多功能报警器的设计毕业论文VIP

毕业设计 论文 报告毕业设计 论文 报告 题 目 多功能报警器的设计多功能报警器的设计 系 别 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 2013 年 4 月 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 ii 多功能报警器的设计多功能报警器的设计 摘要 摘要 随着生活水平的不断提高 人们的安全防范意识也在不断的增强 各种智能防盗 报警器应运而生 并不断地向各个领域深入 报警器是一种为防止或预防某事件发生所造 成的后果 以声音 电话提醒等形式来警示或提醒我们应当采取某种行动的电子产品 随着科技的进步 家居安防中的机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替 如防 盗报警器 防火报警器 煤气天然气泄露报警器等 并且电子报警器在安全智能家居监控 报警系统起越来越重要的作用 如家庭 公共地点 企事业单位 公司等 本设计采用智 能芯片 AT89C51 单片机为主控器件 对报警信息进行查询处理 控制报警信息的采集和 报警信息的发送显示 当按下其中的任一开关时就产生报警信息 报警信息由 4021 芯片 处理后送入单机片内 经过单机片处理后 将报警信息送入两位数码显示器显示报警点位 置 同时触发报警音响 达到报警 关键词 关键词 AT89C51 单片机 报警器 4021 芯片 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 iii Multi function alarm design Abstract With the continuous improvement of living standards people s safety awareness and a growing all kinds of intelligence and alarm system emerged and continuously deeply to various fields Alarm is a kind of to prevent or prevent some event happens the consequences in the form of sound phone call etc to alert or reminds us that we should take some action of electronic products With the progress of science and technology mechanical alarm in the home security is increasingly advanced electronic alarm burglar alarm fire alarm gas gas leak alarm and etc And electronic alarm in the security intelligent household monitoring alarm system more and more important role such as family public places enterprises company etc This design USES the intelligent chip AT89C51 as the controller device to alarm information control alarm query processing information collection and alarm information delivery display When press one of the either switch produce alarm information alarm information by single chip 4021 pieces after through into the single slice processing will alarm information into two digital display and emergency alarm triggered alarm sound position to call the police Keywords AT89C51 alarm 4021 chip 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 iv 目录目录 前言 1 第一章 概述 2 1 1 多功能报警器的发展历程 2 1 2 设计的目的及意义 2 第二章 多功能报警器的设计原理 3 2 1 多功能报警器设计原理 3 2 2 