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设计报告

电子工程学院课外学分设计报告

题目：

按键控制的单片机声光报警系统

姓名：

杨贤斌学号：

11111020205

专业：

通信工程实验室：

开放实验室

组别：

同组人员：

设计时间：

2013年10月1日——2013年12月24日

审批意见：

指导教师：

汪颖

目录

1.专业综合设计任务2

1.1项目背景2

1.2项目意义2

2.项目要求2

2.1任务设计要求2

2.2软件设计要求2

2.3硬件设计要求2

3.总体设计思路与方案3

3.1整体方案3

3.2框图3

4.硬件电路设计4

4.1AT89C51单片机简述及结构引脚说明4

4.2设计方案与电路6

4.3元器件清单列表6

5.软件程序设计7

5.1软件设计框图7

5.2程序设计7

6.实现与测试9

6.1系统性能调试与仿真9

6.2任务设计说明9

7.分析与总结9

1.专业综合设计任务

1.1项目背景

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。

本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，从而让人即使采取应对措施。

1.2项目意义

首先，通过课程任务设计，可以很好的对课本知识运用于实践，同时也可以激发学习于专业相关的一些知识，从而扩大自己知识面的广度。

其次，通过课题任务设计，在让我们思考使用学习工具的同时也学会去发现问题解决问题这一过程。

2.项目要求

2.1任务设计要求

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，当报警解除按钮按下则解除报警。

2.2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P3.2接报警控制按钮，P3.3接报警停止按钮。

2.3硬件设计要求

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。

报警电路图

3.总体设计思路与方案

3.1整体方案

P3.2口用来接按钮控制报警器的启动和停止，P1.0口用来输出方波、发声，P1.1口对灯进行控制为使扬声器用1kHZ信号响100ms，500Hz信号响200ms要用定时器中断，利用定时器T1方式1工作，产生方波，由P1.0输出驱动喇叭发声。

声音的改变调用延时子程序的次数来实现设晶振频率为12MHz。

基于音乐播放器基础上，通过按钮控制用于驱动喇叭发出报报警的声音。

P3.2INT0（外部中断0）、P3.3INT1（外部中断1）

3.2框图

4.硬件电路设计

4.1AT89C51单片机简述及结构引脚说明

AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM）。

图为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。

由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。

下面介绍几个主要部分。

AT89C51功能方块图

外时钟源外部事件计数

外部中断控制并行口串行通信

⏹

AT89C51管脚说明

ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。

采用40引脚双列直插封装形式。

AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。

VCC：

供电电压。

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P1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/地址的第八位。

在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

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，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

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。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3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。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

P3口管脚备选功能

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2INT0（外部中断0）

P3.3INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6

（外部数据存储器写选通）

P3.7

（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁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。

ALE/

：

当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件，应不接.

4.2设计方案与电路

4.3元器件清单列表

元件

规格

数量

单片机

AT89C51

1个

按钮

\

3个

报警灯

LED

1个

喇叭

8Ω/0.25w

1个

晶振

6MHz

1个

起振电容

30pF、1nF瓷片电容

各一个

复位电容

10uF电解电容

1个

电阻

200Ω

1个

电阻

10kΩ

2个

DIP封装插座

40脚集成插座

1个

5.软件程序设计

5.1软件设计框图

5.2程序设计

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG001BH

MOVTH1,R1

MOVTL1,R0

CPlP1.1

RETI

ORG0100H

MAIN:

JBP3.2,MAIN

START:

CLRP1.0

MOVTMOD,#10H

MOVIE,#88H

MOVDPTR,#TAB

LOOP:

JNBP3.3,WJ

CLRA

MOVCA,@A+DPTR

MOVR1,A

INCDPTR

CLRA

MOVCA,@A+DPTR

MOVR0,A

ORLA,R1

JZNEXT0

MOVA,R0

ANLA,R1

CJNEA,#0FFH,NEXT

SJMPSTART

NEXT:

MOVTH1,R1

MOVTL11,R0

SETBTR1

SJMPNEXT1

NEXT0:

CLRTR1

NEXT1:

CLRA

INCDPTR

MOVCA,@A+DPTR

MOVR2,A

LOOP1:

LCALLD200

DJNZR2,LOOP1

INCDPTR

AJMPLOOP

WJ:

MOVA,#0FFH

SETBP1.0

CLRTR1

LJMPMAIN

D200:

MOVR4,#41H

D200B:

MOVA,#0FFH

D200A:

DECA

JNZD200A

DECR4

CJNER4,#00H,D200B

RET

TAB:

DB0FEH,06H,01H,0FEH,06H,01H,

0FCH,0CH,02H,0FCH,0CH,02H,0FFH,0FFH

END

6.实现与测试

6.1系统性能调试与仿真

在电脑上进行仿真，仿真成功后准备焊接电路板。

在焊接电路板时，首先对硬件电路进行布局，然后确认无误后（包括正负极检查、元器件准确排放），在电路板上进行焊接，这个过程中，由于没有培训过，焊接的速度不是很快，焊点什么的也不是很美观，但能保证基本正确。

焊接电路板完工后，进行程序的烧写，所用的是单片机课程中的一些烧写软件，正好运用了单片机的知识。

细心检查后，进行通电测试。

结果报警灯一直不亮，通过检查是还是没发现问题所在，向单片机老师询问后，老师指出可能是程序或者电路焊接过程中出现了系统问题……并且在调试过程中按键按下等一系列问题。

通过在这个过程中丛设计思路到程序设计再到硬伯调试到最后的程序下载，了解了51单片机的原理，初步掌握单片机调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。

同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。

初步掌握厨房报警器的调整及测试方法。

提高动手能力和排除故障的能力

6.2任务设计说明

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。

本课题用按键来代替报警探测监控，报警解除按钮按下解除报警，运用汇编语言实现一个声光报警器的功能。

7.分析与总结

从老师给题到自己查找这个设计的相关信息，通过将任务分成多块、多节，然后分而治之。

在完成单片机课程设计后,我们发现我们还有许多不足,所了解的知识还远远不够,以至于还有一些功能不能被动完成。

但通过学习这一次课程设计,增强了我们的动手能力,提高了我们对单片机知识的了解,特别是软件方面。

同时也让自己补充了许多的上课时没认真听的知识，真正的做到了学以致用，也使自己对于如何根据人们的需要设计产品，有了一定了解，设计的过程中出现了不少问题，在老师和同学的共同努力下，最终都得以解决，这锻炼了我们发现问题，解决问题的能力，这次课程设计也在一定程度上锻炼了我们的学习能力。

然而我相信，通过这次课程设计，这不仅对我们的专业知识有相当大的帮助，而且我相信这对于我们今后走上社会工作时一定会有很大的帮助！

附录

参考文献：

［1］高景德，王祥珩．交流电机的多回路理论[J]．清华大学学报，1987，27

（1）：

1-8

［2］竺可桢．物理学[M]．北京：

科学出版社，1973．1-3.

［3］DonaldA.Neamen.ElectronicCircuitsAnalysisandDesign.2nded.MeGrawHillcompanies，Inc.2001.

［4］华中理工大学电子教研室编，康华光主编.电子技术基础（模拟部分）.第四版.北京：

高等教育出版社，1999.

［5］杨文龙．单片机原理与应用．西安：

西安电子科技大学出版社，1999．

［6］陈光东，赵性初．单片微型计算机原理与接口技术．武汉：

华中理工大学出版社，1995:

11-20．