级电动班赵永杰

1、郑州科技学院单片机课程设计 题 目 基于按键控制的声光报警器 学生姓名 赵 永 杰 专业班级 电气工程及其自动化一班 学 号 201247019 院 （系） 电气工程 指导教师 叶 冬 完成时间 2015年11 月13 日 目 录1 设计概述11.1 课题背景11.2 设计目的21.3 设计要求22 单片机STC89C52的简介32.1 STC89C52芯片的内部结构简介32.2 STC89C52芯片的重要管脚简介53 设计思路及设计原理63.1 总体设计方案63.2 设计原理74 硬件设计74.1 整体电路图74.2 单元电路的复位设计85 软件程序的设计96 硬件制作及程序调试106.1

2、硬件的制作106.2 程序调试117 总结12参考文献13附录1：总体电路原理图14附录2：实物图15附录3：元器件清单17附录4：程序设计181 设计概述1.1 课题背景近年来，随着我国经济的迅速发展，城乡居民的生活水平有了显著提高，尤其是城镇居民的居住条件不断改善，人们在解决了居住问题后，日益关心的是居住是否安全。在购房时，安全性是考察物业管理水平是否完善的一个重要条件。尤其是那些流窜作案的犯罪分子，往往选择居民小区作为攻击目标，入室盗窃抢劫案件屡屡发生，以往的依赖小区保安人防为主的防范措施已满足不了人们的要求。利用安全防范技术进行防范首先对犯罪分子有种威慑作用，使其不敢轻易作案。如我们这

3、次设计的简易安防声光报警器，可以安装在门口或玄关处，当有不法分子闯入时，利用门禁报警和红外报警双重保险，一方面可以提醒主人危险发生，另一方面也可以震慑不法分子。声光报警器在实际的生活中可以见到许多，运用于生活的许多方面，既有硬件实现的，也有硬件和软件同时控制执行。这次课题基于微机原理与接口技术的学习，运用汇编语言实现一个声光报警器的功能。报警和发光同步进行。因此用它进行报警探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强。报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防区内的侵入行为，产生报警信号，一旦发生突发事件，就会向人们发出报警提示，从而让人及时采取应对措施。同时也为人

4、们在不同的地方也可以知道发生了什么事情，及时报警或者向家里的亲朋好友求救，使小偷不敢进入室内，吓走小偷。01.2 设计目的 （1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。 （2）掌握单片机的内部功能模块的应用及汇编程序的编写，内部功能模块如定时器/计数器、中断、片内外存储器、I/O口、串行口通讯等。 （3）通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。 （4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。 （5）使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。 （6）通过在图书馆查

5、阅各种单片机资料，培养自学和独立思考的能力。与同学交流研究，懂得更多以前不明白的知识。 （7）在课程设计过程中，不断调试程序和修改程序，提高了对单片机的应用能力，分析问题和解决问题的能力。1.3 设计要求 （1）设计任务要求设计一个报警器，当第一次触发时发出报警信号，在报警期间报警指示灯亮，延时六秒后报警信号停止，十秒内没有第二次触发则自动复位，十秒内触发第二次则持续报警，此时只可由复位键复位，也就是当报警解除按钮按下则解除报警。（2）软件设计要求利用定时器以方式1工作，产生报警音符对应的1kHZ信号响100ms，500Hz信号响200ms的方波，由P1.0接报警灯，P1.1接报警喇叭，用P3

6、.2接报警控制按钮，P3.3接报警停止按钮。（3）硬件的设计要求根据课程设计要求，基于单片机最小系统上按照电路设计焊接好各元器件，基于单片机最小系统上按照电路设计焊接好各元器件，利用P1.0接报警灯，P1.1接报警喇叭。2 单片机STC89C52的简介2.1 STC89C52芯片的内部结构简介STC89C52是MCS-52系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行做产品设计。STC89C52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，现在我在这里分别加以说明： （1）中央处

7、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。（2）数据存储器(RAM)STC89C52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。（3）程序存储器(ROM)STC89C52共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。（4） 定时/计数器(RO

8、M)：STC89C52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。（5）并行输入输出(I/O)口：STC89C52共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。（6）全双工串行口：STC89C52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（7）中断系统：STC89C52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。（8）时钟电路：STC89C52内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个

9、单片机运行的脉冲时序，但STC89C52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。下图是MCS-52系列单片机的内部结构示意图。振荡器和时序OSC程序存储器4 KB ROM数据存储器256 B RAM/SFR定时器/计数器 2 ×16 STC89C52CPU64 KB总线 扩展控制器可编程 I/O可编程全双工串行口内中断图2-1 89C52内部结构图2.2 STC89C52芯片的重要管脚简介VCC：供电电

10、压。GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。P3

11、口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（计时器0外部输入） P3.5 T1（计时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁

12、编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。3 设计思路及设计原理3.1 总体设计方案使我们的设计清晰明了，我和我的组员通过讨论将设计分为三个模块来设计，分别为：报警电路、复位电路、电源控制电路（里面包含时钟电路）电路框图如图3-1所示。图3-1 声光报警电路框图3.2 设计原理当电路中的按键按下时，也就是触发了报警的条件，使单片机内部的为高电平，蜂鸣器导通报警，并且LED点亮，当按下复位电路的按键时，单片机的高电平置0所以蜂鸣器关断

13、，LED也熄灭。4 硬件设计4.1 整体电路图根据总体方案我们设计了电路图，该电路图有三个模块组，其中报警电路起报警功能，复位电路使报警电路停止工作，时钟电路可使电路延迟，各个模块组合在一起的电路如图4-1所示图4-1 声光报警电路图4.2 单元电路的复位设计MCS-52单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。上电复位：上电复位电路是种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。

14、上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要VCC的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。本设计中用按钮控制复位。其设计如图4-2所示。图4-2 复位电路5 软件程序的设计程序的设计我们也使用了，先理清思路，在自己的脑海中出现一个大概的编写流程框架，再进行一步步进行的去编程，去实现这个框架里的各个功能。流程图如图5-1所示

15、。系统初始化声光报警结束是否按报警开关声光报警是否持续300ms开始启动声光报警电路开始报警是否还有按报警开关结束YNNYYN图5-1 程序流程图6 硬件制作及程序调试6.1 硬件的制作硬件制作过程如下：（1） 领取元器件，检查元器件是否是自己所需要的；（2） 规划，综合考虑各个器件的引脚及接电源和节点的情况，对接线路径进行规划，尽量避免线路的重叠，要求做的美观、使用；（3）焊接固定座槽，注意不要短路和段路；（4）连接各条线路，不要错漏，也不要重复，这里尤其要小心；（5）接线完毕进行检查，再把芯片装上去；（6）下载程序；（7）接通电源，测试；（8）测试成功则交老师检查，否则返回5重做；6.2

16、程序调试（1）硬件：主要是对最小系统的理解和参数的选择上面。单片机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。应该包括：单片机、晶振电路、复位电路等。而在参数的选择方面，有很多参数都是经典的参数，但我也要求自己认真去分析了一下为什么要这么选择。有些是因为单片机内部要求，有些是用于上拉电阻，还有些则要通过模电中的相关知识进行计算。对于这部分现在虽有所了解了，但面对一个很复杂的、完全需要自己搭建系统时，我想现在还远远不够。所以，尽管课程设计结束了，但对单片机的学习不能结束。（2）软件：软件的编程选用单片机语言来编程，容易理解和掌握。但是跟我们所学的汇编又有很多的差异。首先，我学习了KEIL

17、_C51最基本的使用：从头文件到中断入口地址的编程，再到如何定义和使用单片机的资源，我学到了很多。在最开始，我P3.0的作用不是很明白，经过程序的编写及查找资料，现在我已明白。任何的努力都会有收获的。 在整个设计过程中我没有先使用仿真再进行实物的连接，这是一个不好的习惯，以后必须改掉，以免不必要的损失。7 总结经过一周的努力两周的准备，我终于完成了单片机课程设计按键声光报警器电路系统。通过两周不断的查找资料的过程让我积累了很多实际操作经验，已初步掌握了单片机的应用技术，以及单片机的知识和有关器件的应用。我深刻地体会到单片机技术对当代社会发展的重要作用。 在这次课程设计中，我学会了Proteus

18、的使用和操作,学会了如何利用网络资源,学会了怎么看电路图，读电路图，这些都使我受益匪浅，并为我以后的学习和工作积累了丰富的经验。使我在单片机的编程设计思路技巧的掌握方面向前迈了一大步。同时这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性。这次设计做出了一个有实际应用意义的东西，从而真正做到学以致用，为今后的学习指明了方向。经过这次课程设计，我学到很多东西。社会的不断发展使我认识到我现在所学的知识还远远不够，在实际操作应用中有些问题还不能解决，所以我要在今后的学习中更加努力，学好自己的专业知识以充实自己，来适应日新月异的现代社会。参考文献1李全利.单片机原理及应用技术M.北京:高等教育出版社.20

19、04. 2金发庆.传感器技术与应用M.北京:机械工业出版社.2004. 3王曙霞.单片机实验与实训指导M .西安:西安电子科技大学出版社.2007.4及力.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程J.北京:电子工业出版社.2007.5何利民.单片机高级教程.北京:航空航天大学出版社.2000. 6李朝青.单片机原理与接口技术.北京:航空航天大学出版社.1999. 附录1：总体电路原理图附录2：实物图附录3:元器件清单序号名称规格型号数量1电阻10K25电容10pF16三极管2N307217无自锁按键38单片机STC89C5219扬声器57 8 0.5W110晶振12MHz112电阻200113电阻400