单片机课程设计变频器

1、课程设计说明书课程名称：单片机技术设计题目：变频报警器设计院（部）：电子信息与电气工程学院学生姓名：学 号：专业班级：10级自动化二班指导教师：2013年05月18日课程设计任务书设计题目变频报警器设计学生姓名所在院部电子信息与电专业、年级、班10级自动化二班设计要求：1. 具有电源开关及指示灯，有复位按键。2. 通过P3.4端口输出1KHz和2KHz的变频信号以示报警，每隔1s交替变换1次。3. 注意声音的频率变化及频率变化的时间。参考：延时子程序中的延时时间决疋输出声音的频率，双重循环延时的时间决疋声音的 长短。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，进一步

2、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PROTEU

3、S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.Alyium Des in ger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：5月6日厦大课程设计任务书熟悉课程5月7日一一5月8日确定、优化系统硬件方案5月9日一一5月13日编写程序优化系统软件5月14日一一5月15日系统硬件电路制作5月16日烧录程序系统调试5月17日一一5月18日撰写课程设计实验报告任务下达日期：2013年5月 6 日任务完

4、成日期：2013年5月17 日指导教师（签名）：学生（签名）：变频报警器摘 要： 报警器广泛应用于医学、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： AT89S52 变频 报警器 蜂鸣器 仿真 调试目录1. 设计背景61.1片机概述61.2报警器简介72. 设计方案 72.1设计原理 72.2程序设计 83. 方案实施93.1系统简介 93.2电源电路 93.3时钟电路 93.4复位电路 103.5蜂鸣驱动电路

5、 103.6系统调试与制作 114. 结果与结论 114.1变频报警器的功能 114.2变频报警器的改进 115. 收获与致谢126. 参考文献 127. 附件 127.1元器件清单 137.2实物图 147.3硬件原理图147.4单片机程序151. 设计背景1.1单片机概述单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit ), 常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻 辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器， 存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机(最小系统)，和计算

6、机相比， 单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量 轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计 算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。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亭止工作，允许RAM 定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉

7、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。w(,T2；P1.0E4D(T2EX)PtlL239F1.2E3P1.3C437P1.4 匚536MC5I：.P1.5 匚fl35(HSO) F1.0 匚734tSCK)P1.7L833RSTL932即D) PIO匚1031F3.-匚113D:而功P3i2匚1228:rm. i=33 匚132B(TDj P3.4E1427(T1F3.5L1520丽陀小匚ie25=.z r _ 匚1724XTAL2匚ia23XTAL1r帕2?2021J VCCJ FO.D (ADO) rain P0.3 (AD3)

8、P0.4 (AD4) n PC-5 ADS) J PC e PC 7AD7h EA1-；3? ALE'ROG1 PSEM P2 7A1j P2 5(A13) J P24 (A 12 P2.2 iA11l P2_2(A1D) P27 A&i P2CiA5l图 1 AT89S52 11.2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

9、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、防盗报警等功能。2. 设计方案2.1设计原理为了实现蜂鸣器的发声，我们设计了如下方案来实现。其中电源电路部分、复位电 路部分、蜂鸣驱动电路部分、时钟电路部分都是相同的，只有这样才可以利用单片机驱 动蜂鸣器发声。我们在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。 系统框图如图2所示图2系统框图2.2 程序设计

10、程序的流程图如图 3 所示。声音的频率通过延时程序控制，延时可以采用中断延时和指 令延时。此次课程设计我们下用了指令延时，我们利用汇编语言编制了如下程序。ORG 0000HRESET: AJMP MAIN ; 转主程序ORG 001BH ;T1 中断入口AJMP IT1P ;转T1中断处理程序IT1PORG 0100HMAIN: MOV SP,#60H; 设堆栈指针MOV R0,#100;置1KHZ寸计数初值MOV R1,#20MOV TMOD,#10H ;设置T1 为方式 1MOV TL1,#34H;T1 置 1KH时初值MOV TH1,#0FEHSETB TR1 ;启动 T1SETB ET

11、1 ;允许T1中断SETB EA ;CPU 开中断HERE: AJMP HERE ; 自身跳转IT1P:;T1中断服务程序JC IT1P1;C=0 1s1KHz方波。C=1,跳转至U IT1P1MOV TL1,#34HMOV TH1,#0FEHDJNZ R0, QFMOV R0,#100DJNZ R1, QFSETB CMOV R2,#200;置2KHZ寸计数初值MOV R3,#20IT1P1:;1s2 KHz方波程序MOV TL1,#1AHMOV TH1,#0FFHDJNZ R2,QFMOV R2, #200DJNZ R3,QFCLR CMOV R0,#100;重置1KHZ寸计数初值MOV

