郑州科技学院

1、郑州科技学院单片机课程设计 题 目 基于按键控制的声光报 警器 学生姓名 孙宁 专业班级 电气工程及其自动化1班 学 号 201247013 院 （系） 电气工程学院 指导教师 叶冬 完成时间 2015年11年13日 摘 要声光报警器（Audible and visual alarm）又叫声光警号，是为了满足客户对报警响度和安装位置的特殊要求而设置。同时发出声、光二种警报信号。产品专用领域：银行，政府机关，邮政，电信，酒店，大厦，工厂商场商铺、别墅、ATM，周界防越系统及保安服务公司等；是消防火灾自动报警系统中的一个配件产品。声光报警器在实际的生活中可以见到许多，运用于生活的许多方面，既有硬件

2、实现的，也有硬件和软件同时控制执行。本课题基于单片机课程设计的学习，使用STC89C52单片机、晶振等元器件，运用汇编语言实现一个声光报警器的功能。当报警按钮按下时扬声器报警，第一次触发时发出报警信号，延时六秒后报警信号停止，十秒内没有第二次触发则自动复位，十秒内触发第二次则持续报警，此时只可由复位键复位。报警和发光同步进行。因此用它进行报警探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强。 目 录1 课程设计的目的12 课程设计的任务与要求12.1 设计任务12.2 设计要求13 元器件介绍及部分电路说明23.1 STC89C52单片机简介23.2 STC89C52特点2

3、3.3 STC89C52管脚及结构说明33.4 时钟电路63.5 复位电路73.6 报警电路84 软件设计85 硬件制作与调试105.1 电路制作步骤10 5.2 电路调试106 设计总结11参考文献12附录1：电路仿真图13附录2：实物图14附录3：元器件清单15附录4：程序设计161 课程设计的目的（1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。在课程设计过程中,不断调试程序和修改程序,提高了对单片机的应用能力，分析问题和解决问题的能力（2）掌握单片机的内部功能模块的应用及汇编程序的编写，内部功能模块如定时器/计数器、中断、片内外存储器、I/O口、串行口通讯等。（3）通过课程设计，掌握以单片

4、机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。 （4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。（5）让我们了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。2 课程设计的任务与要求2.1 设计任务 设计一个声光报警器，当报警按钮按下时扬声器报警。当第一次触发时发出报警信号，延时六秒后报警信号停止，十秒内没有第二次触发则自动复位，十秒内触发第二次则持续报警，此时只可由复位键复位。 2.2 设计要求（1） 设计一个简易基于按键控制的声光报警器，能够交替进行报警，在报警期间报警指示灯亮，当报警解除按钮按下则解除报

5、警。（2） 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 （3）利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原 理并仿真实现系统功能。（4）掌握单片机的内部功能模块的应用及汇编程序的编写，内部功能模块如定时器/计数器、中断、片内外存储器、I/O口、串行口通讯等。（5）安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。3 元器件介绍及部分电路说明 3.1 STC89C52单片机简介STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式

6、控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。3.2 STC89C52特点·STC89C52与MCS-51

7、系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；·片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；·全静态工作,工作范围:0Hz24MHz；·三级程序存储器加密；·128×8位内部RAM；·32位双向输入输出线；·两个十六位定时器/计数器·五个中断源,两级中断优先级；·一个全双工的异步串行口；·间歇和掉电两种工作方式。3.3 STC89C52管脚及结构说明图3.1 STC89C52管脚图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P0口的管脚

8、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/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 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口作为低八位地址接收。 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

9、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（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为A

10、T89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 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（计时器0外部输入） P3.5 T1（计时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（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/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编

11、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。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。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。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储

12、器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA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（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.4 时钟电路图3.2 时钟电路时钟电路是单片机的心脏，它用于产生单片机工作所需要的时钟信号。单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。单片机的时钟产生方法有内部时钟方式和外部时钟方式，大多数单片机应用系统采用内部时

13、钟方式，本系统采用的亦是内部时钟方式。在STC89C51芯片内部有一个高增益反相放大器，XTAL1、XTAL2引脚分别为该反相放大器的输入端和输出端，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。 此电路采用12MHz的石英晶体。3.5 复位电路 图3.3 复位电路上电复位：上电复位电路是种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充

14、电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。本设计中用按钮控制复位。3.6 报警电路图3.4 报警电路报警电路是整个电路成功的体现。报警电路用一个三极管对电路进行放大驱动喇叭。本次设计是通过按键报警，当按下按键时，即输入报警信息。4 软件设计设计一个声光报警器，当报警按钮按下时扬声器报警，扬声器用1kHZ信号响100ms， 500Hz信号响200ms，交替进行声响报警，在报警期间报警指示灯亮，当报警解除按钮按下则解除报警。系统初始化声光报警结束是否按报

