创新电子系统设计

1、 课程设计报告题 目 单片机课程设计-红外报警器 课 程 名 称 创新电子系统设计 院 部 名 称 信息技术学院 专 业 电子信息工程 班 级 09电子信息工程（2）班 学 生 姓 名 赵 小 峰 学 号 课程设计地点 金陵科技学院 课程学时学分 60学时（3学分） 指 导 教 师 黄 寒 华 金陵科技学院教务处制摘 要随着时代的不断进步。人们对自己所处环境的安全性退出了更离的妥求。尤其是在家居安全方面。不得不时刻留息那些不速之容。现在很多小区都安簇了智能报系统。因而大大祖离了小区的安全程度。有效保证了居民的人身时产安全。由干红外钱是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性。因此在防盗报警方面面到了广

2、泛的应用。在电子防盗、人体探测等领域。被动式热释电红外纽传感器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点受到广大用户和专业人士的欢迎。在需要防范的区域(如家里的客厅、卧室、厨房、走廊,仓库,商店等)安装好探测器之后,如果有盗贼进入防范区域,探测器就会探测到人体红外线,并立即发射经数字编码的报警信号,该信号由安装在一公里以内的红外报警器接收后,立即发出刺耳的警报声,惊吓盗贼,提醒主人,主人可根据红外报警器面板上的报警提示灯,明确报警地点,前往抓拿盗贼.本机还有自动记忆报警时间功能,如果主人没有在家,则回家后可知道盗贼何时光顾家里 目 录一、课程设计目的与要求1二、课程设计的题目及内容1三、课程设计所需的

3、设备和环境1四、课程设计的思路和方案24.1. 硬件电路24.1.1电源电路24.1.2单片机系统24.1.3声光报警电路24.2软件设计44.2.1主程序54.2.2机械部分64.2.3中断服务程序7五、系统调试75.1硬件测试75.2软件测试7六、心得体会8参考文献9附录：系统程序10一、课程设计目的与要求“创新电子系统设计”课程是专业教学计划中设置的独立实践环节，其主要目的为加强对学生创新意识、创新精神和创新能力的培养，鼓励和倡导学生积极参加学科竞赛、课外科技和科研活动、创造发明活动和各类社会实践活动，提高学生综合素质，促进学生个性发展。要求学生能在老师的指导下，自主完成一个较复杂综合电

4、子系统设计与制作的全过程，或者通过参加各类各级和通信、电子相关课外科技活动及竞赛得到真正的实战训练。二、课程设计的题目及内容题目： 红外报警器内容： 本设计是基于51系列的单片机进行的红外报警器设计。可以通过红外线来察觉来客，来实行报警性能。在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。在硬件与软件设计时，没有良好的基础知识和实践经验会受到很大的限制，每项功能实现时需要哪种硬件，程序该如何编写，算法如何实现等，没有一定的基础就不可能很好的实现,这也是平时学习情况的体现。具体实现功能:1、 探测器和主机无线自动对码，即学习式编码，系统扩容简单快捷； 2、100个独立无线防区，每

5、个防区可单独撤布防，方便实用； 3、报警主机有两组定时开关机时间，并具有当前开、关机状态指示； 4、 三种报警声、四级报警音量可选； 5、 红外报警器可同时滚动显示最新十条报警信息；6、可查询60条最近报警记录； 7、 红外报警器可选配内置备用电源，并具有浮充装置和低电压告警功能；8、提供一组常开、一组常闭报警输出和12V直流输出，供其他设备控制使用； 。三、课程设计所需的设备和环境安装Proteus的计算机,电源，万用表等。四、课程设计的思路和方案4.1. 硬件电路电路原理图如图1所示。可将该电路分为以下三个部分。 4.1.1电源电路220V交流市电经变压器T降压，桥式整流器D1整流，电解电

6、容C7滤波，三端稳压器78L05稳压，最后得到整机要求的+5V稳定直流电源。 4.1.2单片机系统U1为AT89C2051单片机。C1，R0，R1和复位按钮RESET组成手动电平复位和上电自动复位电路; C2.C3以及晶振T1组成时钟电路iC4.C5为+5V电源滤波电容。U2为CM0S6反相器CC4069 ，起驱动作用。VD1 VD6为红外发射管，其负极端接与P1口.P1口设置为输出状态，当P1口为0时，VD1VD6发红外光，VD7VD12为红外接收管。当接收到红外光时导通，+5V电源通过VD7一VD12加到反相器 CC4069的输入端,经反相为低电平，这时P3_0P3.5为低电平。发管和接收

