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1、基于单片机声光报警器设计报告基于单片机的声光报警器的设计 XINYU UNIVERSITY 课程设计报告 目 题基于单片机的声光报警器的设计 二级学院 机械工程学院 专 业机电一体化 级 班 号学 学生姓名 指导教师 1 基于单片机的声光报警器的设计 第1章 序言 1 第2章 计划任务书 2 2.1、课题要求 2 2.1.1任务设计要求 2 2.1.2软件设计要求 2 2.2设计内容 2 2.3元器件清单 2 第3章 芯片介绍 3 3.1 AT89C51简介 4 3.2 主要特性 4 3.3 特性概述 5 3.4 管脚说明 5 3.5 振荡器特性 6 3.6 芯片擦除 6 第4章 设计要求及制

2、作 7 4.1硬件电路设计 7 4.1.1 时钟电路 7 1 基于单片机的声光报警器的设计 4.1.2 复位电路 7 4.1.3 报警电路 8 4.1.4 声光报警输出电路 8 4.1.5 设计电路 9 4.2 总体设计思路与方案 94.2.1 整体方案 9 4.2.2 程序流程图 10 4.3 软件程序设计 11 4.3.1 软件设计框图11 4.3.2 程序设计 11 总结 21参考文献（References） 13 序言 1 基于单片机的声光报警器的设计 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

3、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。 单片机课程设计是一门实践课程，要求学生具有制作调试单片机最小系统及外设的能力，能够掌握单片机内部资源的使用。 单片机课程设计内容包括硬件设计、制

4、作及软件编写、调试，学生在熟练掌握焊接技术的基础上，能熟练使用单片机软件开发环境Keil C51编程调试，并使用STC ISP调试工具采用串口下载方式联调制作的单片机最小系统。 单片机课程设计题目包含基本部分及扩展部分，基本部分即单片机最小系统部分，扩展部分是对单片机内部资源及外部IO口的功能扩展，使制作的单片机系统具有一定的功能。 通过本学期对单片机的学习和认识，并通过本次课程设计加以应用，从而达到一个对所学知识的巩固、更深一步的理解，面对一个电子设计，应对出系统的方案，分析出各个板块来，再对各个板块进一步的具体的设计，先进行硬件电路设计，此时一定要考虑好要用什么元件、各个元件的具体参数、是

5、否能1 基于单片机的声光报警器的设计 实现应有功能，从而得到一个完整的硬件电路在根据该电路设计出软件的功能模块、从而完成程序流程图，在根据流程图完成程序的设计，并通过反复的调试、运行、更正，直至完成既定功能为止，最后将软件、硬件结合进行调试、运行，对其功能进行最终测试，并反复思考其测试中遇到相应问题的原因，并将其一一处理，从而完成本次设计的实验要求，以及本次课程设计的最终目的。 第2章 计划任务书 2.1课题要求 2.1.1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亮，当报

6、警解除按钮按下则解除报警。 2.1.2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P3.0接报警灯，P3.1接报警喇叭，用P3.2接报警控制按钮，P3.3接报警停止按钮。 2.2 设计内容 (1)、芯片简介 (2)、电路各部分的组成和工作原理。 (3)、元器件的选取及其电路逻辑图和功能。 1 基于单片机的声光报警器的设计 （4）、电路各部分的调试方法。 2.3 元器件清单 表2-1元器件清单 元件 规格 数量 单片机 AT89C51 1个 按钮 3个 报警灯 LED 1个 喇叭 8/0.25w 1个 晶振6MHz 1个

7、 起振电容 30pF 瓷片电容2个 复位电容电解电容 22Uf 16V1个 电阻 220、1k100、4.7、各一个 三极管 9012 1个 蜂鸣管 81个 封装插座DIP脚集成插座40 1个 第3章 芯片介绍 1 基于单片机的声光报警器的设计 3.1 AT89C51简介位单片机，公司生产低电压，高性能CMOS 8AT89C51单片机是美国Atmel的随）和128 bytes片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM (RAM)。机存取数据存储器单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片图为AT89C51、存储器、可编程上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包

