基于单片机只能门窗防盗系统设计说明书.docx

智能门窗防盗设计INTELLIGENT WINDOWS SECURITY SYSTEMS DESIGN学院（部）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 2010年 1 月 3 日目录前言第一章 设计任务1.1 系统基本要求21.2 系统扩展要求2第二章 方案论证与比较2.1 单片机的选择32.2 语音芯片的选择3第三章 系统描述3.1概述43.2单片机硬件简介63.3单片机最小系统63.4软件平台简介7第四章 电路板焊接4.1焊接方法与注意事项84.2本系统的焊接顺序8第五章 系统调试5.1硬件调试145.2流水灯测试145.3数码管动态显示155.4 语音报数测试155.5激光检测、蜂鸣器报警165.6 防盗报警测试16第六章 设计总结17第七章 附录7.1源程序及代码177.2参考资料及文献197.4 系统实物图22前言随着我国市场经济的发展，居民生活水平越来越高，生活越来越裕，人们对家居安全越来越重视。相关资料显示，我国已成为防盗产品的消费大国尤其在门窗防盗这方面。特别是近几年来房地产市场的火爆，越来越多的房子需要安装门窗防盗系统，这为门窗防盗系统提供了越来越多的市场需求。而市场上许多防盗产品不是智能系统，笨重，安装不方便或者有的价格太高，并且在这个追求个性化的年代里，许多人想拥有自己的个性化报警系统，急需一款智能，能自己设置的报警声音的个性化防盗系统。本次我们设计的系统恰能满足这些消费者需求。本系统成本低廉，经济耐用且用户能设置自己想要的报警声音，是款实用并且有很大市场前景的产品。第一章 设计任务1.1 系统基本要求1、设计双激光传感器检测电路，监测有没人或物体同时挡住两束激光。2、再设计出单片机最小系统，用来接收信号、计数处理和发出指令；3、最后设计出语音播报（带稳压的）电路，接收单片机指令，当两束激光同时被挡住时，发出设定的报警声音。4.设计的系统要耐用，不易损坏，所用元件容易采购，坏了容易检修。1.2 系统的扩展要求1、系统能外接其他传感器，以实现特定功能。2、可以根据用户需求选择工作模块，做到节能。3、能根据数据特点选择显示元件，系统各模块工作具有较好的兼容性，互不干扰又紧密联系！第二章 方案论证与比较2.1单片机的选择方案一:选择8031单片机芯片8031芯片内部无ROM,需要外扩程序存储器,由此造成电路焊接的困难,况且使用8031还需要另外购买其他的芯片,从而造成成本较高,性价比低。方案二: 选择STC89C52RCSTC89C52RC芯片内部有ROM,且片内ROM全部采用Flash ROM,它能于3的超低压工作,与MCS-51系列单片机完全兼容。结合实际，选择STC89C52RC单片机来设计。2.2语音芯片的选择方案一：采用APR9600语音芯片台湾公司最新推出的APR9600语音录放芯片，是继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。它较ISD系列语音芯片易于控制且价格也较便宜。方案二：采用WT588语音芯片WT588系列语音芯片是中国广州唯创科技有限公司中国台湾华邦共 同研发出来的集单片机与语音电路与一体的可编辑语音芯片。可控制的语音地址位能达到220个，每个地址位里能加载可组合语音为128段，总共28160段语音。其特点：1.支持2M32M的SPI-Flash内存，播放时长较大；2.内嵌DSP高速音频处理器，处理速度快；3.内置13Bit/DA转换器，以及12Bit/PWM输出，音质好；4.可通过专业上位机操作软件，随意组合语音；5.USB下载方式，支持在线下载/脱机下载，即便在WT588通电的情况下，也一样可以正常下载数据到SPI-Flash；6.抗干扰能力强，可用于公共或者工业场合。由于本系统要求很多的语音段、高速处理和抗干扰能力强等要求，以选择WT588作为语音播报的主控芯片。第三章 系统描述3.1概述本智能门窗防盗系统可以用于家庭或企业单位防盗使用，在门或窗上布两道激光，激光间距适当，一旦有人或者较大体积的东西从窗口或门入侵时，两道激光就会同时被挡住，此刻系统会按照设置的警报声音，自动发出警报。系统总框图：图3.1本系统包括两块电路板，基础板和扩展板。其中基础板电路包括：串口通信电路单元（MAX232 芯片）总供电电路单元（设置一拨动开关）复位时钟电路单元（11.0590MHz）独立按键电路单元 LCd1602液晶显示电路单元（12864液晶显示电路单元）LED发光二极管电路单元蜂鸣器电路单元（PNP三极管驱动）数码电路单元。扩展板主要电路单元为：多路激光传感器接收单元语音播报电路单元（语音芯片：WT588D）。本系统采用的是AT89C51单片机，通过Keil C5软件并利用C语言进行编程，调试编译好的程序通过STC单片机ISP下载软件写入单片机从而实现本系统的功能。