单片机课程设计报告-简易安防声光报警器.doc

单片机课程设计-简易安防声光报警器单 片 机 课 程 设 计报 告 设计题目： 简易安防声光报警器 姓 名： 班 级： 12建筑电气与智能化二班 学 号：_ _ 指导老师： 日 期：_ 2014年10月8号_目 录第一章：前言（3）第二章：设计要求（3） 第三章：课题分析与整体构思（3） 第四章：程序设计（4） 第五章：硬件电路设计（9） 第六章：proteus仿真 （13）第七章：硬件制作及调试 （13）第八章：心得体会 （15）第一章 前 言 上学期我们学习了单片机这门学科，总体感觉这门学科还是比较难学的，对于编程这类的科目我一直理解的不够透彻。这次的单片机课程设计正好可以让我温习一下之前学过的内容，加深理解，毕竟“实践是检验真理的唯一标准”。通过这次设计，我可以将之前学过的理论和这次实践相结合，更有利于对单片机的理解与把握。第二章 设计要求一、设计题目：简易安防声光报警器二、设计任务及要求： 自制一个单片机最小系统，包括串口下载、复位电路，采用两路外部中断输入门禁和红外探测两路信号（采用两个小按键模拟），中断信号输入后能将报警信息在四位一体数码管上显示，并输出声光报警信号。 第三章 课题分析与整体构思一. 课题分析 （1）警情探测：在该设计中，需采用两路外部中断输入门禁报警和红外报警，分别采用两个小按键模拟。其中一个按键模拟门禁报警，对应外部中断0；另一个按键模拟红外报警，对应外部中断1。（2）报警设计：正常状态下， 数码管不显示，当发生门禁报警时，系统发出光报警信息并在数码管显示1；，当发生红外报警时系统发出光报警信息并在数码管显示0。只有由主人按下报警接触按钮或系统复位后，才能解除声光报警并将数码管不显示。2 整体构思： （1）程序构思：在该设计中，需采用两路外部中断输入门禁报警和红外报警，采用单片机c语言编写程序比较易读且相对汇编思路清晰简单。以下几个子函数必不可少:lcd的初始化子函数、lcd忙检测子函数、写指令子函数、lcd显示子函数、中断计数器初始化子函数、两个外部中断子函数以及主函数。（2）硬件构思：正常状态下， 数码管不显示，当发生门禁报警（即按下小按键）时，系统发出声光报警信息（第一个发光二级管亮）并在四位一体数码管上显示0；，当发生红外报警时系统发出声光报警信息（第二个发光二级管亮）并在数码管显示1。只有按下报警接触按钮或系统复位键后，才能解除声光报警并将数码管熄灭。第四章 程序设计一、流程图：首先单片机上电复位，并进行初始化包括寄存器和数码管，当发生报警事件时，单片机驱动声光报警装置并且在数码管上显示相应的报警信息，退出中断时，单片机检测报警解除按钮，当报警解除按钮被按下时单片机关闭声光报警并清除数码管上的报警信息，具体的程序流程如下。上电复位ea=0数码管初始化int0、int1 均设为下降沿触发ea = 1p3.4 是否为0？检测p3.4解除报警信息是否终止图1 主程序流程图中断入口显示报警信息声光报警退出中断图2 中断函数流程图二、程序清单：#include#define uint unsigned int #define uchar unsigned charuchar code table=0xbf,0xbf,0xbf,0xbf;uchar code table1=0x86,0x86,0x86,0x86;uchar code table2=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;uint a,b,c,flag,temp,aa,bb,i=1;uint z=0;sbit red=p15;sbit spe=p16;sbit yellow=p17; void delay(uint z) uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=40;y0;y-);void init()ea=1;ex0=1;ex1=1;tcon=0x55;tmod=0x15;th0=(65536-1)/256;tl0=(65536-1)%256;et0=1;et1=1;th1=(65536-50000)/256;tl1=(65536-50000)%256;void main()while(1)p2=0x0f;init();yellow=1;red=1;while(flag=1)if(aa=1)aa=0;flag=0;for(a=0;a=10)yellow=1;spe=0;p2=0x0f;while(bb=20)bb=0;while(temp=1)if(aa=1)aa=0;temp=0;for(a=0;a=10)red=1;spe=0;p2=0x0f;while(bb=20)bb=0; void exter0() interrupt 0flag=1;void exter1() interrupt 2temp=1;void timer0() interrupt 1 th0=(65536-1)/256;tl0=(65536-1)%256;aa+;void timer1() interrupt 3th1=(65536-50000)/256;tl1=(65536-50000)%256;bb+;/*if(bb=20)bb=0;b+;*/三、程序分析解释： 本程序包括lcd的初始化子函数、lcd忙检测子函数、写指令子函数、lcd显示子函数、中断初始化子函数、两个外部中断子函数以及主函数。用p0口作为七段数码管的输出，用p1.5、p1.6、p1.7分别作为两路发光二级管以及蜂鸣器的输出，由于蜂鸣器实验室没有，所以我们采用了发光二级管代替。lcd忙检测子函数中不断检测p0口有无输出即数码管有无显示数据，如果不忙则结束此循环，执行下一个语句；写指令子函数中先判断是否为rs=0和rw=0，如果满足则可以写入指令；lcd显示子函数中，当rs=1和rw=0时，可以写入数据，显示在数码管上；初始化包括中断标志、中断允许、中断优先级定时器控制寄存器等得设定，具体为定时计数器工作方式1，负脉冲触发，ea=1;et1=1;ex1=0;et0=1;ex0=1,除串行口，开所有中断，外部中断为高优先级；两个外部中断子函数首先将tr1置反，显示清屏，用if，else语句判断两个灯的亮灭情况，并将蜂鸣器值求反。