影响设计方案的因素分析 3 2 2 1 分析一 3 2 2 2 分析二 3 2 2 3 分析三 4 第三章 单片机的选择及硬件电路的分析 5 3 1 单片机的应用及选择 5 3 2 2 4021B 芯片介绍 8 3 3 电路组成及工作原理 8 3 3 1 硬件原理图及说明 8 3 4 LED 数码显示器的结构 10 3 5 主要电路的设计 12 3 5 1 整流电路 12 3 5 2 报警电路 13 第四章 系统的软件设计 14 4 1 软件程序设计要求 14 4 2 软件设计分析 14 4 2 1 I2C 串行接口总线技术 14 4 2 2 HD7279 串行接口 15 4 3 主程序模块 16 4 4 中断服务程序设计 17 4 4 1 实时时钟定时器中断服务程序设计 18 4 5 子程序模块 18 4 5 1 键盘扫描子程序设计 18 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 v 4 5 2 显示处理子程序设计 19 4 5 3 通用的 I2C 通讯子程序 20 第五章 设计总结 22 致谢 23 参考文献 24 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 1 前言前言 随着社会和经济的不断发展 人民的生活水平在不断上升 物质财富不断增长 人们 为了维护个人或集体的利益不受损失 营造一个更好的发展环境 安全意识也在不断地增 强 现代化建设已经向社会的各个方面深入 各种复杂的环境对安全提出了新的挑战 当 然 蓬勃发展的现代化趋势也给安全防盗的发展提供了难得的机遇 胆识挑战和机遇同在 挑战来自于服务对象 也来自于对手 服务对象来自于社会各个领域 带有各自的环境特 点 对象有不同的特点 这就要求产品要有大的灵活性 适应复杂的环境 再有就是价格 不能高 要尽量的低廉 低的投入却是要求高的产出 为生产者提供了一个大大的难题 近几年 多功能安全防盗体系在不断地摸索中一步步走来 从而使安全防盗体系也日趋完 善 但是要给用户提供更完美低廉的防盗产品 追求更大效益 占有更大的同类市场 生 产商仍然在不断努力 一款款新的防盗产品在不断地被推出 竞争是残酷的 只有依赖现 代化的先进电子技术 预见到未来市场的发展趋势 充分的开拓市场才能在这个弱肉强食 的社会占有一席之地 在诸多因素中 性能和价格占的地位可谓重大 本设计在依赖与其 他同类产品的基础上 进一步增强了系统的功能 降低了成本 相信可以与先进的防盗系 统媲美 值得一提的是它便于堵漏扩展 具有很大的灵活性 突出其多功能特性 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 2 第一章第一章 概述概述 1 1 多功能报警器的发展历程多功能报警器的发展历程 防盗报警产品是最早进入中国市场应用的安防产品 因此防盗报警产品成为中国安防 产品生产制造商最早涉足的领域 1985 1995年的诞生萌芽阶段 以福建泉州企业在模仿国外产品基础上 生产出中国 自主研发的第一只红外探测器 在这个阶段 报警行业不仅垄断性强 而且发展缓慢 产 品更新缓慢 主要代表企业有泉州时刻 科立信 1995 2002年模仿 快速发展阶段 报警产品逐渐开始流行 现在的很多有名的报警 企业都在这个时期诞生 在房地产市场的拉动下 报警行业开始快速发展 在这一段 国 内防盗报警企业已经能够生产出高质量的产品 不过红外探测器和主机还是以国外产品为 主 但也有中国企业研发生产自己的探测器和主机 主要代表企业有深圳慑力 豪恩 2002 年到现在自主创新阶段 2002 年以后 防盗报警行业继续快速发展 中国防盗 报警企业生产的报警配件和红外探测器逐渐能够和国外产品的质量相媲美 这一阶段主要 的代表企业有深圳豪恩 美安等 1 2 设计的目的及意义设计的目的及意义 随着改革开放的深入 社会治安已成为人们极为关注的焦点 防盗意识也逐步深入人 心 防盗报警器的可靠性理所当然地成为人们关心的问题 人们对居家 工作的概念已从 最初满足简单的居住 办公上升至注重对住宅 办公大楼的人性化需求 其中安全性是首 要目标 本设计的目的在于设计出一个具有实用价值的 性能较高的多路防盗报警器 该报警 器具有误报率较低 安装和配置容易等特点 该防盗报警器适用于仓库 住宅 机关办公 楼等地的防盗报警 在没有人在的情况下它可自动完成报警任务 防止盗窃的发生 自动 报警器的设计在一定情况下解决了无人看护仓库 住宅等地物品的保护 使厂家的资产和 个人的财产免受损失 本报警器在同一地点可监视多处的安全情况 一旦出现偷盗 将会 报警 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 3 第二章第二章 多功能报警器多功能报警器的设计原理的设计原理 2 1 多功能报警器设计原理多功能报警器设计原理 根据原理图 3 4 所示 有 16 个开关按键模拟 16 