基于单片机的智能报警门铃设计.docx
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基于单片机的智能报警门铃设计
本科毕业设计论文
题目基于单片机的智能报警门铃设计
专业名称自动化系
学生姓名刘一宇
指导教师李雪霞
毕业时刻
设计
论文
毕业任务书
一、题目:
基于单片机的智能报警门铃设计
二、指导思想和目的要求:
通过毕业设计,使学生对所学电子工艺、电路基础知识、模电、数电、等电子基础课程的大体知识加深明白得,把握单片机的大体指令及大体结构,并将其与实际工程应用紧密结合起来,培育创新意识,增强分析问题解决问题能力,为尽快进入社会角色,熟悉相关开发工作流程、项目小组组成、分工、合作方式方式等。
增强团队合作意识,提高大体工作技术,为即将踏入社会奠定理论和实践基础。
内容:
设计一电路,不仅能够做一般门铃利用,还能够用做报警门铃,而且带有照明功能。
具体要求如下:
一、具有普通门铃的功能,有客人来访时,可以通过按门铃发出声音提醒主人开门。
二、当有人以非正常的方式开门时,警报器通过声音警报和红橙绿闪光报警,吓跑坏人。
3、在夜晚很黑的情况下,可以通过按键控制小灯泡照明。
4、主人在门外时用钥匙开门正常进入,警报器解除,关上门手动打开开关;使警报器处于待机状态,继续警戒;当主人在家里时,有人来访可以手动在门内解除警报器,再开门让客人进入。
步骤:
l、了解所设计系统的工作原理及要求。
二、设计单片机工作的大体电路,如:
晶振电路、复位电路。
3、依照系统设计要求选择发光二极管、蜂鸣器、按键等模拟部件。
4、设计系统大体电路。
五、绘制PRTUSE电原理图并编写系统操纵程序。
六、联机进行系统仿真调试。
三、进度与要求:
1.第一周~第一周搜集设计系统相关资料。
2.第二周~第三周用PROTUSE设计硬件原理图并进行器件选型。
3.第周围~第六周编写系统各功能模块操纵程序。
4.第七周~第十周联机进行系统调试。
5.第十一周~第十二周整理并组织论文。
6.第十三周~第十周围完成修改稿,定稿,打印,交评阅。
7.第十五周~第十六周评阅与答辩
学生刘一宇指导教师李雪霞系主任史仪凯
摘要
随着互联网技术和信息通信技术的飞速进展,信息化,智能化的浪潮正在席卷世界的每一个角落,智能门铃系统进入住宅,他正全方位地改变人类的社会生活,令人们的生活发生了专门大的转变。
因此有必要设计一款智能门铃。
随着互联网技术和信息通信技术的飞速进展,信息化,智能化的浪潮正在席卷世界的每一个角落,智能门铃系统进入住宅,它正全方位地改变人类的社会生活。
因此有必要设计一款智能门铃。
单片微机的显现是运算机技术进展史上的一个重要的里程碑,它让运算机从海量的数值计算进入到智能化操纵领域。
作为21世纪的工科大学生,不仅要熟练地利用通用微机进行各类数据处置,还要把运算机技术运用到专业领域或相关领域,即具有“开发”能力。
随着技术的进展,单片机作为小型智能化操纵设备取得了愈来愈多的用途,专门是以单片机为核心的操纵设备取得了有效性的进展,愈来愈用于社会和公共生活。
本文介绍了一款基于51单片机智能报警门铃。
并详细地提出了基于单片机智能报警门铃的软件和硬件设计的方式。
鉴于其有平安靠得住、价钱低廉、硬件电路简单、便于实现、易于改良等优势,市场前景良好。
这款门铃有门铃模块,报警模块,指示灯模块,晶振模块等组成。
具有一般门铃的功能,有客人来访时,能够通过按门铃发作声音提示主人开门当有人以非正常的方式开门时,警报器通过声音警报和红橙绿闪光报警,吓跑坏人。
关键字:
单片机,门铃,智能,报警。
ABSTRACT
WiththerapiddevelopmentofInternettechnologyandinformationcommunicationtechnology,informationtechnology,intelligentwaveissweepingeverycorneroftheworld,intelligentdoorbellsystemintothehouse,heischangingthehumansocietyall-round,whichchangespeople’slife.Soitisnecessarytodesignanintelligentdoorbell.WiththerapiddevelopmentofInternettechnologyandinformationcommunicationtechnology,informationtechnology,intelligentwaveissweepingeverycorneroftheworld,intelligentdoorbellsystemintothehouse,itisafullrangeofchangeinhumansociallife.Soitisnecessarytodesignanintelligentdoorbell.