8、括CPU计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个口、定时器/I/O 主要部分。外时钟源 外部事件计数 定时振荡器和时数据存储程序存储计数OSC4 KB ROM256 B RAM/SFR 2 163.1.1 89C51功能方块AT89C51CPUAT89C5是一种4字FLAS存储FPEROFlash Programmableand Erasable Read Only Memor）的低电压、高性CMOS 微处理， I/O可编程 可编64 K总内中单片AT89C205是一种2字闪存可编程可擦只读存储单双工串行扩展控制单片的可擦只读存储可以反复擦100次。该器件采ATME高度非易存储制

9、造技术制造，与工业标准MCS-5指令集和输出管脚相容。由于将多功CP和闪存储组合在单个芯片中ATMEAT89C5是一种高效微控制器AT89C205是它的一种精简版本AT89C5单片为很嵌入式控制系提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形引排列如图所 图3.1.2 外形及引脚排列 AT89C51外形及引脚排列。 现在AT89S51/52已经取代了AT89C51/52。 1 基于单片机的声光报警器的设计 主要特性3.2 AT89C51 兼容与MCS-51 存储器4K字节可编程FLASH 擦循环1000写/寿命： 年数据保留时间：100Hz-24MHz 全静态工作： 锁定三级程序存储器RAM 位内部12

10、88 线可编程I/O32 计数器定时器/两个16位 中断源5个 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 3.3特性概述字节内部，1284k 字节Flash 闪速存储器AT89C51 提供以下标准功能：向量两级中断结构，一计数器，一个516位定时/，RAM32 个I/O 口线，两个的0HzAT89C51时钟电路。同时，可降至个全双工串行通信口，片内振荡器及的工CPU静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止继续工作。掉电方式保中断系统计数器，串行通信口及作，但允许RAM，定时/中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件RAM存 复位。

11、管脚说明3.4 ：供电电压。VCC ：接地。GNDP08TTL门电流。当8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收P0口：P0口为一个存储能够用于外部程序数据输入。时，被定义为高阻P0口的管脚第一次写1口作为原码输P0 地址的低八位。在FIASH编程时，器，它可以被定义为数据/ P0外部必须接上拉电阻。输出原码，此时入口，当FIASH进行校验时，P0口缓冲器能接收P1位双向I/O口，口是一个内部提供上拉电阻的P1口：P18口P11门电流。P1口管脚写入后，被内部上拉为高，可用作输入，4TTL输出编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 P1程和校验时，口作为低八位地址

12、接收。1 基于单片机的声光报警器的设计 口缓冲器可接收，输口，P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/OP2口：P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作门电流，当P2出4个TTL口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于为输入。并因此作为输入时，P2存储器进位地址外部数据程序存储器或16内部上拉的缘故。P2口当用于外部口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优行存取时，P2的口输出其特殊功能寄存器存储器进行读写时，P2势，当对外部八位地址数据 控制信号。口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和内容。P2门TTL口，可接收输出4个：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I

13、/O口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P3电流。当 ）这是由于上拉的缘故。P3口将输出电流（ILL入，由于外部下拉为低电平， 的一些特殊功能口，如下表所示：P3口也可作为AT89C51 备选功能口管脚（串行输入口P3.0 RX（串行输出口P3.1 TX（外部中P3.2 /INT（外部中P3.3 /INT外部输入（计时P3.4 T外部输入（计时P3.5 T写选通外部数据存储P3.6 /W读选通外部数据存储P3.7 /R控制信P口同时为闪烁编程和编程校验接收一的高电平脚两机器周RS：复位输入。当振荡器复位器件时，要保RS间用于锁存地址的允许输出电存储时地址锁：当访问外

14、ALE/PRO端以脉冲。在平时AL引用于输编位字节。FLAS编期间，。因此它可用作1/变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率存储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。的输出可SFR8E地址上时，将跳过一AL脉冲。如想禁AL被略引AL才起作用。另外，只有在执MOVMOV指令 AL时禁止，置位无效在外部执行状AL拉高。如微处理机存储取指期间，每/PSE：外程序存储的选通信号。在由外部程信号存储器时，这两次有效/PSE/PSE有效。但在访外部数两周不出现0000H/E/EA/VP将内部锁定/E），不管是否有内部程序存储器。注意加密方时FFFF编程期间，端保持高电平时，