个报警触发点 如果发现有警情 就 会有开关信号 或多个信号 的产生 对应的 4021 口信号将会发生变化 当 P3 6 和 P3 4 输 出读允许信号即 4021 可将数据输入单片机的允许信号时 4021 将 16 位的数据送入单片 机 单片机将会通过内部的程序识别出是否是警情 如果是 则会找出对应的地址 调用 该位的对应七段码 送到显示单元 并且报警 即为 单片机的 P1 口输出经单片机处理 的七段码地址送入两位 LED 数码显示器 先由 P3 0 口控制显示高位 经过短时间的延时 再由 P3 1 口控制低位显示单元 实现两位动态显示 实现报警显示 报警音响在查找报 警地址时已将报警音响触发 如发现多处报警 则会循环显示报警位 一旦出现警情 并 且报警 报警将持续工作 直到警情已被处理即人为将报警系统复位 这就是该设计的报 警系统的基本原理和系统工作的过程 本设计采用低电平作为报警信号 单机片扫描到报 警信号 一个扫描周期结束后 关闭 4021 然后单机片对报警信号做进一步分析 为查找 报警点和报警 2 2 影响设计方案的因素分析影响设计方案的因素分析 多功能防盗报警器可以有很多种的设计方法 可以通过模电 电路进行搭建 数电 也可以由可编程控制器作为主控制 还可以用单机片作为主控制器件 不同的设计有着各 自的优缺点 具体分析如下 2 2 1 分析一分析一 用可编程控制器作为主控单元的报警器 此类设计过程大部分为程序软件部分的设 计 但是此类设计依靠大量的硬件支持 如继电器 触发器 定时器等 这些器件在实际 工作过程中 往往达不到理论上的特性 在价格上一个普通的可编程控制器的主机在千元 以上 其他的器件也比较昂贵 所以这样设计的报警器几乎没有 2 2 2 分析二分析二 由数电 模电等搭建出的报警电路 这些硬件搭建起的电路本身的可靠性就很低 很 容易出现报警疏漏或错误报警等现象 电路的本身就较复杂 此类设计没有模电搭建的电 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 4 路或可编程控制器作为主控单元的报警器具有的灵活性 同时可靠性也降低 成本很高 难以维护 因此在现实生活中 几乎没有这类产品 应用此类设计一般都是进行简单的控 制 或者是用来实现简单的功能 主要是用此类设计方法设计出的系统 难以扩展 灵活 性很低 所以 本设计不采用此类方法 2 2 3 分析三分析三 由单片机作为主控器件的报警器设计 具有结构简单 方便进行扩展 并能体现出多 功能的特性 符合本论文的要求 它具有可靠性高 成本低廉 功能强大等特点 在电子 智能系统开发中得到广泛应用 并发挥出了重要的作用 本设计的要求只有通过单片机的 控制才能达到预期的设计目标 相比其他的设计方案 该方案更是表现出了优良的特性 所以本设计基于 AT89C51 芯片使用广泛 使用具有代表性的单片机进行设计 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 5 第三章第三章 单片机的选择及硬件电路的分析单片机的选择及硬件电路的分析 3 1 单片机的应用及选择单片机的应用及选择 8051 是 MCS 51 系列单片机中的代表产品 它内部集成了功能强大的处理器 包括硬 件乘除法器 21 个专用控制寄存器 4KB 的程序存储器 128 字节的数据存储器 4 组 8 位的并行口 两个 16 位的可编程定时计数器 一个全双工的串行口以及布尔处理器 MCS 51 具有比较大的寻址空间 地址线宽达 16 条 即外部数据存储器和程序存储器 的寻址范围达 216 64KB 这作为单片机控制来说已是比较大的 这同时具备了 I O 口的 访问能力 此外 MCS 51 采用模块化结构 可方便的增删一个模块就可使引脚和指令兼 容得到提高 这给应用提供了极大的便利 MCS 51 的指令系统近乎完善 指令系统中包含了全面的数据传送指令 完善的算数 和逻辑运算指令 方便的逻辑操作和控制指令 对于编程来说 是相当灵活和方便的 MCS 51 单片机的工作频率为 2 12MHZ 当振荡频率为 12MHZ 时 一个机器周期 为 1us 这个速度应该说是比较快的 8051 中集成了完善的各种中断源 用户可以十分方便的控制和使用其功能 使得它 的应用范围加大 可以说它可以满足绝大部分的应用场合 MCS 51 把微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上 使得数据传送距离大大偏短 可靠性更高 运行速度更快 由于属于芯片化的微型计算机 各功能部件在芯片中的布局 和结构达最优化 抗干扰能力强 工作亦稳定 因此 在工业测控系统中 使用单片机是 最理想的选择 单片机属于典型的嵌入式系统 所以它是低端控制系统最佳器件 MCS 51 的开发环境要求较低 软件资源十分丰富 介绍其他功能特性书籍和开发软 件随处可取 只需配合一台 PC 对电脑配置基本上无要求 