基于51单片机控制的婴儿电子驱蚊器设计

毕业设计基于51单片机控制的婴儿电子驱蚊器设计摘要单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用,电子驱蚊则是系统常需要测量、控制和保持的一个量。对基于单片机控制的电子驱蚊系统进行研究，在硬件选择方面，选择性价比高的AT89C52单片机和HD74HC05P，压电陶瓷片、共阳极两位一体数码管；为了降低整个系统的成本，在满足性能要求的前提下，选择低成本元器件，简化系统设计。它的主要组成部分有AT89C52单片机的最小系统、按键电路、显示电路、报警电路、LED指示灯。它可以实时的显示并实现对频率的控制。通过测试表明，它的测温精度基本接近21KHZ23KHZ。能实现电子驱蚊的要求。利用仿生电子学原理制成的驱蚊电子器具，通常有模仿公蚊子发出的超声波信号以驱赶雌蚊的超声波型电子驱蚊子；模仿蝙蝠发出的电波信号以驱赶蚊子的蝙蝠型电子驱蚊器。利用电子电路产生一种蚊子讨厌的声波，以达到驱蚊的效果。该电子驱蚊器制作简单、价格便宜且测量频率在误差范围内，它能满足市场对成本低、性能稳定、可调节频率需要。是一款适合大众型的电子驱蚊产品。国内外对于电子驱蚊器制作还在不断的研究，对于频率的掌控不是很明确，需要按步骤调试。由于电子驱蚊器的无辐射、安全、无刺激性气味，通过频率的改变以达到驱蚊的效果，更适合现代人对于生活品质的要求。关键字超声波、AT89C52、电子驱蚊器ABSTRACTSINGLECHIPMICROCOMPUTERHASBEENWIDELYUSEDINTHEDETECTIONANDCONTROLSYSTEM,ELECTRONICMOSQUITOREPELLENTISSYSTEMOFTENNEEDTOMEASURE,CONTROLANDMAINTAINAQUANTITYBASEDONSINGLECHIPMICROCOMPUTERCONTROLELECTRONICMOSQUITOREPELLENTSYSTEMWERESTUDIED,INTHEHARDWARESELECTION,CHOOSECOSTEFFECTIVEMICROCONTROLLERAT89C52ANDHD74HC05P,TWOPIEZOELECTRICCERAMICPIECE,ATOTALOFANODESDIGITALTUBEINORDERTOREDUCETHECOSTOFTHEWHOLESYSTEM,ONTHEPREMISEOFMEETTHEPERFORMANCEREQUIREMENTS,SELECTTHELOWCOSTCOMPONENTS,SIMPLIFYSYSTEMDESIGNITSMAINCOMPONENTSAREAT89C52SINGLECHIPMICROCOMPUTERMINIMUMSYSTEM,KEYCIRCUIT,DISPLAYCIRCUIT,ALARMCIRCUIT,LEDLIGHTSITCANBEREALTIMEDISPLAYANDCONTROLOFTHEFREQUENCYBYTESTSSHOWTHATITSTEMPERATUREMEASUREMENTACCURACYOFTHEBASICCLOSETO21KHZ23KHZTOACHIEVETHEREQUIREMENTSOFELECTRONICDRIVEMIDGEBYUSINGTHETHEORYOFBIONICSDRIVEMIDGEMADEOFELECTRONICAPPLIANCESTHEREAREUSUALLYIMITATETHEMALEMOSQUITOULTRASONICSIGNALSTOWARDOFFOFTHEMOSQUITOSTYPEULTRASONICELECTRONICMOSQUITODISPELLERIMITATETHEBATSEMITRADIOSIGNALSTOMOSQUITOBATTYPEELECTRONICMOSQUITODISPELLERTHEELECTRONICMOSQUITODISPELLERMAKINGSIMPLE,CHEAPANDMEASURETHEFREQUENCYWITHINTHEERRORRANGE,ITCANMEETTHEMARKETFORLOWCOST,STABLEPERFORMANCEANDADJUSTABLEFREQUENCYISASUITABLEFORMASSTYPEELECTRONICMOSQUITOREPELLENTPRODUCTSFORELECTRONICMOSQUITODISPELLERPRODUCTIONCONTINUESTOSTUDYATHOMEANDABROAD,FORFREQUENCYCONTROLISNOTVERYCLEAR,SHOULDBEADJUSTEDACCORDINGTOTHESTEPSBECAUSETHEELECTRONICMOSQUITOREPELLENTWITHOUTRADIATION,SAFETY,NOIRRITATINGSMELL,INORDERTOACHIEVETHEREPELLENTEFFECTBYFREQUENCYCHANGE,MORESUITABLEFORMODERNPEOPLEFORLIFEQUALITYREQUIREMENTSKEYWORDULTRASONIC,AT89C52，TWOCOMMONANODESDIGITALTUBE目录摘要IABSTRACTII目录III第1章绪论111课题设计背景和目的112国内外研究状况和发展趋势213电子驱蚊的原理3131电子驱蚊器简介3132电子驱蚊器的原理314文章的主要内容415小结4第2章系统硬件设计521系统框图522单片机的介绍6221AT89C52简介7222AT89C52的管脚说明823各模块电路的设计10231单片机最小系统的设计10232按键电路11233显示模块12234蜂鸣器报警电路13235LED指示灯电路14236反相器电路1524小结16第3章系统软件设计1731各部分程序流程图的设计17311主控制流程图17312主控定时器流程图18313辅控流程图18314辅控定时器流程图1932各模块流程图19321按键模块流程图19322显示模块流程图2033小结21第4章软、硬件调试2241调试所需的设备22411硬件部分22412软件部分2242软、硬件调试的方法和步骤22421硬件调试22422软件调试2243小结23第5章结论24致谢25附录26附录1程序26附录2PCB和原理图32附录3元件清单33附录3参考文献34附录4成品展示340第1章绪论11课题设计背景和目的炎炎夏日，人们不仅要经受闷热潮湿的天气的考验，还要受到蚊虫的骚扰，尤其是野外作业和旅游，人们防蚊的主要手段是采用各种化学药剂灭蚊驱蚊。近年来，科研人员采用声波的原理，列入模仿倾听羽翼拍动频率的声音驱赶蚊虫，或模仿雄蚊羽翼拍动频率的声音，去干已经交配的雌蚊。蚊虫叮咬不仅让人难以专心工作，影响睡眠质量，更会传播病菌，而疟疾就是一种严重危害人体健康的蚊媒传染病，所以蚊子给我们带来的不仅是痛痒难耐的感觉，还有病痛的折磨，以及死亡的阴影。蚊子属于昆虫纲，约3300种及其亚种，蚊媒疾病的重要媒介，大多属于三类按蚊属、库蚊属和伊蚊，被蚊子咬了是非常危险的事情，可以使人患上嗜睡症、坏血病等，但蚊子却难以消灭，因为它们繁殖力惊人，一对蚊子一年可以繁殖成千上万的后代，而蚊子具有吸血繁殖的习性，吸血时寻找人或动物氨基酸气味，尤其婴儿或者皮肤细嫩者，吸血时蚊子可以将疟原虫、丝状蚴、乙脑病毒等涎液注入人体内，使人感染发病，因此，蚊子不但叮人吸血影响睡眠，还会传播乙型脑炎、疟疾、革登热、血丝虫病等。人类一直在生活中受到蚊子的困扰，特别是在野外作业和旅行，蚊虫叮咬不仅让人难以专心工作，影响睡眠质量，更会传播病菌，而疟疾就是一种严重危害人体健康的蚊媒传染病，据统计，每年有近20亿人口受到疟疾的威胁，而死于疟疾的更不在少数。所以蚊子给我们带来的不仅是痛痒难耐的感觉，还有病痛的折磨，以及死亡的阴影。尤其婴儿或者皮肤细嫩者，蚊子吸血时可以将疟原虫、丝状蚴、乙脑病毒等涎液注入他们体内，使他们感染发病。为了提高生活质量，为了身体健康，人们一直在与蚊虫斗争，探索驱蚊灭蚊的方法。市场上卖的一些驱蚊产品，有刺激性气味，不健康，携带不方便。电子蚊器是利用仿生电子学原理制成的驱蚊电子器具。通常有模仿公蚊子发出的超声波信号以驱赶母蚊子的超声波型电子驱蚊器；模仿蝙蝠发出的电波信号以驱赶蚊子的蝙蝠型电子驱蚊器；利用蚊子的趋光性，将其诱致设在一定的波长紫外光源周围的高压金属丝以击毙蚊子的光诱型电子驱蚊器。力求保障家人的身体健康避免因受蚊子叮咬，而感染上可怕的疾病，除要保持个人及环境卫生外，一个家用电子驱蚊器是必不可少的。超声波电子驱蚊器的性能稳定可靠，无害无毒无辐射，声波的分贝低于正常人体接受45分贝以下，对人体没有任何影响。不同生物体体重、结构、特征等有巨大的区别，对1不同的声波响应也不同，超声波电子驱蚊器发出的声波针对蚊虫的特征频率，而人与蚊虫的特征频率相关很大，超声波电子驱蚊器是真正的绿色环保产品。12国内外研究状况和发展趋势日本学者研究只有母蚊子会咬人，母蚊子于产卵期间，需要吸允人类或动物之血液以补充其养分，此期间极度不喜欢公蚊子靠近，利用此习性，用公蚊子的声音假如超声波内，频率为50009000赫兹，可达到驱逐母蚊子的目的。可以通过模仿蚊子的天敌蜻蜓的频率，这种技术最先使用于战场，经过一系列的革新以后更趋完善。它采用放射超声波和音频的手段，模仿最能捕杀蚊子的蜻蜓所发出的声音和频率，达到驱蚊效果。它安全无辐射，对人和动物安全无害，无任何化学残留物，是郊游、旅行、钓鱼、烧烤、露营、乘凉、刚烧守卫、居家生活的理想伴侣。对环境安全有保障，不会对人体有害。美国格朗公司的超声波驱蚊器在市场上有了一定的发展，在我国内的超声波驱蚊器还没有形成一个成熟的市场，没有一家超声波驱蚊器形成大的品牌，超声波驱蚊器在中国还有很大的潜力。目前市场上电子驱蚊有七大类压电香驱蚊器，电香驱蚊器，信号驱蚊，无声电动灭蚊器，超音频灭蚊器，紫外线灭蚊器，声波驱蚊器。其中声波驱蚊器应用最为广泛。1、压电香驱蚊器澳大利亚最近出现一种灭蚊耳环和灭蚊手镯。它由压电变驱蚊器和驱蚊香料组合而成。由文字时，只要捏压一下首饰，压电片即送电增温而使香料散出香味即可驱散蚊虫又香味宜人。2、电香驱蚊器台湾一推出一种电香驱蚊器。它采用精密电子电路，即使电压或四周温度变化，人能保持恒温，持续发散蚊香气味，迫使蚊子离开。