基于单片机只能门窗防盗系统设计说明书.docx
《基于单片机只能门窗防盗系统设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机只能门窗防盗系统设计说明书.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于单片机只能门窗防盗系统设计说明书
智能门窗防盗设计
INTELLIGENTWINDOWSSECURITYSYSTEMSDESIGN
学院（部）：
专业班级：
学生：
指导教师：
2010年1月3日
前言
第一章设计任务
1.1系统基本要求…………………………………………………………2
1.2系统扩展要求…………………………………………………………2
第二章方案论证与比较
2.1单片机的选择…………………………………………………………3
2.2语音芯片的选择………………………………………………………3
第三章系统描述
3.1概述……………………………………………………………………4
3.2单片机硬件简介………………………………………………………6
3.3单片机最小系统………………………………………………………6
3.4软件平台简介…………………………………………………………7
第四章电路板焊接
4.1焊接方法与注意事项…………………………………………………8
4.2本系统的焊接顺序……………………………………………………8
第五章系统调试
5.1硬件调试………………………………………………………………14
5.2流水灯测试……………………………………………………………14
5.3数码管动态显示………………………………………………………15
5.4语音报数测试…………………………………………………………15
5.5激光检测、蜂鸣器报警………………………………………………16
5.6防盗报警测试…………………………………………………………16
第六章设计总结………………………………………………………………17
第七章附录
7.1源程序及代码…………………………………………………………17
7.2参考资料及文献………………………………………………………19
7.4系统实物图……………………………………………………………22
前言
随着我国市场经济的发展，居民生活水平越来越高，生活越来越裕，人们对家居安全越来越重视。
相关资料显示，我国已成为防盗产品的消费大国尤其在门窗防盗这方面。
特别是近几年来房地产市场的火爆，越来越多的房子需要安装门窗防盗系统，这为门窗防盗系统提供了越来越多的市场需求。
而市场上许多防盗产品不是智能系统，笨重，安装不方便或者有的价格太高，并且在这个追求个性化的年代里，许多人想拥有自己的个性化报警系统，急需一款智能，能自己设置的报警声音的个性化防盗系统。
本次我们设计的系统恰能满足这些消费者需求。
本系统成本低廉，经济耐用且用户能设置自己想要的报警声音，是款实用并且有很大市场前景的产品。
第一章设计任务
1.1系统基本要求
1、设计双激光传感器检测电路，监测有没人或物体同时挡住两束激光。
2、再设计出单片机最小系统，用来接收信号、计数处理和发出指令；
3、最后设计出语音播报（带稳压的）电路，接收单片机指令，当两束激光同时被挡住时，发出设定的报警声音。
4.设计的系统要耐用，不易损坏，所用元件容易采购，坏了容易检修。
1.2系统的扩展要求
1、系统能外接其他传感器，以实现特定功能。
2、可以根据用户需求选择工作模块，做到节能。
3、能根据数据特点选择显示元件，系统各模块工作具有较好的兼容性，互不干扰又紧密联系！
第二章方案论证与比较
2.1单片机的选择
方案一:
选择8031单片机芯片
8031芯片部无ROM,需要外扩程序存储器,由此造成电路焊接的困难,况且使用8031还需要另外购买其他的芯片,从而造成成本较高,性价比低。
方案二:
选择STC89C52RC
STC89C52RC芯片部有ROM,且片ROM全部采用FlashROM,它能于3的超低压工作,与MCS-51系列单片机完全兼容。
结合实际，选择STC89C52RC单片机来设计。
2.2语音芯片的选择
方案一：
采用APR9600语音芯片
公司最新推出的APR9600语音录放芯片，是继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。
它较ISD系列语音芯片易于控制且价格也较便宜。
方案二：
采用WT588语音芯片
WT588系列语音芯片是中国唯创科技中邦共同研发出来的集单片机与语音电路与一体的可编辑语音芯片。
可控制的语音地址位能达到220个，每个地址位里能加载可组合语音为128段，总共28160段语音。
