单片机课程设计----赵扬洋.doc

课 程 设 计 说 明 书课程名称： 单片机技术 设计题目： 声光报警电路 学 院： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： 赵扬洋 学 号： 201202020038 专业班级： 12级电子信息（1）班 指导教师： 李志瑞 2015年5月4日课 程 设 计 任 务 书设计题目 声光报警电路学生姓名赵扬洋所在学院电子信息与电气工程学院专业、年级、班12级电子信息（1）班设计要求：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。1、 学生应完成的工作：1.按照老师的要求学习课前指导，在图书馆查相关资料，了解所做课程设计的基本原理，以及如何实现所作产品的功能。2.编写程序流程图和实现课程设计产品功能的程序，并做调试，直到调试成功且达到相应功能实现的要求为止。3.进行电路图的制作，在电路设计过程中，要严格按照数据要求选取合适的电子器件，一旦器件选取不当，会直接影响产品功能的实现，甚至造成对产品的破坏。4.电路图制作完成后，把组编写的程序写入单片机，在计算机上进行软件仿真，若不能达到要求则要做相应修改，直至稳定的实现所要求的而功能。5.实物制作,使用相关工具完成事物的焊接。参考文献阅读：1张毅刚.单片机原理及应用M.北京:高等教育出版社,2010.2周润景.张丽娜.基与PROTEUS的电路及单片机仿真M.北京:航空航天大出版社,2007.3童诗白.模拟电子技术M.北京:高等教育出版社,2007.4闫石.数字电子技术.M.北京:高等教育出版社,2007.5谷树忠.AltiumDesinger教程M.北京:电子工业出版社,2010.6徐晨.微机原理及应用M.北京:高等教育出版社,2004.工作计划：4.26学生根据程序流程图，编写程序 4.27系统硬件电路制作，并检查课程设计报告撰写进度4.28系统硬件电路制作，并检查课程设计报告撰写进度4.29烧录程序系统调试4.30完成课程设计报告的撰写任务下达日期：2015 年4月 20日 任务完成日期：2015 年4月 30 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 课题：声光报警器摘 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。广泛应用于医学、军事、工业等领域以及日常生活中，其研究具有一定的学术价值和广泛的市场前景。本文介绍了基于AT89S52单片机设计的变频报警器，通过对其编程使其P3.4口产生两种不同频率的方波，经过三极管放大驱动蜂鸣器发声，以示报警。关键词：AT89S51变频报警器蜂鸣器仿真调试目 录1. 设计背景- 1 -1.1报警器简介- 1 -1.2单片机概述- 1 -2.设计方案- 2 -2.1设计原理- 2 -2.2程序设计- 2 -3. 方案实施- 3 -3.1系统介绍- 3 -3.2电源电路图- 3 -3.3复位电路- 4 -3.4时钟电路- 4 -3.5蜂鸣器驱动电路- 5 -3.6系统调试与制作- 5 -4. 结果与结论- 6 -4.1运行结果- 6 -4.2结论- 6 -5. 收获与致谢- 6 -6. 参考文献- 7 -7. 附件- 7 -附件一 （电路图）- 7 -附件二（软件程序）- 8 -附件三（实物图）- 13 -附件四：元器件清单- 14 - 1. 设计背景1.1报警器简介 报警器（alarm)，是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声音、光、气压等形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器替代，普遍应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域，与社会生产密不可分。本次课程设计利用单片机实现变频报警功能，并利用变频报警功能应用于实际与传感器结合可实现燃气报警、火灾报警、防盗报警。1.2单片机概述 单片机，全称单片微型计算机（英语：Single-Chip Microcomputer），又称微控制器（Microcontroller），是把中央处理器、存储器、定时/计数器（Timer/Counter）、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器；由于单芯片微电脑常用于当控制器故又名single chip microcontroller，但是目前在中国大陆仍多沿用“单片机”的称呼。 此次课程设计采用AT89S52单片机其具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，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，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0H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。2.设计方案2.1设计原理方案：电源电路部分、复位电路部分、蜂鸣驱动电路部分、时钟电路部分不变，利用单片机驱动蜂鸣器发声，开关电路部分添加了电源指示灯，无源蜂鸣器需要输入一定频率的信号，才发出该频率的声音。根据设计要求，通过编程使AT89S52单片机的P3.4口输出相应频率的信号，再通过三极管放大驱动蜂鸣器发出两种频率的声音，以示报警。