3、信号驱蚊加拿大蒙特利尔市设立了一座奇特的电台，它发射的频率经接收机接收后，就变成一种特殊的驱蚊信号使周围30多种蚊子望风而逃。这笔试用蚊香和喷虫剂更为经济方便。4、无声电动灭蚊器意大利米兰特拉彭公司生产一种无声电动灭蚊器。它用电风扇转动吸入方法又不蚊虫，当蚊子飞进时便吸入滞留盘而干燥而身亡，使用一台灭蚊器可以灭掉260平方米范围内的蚊虫。5、超音频灭蚊器台湾帝闻公司研制发明一种利用超音频捕蚊的灭蚊电扇。它2以超音马达的特殊音律与深色外形设计为引诱，使蚊子自投罗网，然后跌入旋转式的铁网被绞死。它的有效范围达56米。6、紫外线灭蚊器德国已经研制出一种新型的灭蚊器。它能发出紫外线以诱惑蚊虫，同时吸引蚊虫飞向辐射源，使其撞到有高压保护网罩上而死。这种灭蚊器与黑暗中使用特别有效。7、声波驱蚊器日本一家公司发明了一种重30克的钢笔式驱蚊器，他能发出一种模拟雄蚊子的声波，以去干怀孕的雌蚊子，从而达到减免蚊虫叮咬的目的。13电子驱蚊的原理131电子驱蚊器简介电子驱蚊器是利用仿生电子学原理制成的驱蚊电子器具。通常有模仿雄蚊发出的超声波信号以驱赶雌蚊的超声波型电子驱蚊器；模仿蝙蝠发出的电波信号以驱赶蚊子的蝙蝠型电子驱蚊器；利用蚊子的趋光性，将其诱至设在一定波长紫外光源周围的高压金属丝以击毙蚊子的光诱型电子驱蚊器；利用蚊子的趋光性，通过UV灯管发出特定的波长灯光吸引蚊子到灯管附近，再利用挡在蚊子飞行轨迹上的粘带或粘板把蚊子粘住的粘捕型电子驱蚊器。132电子驱蚊器的原理蚊子中的雄蚊不吸血，只吸植物汁液及花蜜。雌蚊可吸植物汁液以保持个体生存，但必须吸食人或动物的血液后，卵巢才能发育，繁殖后代。成熟的雌蚊如能容易地吸食到人或动物的血液，通常每二天可产卵一次，故一生可产卵37次，也有少为一次多至十余次的，每次产卵几十个至几百个不等。研究证明，雌蚊及其他吸血性昆虫可被种间信息素吸引，此类信息素通常是哺乳动物体表释放的代谢产物，但这些代谢产物是近距离的种间信息素，可是，在与二氧化碳结合之后，就成为长距离的种间信息素，大大增强了对雌蚊等吸血性昆虫的吸引。雌蚊就是依据哺乳动物散发出的二氧化碳、湿气、化学气息等来寻找猎物的。它们通过头上触角内的各种长度的感觉锥体来分辨人和哺乳动物分泌的二氧化碳和其他化学物质，如二氧化碳是由长的感觉锥体感知，乳酸由短的感觉锥体感知。由于人和哺乳动物在呼吸的同时有水气排出，并在人体体表周围形成一个温湿的对流气流层，蚊子据此飞往人体吸血。3工作原理为大功率驱蚊，环保生物制剂配方，辅之以可控化的挥发控制技术，实现了大空间的快速驱除蚊虫的功效。它通过超声波高频振荡，把热带驱蚊植物的提取原液分解成小分子结构，使驱蚊元素迅速作用于蚊子的中枢神经，从而破坏蚊子的感知系统，使其丧失寻找吸食对象和吸血的功能。能高效驱除或灭杀控制范围内的蚊子，从而创造一个安静、卫生、不受蚊虫困扰的生活环境。利用仿生电子学原理制成的驱蚊电子器具。通常有模仿公蚊子发出的超声波信号以驱赶雌蚊的超声波型电子驱蚊器；模仿蝙蝠发出的电波信号以驱赶蚊子的蝙蝠型电子驱蚊器；利用蚊子的趋光性，将其诱至设在一定波长紫外光源周围的高压金属丝以击毙蚊子的光诱型电子驱蚊器；利用蚊子的趋光性，通过UV灯管发出特定的波长灯光吸引蚊子到灯管附近，再利用挡在蚊子飞行轨迹上的粘带或粘板把蚊子粘住的粘捕型电子驱蚊器。14文章的主要内容第一章介绍课题的设计背景及目的，对比国内外的研究状况和发展趋势。介绍电子驱蚊器的原理。第二章介绍硬件系统的设计，系统框图，各模块的电路设计及分析第三章介绍系统软件的设计，软件流程图第四章软硬件的调试，调试所需的设备，调试的步骤与方法，调试的结果第五章结论、个人感想与总结与致谢15小结通过本课题的设计与研究，查阅了与本课题的设计背景和目的的相关资料，分析了国内外的研究状况和发展趋势，并且分析本课题的优势与劣势，确立研究的方向。再者，查阅了关于电子驱蚊器的介绍，分析电子驱蚊器的工作原理。以为之后的电路的设计与制作奠定基础。4第2章系统硬件设计本次设计采用AT89C51单片机作为控制芯片，本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成,硬件部分主要完成传感器信号的采集处理，信息的显示等软件主要完成对采集的温度信号进行处理及显示控制等功能。单片机应用系统的硬件电路设计就是为本单片机系统选择合适的、最优的系统配置，系统设计应本着以下原则1、尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的价格不断下降，并不一定比若干普通芯片价格的总和高。2、留有设计的余地。在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便，因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留有余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。3、程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用AT89C51单片机。