15、此间内部程序存储器。FLASRESE；/EVP）编程电源引脚也用于施12XTAL：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。1 基于单片机的声光报警器的设计 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置XTAL2和XTAL1驱动器件，时钟源为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部，因此对外触发器应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频XTAL2 部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 芯片擦除3.6 组合，并保控制信号PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的整个来完成。在芯片擦操作中，代码

16、阵列全被写“1”10ms ALE管脚处于低电平持 以前，该操作必须被执行。且在任何非空存储字节被重复编程设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两此外，AT89C51，计数，定时器可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM种软件的内容并且冻结振荡仍在工作。在掉电模式下，保存RAM器，串口和中断系统 器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 设计要求及制作章 4第 Proteus 硬件电路设计（仿真）4.1 本设计的硬件电路主要包括的模块有：单片机最小系统、安防报警器（点 触开关模拟）、声光报警（声音由二极管模拟），下面将一一介绍。 时钟电路4.1.1 时钟电路

17、是单片机的心脏，它用于产生单片机工作所需要的时钟信号。单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路 应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。单片机的时钟产生方法有内部时钟方式和外部时钟方式，大多数单片机应用芯片内部系统采用内部时钟方式，本系统采用的亦是内部时钟方式。在MCS-51引脚分别为该反相放大器的输入端和XTAL2有一个高增益反相放大器，XTAL1、输出端，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈的石英晶此电路采用电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。 11.0592MHz1 基于单片机的声光报警器的设计 体。时钟电路如图4.1.1： 图

18、4.1.1 时钟电路 4.1.2 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单 片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误是系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。 MCS-51单片机的复位电路由片内、片外两部分组成，进行复位操作时，外部电路需在复位引脚RST端产生大于两个机器周期的高电平信号，RST引脚通过片内施密特触发器与复位电路相连（施密特触发器的作用是脉冲整型和抑制噪声）。 MCS-51单片机的复位操作有两种方式：上电复位和上电按钮复位，本电路采用的是上电按钮复位，复位电路如图四： 图

19、4.12 复位电路 1 基于单片机的声光报警器的设计 报警电路 本设计的红外报警和门禁报警采用的是按键报警，当按下按钮时，即输入报警信息。 图4.1.3：报警电路 声光报警输出电路 当红灯亮是报警装置扬声器也发出响声，当灯灭时扬声器即停止报警。 图4.1.4 声光报警输出电路 设计电路 组合后的总仿真电路图如图4.1.5所示： 1 基于单片机的声光报警器的设计 4.1.5 总仿真电路图 总体设计思路与方案 整体方案 P3.2口用来接按 控制报警器的启动和停止，P3.0口用来输出方波、发声，P3.1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

20、用定时器T1方式1工作，产生方波，由P3.0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。 P3.2 INT0（外部中断0）、P3.3 INT1（外部中断1） 4.2.2 程序流程图 1 基于单片机的声光报警器的设计 开始 系统初始化是否按报警开 关N Y 启动声光报警电路开始报声光报警是300ms持NY声光报警结Y是否还有按报开N结束 程序流程图图4.2.2 4.3 软件程序设计 软件设计框图4.3.1 1 基于单片机的声光报警器的设计 中断源发出中断申请 关中断、保护现场 端有输入信号关闭报警I

21、NT1 恢复现场、开中中断返 软件设计框图图4.3.1 程序设计4.3.2 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH MOV TH1,R1 MOV TL1,R0 CPl P3.1 RETI ORG 0100H MAIN: JB P3.2,MAIN START:CLR P3.0 MOV TMOD,#10H MOV IE,#88H MOV DPTR,#TAB 1 基于单片机的声光报警器的设计 LOOP: JNB P3.3,WJ CLR A MOVC A,A+DPTR MOV R1,A INC DPTR CLR A MOVC A,A+DPTR MOV R0,A ORL A,R1 J

