1、鄭州科技學院單片機課程設計題 目 基于按鍵控制的聲光報警器學生姓名 王陽 專業班級 電動五班 學 號 xxx 院 （系） 電氣工程學院 指導教師 葉冬 完成時間 2015年 11 月 6 日 文中和目錄中的英文和數字使用Times new Roman字體目 錄1 課程設計的目的12 課程設計的任務與要求23 設計方案與論證33.1方案選擇與論證 33. 2 聲光報警器的流程圖 44 設計原理及功能說明 5 4.1 元器件選用原理 5 4.2 總體電路圖 55 單元電路的設計（計算與說明）5 5.1 聲光報警電路設計 6 5.2 單片機最小系統設計76 硬件的制作與調試5 6.1 制作工具的操作

2、 8 6.2 聲光報警器的調試97 總結 10參考文獻15附錄1：總體電路原理圖18附錄2：實物圖19附錄3：元器件清單20附錄4：程序191 課程設計的目的聲光報警器在實際的生活中可以見到許多，運用于生活的許多方面，既有硬件實現的，也有硬件和軟件同時控制執行。本課題基于微機原理與接口技術的學習，運用匯編語言實現一個聲光報警器的功能。報警和發光同步進行。因此用它進行報警探測監控，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干擾能力強。報警系統利用單片機控制技術，自動探測發生在布防區內的侵入行為，產生報警信號，一旦發生突發事件，就會向人們發出報警提示，從而讓人即使采取應對措施。同時，通過課程

3、任務設計，可以很好的對課本知識運用于實踐，同時也可以激發學習于專業相關的一些知識，從而擴大自己知識面的廣度。其次，通過課題任務設計，在讓我們思考使用學習工具的同時也學會去發現問題解決問題這一過程。2.課程設計的任務與要求（1）設計一種基于按鍵控制的聲光報警器。（2）基于單片機最小系統上按照電路設計焊接好各元器件，運用匯編語言實現一個聲光報警器的功能。（3）當報警按鈕按下時揚聲器報警，在報警期間報警指示燈亮，當報警解除按鈕按下則解除報警。(4) 在設計電路的過程中熟練地掌握各個元器件的用途。(5)了解電路板的制作流程。(6)掌握電路板的焊接方法與技巧。3.設計方案與論證3.1 方案選擇與論證方案

4、一：硬件電路的設計主要包括單片機系統及顯示電路、超聲波發射與接收電路、聲光報警電路四部分。單片機采用STC89C52.采用12 MHz 高準確度的晶振，減小測量誤差。超聲波傳感器采用壓電式超聲波換能器，設置單片機端口P2.7 輸出超聲波換能器所需的40 kHz 的方波信號，端口P3.2 監測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用KXM12864M 顯示屏。聲光報警電路由發光二極管和蜂鳴器組成。主控電路如圖所示：圖3-1方案一電路圖方案二：基于單片機最小系統上按照電路設計焊接好各元器件，利用P1.0接報警燈，P1.1接報警喇叭P3.2口用來接按鈕控制報警器的啟動和停止，P1.0口用來輸出方波

5、、發聲，P1.1口對燈進行控制為使揚聲器用1kHZ信號響100ms，500Hz信號響200ms要用定時器中斷，利用定時器T1方式1工作，產生方波，由P1.0輸出驅動喇叭發聲。聲音的改變調用延時子程序的次數來實現設晶振頻率為12MHz。基于音樂播放器基礎上，通過按鈕控制用于驅動喇叭發出報報警的聲音。P3.2INT0（外部中斷0）、P3.3 INT1（外部中斷1）。電路原理圖如圖所示：圖3-2報警器總原理圖本課題基于微機原理與接口技術的學習，運用匯編語言實現一個聲光報警器的功能。報警和發光同步進行。因此用它進行報警探測監控，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干擾能力強。報警系統利用單

6、片機控制技術，自動探測發生在布防區內的侵入行為，產生報警信號，一旦發生突發事件，就會向人們發出報警提示，從而讓人即使采取應對措施 。根據以上方案，我們最后選用方案一，方案一在成本上比較低廉，而且質量性能上也比較好。更利于課題的成功，對實驗造成的不利因素相對之下比較少。3.2 聲光報警器的流程圖是否持續報警是否再按報警開關結 束聲光報警結束啟動電路開始報警 開始系統初始化統系統系統統系統是否報警圖3-3 報警器流程圖4 設計原理及功能說明4.1 元器件選用原理（1）AT89C51芯片的介紹本設計的控制器模塊選用AT89S51，AT89S51單片機是美國Atmel公司生產低電壓，高性能CMOS 8