Emergenceofsinglechipmicrocomputerisanimportantmileposttechnologydevelopmenthistoryonacomputer,whichmakesthecomputerfromthemassivenumericaltothefieldofintelligentcontrol.Asengineeringstudentsintwenty-firstCentury,notonlytobeskilledintheuseofmicrocomputerfordataprocessing,butalsototheapplicationofcomputertechnologyinthefieldofprofessionalorrelatedfield,whichhastheabilityof"development".Withthedevelopmentoftechnology,singlechipmicrocomputerassmallintelligentcontrolequipmenthasbeenusedmoreandmore,especiallythecontroldevicebasedonsingle-chipmicrocomputerasthecoretodeveloppractical,moreandmoreforthesocialandpubliclife.Thispaperintroducesa51singlechipmicrocomputerbasedintelligentalarmbell.Withtheproposedmethodandsoftwareandhardwaredesignofintelligentalarmbasedonthedoorbell.Inviewofitssafetyandreliability,lowprice,hardwarecircuitissimple,easytorealize,iseasytoimprovetheadvantages,themarketprospectisgood.
Thedoorbellmodule,alarmmodule,thelightmodule,crystalmodulesandothercomponents.Withordinarydoorbellfunction,whenguestsvisit,youcanringthebellsoundstoremindtheownertoopenthedoorwhensomeoneopenedthedoortonon-normalway,throughanaudiblealarmsirenandredorangegreenflashalarm,scareawaybadguys.
KEYWORDS:
MCU,doorbell,intelligent,alert
第一章绪论
选题背景
目前,我国的住宅进展已进入一个新的进展时期,住宅需求已从追求简单生存空间的数量型需求向追求数量、质量、功能、效劳等多重需求过渡。
随着运算机技术和微电子技术的进展,无线数字传输技术日趋完善,其重要性也取得人们普遍熟悉,相应的基于无线数字传输的产品也到处可见,例如无线门铃。
智能建筑是以后建筑的进展方向,现代高科技和信息技术正在由智能大厦走向智能住宅小区,进而走进家庭。
无线报警门铃集成了报警器和门铃的双向功能,当前的有线门铃需要布线,不仅花费人力、物力,而且阻碍居室美观,尤其关于像别墅这种带有院落的住宅,更显示出其局限性。
而无线报警门铃不但能够固定位置,同时能够由用户将接收器携带在必然范围的任意位置,方便、有效。
选题的意义
随着电子技术、微电子技术的飞速进展,微型运算机进展专门快,单片机技术成为自动操纵技术的核心之一。
单片机作为运算机的一个独特的分支,它是在一块芯片上集成了多种功能部件所组成的一台完整的、具有必然功能的单片微型运算机。
它打破了典型微型运算机按逻辑功能划分芯片结构的传统概念,以其体积小,功能强,性能价钱比高等优势普遍应用于诸多领域,如工业操纵系统、智能化仪表、数据搜集系统等,单片机技术的开发和应用水平已慢慢成为一个国家工业进展水平的标志之一。
本设计确实是在51单片机的基础上将传统门铃智能化,知足人们的现代化需求。
作为智能化的门铃,它拥有播放声音和报警等多种功能,有效性高,物美价廉,适用于批量化和小型化生产。
随着时期的前进和进展,操纵智能化、仪器小型化、功耗微小化取得普遍关注。
在这些领域中,单片机起到了举足轻重的作用,这就把单片机的应用提升到重要的地位,单片机应用系统设计就成为新的技术热点。