7、管分别安装在门和窗口的适当位置，当有人闯入时遮挡了红外线，接收管截止，反相器输入端为低电平。这时U1的P3.0一P3.5为高电平。当在一定时间内检测到位于不位置的光束被遮挡时。则由P3.7口输出报警信号(高低电平间隔1S的脉冲信号)。驱动声光报警电路。进声光报警，直至按复位按钮RESET或电源开关S1.由于红外收发管之间没有遮挡时为正常.有遮挡时为异常,则当 P 1口输出00 H时。P 3口的正常状态数据为00H. 4.1.3声光报警电路555定时器U4.扬声器BY，普通红色发光二极管VD13等组成声光报警电路。其中555定时器接成了一个低频多谐振荡器。其控制电压输入端5脚与单片机 AT89C

8、2051的P3.7脚相连,受P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号控制.当P3.7为高电平时控制电压Uco较高，阈值电压UT+(=Uco)和UT-(=1/2Uco) 也较高；当P3.7为低电平时UT+和UT-也较低。当UT+较高时，电容C9充、放电的电压幅度较大，因而振荡频率较低。反之,当UT+较低时,电容C9充、放电过程中电压变化幅度较小.充、放电过程完成得较快,故振荡频率较高，即当P3.7=1时.555输出脉冲的振荡频率较低;当P3.7=0时.555输出脉冲的振荡频率高。该输出脉冲经过隔直电容C8加到扬声器上,扬声器将交替发出高、上位机的通信.液晶显示模块使用了12864的并行模式，数

9、据端DB0-DB7与单片机的P2.0-P2.7相连,PSB控制12864工作在并行模式，电路中未接液晶的背光，RST复位端直接悬空。通信协议开始发送数据时，A1_89S52发出SS下降沿信号然后等待ZLG500在SDA线上的响应，若在50ms内未检测到此响应则退出本次传输(由SPI看门狗定时器实现) 将错误代码返回给主程序由主程序进行错误处理。若ZLG500正确响应则AT89S52可将命令和数据发送出去，然后AT89S52等待ZLG500发回的状态和响应数据.即等待SS线上的下降沿的产生，此时的AT89S52用外部中断响应。若在500ms内未检测到此信号则退出本次传输且向主程序报告错误代码(由

10、SPI看门狗定时器实现) 。若正确检测到SS信号则可接收状态和数据。SS为数据发送使能，若一方有数据要发送给另一方，则该方控制SS线为低，并在发送结束后将该线置高， 接收数据方不得控制该线。双方必须遵守通信协议不得同时控制该线。SDAT为数据线由数 据发送端控制数接收端必须释放该线，该线在一次传输开始时还同时作为数据接收端的响应信号。SPI线上信号波形圈见图4 本系统主要由四个源程序实现分为三层.。mface-3.asm为底层程序.定义最基本的函数且直接操作硬件zig500.C .12864.C为中层程序定义各种功能函数main C为顶层程序直接调用底层和中层文件中的函数。其中zig500.C

11、和m-face.asm由ZLG500模块的生产厂家提高低不同的两种叫声.同时P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号经电阻R8加到红色发光二极管VD13上，VD13将闪烁发光.达到声光同时报警的效果。4.2软件设计我们的目标是，当检测到有人闯入时就由 P3713输出高低电平间隔1S的脉冲信号去驱动声光报警电路。产生声光报警。这可通过使P3.7口每隔1S取反一次实现，而1S时间可通过让定时器T0(工作于定时方式1) 重复定时1OOms十次实现。用工作寄存器R1作循环计数器，初值为10(OAHo采用中断方式编程.整个软件由主程序和中断服务程序两部分构成。4.2.1主程序主要功能是对系统进行初始化

12、和对系统进行监视看是否有人闯入。其程序流程图如图2所示。程序清单如下: 0RG O0O0H AJMP MAIN ; 转向主程序 ORG O00BH : 定时器 T O中断八E lLJMP BJ ; 转向中断服务程序 0RG O0 30H MAI N: MOV SP , #50H ; 设置堆栈栈底MOV R1.#OAH; 设置循环计数器初值 MOV P3, # OOH; 设置P3口为正常状态 MOV P1.#OOH; 使VD1-VD6发红外光 MOV TMOD. #01H; 设TO为定时方式 1 MOV TH0. # 3CH; 设置定时100ms初值 M0V TL O. # OBOH SETB