一台仿真编程器即可实现产 品开发 在众多的单片机中 MCS 51 的环境资源是最丰富的 这给 MCS 51 用户带来极 大地便利 所以 本设计采用 AT89C51 芯片 3 2 芯片简介芯片简介 3 2 1 AT98C51 芯片介绍芯片介绍 1 AT89C51 性能简介 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 FPEROM 的低电压 高性 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 6 能 CMOS 8 位微处理器 俗称单片机 该器件采用 ATLEM 高密度非易失存储器制造技术 制造 与工业标准的 MCS 51 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 ATLEM 的 AT89C51 是一种高效控制器 为很多嵌入式控制系 统提供一个灵活性高且价廉的的方案 2 主要特性 1 8031CPU 与 MCS 51 兼容 2 4K 字节可编程 FLASH 存储器 寿命 100 写 擦循环 3 全静态工作 0HZ 24KHZ 4 三级程序存储器程序锁定 5 128 8 位内部 RAM 6 32 条可编程 I O 线 7 两个 16 位定时器 计数器 8 6 个中断源 9 可编程串行通道 10 低功耗的闲置和掉电模式 11 片内振荡器和时钟电路 3 管脚说明 MCS 51 系列单片机芯片均为 40 个引脚 HMOS 工艺制造的芯片采用双列直插 DIP 方式封装 其引脚示意及功能分类如图 3 1 所示 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 7 图 3 1 MCS 51 单片机芯片 MCS 51 系列单片机的 40 个引脚中有 2 个专用于主电源的引脚 2 个外接晶体的引脚 4 个控制或与其他电源复用的引脚 以及 32 条输入输出 I O 引脚 MCS 51 系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点 1 单片机功能多 引脚数少 因而许多引脚都具有第 2 功能 2 但评级对外呈 3 总线形式 有 P2 P0 口组成 16 位地址总线 由 P0 口分时复用作为数 据总线 由 ALE PSEN EA 与 P3 口中的 INT0 INT1 T0 T1 WR RD 共 10 个 引脚组成控制总线 3 时钟电路与工作时序 XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出 该反向放大器可以配置为片内振 荡器 石晶震荡和陶瓷振荡均可采用 如采用外部时钟源驱动器件 XTAL2 应不接 由 于输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器 因此对外部时钟信号的脉宽无任何要 求 但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度 AT89C51 的晶振率 6MHZ 4 复位方式与电路 复位就是通过某种方式 使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作 AT89C51 单片机 在时钟电路工作以后 在 RESET 端持续给出 2 个机器周期的高电平就可以复位操作 复 位分为上电自动复位和手动复位两种方式 本系统采用上电复位方式 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 8 在上电瞬间 RST 端与 VCC 电位相同 随着电容上电压的逐渐上升 RST 端电位逐渐 下降 上电复位所需要的最短时间是振荡器简历时间加 2 个机器周期 3 2 2 4021B 芯片介绍芯片介绍 4021B 引脚排列及主要引脚的说明 图 3 2 4021B 芯片引脚排列图 P S 串行并行控制 9 脚 电源 16 脚 SI 串行输入 11 脚 接地 8 脚 Q8 串行输入 3 脚 CL 时钟 10 脚 并行输入 PI1 PI8 脚 4021B 八位移位寄存器 异步并入 单机片扫描到报警信号 一个扫描周期结束后关闭 4021 然后单机片对报警信号做进一 步分析 即查找报警点和报警 具体扫描过程为 P3 6 和 P3 4 输出读允许信号即 4021 可将 数据输入单片机的允许信号 4021 将 16 位的数据逐位送入单片机 单片机通过内部程序 识别是否为警情 若是 则找出对应位的地址 调用该位的对应七段码 送到显示单元 并且报警 3 3 电路组成及工作原理电路组成及工作原理 3 3 1 硬件原理图及说明硬件原理图及说明 本设计的原理图 3 3 如下 设计采用 AT89C51 单片机作为主控器件 两片 4021 芯片 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 