其特点：
1.支持2M~32M的SPI-Flash存，播放时长较大；
2.嵌DSP高速音频处理器，处理速度快；
3.置13Bit/DA转换器，以及12Bit/PWM输出，音质好；
4.可通过专业上位机操作软件，随意组合语音；
5.USB下载方式，支持在线下载/脱机下载，即便在WT588通电的情况下，也一样可以正常下载数据到SPI-Flash；
6.抗干扰能力强，可用于公共或者工业场合。
由于本系统要求很多的语音段、高速处理和抗干扰能力强等要求，以选择WT588作为语音播报的主控芯片。
第三章系统描述
3.1概述
本智能门窗防盗系统可以用于家庭或企业单位防盗使用，在门或窗上布两道激光，激光间距适当，一旦有人或者较大体积的东西从窗口或门入侵时，两道激光就会同时被挡住，此刻系统会按照设置的警报声音，自动发出警报。
系统总框图：
图3.1
本系统包括两块电路板，基础板和扩展板。
其中基础板电路包括：
串口通信电路单元（MAX232芯片）
总供电电路单元（设置一拨动开关）
复位时钟电路单元（11.0590MHz）
独立按键电路单元
LCd1602液晶显示电路单元（12864液晶显示电路单元）
LED发光二极管电路单元
蜂鸣器电路单元（PNP三极管驱动）
数码电路单元。
扩展板主要电路单元为：
多路激光传感器接收单元
语音播报电路单元（语音芯片：
WT588D）。
本系统采用的是AT89C51单片机，通过KeilC5软件并利用C语言进行编程，调试编译好的程序通过STC单片机ISP下载软件写入单片机从而实现本系统的功能。
主板原理图如下：
图3.1
扩展板原理电路图：
R1、R2是1K电阻，R3、R4是10K电阻，R5是470欧的电阻，U1是AMS-11173.3稳压芯片，C1、C2是0.1UF的电容，D1、D2、D3是LED灯，J3、J4、J5是二针的单排针，J1、J2是三针的单排针，U2是二个8针的镀金座，J6是音频座
图3.2
3.2单片机硬件简介
1.本系统采用以STC89C52RC系列单片机为控制中心，以及外围供电、复位、晶振、MAX232构成电频转换电路组成单片机最小系统电路，用AMS1117构成的稳压模块、WT588构成的语音模块以及双激光组成的检测模块共同组成驱动系统电路，激光检测信号传送给单片机，单片机作出计数与判断，给语音模块发出播报相应语音指令。
3.3单片机最小系统（包括晶振电路、复位电路和单片机接口电路）：
XT1是11.0592MHZ的晶振，C8和C9是22PF的贴片电容，.S3为按键，R16和R10为10K和1K的贴片电阻，C10是10UF的无极性电容（经过验证是可以的）
图3.3
1.单片机接口电路（MCS-51）原理图如下：
图3.4
U1是单片机芯片做（40个脚的IC座），J1,J2是20脚的单排针，R1是0欧的贴片电阻，J5是排阻，J3和J4是双排针（位置在标有OUTPOWER的地方）
2.驱动部分的控制开关（POWERSUPPYLYSWITCH）：
原理图如下：
图3.5
3.WT588语音播报电路以AMS1117芯片为主控，C1、C2电容，R5电阻和LED组成的稳压供电模块；以WT588芯片为核心，J5信号输入双孔排座和J4语音信号
输出双孔排座
图3
图3
图3.6
3.4软件平台简介
1.KeilC51软件KEILC51标准的C编译器为微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。
一个单片机应用系统，它的硬件电路设计完成后，接着便可以用此软件进行程序的编写及仿真调试。
2.Protel99se软件此软件是一款常用的PCB板设计软件，包括以下模块，原理图设计模块，PCB设计系统，自动布线模块，可编程逻辑器件设计，高级数模混合电路信号仿真组件。
利用此软件完成了主系统板和扩展板PCB板的设计。
3.STC单片机ISP下载软件通过Keil编译软件编译过的程序，会生成一个hex文件，通过这个软件能把把这个hex文件通过串口下载到单片机西进行调试。
第四章电路板焊接
4.1焊接方法与注意事项
一．正确使用电烙铁
1.电烙铁使用前要上锡，具体方法是：
将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。
2．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。
3．焊接完成后，要用酒精把线路板上残余的助焊剂清洗干净，以防炭化后的助焊剂影响电路正常工作。
4．电烙铁应放在烙铁架上。
二．元件焊接顺序
先难后易，先低后高，先贴片后插装。
宗旨：
焊接方便，节省时间。