开始2.2程序设计程序流程图如图2.1所示 系统初始化是否按报警开关YN启动声光报警器开始报警声光报警结束Y是否还有报警开关N 结束图2.1 系统流程图系统开始时首先初始化，接着开始工作，探测是否接收到外界的报警源，如果接收到了，开始报警，报警源消失报警结束，探测是否还有报警源，是否继续报警，若有循环，若无则结束。根据流程图可以由此编写程序，程序清单见附录。3. 方案实施3.1系统介绍根据设计要求，用AT89S52、桥堆2W04G、7805、晶振、发光二极管、蜂鸣器组成硬件系统，并通过改进并编程使AT89S52单片机的P3.4口输出相应频率的信号，再通过三极管放大驱动蜂鸣器发出声音，以示报警。蜂鸣器AT89S52复位电路电源电路时钟延时电路图3.1 系统框图3.2电源电路图电源电压稳压流程方框图如图3.2所示：12V5V各个模块7805稳压器220V交流电整流电路变压器 图3.2 电源电路框图220V交流电经过变压器变压，再经过桥堆2W04G整流，然后由电容C4滤波后变为脉动比较稳定的直流电,最后通过三端稳压器7805输出稳定的5V直流电压。电源电路图如图3.3所示： 图3.3 电源电路图3.3复位电路AT89S52复位时由外部的复位电路来实现的，该电路采用的是按键手动电平复位，手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平，一般采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到RST端。复位电路电路图如图3.4所示： 图3.4 复位电路图3.4时钟延时电路 AT89S52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2，这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容,就构成一个稳定的自激振荡器。本设计采用的是内部时钟方式。时钟电路对硬件电路的连接要求较高。在焊接电路时应尽可能的使晶振和电容与单片机靠近，更好的保证振荡器稳定可靠地工作。电路中的电容C1和C2的典型值通常选择为30pF.该电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器稳定性和起振的快速性。振荡器的频率的范围通常在1.212MHz。晶体的频率越高系统的时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快。但反过来，运行速度越快对存储器的速度要求就高，对印刷电路板的工艺要求也就越高，即要求线间寄生电容要小。晶体和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定，可靠的工作。具体设计的时钟电路电路图如图3.5所示： 图3.5时钟延时电路图3.5蜂鸣器驱动电路通过AT89S52单片机的P3.4口输出一定频率的方波使蜂鸣器发声。由于三极管的放大作用使从P3.4口输出的方波信号放大后驱动蜂鸣器发声。而声音的频率的变换由单片机的延时程序控制。蜂鸣器驱动电路电路图如图3.6所示： 图3.6 蜂鸣器驱动电路图3.6系统调试与制作通过系统的软件调试，删除了软件程序中部分不正确的程序，从而得到正确的程序，为后面的硬件连接奠定了基础。仿真调试完成后，在仿真软件上实现了所需的设计要求，之后进行硬件连接，通过硬件调试，实现了设计要求。在电路焊接的过程中应注意以下事项：1、焊接时，要使焊点周围都有锡，将其牢牢焊住防止虚焊。2、在焊接时，注意极性电容的极性。3、芯片安装前最好先把两边的针脚稍稍弄弯曲，使其有利于插入底座对应的插口中。4、在焊接时，不要把芯片插入底座上焊，防止烧坏。5、晶振在焊接时应尽量和单片机靠近。6、对引脚过长的电器元件，焊接完后，将其剪短。7、放电烙铁的时候应远离板子。8、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。9、焊点应呈正弦波峰形状，表面应光亮圆滑，无锡刺，锡量适中。4. 结果与结论4.1运行结果当接触输入信号时，蜂鸣器产生响声，并且伴有发光二极管循环闪动，按下复位键时，单片机复位，蜂鸣器从新发出响声。总之，成功实现了单片机报警的功能。4.2结论在此次电路设计中发现了不少的问题，对于电路来说，一小点的路线短路断路或者串路都有可能是电路出现问题。对于程序来说，一个不起眼的格式错误都有可能是整个程序不能运行。所以无论是电路还是程序都要有严格的思路与冷静的头脑以及清晰的认识，才能使实验不会出现不必要的错误。5. 收获与致谢在这段时间中，找资料的过程让我学到很多。对单片机的了解也随之加深，它在报警系统中的应用，很多附件的应用，很多芯片的结构都有了一定的了解。虽然我做的指示有关硬件方面的，但是我还是把其他方面的也尝试做了一下，虽然做的失误了许多次，最后也没做成功，但是我却有一群伙伴，一起完成了设计。在学校里学到的东西大多偏于理论，实践的太少。想想我们以后走向工作岗位，应该是实践与理论相结合。另外，我们还应该把握现在，好好学习，没有付出，就没有回报。还有，人要不断的接受新知识，学习新知识，这样才能在以后的人生道路上坚强的走下去。6. 参考文献1 杜尚丰. CAN总线测控技术及其应用.北京：电子工业出版社，2007.12 杜树春.单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解.北京：北京航空航天大学出版社，2006.63 张毅刚.单片机原理及应用M.北京:高等教育出版社,2010.4 周润景.张丽娜.基与PROTEUS的电路及单片机仿真M.北京:航空航天大出版社,2007.5 童诗白.