13、EA ; CPU开中断 SETB ETO ; 定时器0允许中断 JS: MOV A, P3 ; 监视是否有人闯入 CJNE A. #O OH. LP 4.2.2 机械部分本实验采用一改装过的塑钢门窗角缝清理机(简称清角机)进行试验。 经过仔细查看、分析:用一只气缸来拖动清角机构运动.机械定位来控制进给量.由多只气缸协作完成物件加工的工作过程。 机械部分确定了，但又怎样去控制它们的运行呢?经过思考决定选用P111-G可编程控制器来控制机械部分运行。改装方法构思好后.动手改装.先加装气缸、电磁阀、行程开关、限位装置等( 机械部分改 装后结构简图如上图) ，再拆掉原机配电箱内所有电路并装入P111-

14、G可编程控制器。按拟定的线路配线接好相关。电路一切就绪后。重点转到对P111一G可编程控制器的编程上。下面是具体编程步骤: AJ MP JS LP . SETB TR0 ; 启动T0定时 100ms S J MP$ ;等待定时100ms 完成 4.2.3中断服务程序主要功能是判断定时1S是否完成。从而决定是否对P3.7Iq取反。其程序流程图如图3所示。程序清单如下: ORG 0060H BJ : PUSH Acc ; 现场保护 PUSH PSW MOV TH0 . #3CH ; 重设定时初值 MOV TL0.B0H DJ NZ R1.FH MOV R1 . OAH CPL P3.7 FH: P

15、OP PSW POP Acc RETl END ; 1S未到返回 ; 重设计数器初值 ; P3.7口取反 : 恢复现场 : 中断返回 五、系统调试 5.1软件调试 先在 Keilc51 环境中进行软件调试。再利用编程器将调试好的程序固化到AT89C2051单片机中。 5.2硬件调试 (1)检查线路应焊接无误。(2)电源电路调试。断开负载，用万用表测量78L05的3脚应有+5v电压。(3)先不装入AT89C2051单片机。用短路线把U1插座的12脚接地。调整 VD1和VD7的安装位置和角度，测量U1插座的2脚电压。当VD1和VD7之间无遮挡时2脚电压为0伏，有遮挡时为+5伏。用相同方法反复调整其

16、他几对红外收发管的位置和角度。使U1插座的3、6、7、8、9各脚的电压符合要求。(4)将固化好程序的AT89C2051插入电路中的U1插座上.接上电源即可工作。六、心得体会此次设计的红外线报警器功能齐全，安装方便，可靠性高，能适应未来市场的需求，我觉得很有意义。在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。在硬件与软件设计时，没有良好的基础知识和实践经验会受到很大的限制，每项功能实现时需要那种硬件，程序该如何编写，算法如何实现等，没有一定的基础就不可能很好的实现。这也体现了基础的重要性，也是对我们平时学习的一种检验。制作这次课程设计一切都是从无到有的，从最简单的画流程图起步，

17、到构思选材，到仿真及最后的代码调试。这次课程设计可以圆满完成，跟单片机课程里面的课外作业及老师的指导是离不开的。这次课程设计从开始到制作成功前后花费近60个课时。在整个设计过程中，充分发挥人的主观能动性，创造性，自主学习性，学到了许多没学到的知识。较好的完成了设计，达到了预期的目的，完成了最初的设想。对电路的设计、布局要先有一个好的构思，方才显得电路板美观、大方。而且好的构思可以减少实际操作中的复杂步骤，使人操作起来简单，提高效率。实际操作中，也要耐心加仔细，不要一心求快。只有在又好的基础上才能去追求又快。程序编写中，由于思路不清晰，开始时遇到了很多的问题，经过静下心来思考，和同学讨论或向老师

18、咨询，理清了思路，反而得心应手。事先的准备是设计成功的一半，心中有韬略，下手才准。在此次设计中，知道了做凡事要有一颗平常的心，不要想着走捷径，一步一脚印，也练就了我的耐心，做什么事都在有耐心，团队合作或在不会时咨询与请教他人也是一种办法，此次课程设计中学到了很多很多东西，这才是最重要的。 总之，此次课设使我的能力得到了全方位的提高，使得我的操作能力和专业技能都有了很大的提高。参考文献1刘勇 编 数字电路 电子工业出版社 20042陈正振 编 电子电路设计与制作广西交通职业技术学院信息工程系 20073杨子文 编单片机原理及应川 西安电子科技人学出版社 20064谢白美 编 电于线路设计一实脸一侧试(第二版)。华中科技大学社 2002;5华成英、童诗白 编 电于技术基础(第四版)。高等教育出版杜 1988;7何希才 编 新型实用电于线路400例，电子工业出版社 1998;8康华光 编 电于技术基地.高等教育出版社 2003;附录：系统程序#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar a; sbit r