近几年来,随着市场上智能化楼宇的不断升温,门铃系统已作为智能化办公室和智能化住宅小区的一个重要组成部份,被各商家和用户所同意。
人们已开始适应用门铃系统代替传统的铁钥匙去治理各通道门,这使门铃系统取得了飞跃性的进展。
随着单片机技术的飞速进展,通过单片机实现人们对物质生活的知足,这将会日趋成为尔后的一个重要进展的方向。
本设计是介绍了由AT89C51单片机来组成电辅音乐门铃系统的工作进程,本系统要紧完成该电子门铃不仅具有一般电子门铃的功能,而且还具有一些扩展功能。
它的工作状态能够由用户自行设定等常规功能,并给来访者提供必要的语音和文字回应信息,另外。
这给人们生活提供了专门大的便利。
系统结构图
图1—1系统结构图
智能门铃的设计要求
靠得住性:
系统应保证长期平安的运动。
系统中的硬软件及信息资源应知足靠得住性设计要求。
平安性:
系统应具有必要的平安爱惜和保密方法。
抗干扰性:
系统应具有较强的抗干扰性,对各类用户的误操作应有或自动排除能力。
适应性:
系统应付不断进展和完善的统计核算方式、调查方式和指标体系具有普遍的适应性。
可扩充性:
系统中的硬软件应具有扩充升级的余地,不可因硬软件扩充、升级或改型而使原有系统失去作用。
有效性:
注重采纳成熟而有效的技术,使系统建设的投入产出比最高能产生良好的社会效益和经济效益。
先进性:
在有效的前提下,应尽可能跟踪国内外最先进的运算机硬软件技术、信息技术及网络通信技术,使系统具有较高的性能指标。
易操作性:
贯彻面向最终用户原那么,利用户操作简单直观,易于把握。
研究的要紧内容
本课题旨在设计一个智能门铃系统,能够完成以下功能:
一、具有一般门铃的功能,有客人来访时,能够通过按门铃发作声音提示主人开门。
二、当有人以非正常的方式开门时,警报器通过声音警报和红橙绿闪光报警,吓跑坏人。
3、在夜晚很黑的情形下,能够通过按键操纵小灯泡照明。
4、主人在门外时用钥匙开门正常进入,警报器解除,关上门手动打开开关;使警报器处于待机状态,继续警戒;当主人在家里时,有人来访能够手动在门
内解除警报器,再开门让客人进入。
第二章硬件设计
要紧元器件
AT89S52单片机
图2-1单片机引脚
自恢复开关
图2-2自恢复开关
LED指示灯
图2-3led指示灯
PNP三极管
图2-4PNP三极管
电阻
图2-5电阻
蜂鸣器
图2-6蜂鸣器
电容
图2-7电容
晶振
图2-8晶振
单片机的介绍
单片机综述
单片机是一种集成电路芯片,是采纳超大规模集成电路技术把具有数据处置能力的中央处置器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、按时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上组成的一个小而完善的微型运算机系统,在工业操纵领域的普遍应用。
从上世纪80年代,由那时的4位、8位单片机,进展到此刻的32位300M的高速单片机。
单片机技术的进展
第一时期(19741976)初始时期。
单片机为主,第一时期(1974—1976)——初始时期。
以4位单片机为主,功能比较简初始时期1974年美国Fairchild公司生产的第一台单片机年美国Fairchild公司生产的第一台单片机F单。
如1974年美国Fairchild公司生产的第一台单片机F8,采纳双片形功能简单。
式,功能简单。
第二时期(1976—1978探讨时期。
第二时期(19761978)——探讨时期。
单芯片形式,低档8位单片机。
探讨时期单芯片形式,低档8单片机。
1976年美国Intel公司生产的MCS-48系列单片机年美国Intel公司生产的MCS系列单片机,如1976年美国Intel公司生产的MCS-48系列单片机,这是第一台完全的8位单片机。
MCS-48的推出是在工控领域的探讨,尔后,各类8位单片位单片机。
MCS-48的推出是在工控领域的探讨,尔后,各类8的推出是在工控领域的探讨机纷纷应运而生。
机纷纷应运而生。
第三时期(1978—1982)完善时期。
第三时期(19781982)——完善时期。
提高电路的集成度,增加8位单完善时期提高电路的集成度,增加8片机的功能。
Intel公司在MCS-48基础上推出了完善的高级8公司在MCS基础上推出了完善的高级片机的功能。
如Intel公司在MCS-48基础上推出了完善的高级8位单片机系列MCS51。
MCS机系列MCS-51。
第四时期(1982—1990)巩固和进展时期。
进展8单片机、第四时期(19821990)——巩固和进展时期。