9 进行数据的采集和输入 两位 LED 数码显示器 显示报警点的信息 直流蜂鸣作为报警 音响 设计中的报警触发点 由原理图中的 16 个开关代替 当发现有警情出现时 I O 原 来的高电平将转变为低时 单片机通过 P3 6 和 P3 4 控制 4021 进行读操作 将警情信息送 入单片机内处理 找出检测点 然后将报警点的信息通过 P1 口送到显示单元 同时将 P3 7 置低 报警音响的电路开始工作 3 3 2 框图及原理图 图 3 3 报警电路框图 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 10 图 3 4 多功能报警电路原理图 3 4 LED 数码显示器的结构数码显示器的结构 LED 数码显示器是一种由 LED 发光二极管组合显示字符的显示器件 它使用了 8 个 LED 发光二极管 其中 7 个用于显示字符 1 个用于显示小数点 故通常称之为 7 段发光 二极管数码显示器 其内部结构如图所示 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 11 图 3 5 LED 数码显示器图 LED 数码显示器共有两种连法 1 共阳极接法 把发光二极管的阳极连在一起构成共阳极 使用共阳极时接 5V 每个 发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连当阴极段输入低电平时 段法发光二极管就导通 点亮 而输入高电平时则不点亮 2 共阴极接法 把发光二极管的阴极连在一起构成共阴极 使用公共阴极接地 每个发 光二极管的阳极通过电阻与输入端相连 当阳极端输入高电平时 发光二极管就导通点亮 为了显示字符 要为 LED 数码显示器提供显示段码 或称字形代码 组成一个 8 字形字符 的 7 段 再加上 1 个小数点位 共计 8 段 因此提供给 LED 数码显示器的显示段码为 1 个字节各段码位的对应关系如下 段码位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 显示段 dp g f e d c b a 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 12 用 LED 数码显示器显示十六位进制和空白字符与 p 的显示段码如下表 字型 共阳极段码 共阴极段码 字型 共阳极段码 共阴极段码 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 8EH 71H 7 F8H 07H 空白 FFH 00H 8 80H 7FH P 8CH 73H 1 如果要在同一时刻显示不同的字符 从电路上看 这是办不到的 因此只能利用人眼 对视觉的残留效应 采用动态扫描显示的方法 逐个循环点亮各位数码管 每位显示 5ms 左右 是人看起来就好像在同时显示不同的字符一样 在进行动态扫描显示时 往往是先并不知道应显示什么内容 这样也就无从选择显示 字符的显示段码 为此 一般采用查表的方法 由待现实的字符通过查表得到其对应得显 示段码 参数说明 流入发光二极管 IL范围 10m 20Ma U1范围 1 5V 2V R Vcc 0 7 Ut h R 范围 135 320 PNP 管前的限流电阻 Ru Ru Vcc 0 7 Ib Ib Ic Ic IL 求出 Ib 即可算出 Ru 3 5 主要电路的设计主要电路的设计 3 5 1 整流电路整流电路 整流电路 rectifying circuit 把交流电能转换为直流电能的电路 大多数整流电路由变 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 13 压器 整流主电路和滤波器等组成 它在直流电动机的调速 发电机的励磁调节 电解 电镀等领域得到广泛应用 整流电路通常由主电路 滤波器和变压器组成 桥式整流电路 是使用最多的一种整流电路 桥式整流电路比半波整流电路的效率高 电容滤波比电感滤 波的成本低 稳压电路比非稳压电路输出的电压稳定 这种电路 只要增加两只二极管口 连接成 桥 式结构 便具有全波整流电路的优点 而同时在一定程度上克服了它的缺点 下图是一个带有桥式整流电路的电容滤波的 7085 稳压的稳压电路通过变压器将 220 伏的交流电经过这些环节得到 5 伏左右的直流电压 以便提高单片机的工作电压 图 3 6 整流电路图 3 5 2 报警电路报警电路 当 P3 7 为低电平即给直流蜂鸣器加一个 5V 电压 直流蜂鸣器就会发出声音报警 图 3 7 报警电路图 参数说明 R Vcc 0 7 Ib Ic Vcc 0 3 R Ib Ic 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 14 第四章第四章 系统的软件设计系统的软件设计 4 1 