先焊接难度大的，这主要是指管脚密集的贴片式集成芯片。
如果把这些难度大的放于最后焊接，一旦焊接失败把焊盘搞坏，那就会前功尽弃。
先低后高，先贴片后插装。
这样焊接起来方便。
如先把高的元件焊接了，有可能妨碍其他元件的焊接，尤其是高大的元件密集众多的时候。
如果先焊接插装的元件，电路板就会在焊台上放不平，影响焊接心情。
三．手工焊接贴片元件方法经验
首先在干净的焊盘上涂上一层助焊剂，再用干净的恒温电烙铁往焊盘上薄薄一层焊锡（一般电路板制作的时候都已上好锡，不过有时手工上锡还是非常必要的），把元件放置上去对准，上锡固定好对角，然后随意挑一边用烙铁垂直引脚出线方向较缓滑过，同时稍用力下压元件这条边；然后就同样方法焊对边；然后就另外两边。
最后检查，不好的地方重新焊过。
焊接时电烙铁温度要适中，一般400度左右为好。
检查方法：
首先目测，然后用尖细的东西检查每个引脚是否松动，最后可用万用表测量。
如果两管脚之间短路可涂上些助焊剂，趁酒精尚未挥发之际拿烙铁再烫一次就搞定了（烙铁头一定得弄干净了）。
4.2本系统的焊接顺序：
1．焊接供电部分（power和power<+5V>）
A．首先焊接供电部分的power:
1、该部分原理图如下：
图1
2、用于给整板供电。
B．焊接供电部分的power<+5V>：
1、该部分原理图如下：
2、主要是给光电耦合器6N137供电的。
图2
.2.焊接串口电路部分
1、该部分原理图如下：
图3
2、用于单片机串口ISP程序下载，注意各个芯片方向。
3.焊接单片机最小系统
A、先焊接晶振电路
1、该部分原理图如下：
2、为系统提供时钟信号。
图4
B、再焊接复位电路：
1、该部分原理图如下：
2、按键系统复位。
图5
C、最后焊接单片机接口电路
1、该部分原理图如下：
2、引出单片机引脚，方便扩展接线。
图6
4.焊接模块电源控制开关
1、该部分原理图如下：
图6
2、可以给每个模块单独供电。
5.焊接数码管和LED发光二极管部分
1、原理图如下：
2、数字显示和提示灯，共用P1口，只能同时用一个。
图7
6.焊接蜂鸣器部分
1、原理图如下：
2、蜂鸣器报警，可直接接单片机I/O口，通过两个单排针可自由选择端口。
图8
7.焊接独立按键模块
1、原理图如下：
2、独立于其他模块，给单片机提供脉冲信号，可自由选择端口。
图9
8.焊接液晶接口
1、原理图如下：
2、有1602和12864两种选择，通过跳线可以选择I/O接口。
图10
9.焊接数字温度传感器模块（DS18B20）
1、原理图如下：
2、可外接温度传感器DS18B20，用于温度检测，能自由选择端口。
图11
10.焊接光耦和电机驱动部分
1、原理图如下：
2、通过光耦与其他电路隔离，防止干扰，可驱动步进电机和直流电机。
图12
11.焊接备用跳线帽部分
1、原理图如下：
2、备用接线，灵活选择。
图13
12.焊接功能板模块
1、原理图如下：
2、有激光传感器接口电路，独立供电。
图14
第五章系统调试
5.1硬件调试
硬件我们焊接完一个部分就要用万用表测一个部分，保证这个部分是通的我们再往下焊，要不然你焊接多少都是废的，因为你前部分会影响后面（比如你连程序都下不进去，你焊后面的驱动电路，焊的再多也没有用），所以我们要保证焊一个部分，就调好一个部分，保证我们焊好后我们的板子就能下程序用了。
5.2流水灯测试
1、操作方法：
将POWERSUPPLYSWITCH中的LED开关打开
2、部分源程序C代码：
LED=0xfe;//给变量付初值
P1=LED;//给单片机的P1口输出
while
（1）//循环
{delayms（200）;//大约延时200MS
LED=_crol_（LED,1）;//循环左移1位，点亮下一个LED
if（LED==0xef）//因为只有四个LED灯，如果循环到最后一个就要给其重新付初值
{LED=0xfe;}
P1=LED;//给单片机输出
｝
5.3数码管动态显示
1、操作方法：
将POWERSUPPLYSWITCH中的DIG开关打开
2、部分源程序C代码
P1=dis_code[1];//数码管段选
P2=0xfe;//数码管位选
delayms（3）;//延时
P1=dis_code[2];
P2=0xfd;
delayms（3）;
P1=dis_code[3];
P2=0xfb;
delayms（3）;
P1=dis_code[4];
P2=0xf7;
delayms（3）;
P2=0xff;
5.4语音报数测试
1、操作方法：
rst接P3.4，data接P3.5，VCC接主板VCC，GND接主板GND
2、部分源程序C代码如下：
voidRead_Voice（ucharadd）
{uchari;
