基于单片机的开关报警器 毕业设计.doc

基于开关报警器毕业设计摘要：本设计主要是基于单片机，它具有生产工艺简单，成本低，安装方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强，灵敏度高，安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，便于用户统一管理。该设计包括硬件和软件两部分的设计。硬件部分包括单片机控制电路，报警电路，led控制电路。处理器采用51系列单片机at89c51，系统是在系统软件控制下工作。关键词：单片机；led显示灯；报警电路the design of switched alarm based onzhangyanglong physics and electronic information engineering specialty no: 1070409014010abstract: this design is mainly based on single chip microcomputer, it has simple production, low cost, convenient installation, and the anti-theft performance is relatively stable, strong anti-interference ability, high sensitivity, safe and reliable. this kind of security installmenthiding, not easy to be the thief found, is convenient for unified management of users. the design includes two parts of hardware and software design. the hardware includes single chip control circuit, the alarm circuit, led control circuit. the processor uses 51 series single chip at89c51, the system is under the control of the system software work.keyword: mcu; led display lamp; the alarm circuit 目 录 0摘要11 引言1 1.1设计任务与要求11.2 at89c51管脚介绍 12系统设计2.1 总体设计思路22.2 具体电路模块设计22.2.1 时钟电路的设计22.2.2复位电路的设计42.2.3声音报警器的设计52.2.4 硬件电路中器件选择及说明52.3 软件设计72.3.1 主程序模块72.3.2 中断程序8 3 系统调试93.1 硬件调试93.1.1 静态检查93.1.2 通电检查93.2 软件调试及软硬件联调9 3.2.1 proteus软件仿真10 3.2.2 脱机调试10 3.2.3 pcb图、实物图10结束语13参考文献13附录一 设计编程程序13附录二 protues仿真电路图13附录三 pcb图、实物图13 1 引言防盗报警器，是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声、光两种形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域，与社会生产密不可分。 其通常具有以下几个优点：1）光效节能：光效高、寿命长、节能环保；优良的芯电路设计，声音和声光两种工作模式任意转换，声音报警器音效好。2）充电组，充放电性能稳定、容量高、自放电率低、节能环保。3）安全可靠：采用先进的光学软件和优化的结构密封设计，具有很强的环境适应性，转动安静平稳，经受强力的碰撞和冲击，确保元件可在恶劣的环境中长期稳定可靠工作。4）使用方便：体积小、重量轻、携带方便、可采用台面放置、手提磁力吸附等多种方式。防盗报警器一般匹配探测器，应根据实际现场环境和用户的安全防范要求，合理的选择和安装各种类型的报警探测器，才能较好的达到安全防范的目的。当选择和安装报警探测器不合适时，有可能出现安全防范的漏洞，达不到安全防范的严密性，给入侵者造成可乘之机，从而给安全防范工作带来不应有的损失。 报警探测器的灵敏度和可靠性是相互影响的。合理选择报警探测器的探测灵敏度和采用不同的抗外界干扰的措施，可以提高报警探测器性能。采用不同的抗干扰措施，决定了报警探测器在不同环境下的使用性能。了解各种报警探测器的性能和特点，根据不同使用环境，合理配置不同的报警探测器是防盗报警系统的关键环节。由于本课程设计只需设计处报警环节和旋转灯环节，无需添加探测感应环节，所以设计简单，容易实现。1.1设计任务与要求本设计主要采用at89c51单片机控制报警器与旋转灯，要求通过外部中断0控制报警器和旋转灯。报警器与p3.7口接，八个发光二极管分别接p2口。当接外部中断0的开关按下时，报警器响，八个发光二极管顺时针方向旋转；当第二次按下开关时，报警器停止和发光二级管熄灭。设计报警器与旋转灯的硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得成功的实物。1.2 at89c51管脚说明atmel公司的at89c51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。at89c51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。vcc：供电电压。gnd：接地。p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在flash编程时，p0 口作为原码输入口，当flash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为第八位地址接收。 p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流。