巩固进展8位单片机、巩固和进展时期巩固进展推出16单片机、向微操纵器进展,16位推出16位单片机、向微操纵器进展,强化了智能操纵器的特点。
如ADC、DAC、PWM、WDT、DMA集成到单片机将ADC、DAC、PWM、WDT、DMA集成到单片机。
第五时期(1990至今至今)全面进展时期。
第五时期(1990至今)——全面进展时期。
适合不同领域要求的单片机,全面进展时期适合不同领域要求的单片机,如各类高速大存储容量、强运算能力的高速、16位32位如各类高速、大存储容量、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片还有效于单一领域的廉价的专用型单片机。
专用型单片机,还有效于单一领域的廉价的专用型单片机。
单片机的要紧特点
集成度高,操纵功能强,靠得住性高,低功耗,低功耗,低电压,外部总线丰硕,功能扩展性强,体积小,本钱低,性价比高。
单片机的进展趋势
CMOS化单片机将具有更低的功耗电压。
CMOS化——单片机将具有更低的功耗、更低的电压。
单片机将具有更低的功耗、更低的电压高性能化——精简指令集(RISC)结构和流水线技术将精简指令集(流水线技术将高性能化精简指令集RISC)结构和流水线技术取得普遍应用。
高靠得住性——提高单片机的抗电磁干扰能力。
高靠得住性提高单片机的抗电磁干扰能力大容量化——扩大片内存储器容量。
扩大片内存储器容量。
大容量化扩大片内存储器容量多功能化——把众多的各类外围功能器件集成在片内,把众多的各类外围功能器件集成在片内,多功能化把众多的各类外围功能器件集成在片内如模/数转换器、数/模转换器、液晶显示驱动器等。
如模/数转换器、模转换器、串行扩展技术——SPI、I2C、Microwire、1-Wire等串SPI、Microware、Wire等串串行扩展技术行总线的引入,能够使单片机的引脚设计得更少,行总线的引入,能够使单片机的引脚设计得更少,单片机系统结构加倍简化。
的应用
目前单片机渗透到咱们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置,飞机上各类仪表的操纵,运算机的网络通信与数据传输,工业自动化进程的实时操纵和数据处置,普遍利用的各类智能IC卡,民用奢华轿车的平安保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的操纵,和程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。
更不用说自动操纵领域的机械人、智能仪表、医疗器械和各类智能机械了。
因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批运算机应用与智能化操纵的科学家、工程师。
单片机普遍应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化治理及进程操纵等领域,大致可分如下几个范围:
1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、操纵功能强、扩展灵活、微型化和利用方便等优势,普遍应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采纳单片机操纵使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采纳电子或数字电路加倍壮大。
例如周密的测量设备(功率计,示波器,各类分析仪)。
2.在工业操纵中的应用用单片性能够组成形式多样的操纵系统、数据搜集系统。
例如工厂流水线的智能化管芯片,电梯智能化操纵、各类报警系统,与运算机联网组成二级操纵系统等。
3.在家用电器中的应用, 能够如此说,此刻的家用电器大体上都采纳了单片机操纵,从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。
4.在运算机网络和通信领域中的应用,现代的单片机普遍具有通信接口,能够很方便地与运算机进行数据通信,为在运算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,此刻的通信设备大体上都实现了单片机智能操纵,从电话,机、小型程控互换机、楼宇自动通信呼唤系统、列车无线通信、再到日常工作中到处可见的移动,集群移动通信,无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用,单片机在医用设备中的用途亦相当普遍,例如医用呼吸机,各类分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼唤系统等等。