主板原理图如下： 图3.1扩展板原理电路图：R1、R2 是 1K 电阻，R3、R4 是 10K 电阻，R5 是 470 欧的电阻，U1 是 AMS-11173.3 稳压芯片，C1、C2 是 0.1UF 的电容，D1、D2、D3 是 LED 灯， J3、J4、J5 是二针的单排针，J1、J2 是三针的单排针，U2 是二个 8 针的镀 金座，J6 是音频座图3.23.2 单片机硬件简介1.本系统采用以STC89C52RC系列单片机为控制中心，以及外围供电、复位、晶振、MAX232构成电频转换电路组成单片机最小系统电路，用AMS1117构成的稳压模块、WT588构成的语音模块以及双激光组成的检测模块共同组成驱动系统电路，激光检测信号传送给单片机，单片机作出计数与判断，给语音模块发出播报相应语音指令。3.3 单片机最小系统（包括晶振电路、复位电路和单片机接口电路）：XT1 是 11.0592MHZ 的晶振，C8 和 C9 是 22PF 的贴片电容，.S3 为按键，R16 和 R10 为 10K 和 1K 的贴片电阻，C10是 10UF 的无极性电容（经过验证是可以的）图3.31.单片机接口电路（MCS-51）原理图如下：图3.4U1 是单片机芯片做（40 个脚的 IC 座），J1,J2 是 20 脚 的单排针，R1 是 0 欧的贴片电阻，J5 是排阻 ， J3和 J4 是双排针（位置在标有 OUT POWER 的地方）2. 驱动部分的控制开关（POWER SUPPYLY SWITCH）：原理图如下：图3.53.WT588语音播报电路 以AMS1117芯片为主控，C1、C2电容，R5电阻和LED组成的稳压供电模块；以WT588芯片为核心，J5信号输入双孔排座和J4语音信号输出双孔排座图3图3图3.63.4 软件平台简介1.Keil C51软件 KEILC51标准的C编译器为微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。一个单片机应用系统，它的硬件电路设计完成后，接着便可以用此软件进行程序的编写及仿真调试。2.Protel99se软件 此软件是一款常用的PCB板设计软件，包括以下模块，原理图设计模块，PCB设计系统，自动布线模块，可编程逻辑器件设计，高级数模混合电路信号仿真组件。利用此软件完成了主系统板和扩展板PCB板的设计。3.STC单片机ISP下载软件 通过Keil 编译软件编译过的程序，会生成一个hex文件，通过这个软件能把把这个hex文件通过串口下载到单片机西进行调试。第四章 电路板焊接4.1焊接方法与注意事项一正确使用电烙铁 1.电烙铁使用前要上锡，具体方法是：将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。2焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。3焊接完成后，要用酒精把线路板上残余的助焊剂清洗干净，以防炭化后的助焊剂影响电路正常工作。4电烙铁应放在烙铁架上。二元件焊接顺序先难后易，先低后高，先贴片后插装。宗旨：焊接方便，节省时间。先焊接难度大的，这主要是指管脚密集的贴片式集成芯片。如果把这些难度大的放于最后焊接，一旦焊接失败把焊盘搞坏，那就会前功尽弃。先低后高，先贴片后插装。这样焊接起来方便。如先把高的元件焊接了，有可能妨碍其他元件的焊接，尤其是高大的元件密集众多的时候。如果先焊接插装的元件，电路板就会在焊台上放不平，影响焊接心情。三手工焊接贴片元件方法经验首先在干净的焊盘上涂上一层助焊剂，再用干净的恒温电烙铁往焊盘上薄薄一层焊锡（一般电路板制作的时候都已上好锡，不过有时手工上锡还是非常必要的），把元件放置上去对准，上锡固定好对角，然后随意挑一边用烙铁垂直引脚出线方向较缓滑过，同时稍用力下压元件这条边；然后就同样方法焊对边；然后就另外两边。最后检查，不好的地方重新焊过。焊接时电烙铁温度要适中，一般400度左右为好。检查方法：首先目测，然后用尖细的东西检查每个引脚是否松动，最后可用万用表测量。如果两管脚之间短路可涂上些助焊剂，趁酒精尚未挥发之际拿烙铁再烫一次就搞定了（烙铁头一定得弄干净了）。 4.2本系统的焊接顺序：1焊接供电部分（power和power） A首先焊接供电部分的power: 1、该部分原理图如下： 图12、用于给整板供电。B焊接供电部分的power：1、该部分原理图如下：2、主要是给光电耦合器6N137供电的。图2.2. 焊接串口电路部分1、该部分原理图如下：图32、用于单片机串口ISP程序下载，注意各个芯片方向。3. 焊接单片机最小系统A、先焊接晶振电路1、该部分原理图如下：2、为系统提供时钟信号。图4B、再焊接复位电路：1、该部分原理图如下：2、按键系统复位。图5C、最后焊接单片机接口电路1、该部分原理图如下：2、引出单片机引脚，方便扩展接线。