智能井盖防盗系统论文

0智能井盖防盗系统1目录摘要………………………………………………………………………………4关键词……………………………………………………………………………4一、设计任务与要求…………………………………………………………4二、方案设计与论证…………………………………………………………4方案一………………………………………………………………………4方案二……………………………………………………………………5方案三………………………………………………………………………5三、硬件单元电路设计与参数计算…………………………………………51.时钟电路模块……………………………………………………………52.复位电路模块……………………………………………………………63.主控电路模块…………………………………………………………64.按键输入模块…………………………………………………………75.蜂鸣器电路模块………………………………………………………76.LED电路模块………………………………………………………8四、软件设计与流程图……………………………………………………………9五、总原电路及元器件清单………………………………………………………101．总原理图……………………………………………………………………102．元件清单……………………………………………………………………12六、安装与调试……………………………………………………………………121.电路安装……………………………………………………………………122.电路调试……………………………………………………………………123.软件调试……………………………………………………………………13七、性能测试与分析………………………………………………………………13八、结论与心得……………………………………………………………………13九、参考文献………………………………………………………………………14十、致谢……………………………………………………………………………14十一、程序清单……………………………………………………………………142摘要：近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。随着井盖被盗数量的不断上升，井盖被盗逐步引起大家的关注，智能井盖的出现，使井盖被盗事件逐步减少。本系统采用单片机AT89S52为中心器件来设计智能井盖防盗系统，系统实用性强、操作简单、扩展性强。关键词：1、AT89S52单片机。2、智能井盖。3、GSM模块。4、物联网。一、设计任务与要求用AT89S52单片机控制GSM模块，晶振采用12MHZ。当井盖被掀起，单片机检测到轻触开关的信号，单片机控制LED灯闪烁，同时蜂鸣器报警，这样可以吓走小偷，同时提醒周围的人们有小偷；单片机同时控制GSM模块向手机发送短信或拨打电话。二、方案设计与论证方案一：智能井盖防盗系统主要检测3个按键信号，以AT89S52单片机为核心芯片，单片机控制LED灯闪烁，蜂鸣器报警，这样可以吓走小偷，同时提醒周围的人们有小偷。根据设计要求，制定总体设计思想如下：1、检测3个按键信号。2、控制LED闪烁。3、控制蜂鸣器报警。该电路具有电路简单，设计方便，安装方便，耗电较少，也非常的可靠等点。总体设计框图如图1所示：AT89S52单片机复位电路晶振电路按键电路LED灯闪烁蜂鸣器报警3图1系统整体设计方框图方案二：在方案一的基础上加上远程发送信号到手机功能，当井盖被掀起，单片机检测到轻触开关的信号，单片机控制LED灯闪烁，同时蜂鸣器报警，这样可以吓走小偷，同时提醒周围的人们有小偷；单片机同时控制GSM模块向手机发送短信或拨打电话。方案三：在方案二的基础上加上远程发送信号到服务中心功能，当井盖被掀起，单片机检测到轻触开关的信号，单片机控制LED灯闪烁，同时蜂鸣器报警，这样可以吓走小偷，同时提醒周围的人们有小偷；单片机同时控制GSM模块向手机发送短信或拨打电话，同时将报警信号发送到服务中心。通过以上综合分析，再根据实际条件可以看出，方案二具有综合设计优点，因此智能井盖防盗系统采用方案二设计。三、硬件单元电路设计与参数计算1、时钟电路模块时钟电路由一个晶体振荡器12MHZ和两个22pF的瓷片电容组成。时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如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工作。两个30pF的瓷片电容的功能是起到晶振快速起振和稳定工作频率的功能，其电路如图3所示：图3时钟电路模块石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等)，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。本设计使用金属外壳封装。42、复位电路模块复位电路是使单片机的CPU或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这状态开始工作。复位引脚初值状态是低电平，上电后，电容开始充电，充电完成后，复位引脚为高电平，此时，复位完成，其电路如图4所示：图4复位电路3、主控制系统模块主控制器采用AT89S52，是ATMEL公司生产的一款性能稳定的8位单片机。AT89S52具有1个8KB的FLASH程序存储器，1个512字节的RAM，4个8位的双向可位寻址I/O端口，3个16位定时/计数器及1个串行口和6个向量二级中断结构。单片机的P1.0口用于控制LED灯，P1.6口用于蜂鸣器的控制，P3.4、P3.5、P3.7口用于检测按键。其主控电路如图5所示：5图5主控制系统模块AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编AT89S52-24PU程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52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0Hz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停止工作，允许RAM、定时器/计数AT89S52引脚图DIP封装器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，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。6P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写1时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节;在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和定时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX)。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能:P1.0T2(定时器/计数器T2的外部计数输入)，时钟输出P1.1T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)P1.5MOSI(在系统编程用)P1.6MISO(在系统编程用)P1.7SCK(在系统编程用)P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动AT89S52引脚图PLCC封装4个TTL逻辑电平。对P2端口写1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR)时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址(如MOVX@RI)访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，7P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能:P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INTO(外中断0)P3.3INT1(外中断1)P3.4TO(定时/计数器0)P3.5T1(定时/计数器1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单8片机复位。当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。如有必要，可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令(或数据)时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH)，EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平(接Vcc端)，CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。4、LED输出控制LED报警指示灯采用红色LED。其图如图6所示图6LED报警指示当R=510欧时，按公式A=(5-1.8)/R计算，电路中的电流大小应为A=5mA。7发光二极管(LightEmittingDiode,LED)，是一种半导体组件。初时多用作为指示灯、显示发光二极管板等；随着白光LED的出现，也被用作照明。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。根据使用功能的不同，可以将其划分为信息显示、信号灯、车用灯具、液晶屏背光源、通用照明五大类。5、蜂鸣器电路模块本设计采用有源蜂鸣器，声音洪亮等优点，蜂鸣器需要使用三极管进行驱动，其电路如图7所示：图7蜂鸣器8蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母H或HA(旧标准用