4、I/O端口，在样机研制出来后进行现场适用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的，如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有的物理量需要控制，就必须增加输出端。如果在硬件电路设计就预留出一些I/O端口，那么用的时候就派上用场了。本系统的硬件电路主要包括模拟部分和数字部分，从功能模块上来分有电源模块、单片机最小系统、数码管及LED显示模块、按键控制模块、频率发射模块、报警模块。21系统框图系统设计采用STC89C52单片机作为控制芯片转换并输出频率，采用压电陶瓷片报警发生，并通过按压开关控制频率输出。并通过LED灯与数码管显示频率输出状态。系统硬件包括复位电路、报警电路、LED与数码管显示器、频率输出控制电路。系统结构框图如图21所示5图21系统框图22单片机的介绍本设计采用的是AT89C52单片机，AT89C52是一种带4K字节闪存可变成可擦出只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。它是一种高效微控制器，因为它更经济实惠，用起来灵活方便，而且习惯了用这种型号的单片机所以选组AT89C52单片机本设计单级的编程选择C语言编写，因为它简洁紧凑、灵活方便、数据结构丰富、C是结构式语言、C语法限制不太严格，程序设计自由度大、C语言允许直接访问物理地址、可以直接对硬件进行操作、C语言程序生成代码质量高，程序执行效率高，一般只比汇编程序生成的目标代码效率低1020、C语言适用范围大，可移植性好C语言一个突出的优点就是适合于多种操作系统。C语言具有绘图能力强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件，三维，二维图形和动画它是数值计算的高级语言。MCS51系列单片机是8位增强型，其主要的技术特征是为单片机配置了完善的外部并行总线和具有多级识别功能的串行通讯接口（UART），规范了功能单元的SFR控制模式及适应控制器特点的布尔处理系统和指令系统。属于这类单片机的芯片有许多种，如8051、8031、80C51等等。由于单片机具有较高的性能比，国内MCS51系列单片机应用最广，易于开发、使用灵活、而且体积小、易于开发、抗干扰能力强，可以工作于各种恶劣的条件下，工作稳定等特点。本设计本着实用性和适用性的要求，选择AT89C52单片机作为中央处理器。与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与6221AT89C52简介AT89C52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的具有低电压，高图22AT89C52内部结构框图性能CMOS的8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C52内部的结构框图如22所示，单片机内部结构简化框图如23所示P3口驱动器P1口驱动器P2口驱动器P0口驱动器RAM地址寄存器ARRAM128字节P0口锁存器P2口锁存器P1口锁存器P3口锁存器堆栈指针SPSCONSBUFPCONTCONTMODTL0TL1TH0TH1IEIPROM4K字节暂存器2ACCBPSWALU暂存器1指令寄存器IR指令译码器ID定时与控制DPHDPLPC增量器程序计数器PC地址寄存器AR缓冲器振荡器RSTEAALEPSENXTAL1XTAL2VSSVCC7图23单片机89C52内部结构简化框图AT89C52单片机与MCS51系列单片机兼容，AT89C52内部有4K字节可编程闪烁存储器，1288位内部RAM，两个16位定时器/计数器，5个中断源，32可编程I/O线及串行通道。闪烁存储器是一种可编程又可擦除只读存储（EEPROM），给用户设计单片机系统和单片机系统带来很大的方便，深受广大用户的欢迎。AT89C51有片内振荡器和时钟电路，具有低功耗的闲置和掉电模式，在空闲方式下，CPU停止工作，但允许内部RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统继续工作。在掉电方式下，能保存RAM的内容，但振荡器停止工作，并禁止所有其他部件工作。还具有三级程序存储器锁定，全静态工作频率0HZ24HZ，数据保留时间可长达10年。222AT89C52的管脚说明AT89C52的引脚图如24所示VCC电源电压。GND地线。P0口P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，即地址/数据总线复位口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，此时P0需接上电阻。P1口P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲级可驱动（输入或输出）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可做输入口。因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。