模拟电子技术M.北京:高等教育出版社,2007.6 闫石.数字电子技术.M.北京:高等教育出版社,2007.7 谷树忠.AlyiumDesinger教程M.北京:电子工业出版社,2010.8 徐晨.微机原理及应用M.北京:高等教育出版社,2004.7. 附件附件一 （电路图） 图7.1 电路原理图图7.2 PCB电路图附件二（软件程序）Bit0BIT20HBit1BIT0E5HBit2BIT88HD0EQU08HD1EQU00HD2EQU07HD3EQU06H;ORG0000H;LJMP L001E ;02001EORG0006HLJMP L0109 ;020109ORG000DHAJMP L0008 ;0108LJMP L000E ;02000EMOV TH0,#0FEH ;758CFEMOV D0,TL0 ;85088ACPL P3.7 ;B2B7RETI ;32ORG001EH;L001E: NOP ;00MOV R0,#7FH ;787FCLR A ;E4L0022: MOV R0,A ;F6DJNZ R0,L0022 ;D8FDMOV SP,#08H ;758108LJMP L0065 ;020065L002B: LJMP L00D1 ;0200D1L002E: CLR A ;E4MOVC A,A+DPTR ;93INC DPTR ;A3MOV R0,A ;F8L0032: CLR A ;E4MOVC A,A+DPTR ;93INC DPTR ;A3JC L003A ;4003MOV R0,A ;F6SJMP L003B ;8001L003A: MOVX R0,A ;F2L003B: INC R0 ;08DJNZ R7,L0032 ;DFF4SJMP L0069 ;8029L0040: CLR A ;E4MOVC A,A+DPTR ;93INC DPTR ;A3MOV R0,A ;F8ANL A,#07H ;5407ADD A,#0CH ;240CXCH A,R0 ;C8CLR C ;C3RLC A ;33SWAP A ;C4ANL A,#0FH ;540FORL A,#20H ;4420XCH A,R0 ;C8MOVC A,A+PC ;83JC L0058 ;4004CPL A ;F4ANL A,R0 ;56SJMP L0059 ;8001L0058: DBL0058: ORL A,R0 ;46L0059: MOV R0,A ;F6DJNZ R7,L0040 ;DFE4SJMP L0069 ;800BAJMP L0002 ;0102INC A ;04INC R0 ;08JBC Bit0,L00A5 ;102040L0065: SJMP LFFFFFFF7 ;8090NOP ;00INC R0 ;06L0069: CLR A ;E4MOV R6,#01H ;7E01MOVC A,A+DPTR ;93JZ L002B ;60BCINC DPTR ;A3NOP ;00ANL A,#3FH ;543FJNB Bit1,L007F ;30E509ANL A,#1FH ;541FMOV R6,A ;FECLR A ;E4MOVC A,A+DPTR ;93INC DPTR ;A3JZ L007F ;6001INC R6 ;0EL007F: XCH A,R7 ;CFANL A,#0C0H ;54C0ADD A,A ;25E0JZ L002E ;60A8JC L0040 ;40B8CLR A ;E4MOVC A,A+DPTR ;93INC DPTR ;A3MOV R2,A ;FACLR A ;E4MOVC A,A+DPTR ;93INC DPTR ;A3MOV R0,A ;F8L0090: CLR A ;E4MOVC A,A+DPTR ;93INC DPTR ;A3XCH A,R0 ;C8XCH DPL ;C582XCH A,R0 ;C8XCH A,R2 ;CAXCH DPH ;C583XCH A,R2 ;CAMOVX DPTR,A ;F0INC DPTR ;A3XCH A,R0 ;C8XCH DPL ;C582XCH A,R0 ;C8XCH A,R2 ;CAXCH DPH ;C583XCH A,R2 ;CAL00A5: DJNZ R7,L0090 ;DFE9DJNZ R6,L0090 ;DEE7SJMP L0069 ;80BELJMP L00AA ;0200AAORG00D1HORG00F3HORG0109HORG013AHPUSH ACC ;C0E0PUSH PSW ;C0D0MOV PSW,#00H ;75D000PUSH D1 ;C000PUSH D2 ;C007MOV TH1,#51H ;758D51MOV TL1,#38H ;758B38MOV R7,P2 ;AFA0MOV R0,#01H ;7801MOV A,R7 ;EFINC R0 ;08SJMP L0154 ;8001L0153: RL A ;23L0154: DJNZ R0,L0153 ;D8FDMOV P2,A ;F5A0POP D2 ;D007POP D1 ;D000POP PSW ;D0D0POP ACC ;D0E0RETI ;32ORG019AHCLR A ;E4MOV P2,A ;F5A0MOV TMOD,#11H ;758911MOV TH0,A ;F58CMOV TL0,#0FFH ;758AFFSETB Bit2 ;D288MOV IE,#8BH ;75A88BMOV IP,#01H ;75B801CLR TR0 ;C28CCLR TR1 ;C28EL01B1: INC D0 ;0508MOV R7,#01H ;7F01MOV R6,#00H ;7E00LCALL