6.在各类大型电器中的模块化应用,某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各类电路中进行模块化应用,而不要求利用人员了解其内部结构。
如音乐集成单片机,看似简单的功能,微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理),就需要复杂的类似于运算机的原理。
如:
音乐信号以数字的形式存于存储器中(类似于ROM),由微操纵器读出,转化为模拟音乐电信号(类似于声卡)。
在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低了损坏、错误率,也方便于改换。
7.单片机在汽车设备领域中的应用,单片机在汽车电子中的应用超级普遍,例如汽车中的发动机操纵器,基于CAN总线的汽车发动机智能电子操纵器,GPS导航系统,abs防抱死系统,制动系统等等。
另外,单片机在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分普遍的用途。
设计原理
简易的工作原理说明用以下图表示
图2-9工作原理图
系统操纵电路图
图2-10系统操纵电路图
各模块介绍
单片机最小系统
图2-11单片机最小系统
按键模块
按键电路由几个轻触开关组成按键用来调整时刻和设定闹钟,操纵各个电路。
其一端直接接到单片机的端口,另一端接地,当按下按键时,相应的端口变成低电平,通过检测这一低电平就能够够判定是哪个键按下,从而作相应的操作。
当有人按门铃正常进入时,能够用开关使门铃发出响声。
当有人用意以非法手腕进入时,单片机操纵红橙绿灯光给主人必然的提示,并操纵蜂鸣器发出警报,吓退坏人。
当有人按门铃时,能够在室内用开关操纵灯光为室外提供照明。
图2-12按键模块图
夜间照明模块
此部份超级简单,在室内设置一个电路,通过按键,能够在夜间清楚的看清门外的情形。
图2-13背光灯模块图
报警模块
在单片机应用系统中,一样的工作状态能够通过指示灯或数码显示来指示,供操作人员参考,了解系统的工作状况。
但关于某些紧急状态,比如系统检测到的错误状态等,为了使操作人员不至于轻忽,及时采取方法,往往还需要有某种更能引人注意,提起警觉的报警信号。
这种报警信号通常有三种类型:
一是闪光报警,因为闪动的指示灯更能提示人们注意;二是鸣音报警,发出特定的音响,作用于人的听觉器官,易于引发和增强警觉;三是语音报警,不仅能起到报警作用,还能直接给出警报种类的信息。
其中,前两种报警装置因硬件结构简单,软件编程方便,常常在单片机应用系统中利用;而语音报警尽管警报信息较直接,但硬件本钱高,结构较复杂,软件量也增加。
报警模块它有必然的警戒能力和判定能力,在不同情形下会做出相应的报警反映。
该电路由断线导线和音响发生器和音频放大器组成。
当有人非正常进入门内使,电路断路,警报灯在上面电路的操纵下不断闪烁,形成红橙绿三种颜色,起到警示作用。
图2-14报警模块图
门铃模块
音乐门铃的设计方案,把握了汇编语言的编程方式,并熟练的运用AT89C51单片机按时器产生固定频率的方波信号。
推动喇叭发出旋律,音乐是由音符组成的,不同的音符是由相应的频率的震动产生,产生不同的音频要有不同固定周期的脉冲信号。
要产生音频脉冲,只要算出某一音频的周期(1/F),然后将此周期T除以2,即为半周期的时刻。
咱们利用单片机的内部按时器T0,使其工作在计数器模式1,初始化适当的计数值TH0及TL0和即时那个半周期的时刻,每当记上取得此频率的脉冲。
引脚接LM386作音频功放,然后输出到扬声器,从而发出美好的乐声。
图2-15门铃模块图
晶振模块
8051片内设有一个由反相放大器所组成的震荡电路,时钟电路可由内部和外部方式产生。
接上按时元件,内部震荡电路就产生自激震荡。
按时元件通常采纳石英晶体和电容组成的并联谐振电路。
时钟发生器把振荡频率两分频,产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机利用。
P1在每一个状态S的前半部份有效。
P2在每一个状态的后半部份有效。
图2-16晶振模块图
复位模块
以下图为单片机的复位电路,输入端显现高电平常实现复位何须和初始化.在振荡器运行的情形下,要实现复位操作,
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