时钟电路总线控制CPUROM/EPROM/FLASH4K字节RAM128字节SFR21个定时/计数器2个中断系统5中断源、2优先级串行口全双工2个并行口4个RSTEAALEPSENXTAL2XTAL1P0P1P2P3VCCVSS8P2口P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（输入或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器获16位地址的外部数据。存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。P3口P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（输入或输出）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，他们被内部上拉电阻拉高并可作为输入口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。图24AT89C52的引脚介绍RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟信号或用于定时。要注意的是EA/VP3XTL92RS7D6WIN05MOCKGU9当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。闪存编程期时，该引脚还用于输入编程脉冲。PSEN程序存储允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当80C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两个PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。EA/VPP外部访问允许。要使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。XTAL1振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端。23各模块电路的设计231单片机最小系统的设计单片机的最小系统如图25所示。单片机的最小系统是由时钟电路和复位电路构成的。复位电路的方式包括上电复位、芯片复位、手动复位。复位电路的作用就是将内部所有的数据从0000位置开始运行，所有的数据位归为0。复位电路最重要的参数是复位时间，每个芯片的复位时间是有可能不同的，RC就是复位时间，10UF的电容和10K的电阻就可以提供100MS的复位时间，计算如下RC10100010/100000001S（RST引脚接收到的高电平信号时间为01S左右）在复位电路中，RST引脚上高电平持续2个机器周期（12MHZ晶振2个机器周期为24US以上，则CPU可以响应并将系统复位，所以01S完全满足需要。本课题的复位电路是用于上电复位，系统上电后，电容电压不能突变，VCC通过复位电容（10UF电容）给单片机复位脚施加5V高电平，同时通过10K电阻向电容反向充电，使复位脚电压逐渐降低，经一定时间后（约10MS）复位脚变为低电平，单片机开始工作。10时钟电路为单片机工作时产生时钟信号，在单片机内部有一个反相放大器，其输入端引脚为XTAL1,其输出端引脚为XTAL2。只要在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，由该放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。在单片机内部有一个时钟震荡电路，只需接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度，时钟电路为单片机工作时产生时钟信号，根据硬件电路的不同，单片机的时钟连接方式可分为内部时钟方式和外部时钟方式。晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，晶振的两端并联上合适的电容就可以组成并联谐振电路，这个并联谐振电路加到一个负反馈中就可以构成正弦波震荡电路，即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化，选择与负载电容相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。晶振有一个重要参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是一反相放大器的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容。