主函数则是按设计顺寻调用各个子函数，实现其功能。第五章：硬件电路设计一、 msc-51芯片简介mcs-51单片机内部结构 8051是mcs-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(rom)、数据存储器(ram)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：中央处理器：中央处理器(cpu)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，cpu负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。.数据存储器(ram)8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的ram只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。图1程序存储器(rom)：8051共有4096个8位掩膜rom，用于存放用户程序，原始数据或表格。定时/计数器(rom)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出(i/o)口：8051共有4组8位i/o口(p0、 p1、p2或p3)，用于对外部数据的传输。全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。时钟电路：8051内置最高频率达12mhz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(princeton)结构。intel的mcs-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的mcs-96系列单片机则采用普林斯顿结构。二、 单片机最小系统 最小系统是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。1、89c51单片机晶振电路和复位电路2、七段数码管显示模块 由单片机、四位一体数码管以及上拉电阻组成3、 开关模拟报警器模块由一个门禁报警开关（中间那个）一个红外报警开关（右边那个）和一个解除报警开关（左边这个）三个开关组成4、声光报警模块由门禁报警控制的发光二极管（d2）以及红外报警控制的发光二级管（d1）以及相当于蜂鸣器的发光二级管(d3)组成5、整体硬件电路第六章 proteus仿真一、 报警操作及现象解释：首先数码管没有点亮，此时按下门禁报警按钮第一个红色发光二级管(d2)闪烁，代表蜂鸣器的中间那个红色发光二级管(d3)一直亮着，四位一体数码管显示“0”，按下解除报警按钮或者复位按钮后，上述现象消失；按下红外报警按钮第三个红色发光二级管（d1）闪烁发光，代表蜂鸣器的中间那个红色发光二级管（d3）一直亮着，四位一体数码管显示“1”，按下解除报警按钮或者复位按钮后，上述现象消失。 第七章 硬件制作及调试1、 硬件制作步骤 1、领取元器件，检查元器件是否有损坏，缺失，因本次大家的器材都一样，所以省去不少麻烦。2、仔细查看自己已经准备好的电路图以及实验室所提供的板子，器件是否符合自己的要求，并且根据板子大小以及电路图在心里布局，做到心中有数，这样在焊接过程中才不会乱，保证有条理的焊接各个焊点，焊接不允许与设计的电路图有任何出入，既是一个焊点也足以查上半天的错，所以必须小心。3、焊接好后留出两根导线，分别为电源线和地线，方便连接在信号发生器上。至此焊接完成，这时就需要利用stc软件将已经生成的hex文件烧到自己的芯片中去。4、最后将各个芯片插到合适的位置，接通电源和地线，看看是否能出现如同protues仿真的结果，如果不能，则继续调试检查自己的电路板。二、硬件调试硬件调试中最容易出现的问题是数码管不显示，由于本次实验提供的是共阴极四位一体数码管，如果位选全都不接，则默认显示第一个管子。如果你用p0口作为数码管的段选，则需要连接上拉电阻，否则数码管不显示或者显示很微弱。还有一个出现的问题，由于实验室提供的板子上面有一条线连在了一起，便将低电平与高电平连在一起，因此需要将此线断开。 三、实物图第八章 心得体会 本次实验是基于单片机课程的一次实验。实话实说，我的单片机学的并不怎么好。虽然不至于到挂科那种地步，但是在我的所有课中单片机算是学的最不好的一门了。原因是我对编程一类的学科学起来真的比较吃力。还有就是理论性太强，虽然上学期配有几次实验课，但是效果不是很明显，所以我对这次课程设计十分重视，并暗下决心一定要做好。首先是仿真设计。这次我们用的是keil和protues这两种软件。用keil软件编写单片机程序真的是要了我的老命了，各种数据库的打开，单片机引脚的定义等，统统都是难题。所幸的是我们班的单片机大神真乃无所不会，当我有问题时去询问他，他总给我耐心解答。包括延时程序，初始化子函数等，让我有种恍然大悟的感觉。在大神的帮助下，我总算是把单片机程序给编辑完了。之后是protues的仿真。有了上学期数电仿真的基础，这次的仿真程序并不是十分困难，但是实验室是没有蜂鸣器的，所以我用了led管来代替。所以也就只有“光报警器”而没有“声光报警器”了。经过这次仿真与编写，我更深入的去学习单片机c编程。我会争取有更进一步的建树，提升自己的编程思维能力。之后便是硬件焊接了。之前有过数电课程设计，所以也算有一点焊接基础了。记得上次开始就思路混乱，布局相当的乱，到最后不得不再买一块板子重新焊起。这次有了上次的经验和教训，我开始就做到思路清晰，先自己构思好再下手。果然布局就好了很多，看上去不乱了。但是焊接过程中仍有不少问题，比如我的复位电路，焊接上拉电阻的时候将并联焊成了串联，后来发现时真是后悔莫及，废了好大的功夫才将锡一点一点弄出来，花了好几倍的功夫，所以接下来我想明白再焊，但是由于焊的技术有限，把两条导线焊的差点短路，后来又拿镊子由拿小刀才把它弄好。焊的时候真的要注意，细心检查本不该焊在一起的是否有一点点锡将他们连在一起。在连续一天几乎“不吃不喝”下，我终于焊接完成，怀着激动的心情找同学烧录程序，然后按下门禁报警的按钮，第一个红色发光二极管果然亮了！同时数码管显示了四个“0”，按下复位电路后，现象就消失了，和