EA=0;rst=0;
delay_Voice
（1）;
rst=1;delay_Voice（17）;/*复位延时17MS*/
rst=1;delay_Voice（6）;/*delay_voice6ms*/
sda=0;delay_Voice（5）;/*delay_voice5ms*/
for（i=0;i<8;i++）
{sda=1;
if（add&1）
{delayus_Voice（4）;/*400us*/
sda=0;
delayus_Voice
（2）;/*200us*/
}
else{delayus_Voice
（2）;/*200us*/
sda=0;
delayus_Voice（4）;/*400us*/
}
add>>=1;}
sda=1;
EA=1;
}
5.5蜂鸣器报警测试
1、操作方法：
蜂鸣器跳线帽接上，VCC接主板VCC，GND接主板GND，接上激光接收单元，G1接P3.6，G2接P3.7
2、部分源程序C代码如下：
While
（1）
{if（g1==0||g2==0）bell=0;
elsebell=1;}
5.6防盗报警测试
1、操作方法：
VCC接主板VCC，GND接主板GND，接上激光接收单元，G1接P3.6，G2接P3.7，rst接P3.4，data接P3.5。
2、部分源程序C代码如下：
if（j1==0&&j2==0）//控制播报函数
{
send_oneline（0）;
delay（3000）;
send_oneline（0）;
delay（3000）;
send_oneline（0）;
delay（3000）;
}
第六章设计总结
经过三周的时间奋战，在指导老师的帮助下，我们进行了准备性基础与原理的学习、设计方案与元器件选择、系统各个模块的框架设计、电路Protel绘图、PCB布线排版、焊接与硬件测试、程序编写与烧录、模拟测试，终于将此设计完成。
虽然时间很短，但给我们留下了深刻的印象特别是焊接电路板和程序的调试。
每个过程都需要我们一丝不苟，耐心的去做。
这次的课程设计不仅使我学到了不少知识，加强了对理论知识的理解，更加培养了我动手实践的能力。
第七章附录
7.1源程序及代码：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitj1=P2^0;//激光接口
sbitj2=P2^1;
sbitrst=P3^4;//语音控制口
sbitsda=P3^5;
//sbitkey=P2^0;
sbitl1=P1^2;
sbitl2=P1^3;
sbitfm=P1^7;
ucharflag1,flag2,flag3,flag4;
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voiddelayus（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=10;y>0;y--）;
}
voidsend_oneline（ucharadd）
{
uchari;
rst=0;
delay
（1）;
rst=1;
delay（17）;/*复位延时17MS*/
rst=1;
delay（6）;/*delay6ms*/
sda=0;
delay（5）;/*delay5ms*/
for（i=0;i<8;i++）
{sda=1;
if（add&1）
{delayus（4）;/*400us*/
sda=0;
delayus
（2）;/*200us*/
}
else{
delayus
（2）;/*200us*/
sda=0;
delayus（4）;/*400us*/
}
add>>=1;}
sda=1;
}
voidmain（）
{
while
（1）
{
if（j1==0&&j2==0）//控制播报函数
{
send_oneline（0）;
delay（3000）;
send_oneline（0）;
delay（3000）;
send_oneline（0）;
delay（3000）;
}}}
7.2参考文献和资料：
[1]蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用（第二版）高等教育，2008
[2]夏路易.Protel99SE希望电子，2002
[3]谭浩强.C程序设计（第三版）清华大学，2005
7.3系统电路图及PCB板图
1.系统主板电路原理图：
图8.1
2.系统主板PCB板图：
图8.2
3.扩展板电路原理图：
图8.3
4.扩展板PCB板图：
图8.4
7.4系统实物图：
1.扩展板实物图：
图8.5
2.主板实物图：
图8.6
图8.7
升级会员 