Y112MHZC133PFC233PFXTAL1XTAL2XTAL1XTAL2SR1TR110KTR22005RSTRST5C310UFKEY1KEY2P00P01P02P03P04P05P06P07P101P112P123P134P145P156P167P178RST9RXDP3010TXDP3111INT0P3212INT1P3313T0P3414T1P3515WRP3616RDP3717XTAL218XTAL119VSS20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40U1AT89C52HZHZD1D2D3D4KEY3KEY4图25时钟电路和复位电路232按键电路按键是由若干按钮组成的开关矩阵，它是单片机系统中最常用的输入设备，用户能通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。按键控制模块由4个按压开关组成，11S1、S2、S3、S4分别接到主单片机的P30、P31、P32、P33。控制频率的输出以及LED显示与数码管显示，当开关按下时单片机P30、P31、P32、P33相当于直接接地，输出一个低电平，点亮对应的LED灯，并通过数码管实现频率的数值显示。如下图26所示图26按键电路直接用单片机的I/O口端口线P30P33控制按键，每个按键单独占用一根I/O端口线，相互独立，每个按键的工作不会影响其他I/O端口线的状态。按键程序设计一般采用查询方式，逐位查询每根I/O端口线的输入状态，如果某一跟I/O端口线的输入为低电平，则可确认该I/O口端口线所对应的按键已按下，然后，再转向该按键的功能处理程序。233显示模块本设计采用单片机P0口控制两位一体共阳极数码管显示，实现显示09的简易秒表。将P0口分别接数码管如图27所示模块中的数码管段选低电平有效，加了上拉电阻后数码管显示更加稳定，当位选输出高电平，段选输出低电平时数码管点亮。两位一体共阳极数码管实质由16个发光二极管组成，通过不同的发光字段组合可用来显示数字09、字符AF、H、L、P、R、U、Y、符号“”及小数点“”等。共阳极数码管由发光二极管的阳极连接在一起，作为公共控制端（COM），接高电平。阴极作为“段”控制端，当某段控制端为低电平时，该段对应的发光二极管导通并点亮。通过点亮不同的段，显示出不同的字符。如显示数字1时，B、C两端接低电平，其他各端接高电平。S1SWPBS2SWPBKEY1KEY2S3SWPBS4SWPBKEY3KEY412图27显示电路234蜂鸣器报警电路由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的，所以要利用放大电路来驱动，在此使用三极管进行开关就可以了。200欧电阻接在单片机的P35口电路。当电压作用于压电陶瓷片时，就会随着电压的频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷片时，就会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。基于以上作用，便可将压电陶瓷片作用于超声波传感器。单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。所以在该模块中我用了一个8550PNP的三极管驱动蜂鸣器。报警电路如图28所示，图中三极管除了放大电流外，还相当于一个开关，PNP放大条件是UEUBUC（UCEUBE,下图带箭头一端为E发射极，中间为B基极,PNP饱和导通条件是UEUBUCUB,所以当从R11过来一个高电平时，UCE0时，PNP截止，过来低电平时，PNP导通。P00P01P02P03P04P05P06P07D1DP2E3C4BIT25B6A7F8G9BIT110LED7LED7Q1PNPQ2PNP5123456789J25K15P27P2613图28蜂鸣器电路由于此电路是超声波电路，所以用的是压电陶瓷片来实现报警电路。系统报警模块中，当电压作用于压电陶瓷片时，就会随电压和频率的变化产生机械变形，另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。它居于电压驱动式，其优点是音域较宽，音色较好。压电效应具有可逆性若在压电陶瓷片上施以音频电压，就能产生机械振动，发出声响；反之，压电陶瓷片受到机械振动或压力时，片上就产生一定数量的电荷Q，从电极上可输出电压信号。压电陶瓷片的基本原理压电陶瓷和电致伸缩陶瓷都是电介质，电介质在电场的作用下有两种效应，即逆压电效应和电致伸缩效应。其中逆压电效应是指电介质在外电场的作用下产生应变，应变大小与电场大小成正比，应变的方向与电场的方向有关，两电致伸缩效应是指电介质在电场的作用下由于感应极化作用引起应变，且应变与电场方向无关，应变的大小与电场的平方成正比。235LED指示灯电路在此模块，由发光二极管和200欧电阻所构成。D1、D2、D3、D4分别接到单片机的P10、P11、P12、P13当P1口的某个引脚为低电平状态“0”时，对应的发光二极管点亮，当P1口的某个引脚为高电平状态“1”时，对应的发光二极管熄灭。如图29所示HZMK1MIC1R11200Q3PNP514图29指示灯电路236反相器电路HD74HC05P为六位反相器7脚接地，14脚接电源，其内部由6个肺门组成。反相器是最简单的门电路，它只有一个输入端和一个输出端。