基于单片机的报警器与旋转灯设计

课程设计说明书（2011）目录1概述...........................................................11.1课题研究背景与意义...........................................11.2课题设计内容.................................................12系统设计...........................................................22.1设计方案论证.................................................22.2系统硬件设计.................................................22.2.1控制模块................................................22.2.2开关报警器模块..........................................52.2.3旋转灯模块..............................................52.2.4硬件电路中器件选择......................................52.3软件设计.....................................................72.3.1主程序模块..............................................72.3.2中断程序................................................83系统调试...........................................................93.1硬件调试.....................................................93.1.1静态检查................................................93.1.2通电检查................................................93.2软件调试及软硬件联调.........................................93.2.1proteus软件仿真.......................................103.2.2脱机调试...............................................103.2.3实验结果...............................................11结束语..............................................................13参考文献............................................................14附录................................................................16附录1：基于单片机的报警器与旋转灯设计的原理图...................16附录2:基于单片机的报警器与旋转灯设计的PCB图...................17附录3:proteus仿真图...........................................17附录4:基于单片机的报警器与旋转灯设计的c语言程序清单...........18附录5：基于单片机的报警器与旋转灯设计的元件清单................20课程设计说明书（2011）1基于单片机的报警器与旋转灯设计1概述1.1课题研究背景与意义报警器与旋转灯，是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声、光两种形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域，与社会生产密不可分。其通常具有以下几个优点：1）光效节能：光效高、寿命长、节能环保；优良的芯电路设计，声音和声光两种工作模式任意转换，声音报警声强高达115分贝以上，穿透能力强。2）充电组，充放电性能稳定、容量高、自放电率低、节能环保。3）安全可靠：采用先进的光学软件和优化的结构密封设计，具有很强的环境适应性，转动安静平稳，经受强力的碰撞和冲击，确保元件可在恶劣的环境中长期稳定可靠的工作。4）使用方便：体积小、重量轻、携带方便，可采用台面放置、手提、磁力吸附等多种方式。报警器与旋转灯一般匹配探测器，应根据实际现场环境和用户的安全防范要求，合理的选择和安装各种类型的报警探测器，才能较好的达到安全防范的目的。当选择和安装报警探测器不合适时，有可能出现安全防范的漏洞，达不到安全防范的严密性，给入侵者造成可乘之机，从而给安全防范工作带来不应有的损失。报警探测器的灵敏度和可靠性是相互影响的。合理选择报警探测器的探测灵敏度和采用不同的抗外界干扰的措施，可以提高报警探测器性能。采用不同的抗干扰措施，决定了报警探测器在不同环境下的使用性能。了解各种报警探测器的性能和特点，根据不同使用环境，合理配置不同的报警探测器是防盗报警系统的关键环节。由于本课程设计只需设计处报警环节和旋转灯环节，无需添加探测感应环节，所以设计简单，容易实现。1.2课题设计内容本课题的主要任务是设计采用单片机控制的报警器与旋转灯，要求通过外部中断0控制报警器和旋转灯。报警器与P3.7口接，八个发光二极管分别接P2口。当接外部中断0的开关按下时，报警器响，八个发光二极管顺时针方向旋转；当第二次按下开关时，报警器停止和发光二级管熄灭。设计报警器与旋转灯的硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分课程设计说明书（2011）2别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得调试成功的实物。2系统设计2.1设计方案论证采用40脚，片内带8kBFlashROM的STC89C52单片机作为控制核心，开关模块和报警器模块接P3口，旋转灯模块接P2口，按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。设计框图如图2-1所示。图2-1报警器与旋转灯系统结构图2.2系统硬件设计基于单片机的报警器与旋转灯系统的电路原理图如图2-2所示。系统由旋转灯模块、复位模块、开关报警器模块、最小系统LED模块和电源模块五部分组成。2.2.1控制模块控制模块原理图如图2-3所示。主控制器采用STC89C52。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位的微处理器。在本设计中，P3口用于对报警器和旋转灯的控制，连接开关和蜂鸣器。P2口用于对旋转灯的控制。P0口接一发光二极管，验证最小系统。在控制模块里面，XTALLRSTP1口P0口P2口STC89C52电源模块复位模块最小系统LED模块P3口开关和报警器模块旋转灯模块课程设计说明书（2011）3包含了时钟电路以及复位电路两部分。图2-2基于单片机的报警器与旋转灯系统电路原理图图2-3控制模块原理图A.时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图2-4(a)所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF课程设计说明书（2011）4之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路如图2-4（b）所示，XTAL2接地，XTAL1接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。XTAL1XTAL2外部振荡器XTAL1XTAL2+5V（a）内部方式时钟电路（b）外部方式时钟电路图2-4时钟电路B复位及复位电路a.复位操作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使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。b.复位信号及其产生RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。这样，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。课程设计说明书（2011）52.2.2开关报警器模块开关控制电路的运行，报警器是运行中所显示的一种状态。如图2-5所示。图2-5开关报警器模块在没有按键按下时，P3.7口输出的是高电平。当某一层有键按下时，相应的端口引脚变为低电平。PNP型的蜂鸣器驱动电路，从图上我们可以看出：三极管基极连1KΩ的电阻接P3.7口，发射极接地，集电极接蜂鸣器短脚，长脚接+5V电压。2.2.3旋转灯模块旋转灯电路由8个LED发光二极管和8个0.3KΩ的电阻构成。该电路设计比较简单，但是要注意节点的电气连接。如图2-6所示。2.2.4硬件电路中器件选择A.STC89C52单片机STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，DIP40封装系列与8051为pin-to-pin兼容。STC89系列单片机高速(最高时钟频率90MHz)，低功耗，在系统/在应用可编程(ISP，IAP),不占用户资源。本设计采用STC89C52，它提供的功能标准如表2-1。课程设计说明书（2011）6表2-1STC89C52功能标准兼容MCS51指令系统8K可反复擦写FlashROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能STC89C52引脚图如图2-7所示。图2-6旋转灯模块a.主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源GND(Pin20)：接地线b.外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端c.控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复课程设计说明书（2011）7位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。d.可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口（P