12、R1,#20QF: CPL P3.4;P3.4的状态取反RETIRETEND3. 方案实施这次课程设计的电路主要由电源电路、复位电路、时钟电路和蜂鸣驱动电路组成。3.1系统简介根据设计要求，并且通过编程使 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。3.2电源电路电源电路如图6所示，220V交流电经过变压器，再经过桥堆 2W1（整流，然后由电 容C1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。R1为保护电路并且稳定电压减少电路振荡， R5为了输出稳定电压。图4电源电路3.3时钟电路AT

13、89S52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。AT89S52运行是以时钟控制信号为基准，有条不紊 地一拍一拍地的工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接 影响单片机系统的稳定性。常有的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，一 种是外部时钟方式。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，以减少寄生电容，更好的保 证振荡器稳定、可靠地工作。为了提高温度温

14、度性，应该选用温度稳定性能好的电容。 具体设计的时钟电路如图5。3.4复位电路AT89S52复位时由外部的复位电路来实现的，该电路采用的是手动按键电平复位，是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。按键手动电平复位电路如图6为按键电平复 位电路，接至单片机复位端。3.5蜂鸣驱动电路通过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。电路如图 7所示。rioP2.0/A14P2.7M15二P3.0/RXDP3J/TXDIP3.2INTOP3.3/INT1P3.4

15、/T0 P3.5/T1P3.0/WR- psjyRF10121/14IT匚玄】Ee vrrU=伸3 117U217305SPEAKER图7蜂鸣器驱动电路3.6系统调试与制作通过系统的软件和硬件的调试，排出了软件程序中部分不正确的程序，从而实现了 软件的正确，为后面的硬件连接垫定了基础。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. 芯片在安装前最好先两边的针脚稍稍弯曲，使其有利于插入底座对应的插口中。2. 在焊接时，不要把芯片插入底座上焊，防止烧坏。3. 在焊接时，注意极性电容的极性。4. 焊接时，要使

16、焊点周围都有锡，将其牢牢焊住防止虚焊。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。4. 结果与结论4.1变频报警器的功能该变频报警器可实现如下功能：1. 具有电源开关及指示灯，有复位按键；2. 通过P3.4端口输出1KHz和2KHz的变频信号以示报警，每隔1s交替变换1次。 4.2变频报警器的改进我们通过研究认为，该变频报警器只是一个报警器的雏形，我们可以通过增加一些 原件来实现一些具体的功能，例如增加一些传感器来实现防盗报警或者火灾报警等。该 变频报警器的缺点是报警声音较小。在有其它可选三极管的情况下，可以选用放大倍数 大的三极管。5. 收获与致谢通

17、过这次单片机课程设计，经过理论联系实际，加深了对单片机基础知识的理解， 也充分的认识到光是理论知识是不够的，应该多联系实际，增强自己的动手设计能力； 先设计好原理图再进行元件的调试。 并且在进行软件的编译和调试的时候一定要有耐心 细心。并且认识到只有思路清晰才能制定出一个严密的设计计划，这样可以节约时间， 还可以减少不必要的麻烦。我了解到个人设计和团队计划的紧密合作的重要性。通过成 功的做出产品，增加了我们的自信，也感觉到了平时所学知识的重要；进一步了解到了 单片机在现实生活中的作用。在设计原理图的时候，不仅加深了理论知识，而且进一步学习了 proteus 的功能； 在编写程序时，掌握了编程指

18、令的应用和编程技巧；在绘完原理图和编完程序后，学会 了用 proteus 软件进行仿真。而且这次课程的设计我学到了做任何事情多要有恒心，有毅力，不能半途而废。而 且，还要会变通，学会与人分享并向他人虚心求教，理论与实践是要紧密的结合，有时 候从原理上看是行得通的，但真正实践的时候确并不一定就行得通。我将牢记这次实习 的所得，这些心的体会必将让我受益终生。最后，实验设计之所以成功，不仅有同学之间的帮助，最重要还得力于范秋凤等多 位老师的帮助 , 心存感激 ,并且为获得了巨大收获 ,特此表示感谢。6. 参考文献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

19、.张丽娜.基与PROTEU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.Alyium Desinger 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 ,2004.7. 附件7.1 元器件清单元件数量AT89S521晶振 11.0592MHZ1瓷片电容33PF2瓷片电容1041电解电容22UF1电解电容1000UF2LED指示灯1三极管90151电阻300 Q2电阻1K Q1

20、078051蜂鸣器1桥堆2W10140脚IC插座（圆孔）1单针插座（圆孔）2按键1万能板17.2实物图15图8实物图7.3硬件原理图-XTAL1XT掘 ISH9T1-AME亠-F亠，F召ESK® DK_TMC&DE 一一-I靑盘3.1阳阳.，口 Kl.tfAtl K12MAHMJ.A* * 阳列弓 roAfAia rajVTPZHikE 2A沁 应耳JU口 rzwn P2.WA1Z PZJVAiJ TZMI * F27W15RJUrRD n.imeb FJ.BTWTP F3J1ITT pi+mjPXftTi vnami: WETU273K毎£ r14 17.4单片机程序图9硬件原理图19ORG 000