输入和输出都只有高电位和低电位在数字电路中称之为高电平和低电平两种相反的状态，如果高电平用“1”表示，低电平用“0”表示，反相器输出与输入之间特定的逻辑关系就是“输入为1，则输出为0；输入为0，则输出为1”，输出总是输入的否定，所以反相器称为“非门”。任何一种门电路都可以用逻辑代数式表示输出与输入之间的逻辑图关系。反相器电路如图210所示在本设计中反相器起信号隔离的作用，通过主单片机P34端口给HC74HC05P的13脚输入端一个高电平经过非门由12脚输出一个低电平给三极管发射结加正向电压，集电结加反向电压使三极管导通此时集电极上的电路为43V，从而实现对压电陶瓷片的控制。图210反相器电路5HZHZ1A11Y22A32Y43A5VCC146A136Y125A115Y104A9GND73Y64Y8U3HD74HC05PHZHZHZRP32005D3LED3RP22005D2LED2RP42005D4LED4RP12005D1LED1D1D2D3D4RP2005DP1LED115HD74HC05P反相器内部结构如图211所示图2113HD74HC05P反相器功能1前级输出的电平不是标准电平或波形不理想，用反相器来给波形整形，并变为标准电压的输出。2可用于逻辑取反，或形成反相器链以增强逻辑门的带负载能力，减少延时。24小结本章介绍关于硬件电路的设计与制作，单片机的选择与确立，各模块电路的搭建组成了电子驱蚊器的必不可少的部分。在硬件电路的设计上，尽量节省资源，用最少的资源实现最大的效益。16第3章系统软件设计系统的软件设计采用模块化设计，采用模块化设计可以简化系统软件的编写，使软件编写思路更加简单明了。系统软件主要由三大模块组成主程序模块、功能实现模块和运算控制模块。主程序模块用于实现各个子程序间的跳转。功能实现模块主要显示子程序、继电器控制程序等部分组成。运算控制模块涉及标度转换子程序等。由于一块单片机的局限性，用两块单片机来实现功能。一块是主机控制，一块是辅助控制，实现调频的功能。31各部分程序流程图的设计311主控制流程图主控制流程图如图31所示图31主控制流程图与与与与与与与与与与与与与P350LED10P360LED20P370LED30与与与与LED与与与与与与与与与S1S2S3S417312主控定时器流程图主控制定时器流程图如图32所示图32主控制定时器流程图313辅控流程图图33为辅助控制流程图与与与与与与与与与与P30P32与与与与与与TH00XE9TH00XEATH00XEBP30P31P32与与T1与与与T0与与与与与与与与与1S与与与与与与与TH00TL00与与与与18图33辅助控制流程图314辅控定时器流程图辅助定时器流程图如34所示图34辅助定时器流程图32各模块流程图321按键模块流程图用按键来实现调频功能，按键S1按下发出21KHZ频率、S2按下发出22KHZ频率、S3按下发出23KHZ频率。这样我们可以快速有效的控制发出的频率，达到驱蚊目的。S4则是达到节能的功能。如图35所示与与T0与与与与与TH0与与19图35按键模块流程图322显示模块流程图显示模块流程图如36所示与与与与与与与与与与与与21KHZ22KHZ23KHZ与与与与20图36显示模块流程图33小结本章主要介绍软件设计，包括软件流程图，各个模块的程序设计，各模块在系统中所起到的作用。在整个电路中，S4起节能作用，符合现当代提倡的环保口号，也符合了该课题的设计理念。主机显示频率，辅控发射频率。第4章系统软、硬件调试与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与21调试分为两个模块硬件调试和软件调试。只有在硬件没有问题的情况下才能测试软件，否则在发现问题的时候很难推断出是硬件问题还是软件问题。所以在调试的时候采取先硬件后软件的调试方法。41调试所需的设备411硬件部分在硬件电路基本完善之时，准备进行调试，调试硬件电路则需要以下工具万用表，电源，镊子，电烙铁412软件部分系统硬件调试成功之后就进行软件部分调试，软件调试需准备以下工具电源，万用表，示波器，电脑42软、硬件调试的方法和步骤421硬件调试硬件调试也要分步和分模块进行。首先看电路是否焊接正确，有无短路、缺焊、漏焊。然后再测电压，在本设计中所用的是5V电压。之后通电测试。整个项目最为重要其它的就是用万用表检测元件是否损坏，检测电路中是否有短路或开路，一步步的进行测试，直到硬件电路没有任何的问题。硬件测试中出现的问题及问题产生的原因1、上电没反应电源线没连接好。2、数码管显示时亮时不亮引脚虚焊。3、上电没反应，芯片发热芯片烧毁，芯片装反。4、电路不能正常工作电源短路。422软件调试本设计采用的是C语言编程，在KEIL4的开发环境中，首先是在工程文件中编译通过，在没错误的情况下，我们再将软件下载到我们的单片机上，看现象。22调试的方法和步骤1、用夹子接地和接电源，在用一根线接示波器和主控上的P34口。2、用示波器观察波形，出现的是否是方波，看波形是否失真。3、在出现方波的波形的之后，在用示波器看板子的频率，是否在驱蚊范围内，之后可把驱蚊的频率缩小在21KHZ23KHZ之间。软件调试中出现的问题及出现问题的原因；1、软件下载不成功；波特率选用太高、COM口选错、单片机的型号选错。2、数码管显示时各位和十位都带小数点十位上的函数表达式写错。