河南城建学院课程设计报警器设计.docx
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河南城建学院课程设计报警器设计
河南城建学院单片机课程设计
课题:
报警器设计
系别:
电气与信息工程学院
专业:
自动化
姓名:
学号:
成绩:
河南城建学院
2015年1月5日
目录
一、设计目的·····················································2
二、设计要求·····················································2
三、总体设计····················································2
1.单片机的选择··················································2
2.STC89C516的介绍···············································2
3.设计思路······················································3
4.组成部分·····················································4
5.系统结构······················································4
四、硬件设计·····················································4
4.1、复位电路···················································4
4.2、时钟电路···················································5
4.3、报警电路···················································6
4.4、整体电路图·················································7
4.4.1主程序流程图·············································7
4.4.2整体电路图···············································7
五、程序设计····················································8
六、仿真效果····················································10
七、实物调试····················································11
八、设计总结····················································12
九、参考文献···················································14
一、设计目的
通过课程设计,主要达到以下目的:
1、使学生增进对单片机的感性认识,加深对单片机理论方面的理解。
2、使学生掌握单片机的内部功能模块的应用,如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口、A/D、D/A、串行口通讯等。
3、使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现,为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。
二、设计任务
报警器系统设计要求:
(1)设计一个报警器,当第一次触发时发出报警信号。
(2)延时后报警信号停止。
(3)十秒内若没有第二次触发则复位,十秒内第二次触发则持续报警。
(4)只可由复位键复位。
三、总体设计
1.单片机的选择
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。
单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。
通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件:
中央处理器、存储器和I/O接口电路等。
因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。
目前,我国生产很多型号的单片机,在此设计中,我们采用型号为AT89C51的单片机。
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,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(PEROM)和128bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大AT89C51单片机可提供许多应用场合,可灵活应用于各种控制领域。
2.STC89C52的介绍
主要性能参数:
·与MCS-51产品指令系统完全兼容
·4k字节可重擦写Flash闪速存储器
·1000次擦写周期
·全静态操作:
0Hz-24MHz
·三级加密程序存储器
·128×8字节内部RAM
·32个可编程I/O口线
·2个16位定时/计数器
·6个中断源
·可编程串行UART通道
·低功耗空闲和掉电模式
STC89C52是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8单片机,片内含8kbytes的随机存储数据存储器,期间采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,与标准的MCS-51指令系统即8052产品引脚相兼容,片内置通用的8位CPU和FLASH存储单元,功能更为强大。
STC89C52提供以下标准功能:
8k字节FLASH闪存寄存器,256字节内部RAM,32个I/O口线,3个16位定时计数器,一个6向量中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。
同时,AT89C52可降至OHZ的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节点工作模式,空闲方式停止CPU工作,但允许RAM,定时器、计数器,串行口及计数器继续工作。
掉电方式保存片内RAM中的内容,但振荡电路停止工作阻止其它部件的工作直到下一个部件复位。
3.设计思路
应用STC89C52单片机来设计报警器的硬件电路,利用C语言进行程序设计。
当没有触发信号时,蜂鸣器不发声,当有触发信号时变,带动有源蜂鸣器发出第一次的报警信号。
持续一段时间后,报警信号停止,从发出第一次的报警信号结束后的10秒钟内主程序又开始查询按键的状态若在这十秒钟内再次查询到触发信号,在这种情况下蜂鸣器将一直响下去,持续报警,直到人为地按下复位信号后不再响;否则蜂鸣器持续一段时间后将不会再响。
4.组成部分
由设计思路可知报警器系统包括有触发电路、复位电路、时钟电路、发声电路四部分组成。
5.系统结构
四、硬件电路设计
4.1、复位电路
MCS-52单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。
复位引脚RT通过一个斯密特触发器与复位电路相连,斯密特触发器用来抑制噪声,在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次,然后才能得到内部复位操作所需要的信号。
上电复位:
上电复位电路是一种简单的复位电路,只要RST复位引脚接一个电容到VCC,接一个电阻到地就可以了。
上电复位是指在给系统上电时,复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号,这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落,所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。
为了保证系统安全可靠的复位,RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。
上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。
只要VCC的上升时间不超过1ms,就可以率先上点自动复位。
本设计中用按钮控制复位。
电路图如下:
图1复位电路
4.2、时钟电路
时钟是单片机的心脏,单片机各功能部件的运行都是时钟频率为基准,有条不紊的一拍一拍地工作。
因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机的稳定性。
常用的时钟电路有两种方式:
一种是内部时钟方式,另一种为外部时钟方式。
MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器,该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输入端为引脚XTAL2。
这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容,就构成一个稳定的自激振荡器。
图2时钟电路
4.3、报警电路
报警电路是整个电路成功的体现。
报警电路用了一个蜂鸣器和一个三极管。
有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的差别主要差别为:
有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的根本区别是产品对输入信号的要求不一样;有源蜂鸣器工作的理想信号是直流电,通常标示为VDC、VDD等。
因为蜂鸣器内部有简单的振荡电路,能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号,从面实出磁场交变,带动钼片振动发音。
但是在某些有源蜂鸣器在特定的交流信号下也可以工作,只是对交流信号的电压和频率要求很高,此种工作方式一般不采用。
而无源蜂鸣器没有内部驱动电路,有些公司和工厂称为讯响器,国标中称为声响器。
无源蜂鸣器工作的理想信号方波。
如果给预直流信号蜂鸣器是不响应的,因为磁路恒定,钼片不能振动发音
图3报警电路和按键电路
4.4、整体电路图
4.4.1主程序流程图
图4主程序流程图
4.4.2整体电路图
图6整体电路
五、C程序设计
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
ucharnum;
uintut=0;
sbitkey=P2^3;
sbitbeep=P2^6;
voiddelayms(uintxms)
{
uinti,j;
for(i=xms;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
voidmain()
{
loop:
EA=0;
ET0=0;
TR0=0;
TMOD=0x00;
num=0;
ut=0;
key=1;
beep=0;
while
(1)
{
if(key==0)
{
delayms(10);
if(key==0)
{
beep=1;
delayms(2000);
beep=0;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-45872)/256;
TL0=(65536-45872)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
while
(1)
{
if(num<=200)
{
if(key==0)
{
delayms(10);
if(key==0)
{
beep=1;
ut++;
}
}
}
elseif(ut==0)
gotoloop;
}
}
}
}
}
voidT0_time()interrupt1
{
TH0=(65536-45872)/256;
TL0=(65536-45872)%256;
num++;
}
六、仿真效果
所接电压处原为蜂鸣器,不响时电压很小,响时电压接近5V
图5
当按下按键时,蜂鸣器开始工作,此时的仿真效果如下,电压表为2.44V驱动蜂鸣器工作。
图6
7、实物调试
图7
八、设计总结
在大三上学期的19周,我们进行了为期一周的单片机课程设计,老师给我们准备了很多课题,我选择了报警器的设计这个课题,然后开始了我的设计,在这一过程中感触颇多。
1.设计过程中遇到的问题及解决方法
(1)设计过程中首先遇到的是程序问题,因为之前没有接触过汇编语言,仅是在上单片机课时学习了汇编编程,之前也没有接触过用C语言编写单片机程序,了解决程序问题,我参阅了很多有关方面的书籍。
其次,程序调试用到的软件以前从来没有接触过,为了能熟练操作相关软件,我在网上下载了相关教程,也在图书馆查阅了相关书籍;对我来说,最大的难处就是复位电路的编程,题目要求十秒内没有第二次触发则复位,十秒内触发第二次则持续报警,只可由复位键复位,所以必须要编写程序只能由复位键复位。
(2)编好程序后,进入程序调试阶段,再次过程中有时会出现程序没错,但是没法正常运行的情况,最后经过详细的查找,发现是因为有些指令书写的不规范导致的,例如有些标点或者是输入法等等。
(3)Proteus操作不熟练,由于前期没有接触过Proteus仿真软件,于是不得不在网上查找一些视频教程来学习,但是当电路搭建好以后,进行仿真时,出不来自己想要的结果,通过查询一些资料和老师的指点,最终才把仿真圆满的做出来。
2.设计体会:
这是第一次做单片机的课程设计,由于之前有电子工艺实习,,所以对焊接方面比较熟悉,减轻了我们的任务量,再次过程中不可避免的遇到许多问题,再设计过程中发现了自己的不足之处,如对硬件电路的工作原理理解的不够深刻,对之前学习的数电、模电等知识没有及时的复习和巩固,有些程序掌握的还不够牢固;对软件方面了解和掌握的较少,比如:
Proteus、CAD、AltiumDesigner、Keil等等。
不过通过自己的努力,最终还是把这次课程设计设计完成了,实现了设计的要求。
同时,在这一过程中我学到了很多东西,锻炼了我的设计思想,发挥主观能动性,去独立解决实际问题,锻炼了综合能力、动手能力、文献资料的查阅能力,有进一步加深了对于书本知识的理解,有切身的感受。
通过这次课程设计我发现,只有理论水平提高了;才能够正确的指导实践。
而且通过这次课程设计,我们更深刻的感受到了理论和实际的距离,也知道了理论和实际想结合的重要性。
在此我还要向给过我帮助的老师和同学表示衷心的感谢!
3.对设计的建议
希望下一次做课程设计时能够有更多的时间,在购买电子器件方面能给以指导,对需要用的软件进行指导学习,另外在烧写程序和焊接方面也给与一定的指导。
附录
参考文献
【1】《单片机课程设计指导》北京航空航天出版社
【2】《单片机原理及应用》河南科技出版社
【3】《单片机原理、应用与PROTEUS仿真》电子工业出版社
【4】《单片机原理及应用技术》中国矿业大学出版社
【5】《单片机原理及应用》人民邮电出版社
【6】《单片机控制实习与专题制作》北京航空航天大学出版社
【7】《数字电子技术》阎石高等教育出版社
【8】《单片机课程设计》谭浩强清华大学出版社
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