图64. 焊接模块电源控制开关1、该部分原理图如下：图62、可以给每个模块单独供电。5. 焊接数码管和LED发光二极管部分1、原理图如下：2、数字显示和提示灯，共用P1口，只能同时用一个。图76. 焊接蜂鸣器部分1、原理图如下：2、蜂鸣器报警，可直接接单片机I/O口，通过两个单排针可自由选择端口。图87. 焊接独立按键模块1、原理图如下：2、独立于其他模块，给单片机提供脉冲信号，可自由选择端口。图98. 焊接液晶接口1、原理图如下：2、有1602和12864两种选择，通过跳线可以选择I/O接口。图109. 焊接数字温度传感器模块（DS18B20）1、原理图如下：2、可外接温度传感器DS18B20，用于温度检测，能自由选择端口。图1110. 焊接光耦和电机驱动部分1、原理图如下：2、通过光耦与其他电路隔离，防止干扰，可驱动步进电机和直流电机。图1211. 焊接备用跳线帽部分1、原理图如下：2、备用接线，灵活选择。图1312. 焊接功能板模块1、原理图如下：2、有激光传感器接口电路，独立供电。图14第五章 系统调试5.1硬件调试硬件我们焊接完一个部分就要用万用表测一个部分，保证这个部分 是通的我们再往下焊，要不然你焊接多少都是废的，因为你前部分会影 响后面（比如你连程序都下不进去，你焊后面的驱动电路，焊的再多也 没有用），所以我们要保证焊一个部分，就调好一个部分，保证我们焊好 后我们的板子就能下程序用了。5.2 流水灯测试1、操作方法：将POWER SUPPLY SWITCH 中的LED开关打开2、部分源程序C代码：LED = 0xfe;/给变量付初值P1 = LED;/给单片机的P1口输出while(1) /循环delayms(200); /大约延时200MS LED = _crol_(LED,1); /循环左移1位，点亮下一个LEDif(LED=0xef)/因为只有四个LED灯，如果循环到最后一个就要给其重新付初值 LED=0xfe; P1 = LED; /给单片机输出5.3 数码管动态显示1、操作方法：将POWER SUPPLY SWITCH 中的DIG开关打开2、部分源程序C代码P1=dis_code1;/数码管段选P2=0xfe;/数码管位选delayms(3);/延时P1=dis_code2;P2=0xfd;delayms(3);P1=dis_code3;P2=0xfb;delayms(3);P1=dis_code4;P2=0xf7;delayms(3);P2=0xff;5.4 语音报数测试1、操作方法：rst接P3.4，data接P3.5，VCC接主板VCC，GND接主板GND2、部分源程序C代码如下：void Read_Voice(uchar add) uchar i; EA=0; rst=0; delay_Voice(1); rst=1; delay_Voice(17); /*复位延时 17MS*/ rst=1; delay_Voice(6); /* delay_voice 6ms */ sda=0; delay_Voice(5); /* delay_voice 5ms */ for(i=0;i=1; sda=1; EA=1; 5.5 蜂鸣器报警测试1、操作方法：蜂鸣器跳线帽接上，VCC接主板VCC，GND接主板GND，接上激光接收单元，G1接P3.6，G2接P3.72、部分源程序C代码如下：While(1)if(g1=0|g2=0) bell=0;else bell=1;5.6 防盗报警测试1、操作方法：VCC接主板VCC，GND接主板GND，接上激光接收单元，G1接P3.6，G2接P3.7，rst接P3.4，data接P3.5。2、部分源程序C代码如下：if(j1=0&j2=0)/控制播报函数send_oneline(0); delay(3000);send_oneline(0); delay(3000);send_oneline(0); delay(3000);第六章 设计总结经过三周的时间奋战，在指导老师的帮助下，我们进行了准备性基础与原理的学习、设计方案与元器件选择、系统各个模块的框架设计、电路Protel绘图、PCB布线排版、焊接与硬件测试、程序编写与烧录 、模拟测试，终于将此设计完成。虽然时间很短，但给我们留下了深刻的印象特别是焊接电路板和程序的调试。每个过程都需要我们一丝不苟，耐心的去做。这次的课程设计不仅使我学到了不少知识，加强了对理论知识的理解，更加培养了我动手实践的能力。第七章 附录7.1源程序及代码：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit j1=P20; /激光接口sbit j2=P21;sbit rst=P34; /语音控制口sbit sda=P35;/sbit key=P20;sbit l1=P12;sbit l2 =P13;sbit fm=P17;u