3、数码管上的数据闪烁数据刷新的速度过快。4、显示“00”，没有显示频率没有计数。43小结调试在整个设计中，属于至关重要的一个环节，整个调试过程，可谓是曲折，硬件的设计的不成熟，导致调试的时候没有实现功能。为了能更简单明了的实现功能，更加的美观，以最少的成本完成最大的功能，重新设计了电路图，重新焊了一块，电路基本上没什么问题，就进行了软件调试。软件因为在一块单片机上实现调频的功能，重新看了下单片机的知识，由于软件当时调试的时候报警模块和显示模块不能同时进行，就加了个反相器。功能就可以实现，本设计中通过按键来改变频率，大致驱蚊的频率的是在21KHZ23KHZ左右。增加调试的过程图片和调试结果图第5章结论经过几个多月的准备、查找资料、系统的硬件和软件的设计、元器件的采集、23系统的调试。查阅了大量的关于压电陶瓷片、单片机及其接口电路、以及控制方面的书本。经过了一番特殊的体验后，经历了失败的痛苦，也尝到了成功的喜悦。第一次靠用所学的专业知识来解决问题。检查了自己的知识水平，使我对自己有一个全新的认识。通过这次毕业设计，不仅锻炼自己分析问题、处理问题的能力，还提高了自己的动手能力，以及对处理事物的耐心。这次毕业设计培养和锻炼对于我们这些即将走向工作岗位的大学生来说，是很重要的。整个课题的开发过程主要包括了硬件电路设计和软件程序的编写两个部分，主要任务是开发一个以AT89C52单片机为核心的电子驱蚊器，可实现电子驱蚊的效果，并用LED显示。通过仿真验证了系统的可行性，能满足设计要求，达到设计的指标。这次毕业设计基本的完成了任务书的要求，实现了电子驱蚊的效果。通过测试表明系统的设计是正确的，可行的。但是由于设计者的设计经验和知识水平有限，系统还存在许多缺陷。本次设计基于单片机控制具有硬件结构简单、易于制作、价格低廉、测量值精确和易于操作等许多优点。整个课题的开发过程主要包括了硬件电路设计和软件程序的编写两个部分，主要任务是开发一个以AT89C52单片机为核心的电子驱蚊，可实现接受信号，并用LED显示。通过仿真验证了系统的可行性，能满足设计要求，达到设计的指标。24致谢大学三年的学习与生活就要随着这篇论文的答辩而结束。在代做毕业设计的这几个月内，把大学三年的知识迅速消化。随着毕业的临近，有许许多多的舍不得，也有许许多多的感谢要说。首先衷心感谢的是我们的指导老师魏丽君老师通过这次电子驱蚊器的设计与制作，发现了自身的不足与缺陷。在拿到课题时，查阅了大量的资料，总结了关于电子驱蚊器的原理，国内外的研究状况，查阅了关于压电陶瓷片的资料、单片机的接口以及单片机方面的书籍。在课题指导阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节上，无不得到指导老师的悉心指导和帮助。我愿借此机会向老师表示衷心的感谢其次要感谢所有教育过我的老师感谢老师对我们的包容和无私的奉献。我还要向关心和支持我学习的朋友们表示真挚的谢意感谢她们对我的关心、关注和支持最后要感谢的是我的组员，虽然有很多不懂的地方，但是还是会聚在一起讨论，增强了我们的凝聚力和团结力。在这几个月内，把三年的知识重新的温习，认真的学习单片机的知识。通过这次的课题的设计，我深刻的体会到自己知识的匮乏。我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理性化的。根本不知道在现实中还存在有很多问题。真正的能将自己所学知识转化为实际所用才是最大的收获，也就是说真正能够做到学为所用才是更主要的。我认识到了动手的重要性，只有把知识和生活相结合起来的乐趣，知识来源于生活，而生活使知识更加完善。大学的生活让我变得冷静，有耐心，也让我懂得了学习是多么珍贵，友谊那么重要，再次感谢陪伴我的老师和一直在我身边的朋友，感谢一路来的支持与鼓励。我愿在未来的学习工作中以充沛的热情和信心来答谢曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、老师、同学、朋友。附录25附录1程序程序代码一主机模块INCLUDETYPEDEFUNSIGNEDCHARUINT8TYPEDEFUNSIGNEDINTUINT16UNSIGNEDCHARCODEDISP_CODE0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,/数码管段码即字型码0X90,0X88,0X83,0XC6,0XA1,0X86,0X8E,0XFFUNSIGNEDCHARCODEDISP_SEL0XFD,0XBFUNSIGNEDCHARCODELED0X00,0X01,0X02,0X04,0X08UINT16COUNT0UNSIGNEDLONGINTFREQ0CHARFLOG1CHARNUM0/SBITD1/21KHZSBITD2/22KHZSBITD3/23KHZSBITD4/状态指示灯闪节能常亮调节状态/SBITH4P23SBITH3P22SBITH2P21SBITH1P20DEFINES10X0E/21KHZDEFINES20X0D/22KHZDEFINES30X0B/23KHZ26DEFINES40X07/状态指示灯闪节能常亮调节状态VOIDINITTIMERVO