p3口也可作为at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：p3口管脚 备选功能p3.0 rxd（串行输入口）p3.1 txd（串行输出口）p3.2 int0（外部中断0）p3.3 int1（外部中断1）p3.4 t0（记时器0外部输入）p3.5 t1（记时器1外部输入）p3.6 （外部数据存储器写选通）p3.7 （外部数据存储器读选通）p3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。ale/：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时， ale只有在执行movx，movc指令是ale才起作用。psen：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。/vp：当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，将内部锁定为reset；当端保持高电平时，此间内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源。xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。xtal2：反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件，应不接。2 系统设计2.1 总体设计思路 采用40脚，片内带8kb flash rom 的atc89c51单片机作为控制核心，开关模块和报警器模块接p3口，旋转灯模块接p2口，按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。设计框图如图2-1所示。 时钟模块xtal p0口 at89c51旋转灯模块复位模块rst p2口 电源模块 ea 开关和报警器模块 p1口 p3口 图2-1 防盗报警器统结构图2.2 具体电路模块设计 开关报警器的具体电路模块如图2-2所示。系统由旋转灯模块、复位模块、开关和报警器模块、时钟模块和电源模块五部分组成。图2-2 开关报警器的具体电路模块2.2.1时钟电路的设计atc89c51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，xtal1和xtal2分别为反向放大器的输入和输出，时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。本设计采用内部方式，反向放大器可以配置为片内振荡器。石英晶振荡和陶瓷振荡均可采用，晶体振荡频率可以在1.212mhz之间选择，电容值在530pf之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。如采用外部时钟源驱动器件，xtal2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12mhz，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。如图2-2-1所示为时钟电路。图2-2-1时钟电路图2.2.2 复位电路的设计复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把pc初始化为0000h，使单片机从0000h单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在reset端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12mhz时，则复位信号持续时间应不小于2us。本设计采用的是外部手动按键复位电路。如图2-2-2示为复位电路。 图2-2-2 复位电路图2.2.3 声音报警电路的设计如下图所示，用一个speaker和三极管、电阻接到单片机的txd引脚上，构成声音报警电路，如图2-2-3示为声音报警电路。 图2-2-3 声音报警电2.2.4 系统硬件电路的选择及说明硬件电路的设计见实物图（附录三），从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： at89c51、led、按键、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复位电路等。其中d9为电源工作指示灯，d10是正常工作指示灯，d1d8是起报警指示作用，当rxd脚被置低电平时，d1d8亮红灯开始报警，同样，txd脚置高电平时声音报警电路开始工作。电路设有2个按键，s1键作为倒计时的暂停键, s2键作为作为电路复位键2.3软件设计 2.3.1主程序模块开始系统主程序主要用于变量及其他部件的初始化，如系统的初始化，以便能够准确的进行相应的操作。同时进行相应的功能键判断，从而实现特殊功能。其相应的流程图2-3-1所示。 初始化，最小系统灯亮按下开关，旋转灯与报警器亮按下开关，旋转灯与报警器停止工作图2-3-1 报警器与旋转灯系统主程序流程图2.3.2 中断程序 开始 在相应的外部中断和定时器中断程序中，首先响应外部中断，再响应两个定时器中断，读取键值，旋转灯旋转，报警器响，在定时器重置初始值以后，再次外部中断返回。中断程序的相应流程图如2-3-2所示。 初始化参数 外部中断0响应 定时器0、1重置初值旋转灯、报警器工作中断返回图2-3-2 中断程序流程图3 系统调试3.1.硬件调试3. 1 .1 静态检查根据硬件电路图核对了元器件的型号、极性，安装是否正确，检查硬件电路连线是否与电路原理图一致，检查电路元器件是否都已经连接好，用万用表一一测试。3.1.2通电检查 先调试电源部分，整个电路只需要+5v的电压，用usb线从电脑usb口取电。再用示波器检测单片机的复位和晶振电路是否有复位信号和振荡信号。3.2软件调试及软硬件联调运用keil软件编写程序（见附录一），在程序运行正确后将程序载入protues所画的电路图中，此时仿真并进行调试。若protues仿真运行正常，将程序下载到atc89c51单片机中。进行了脱机调试。3.2.1 proteus软件仿真使用proteus软件仿真电路（见附录二）。本设计所要求达到的目标：当开关闭合时图中的led灯由暗变亮并且顺时针旋转，同时凤鸣器响，开关断开时报