7、位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128 bytes的隨機存取數據存儲器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，功能強大。AT89C51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。AT89C51管腳說明: ATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式，AT89C51單片機是高性能單片機，因為受引腳數目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。GND：接地P0口：P0口為一個8位

8、漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4

9、個TTL門電流，當P2口被寫1時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入1后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流。P3口也

10、可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INT0（外部中斷0）P3.3 INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 WR（外部數據存儲器寫選通）P3.7 RD（外部數據存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 圖4-1 AT89C51引腳圖（2）駐極體話筒的介紹駐極體是一種具有持久性極化的固體電介質。當蠟和松香的混合物在外加強電場中從融熔態固化后，再除去外電場時，混合物固體會長期保持極化狀態。駐極體可以在周圍空間產生電場，因此可以類比于永磁

11、體的一種帶電體。駐極體中存在著大量微觀的電偶極子，它們通常混亂取向而顯不出宏觀的極化。這些偶極子可以在高溫及外電場作用下取向,冷卻后再去掉電場,取向被凍結下來而保留某個方向上占優勢的宏觀極化。但是在一些駐極體中還能得到大約10-2C/m2的極化強度。駐極體是弛豫時間較長的處于亞穩態化了的電介質。當去掉外加電場時，其極化強度會逐漸減小，它的表面電荷就按指數規律或接近指數規律逐漸衰減。室溫下駐極體的極化狀態可以長期保存，但在高溫下則衰減得很快。駐極體具有體電荷特性，即它的電荷不同于摩擦起電，既出現在駐極體表面，也存在于其內部。若把駐極體表面去掉一層，新表面仍有電荷存在；若把它切成兩半，就成為兩塊駐

12、極體。這一點可與永久磁體相類比，因此駐極體又稱永電體。 圖4-2 駐極體內部結構（3）晶振的介紹晶體振蕩器，簡稱晶振。在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯再串聯一個電容的二端網絡，電工學上這個網絡有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯諧振，較高的頻率是并聯諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當的接近，在這個極窄的頻率范圍內，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯上合適的電容它就會組成并聯諧振電路。這個并聯諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有

13、一個重要的參數，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率，一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯的容量值就應該等于負載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。4.2 總體電路圖 5 單元電路的設計5.1 聲光報警電路的設計當報警按鈕按下時揚聲器報警，揚聲器用1kHZ信號響100ms，500Hz信號響200ms，交替進行聲響報警，在報警期間報警指示燈亮，當報警解除按鈕按下則解除報警。如圖為聲光報警部分電路： 5.2 單片機最小系

14、統設計時鐘電路是單片機的心臟，它用于產生單片機工作所需要的時鐘信號。單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。單片機的時鐘產生方法有內部時鐘方式和外部時鐘方式，大多數單片機應用系統采用內部時鐘方式，本系統采用的亦是內部時鐘方式。在MCS-51芯片內部有一個高增益反相放大器，XTAL1、XTAL2引腳分別為該反相放大器的輸入端和輸出端，在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調電容，形成反饋電路，就構成了一個穩定的自激振蕩器。此電路采用11.0592MHz的石英晶體。復位是單片機的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為

15、0000H，使單片機從0000H單元開始執行程序。除了進入系統的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤是系統處于死鎖狀態時，為擺脫困境，也需要按復位鍵以重新啟動。MCS-51單片機的復位電路由片內、片外兩部分組成，進行復位操作時，外部電路需在復位引腳RST端產生大于兩個機器周期的高電平信號，RST引腳通過片內施密特觸發器與復位電路相連CS-51單片機的復位操作有兩種方式：上電復位和上電按鈕復位，本電路采用的是上電按鈕復位。 圖 5.2 單片機的時鐘電路6. 硬件的制作與調試6.1 制作工具的操作 (1)焊接的注意事項良好的焊接是實驗成功的重要保證；反過來說，焊接不良，往往會使實驗失敗，甚

