,R3和R1通過分壓，把大小合適的信號輸入音頻放大模塊，C1,R19,C13實現(xiàn)濾波，VCC取+5V部分電路原理圖如下：

部分電路圖（不含光敏開關(guān)控制電路）

2程序設(shè)計內(nèi)容信號產(chǎn)生的方法：500Hz信號周期為2ms，信號電平為每1ms變反1次，1KHz的信號周期為1ms，信號電平每500us變反1次。

程序框圖

程序匯編FLAG

BIT00H

ORG00H

START:

JNBP1.7,START輸入低電平時，不報警

JBFLAG,NEXT輸入高電平，開始報警

MOVR2,#200

DV:

CPLP1.0

LCALLDELY500

LCALLDELY500

DJNZR2,DV

CPLFLAG信號電平為每1ms變更一次SJMPSTART

NEXT:

MOVR2,#200

DV1:

CPLP1.0

LCALLDELY500

DJNZR2,DV1

CPLFLAG信號電平為每500us變更一次

SJMPSTART

DELY500:

MOVR7,#250延時程序

LOOP:

NOP

DJNZR7,LOOP

RET

END

3總控制開關(guān)設(shè)置這種報警器實現(xiàn)報警的方法很簡單，但具體使用時，報警器控制方面存在著很大問題，就是無法區(qū)分正常開啟和非正常開啟報警功能，應(yīng)該設(shè)置一個開關(guān)，以達到這種控制效果，就是當(dāng)關(guān)閉控制開關(guān)時，報警器默認(rèn)開啟均為正常開啟，所以此時報警器不報警，而當(dāng)開啟報警器開關(guān)時，報警器開始監(jiān)視功能，此時的開啟即非正常開啟，報警器開始報警，這種功能的實現(xiàn)可以通過多種方法，例如，可以通過控制單片機電源，繼而控制主電路工作。也可以改進光敏開關(guān)，實現(xiàn)雙重控制，這次設(shè)計采用另一種思路，即通過控制單片機接受光反應(yīng)信號輸入端口P1.0的相應(yīng)控制線來達到控制作用，，這種設(shè)計簡單而且比較實用。即K1接地時，光敏開關(guān)控制電路失去作用，因為此時電路的輸入端已經(jīng)接地。這時報警器不工作，而K1接+Vcc,此時電路輸入端接高電平，光敏開關(guān)電路可以發(fā)生作用，即打開了報警功能。(K1為控制開關(guān)，光敏控制電路設(shè)置在K1和端口P1.0之間)比較適合這種小型電路的設(shè)計K1示意圖如下結(jié)論該報警器適用于各種能利用光線進行報警控制的場所，也適用于各種小型儲物容器防盜，報警器工作時，有人未經(jīng)允許打開儲物容器引起光線變化，這時，光敏開關(guān)由于光線變化，電磁開關(guān)從斷開到閉和，引起報警器工作，發(fā)出報警聲實現(xiàn)報警功能。作為一種實用的家用電路，報警電路的應(yīng)用將會越來越廣，報警器的設(shè)計種類有很多，但高效，實用，成本低是報警器設(shè)計的基本要求。該設(shè)計當(dāng)然還存在著很大的不足，比如說功能單一，由于使用光敏開光的限制，精確度