软件程序设计要求软件程序设计要求 熟悉芯片的编程操作 编程前需详细阅读这两块芯片的内容 包括芯片的管脚 用途 指令码 读写数据的时序图 基本的编程操作等 4 2 软件设计分析软件设计分析 软件是系统的指挥中心 由它来配合控制完成各种预定功能 为了充分发挥 AT89C51 优越的性能价格比 在设计上尽量做到硬件 软化 进一步体现软件编程的灵活性 使系 统硬件设计得到简化 系统软件采用 MCS 51 单片机汇编语言编写 采用了模块化结构设 计 为增强系统的实时性 对那些偶然事件采用中断方式处理 主程序主要用于系统的控 制和管理 软件设计时 首先是做好准备工作 即读出每个按键的键值 并检查数码管是否可以 正确显示所有数字 电路设计时是按模块设计的 软件设计也一样 采用中断子程序方式 首先编写大概的主程序 然后理出所需设计的子程序并逐个分析和设计子程序 编写出子 程序后应给予编译检查错误 若有错误再更正直到通过编译即没有语法错误 等每个子程 序编写完以后 再修改主程序完成整体的程序编写 最后在将程序进行调试 4 2 1 I2C 串行接口总线技术串行接口总线技术 I2C Inter Integrated Circuit 是 Philips 公司推出的串行总线技术 它是在器件之间实现 同步串行数据传输的技术 是一种采用两线制 数据线和时钟线 通信的标准总线 I2C 总 线主要有以下几个特征 1 数据传输只需两根通信线 即数据线 SDA 和时钟线 SCL 2 总线模式包括主发送模式 主接收模式 从发送模式 从接收模式 3 每一个连接到 I2C 总线的器件都必须有唯一的器件地址 通过这个地址 主器件可以对 从器件寻址 4 具有冲突检测和仲裁机制 以保证数据传输的可靠性和完整性 5 传输速度高 标准模式下数据传输率可达 100kb s 快速模式下可达 400kb s 高速模式 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 15 下可达 3 4Mb s 6 由于总线接口引脚内部采用漏极开路工艺 所以总线上要接上拉电阻 连接到总线上器 件数量受到总线最大电容负载 400pF 的限制 I2C 总线的时序 一次完整的 I2C 总线时序过程由起始信号 地址信号 应答信号 字节数据信号和停 止信号等几部分组成 1 起始和停止信号 在一次通信的过程中 应该有一个起始信号和停止信号 在 I2C 总线 协议中 起始信号 START 和停止信号 STOP 都是又主器件产生的 起始信号表明一次 I2C 总线传输的开始 停止信号表明 I2C 通信的结束 当 SCL 线为高电平时 SDA 线由高电 平的到低电平的负跳变定义为起始信号 而 SDA 由低电平到高电平的正跳变被定义为停 止信号 2 器件地址 I2C 总线上每一个器件都有唯一的地址 每次发送器发送起始信号后 必须 接着发出 1 个字节的地址信息 以选取连接在总线上的某个器件 从器件地址占用 1 个字 节 其地址占用用 D7 D1 共 7 位 D0 位是数据传送方向 又称读 写选择位 当 D0 1 时 表示主器件向从器件读数据 D0 0 表示主器件向从器件写数据 4 2 2 HD7279 串行接口串行接口 HD7279 采用串行方式与微处理器通信 串行数据从 DATA 引脚送入芯片 并由 CLK 端同步 当片选信号变为低电平后 DATA 引脚上的数据在 CLK 的上升沿被写入 HD7279 的缓冲寄存器中 HD7279 的指令结构有三种类型 1 不带数据的纯指令 指令的宽度为 8 个 bit 即微 处理器需发送 8 个 CLK 脉冲 2 带有数据的指令 指令宽度为 16bit 即微处理器需发送 16 个 CLK 指令 3 读取键盘指令 宽度为 16bit 前 8 个位微处理器发送到 HD7279 的指 令 后 8 个 bit 为 HD7279 返回的键盘代码 执行此指令时 HD7279 的 DATA 端在第九 个 CLK 脉冲的上升沿变为输出状态 并与第十六个脉冲的下降沿恢复为输入状态 等待 接受下一个指令 串行接口的时序如下图 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 16 1 纯指令 2 带数据指令 3 读键盘指令 4 3 主程序模块主程序模块 主程序主要完成初始化 显示处理 送 7279 显示 键盘扫描以及键处理等功能 其 中初始化又涉及内存单元 显缓区 堆栈 定时器赋初值 密码初始化及各寄存器的初始 化 流程图如图 4 3 所示 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 17 4 4 中断服务程序设计中断服务程序设计 在单片机测控系统中 外部设备何时向单片机发出请求 CPU 预先是不知道的 若果 采用查询方式必将大大降低 CPU 的工作效率 为了解决快速的 CPU 和慢速的外设间的矛 盾 发展了中断的概念 