16、至損毀元器件。雖然焊接技術并不復雜，但如果認為它操作簡單而掉以輕心，也會造成種種不良后果。電烙鐵焊接音樂集成芯片的時候，一定要等電烙鐵加熱后，拔掉電源插頭，用電烙鐵的余熱焊。否則，溫度過高的焊接，會燙壞音樂芯片。焊接揚聲器的時候，一定要將連接電源正、負極的導線分別焊接在揚聲器標有“”、“”符號的一端。揚聲器的下方還有兩個類似焊點的地方，如果錯將導線焊在那兒，揚聲器就會損壞，不能使用了。烙鐵使用日久后，烙鐵頭容易被“燒死”，即在表面出現一層黑色氧化物，而且變得凹凸不平。“燒死”的烙鐵頭很難熔化和沾取焊錫，需用銼刀將它重新挫亮。盡量使用市場上出售的空心焊錫絲，它是將焊錫做成直徑24毫米的細管狀，在

17、管內裝進松香粉。使用這種焊錫絲，能保護烙鐵頭不易被“燒死”。使用電烙鐵一定要注意安全，使用前用萬用表測一下電烙鐵電源插頭兩端的電阻是否為正常值。正常時20瓦烙鐵的電阻約2000歐，45瓦的為1000歐，75瓦的為600歐，100瓦的約500歐。電源插頭與電烙鐵外殼、烙鐵頭之間的電阻應接近無窮大，否則說明這把電烙鐵漏電，不能使用。(2)電路的連接在連接電路的時候，要嚴格按照電路圖連接電路，也要注意烙鐵與電路板接觸的時間，不要燒壞電路板。并在聯好電路以后進行測量。即使發現問題與改正。6.2 聲光報警器的調試調試過程中，我們主要運用Proteus和Keil軟件進行仿真，KeilC51是美國Keil

18、Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。KEILC51標準C編譯器為80C51微控制器的軟件開發提供了C語言環境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51編譯器的功能不斷增強，更

19、加貼近CPU本身，及其它的衍生產品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發環境中，這個集成開發環境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統，項目管理器，調試器。uVision2IDE可為它們提供單一而靈活的開發環境。7 總結經過兩周的努力，我終于完成了單片機課程設計簡易安防聲光報警器電路系統。通過兩周不斷的查找資料的過程讓我積累了很多實際操作經驗，已初步掌握了單片機的應用技術，以及單片機的知識和有關器件的應用。我深刻地體會到單片機技術對當代社會發展的重要作用。在這次課程設計中，我學會了Proteus的使用和操作,學會了如何利用網絡資源,學會了怎么看電路圖,讀電路圖,這些都使我受益匪淺，并為我

20、以后的學習和工作積累了豐富的經驗。使我在單片機的編程設計思路技巧的掌握方面向前邁了一大步。同時這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，要把所學的理論知識與實踐相結合起來，而這次的設計正是從人們所需出發，做出一個有實際應用意義的東西，從而真正做到學以致用，為今后的學習指明了方向。在這段時間中，找資料的過程讓我學到很多。對單片機的了解也隨之加深，它在煙霧報警系統中的應用，很多附件的應用，很多芯片的結構都有了一定的了解。在學校里學到的東西大多偏于理論，實踐的太少。想想我們以后走向工作崗位，應該是實踐與理論相結合。另外，我們還應該把握現在，好好學習，沒有付出，就沒有

21、回報。還有，人要不斷的接受新知識，學習新知識，這樣才能在以后的人生道路上堅強的走下去。參考文獻5號宋體和Times New Roman1 李學龍. 使用單片機控制的智能遙控電風扇控制器J. 電子電路制作, 2003.2 藍厚榮. 單片機的PWM控制技術J. 工業控制計算機, 2010.3 郭天祥. 新概念51單片機C語言教程M. 北京：電子工業出版社.2009.4 胡漢才.單片機原理及其接口技術（第2版）M.北京：清華大學出版社.2004.5 胡全. 51單片機的數碼管動態顯示技術J. 信息技術，2009.6 馬云峰. 單片機與數字溫度傳感器DS18B20的接口設計J. 計算機測量與控制,2007.7 楊志忠數字電子技術基礎第二版M. 北京：高等教育出版社，2003.8 大學電子教研室編數字電子技術基礎簡明教程M. 北京：高等教育出版社，2000.9 童詩白，華成英模擬電子技術基礎（第三版）M北京：高等教育出版社，2001.附錄1：總體電路原理圖附錄2：實物圖附錄3：元器件清單序號名稱型號規格數量1單片機ATC