15、警开关声光报警是否持续200ms开始启动声光报警电路开始报警是否还有按报警开关结束YNNYYN图4.1 程序流程图5 硬件制作与调试5.1 电路制作步骤（1）按电路原理图完成电路元器件的布局。（2）按工艺要求对元器件的引脚加工成型。（3）按布局图在实验电路板上依次进行元件的排列、插装。（4）按焊接工艺要求对元器件进行焊接，直至所有的元器件焊接完毕。（5）焊接电源输入或输出端子。使用电烙铁时，首先检查焊头，焊头若出现黑色的氧化物就先磨掉。上锡的具体方法是：插上电源插头，将电烙铁烧热，待刚刚熔化焊锡时，涂上助焊剂，再用焊锡均匀地涂再烙铁头上，是烙铁头均匀地涂上一层锡。焊接时将引脚对应好焊接电路板的

16、焊接位置上，接着先将焊丝接触然后电烙头从下至上的较快速的上锡。焊接出来的焊点应该饱满，略有尖头。导线焊接：导线焊接前要出去末端绝缘层。导线焊接，搪锡是关键步骤，尤其多股导线。注意导线挂锡时要边上锡边旋转，旋转方向与拧合方向要一致；焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子加住管脚帮忙散热；焊点应呈正弦波峰形状，表面应光亮圆滑，无焊刺，锡量适中；焊接完成后，再对照电路图检查一遍接线有无错误，若有及时更正，没有的话就可加电压测试了。加上电压后，若正常工作且符合设计要求和目的，则电路设计成功，否则继续调试找出问题所在，修正错误直至达到正常工作且符合设计要求和目的。5.2 电路调试（1）检查电

17、路连接是否正确。（2）根据原理检查电路连接是否正确，是否符合工作原理。（3）查看指导书看芯片引脚功能是否理解正确。（4）在电路连接没有错误的情况下，检查焊接牢不牢固，是否有虚焊，以及不该连接的点是否因失误连接。6 设计总结 本次单片机课程设计，在老师布置课题并讲解了基本原理后，一个星期以来我查阅了许多有关此设计的资料，并通过与同学交流经验和自学，以及向老师请教等方式，最终基本完成了此次课程设计。通过对声光报警器的设计，认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们

18、如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。 这次单片机课程设计，让我对以前所学的单片机知识既是巩固又是发展，进一步理解并加深了对所学的知识的认识。学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培养了理论联系实际的正确设计思想。通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去思考问题并联系理论实际解决问题的能力，提高了逻辑思维的能力。总之，通过这次课程设计，懂得理论联系实际去处理问题，也培养了吃苦耐劳的精神，为以后更好的的学习和工作打下了结实的基础，对于我们来说是一次难得的实践机遇，也是一个宝贵的精神财富。 通过本次的课程设计让我更加深刻理解单片机的相关知识，巧妙地把这门课程应用到现实生活

19、中。在本次课设中，让我感觉了，自己所学知识的溃乏，验证了古人说的“书到用时方恨少”这句话，所以我们要反复的学习学过的知识。还体现了同学们之间的团队精神，每个人都参与进来，让我们感受到了课设的乐趣，在欢乐中我们学到了很多的知识。感谢老师的指导和教育。参考文献1 李全利.单片机原理及应用技术M.北京:高等教育出版社,2004:8188 2 王曙霞.单片机实验与实训指导M.西安:西安电子科技大学出版社,2007:6773 3 及力.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程M.北京:电子工业出版社,2007:3643 4 何利民.单片机高级教程M.北京:航空航天大学出版社,2000:112118

20、 5 李朝青.单片机原理与接口技术M.北京:航空航天大学出版社,1999:2132206 张毅刚.MCS-51单片机应用设计M.哈尔滨:哈尔滨工业大学社,1997:136148 7 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京:航空航天出版社,2000：551008 陈桂友.单片微型计算机原理及接口技术M.北京:高等教育出版社,2012：3783839 皮大能.单片机课程设计指导书M.北京:北京理工大学出版社,2010:4850附录1：电路仿真图附录2：实物图附录3：元器件清单序号名称规格型号数量1电阻10K22电阻20013电阻40024电容30uF25电容10pF16三极管2N307217无自锁按键38单片机STC89C5219扬声器57 8 0.5W110晶振12MH