良好的中断系统能提高计算机实时处理的能力 实现 CPU 与外 设分时操作和自动处理故障 本次设计中门磁何时检测到信号及无线遥控何时发出信号 都是 CPU 预先不知道的 因此宜都采用外部中断 当两个以上中断开启时 就涉及到中 断优先级的问题 51 芯片中中断的优先级从先到后排列依次为外部中断 0 定时器 T0 中 断 外部中断 1 定时器 T1 中断 串行口中断 此次设计的系统中门磁检测的优先级最 高 采用外部中断 0 处理 无线发射采用外部中断 1 另外为了能实时显示时钟 采用单 片机内部的定时器中断 该定时器中断可以记录报警的时间 本次采用定时器 T0 中断 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 18 4 4 1 实时时钟定时器中断服务程序设计实时时钟定时器中断服务程序设计 该部分用来实时时钟显示 当有发生报警时 时钟停止 用来观测报警的时间 4 54 5 子程序模块子程序模块 子程序是指能完成某一确定的任务并能被其他程序反复调用的程序段 有时把调用子 程序的程序称为主调程序 被调用的子程序称为被调程序 采用子程序结构可使程序简化 便于调试 并可实现程序模块化 但子程序在结构上应具有通用性和独立性 4 5 1 键盘扫描子程序设计键盘扫描子程序设计 键盘处理主要是不断的扫描键盘 若有键按下时 则根据得到的键值查表求出其键号 将键号存放于寄存器供主程序处理 流程图如图 4 5 所示 入口 000BH 保护现场 A B DPH DPL PSW 等 选另一工作寄存区 重新设置定时器初值 中断次数计数 建立时间标志 控制显示更新等 时钟计时 恢复现场 中断返回 图 4 4 实时时钟中断流程图 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 19 4 5 2 显示处理子程序设计显示处理子程序设计 显示处理子程序主要完成 查表得到所要显示的字符的字形码 然后将字形码送到显 示模块显示出来 采用串行接口 每发送一位都要延时 且要对其初始化后才可能正确地 显示 流程图如图 4 6 所示 键盘处理入口 置 7279 的 CS 有效 并延时 50us 发送读键指令码 15H 到 7279 并延时 12us 接收键值存于 A 中 CS 信号置 1 置键标志 00H 由键值表查键号 清键标志 00H 返回 A为 FFH否 Y N 图 4 5 按键扫描处理子程序流程图 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 20 4 5 3 通用的通用的 I2C 通讯子程序通讯子程序 存储模块主要完成对数据的存入与读出的功能 并要有断电保护作用 首先是将数据 本次设计是将初始密码 写入 AT24C02 需注意的利用 I2C 总线进行数据传送时 传送的 字节数是没限制的 但是每个字节必须保证是 8 位的长度 并且首先发送数据的高位 每 传送一个字节数据后都必须跟一位应答脉冲 即接收器发回的应答信号 然后 由发送器 继续发送数据字节或发送停止信号后结束数据的传送 如果接收器不能接受下一个字节 可以把 SCL 拉成低电平 迫使发送器处于等待状态 当从机准备好接收下一个字节时再 释放 SCL 线 使数据传输继续进行 24WC02 EEPROM 每次连续写入数据不能超过 8 个 字节 当超过 8 个字节时应当分为及次完成 读写 N 字节的流程图如图 4 7 所示 显示程序入口 显缓指针 R0 显示码 R1 循环次数 R6 初始化 置 CS 为低电平 并延时 50us 发显示码到 7279 并延时 25us R0 单元内容查表 将得到的字形码发送至 7279 延时 8us 去除片选信号 修改 R0 和 R1 返回 R6 1 0 Y N 图 4 6 显示处理子程序流程图 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 21 读 N 个数据 返回 发送开始信号 发送写命令字 R W 0 发送内部单元地址 重发送开始信号 发送应答信号 发送停止信号 发送非应答信号 发送读命令字 R W 1 读取数据 修改数据指针 R0 发送完 Acck 0 Ack 0 Ack 0 写 N 个数据 发送开始信号 发送写命令字 Ack 0 Ack 0 Ack 0 发送内部单元地址 发送数据 修改数据块指针 发送完 发送停止信号 返回 N N N N N N N N Y Y Y Y Y Y Y Y 图 4 7 读写 N 字节子程序流程图 无锡科技职业学院毕业设计 论文 多功能报警器的设计 22 第五章第五章 设计总结设计总结 随着大规模集成电路的发展 单片机具有体积小 价格低 功能强等特点 在工业控 制 智能仪表 航天航空设备 机器人 家电产品等领域得到了广泛应用 掌握好单片机 应用系统的一般设计方法 对于单片机应用系统各工程设计与开发 有十分重要的意义 通过这次的毕业设计我们得