22、Z NEXT0 MOV A,R0 ANL A,R1 CJNE A,#0FFH,NEXT SJMP START NEXT: MOV TH1,R1 MOV TL1,R0 SETB tR1 SJMP NEXT1 NEXT0:CLR TR1 NEXT1:CLR A INC DPTR MOVC A,A+DPTR MOV R2,A LOOP1:LCALL D200 DJNZ R2,LOOP1 INC DPTR 1 基于单片机的声光报警器的设计 AJMP LOOP WJ: MOV A,#0FFH SETB P3.0 CLR TR1 LJMP MAIN D200: MOV R4,#41H D200B:MOV

23、A,#0FFH D200A:DEC A JNZ D200A DEC R4 CJNE R4,#00H,d200B RET TAB: DB 0FEH,06H,01H,0FEH,06H,01H DB 0FCH,0CH,02H,0FCH,0CH,02H,0FFH,0FFH END 总结 知道题目时自己没什么思路和头绪，就只是一味的查资料，在网上确实是找了一大把的相关资料，可问题也相继而来，按照网上的电路做出的板子根本不能成功，感觉涉及范围也越来越大了，后经指导老师的提醒，才突然明白由于太过仓促，将原本定好的思路打乱了，做的事情完全没按照所想好的提纲来。所以不管做什么事，首先要明确的是自己要做什么，该怎

24、么做，而不是盲目想达到某种目的，急于求成往往达不到效果的。在这次毕业设计中，我学到1 基于单片机的声光报警器的设计 了很多东西。在画图的方面，我学会了建立自己的元件封装库，在画图的时候，直接从封装库里调用元件封装，画起图来很方便，通过这次设计，我学到了很多专业方面的知识。加强了动手能力并掌握了许多实际性的东西心与各部属电路相结合组成一个彩灯电路原理图。利用PROTEL制作电路板，从画原理图到PROTEL的制作过程，可学到很多东西。要注意的方面也很多如原理图不能有错误，封装形式必须正确，布局要美观，布线不能有误要讲究美观，线宽不能太小，。否则制出的产品不美观，有可能对所要求的性能达不到。在整个制

25、作中也存在的一些问题再次也将一一说明损坏性故障包括性能全部失效和突然失效。这类故障通常是由元器件的损坏或生产工艺不良(如虚焊等)造成。排布元件时要注意元件与元件之间的干扰。注意报警器的安装，所安装的环境尽量避免使报警器产生不良的报警处理及用户的不当安装。 参考文献 1 唐继贤，51单片机工程应用实例硬件部分。北京：北京航空航天大 学出版社出版，2003.5。 2 王守中、赵朋朋、索世文，51单片机应用开发速查手册-指令、模块、实例指令、模块等部分；人民邮电出版社出版，2009.4。 3 李光飞、胡佳文、楼然苗等，单片机课程设计实例指导实例部分；北京：北京航空航天大学出版社出版。 4 康华光，电

26、子技术基础数字部分（第四版）。北京：高等教育出版社出版 5 里海 74系列芯片手册， 重庆大学出版社 ，。 1999.9 6 王庆利，刘奎，袁建敏，单片机设计标准教程M单片机硬件开发1 基于单片机的声光报警器的设计 技巧及经验部分；北京：北京邮电大学出版社，2008.3. 7 高卫东，辛友顺，韩彦征，51单片机原理与实践M；北京：北京航天航空出版社，2008。 8朱月秀，单片机原理与应用M；北京：科学出版社，2004 致谢 本学期学习单片机这一专业课以来一直得到老师和同学们的悉心帮助，从开始到本课题的完成，老师都给予我们细心的指导和不懈的支持。在此，没有更多华丽的语言，谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时还要感谢同学们，不管在什么时候，也正因为有了你们的帮助和支持，我才能克服众多困难和疑惑，直到把本文按时顺利的完成，在此请大家接受我诚挚的谢意！ 十分感谢你们的帮助与照顾，真的谢谢你们。 1