电子产品设计实验实验报告.docx
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电子产品设计实验实验报告.docx
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电子产品设计实验实验报告
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键
班级:
电子1202
学号:
201215034
设计题目:
红外防盗报警系统
一、设计意义:
随着社会经济的飞速发展和人民物质生活水平的不断提高,人们对其住宅的要求也越来越高,表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所,而且对其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。
随着流动人口迅速增加,盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势,并且危害越来越严重,人们越来越渴望有一个安全生活的空间,但是犯罪分子的作案手段越来越高明,他们甚至采用一些高科技的作案手段,使得以往那种依靠安装防盗门窗、或靠人防的防方式越来越不能满足人们日常防的要求;人们迫切需要一种智能型的家庭安全防报警系统,及时发现各种险情并通知户主,以便将险情消灭在萌芽状态,保证居民的生命财产不受损失。
目前,国市场上的防盗报警器系统大部分是国外品牌,国防盗报警器产品厂商发展时间比较短,真正取得长足发展也是在2000年以后,特别是在2004年国有些厂商迅速成长,投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。
但是与国外厂商相比还有很大差距。
现阶段,大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌,其中,安装的国外产品主要来自于美国、日本和国,这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的份额。
这主要是因为,在产品供给市场上,绝大部分国外品牌来自美国和日,防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟,产品功能稳定,性能完善,再加上进入我国是时间较早,所以在我国市场上占有相当大的份额。
因此我做这个产品的目的在于,使每个人都能用上性价比好的产品,让更少的人受到财产的损失。
2、工作原理:
在门的边框上,安装红外对射管,用以检测是否有人通过。
在门钥匙处有一个触发开关,用来判断是否是正常开门。
当门钥匙没有打开,而且有人通过时,也就是非正常进入,红外对管没有检测到信号,输入高电平到单片机,单片机输出信号到蜂鸣器和红色的LED灯,同时LCD1602显示“WARING!
THETHIEFARECOMING”,告诉用户有小偷闯入,提醒注意,只有通过按下复位开关警报才可以解除。
当钥匙打开门,并且有人通过时,也就是正常开门,单片机输出信号到绿色LED灯上,同时LCD1602上显示“SAFETYWELCOMEMASTER”告诉用户是正常开门,欢迎回来。
三、系统硬件设计:
1)关键器件介绍:
1.LCD1602简介:
1602液晶也叫1602字符型液晶,它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。
它是由若干个5x7或者5x11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,每位之间,有一个点距和行间的作用,正因为如此所以它不能很好地显示图形。
LCD1602是指显示的容为16*2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块。
字符集:
1602液晶模块部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:
阿拉伯数字,英文字母的大小写,常用的符号,日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母‘A’代码是41H,显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母A了。
在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值,如’A’。
因为CGROM储存的字符代码与我们PC中的字符代码是基本一致的,因此我们在向DDRAM写C51字符代码程序时甚至可以直接用P1=‘A’这样的方法。
PC在编译时,就把‘A’先转换为41H代码了。
字符代码0x00~0x0F为用户自定义的字符图形RAM(对于5*8点阵的字符,可以存放8组,对于5*10点阵的字符,可以存放4组),就是CGROM了。
0x20~0x7F为标准的ASCII码,0xA0~0xFF为日文字符和希腊文字符,其余字符码没有定义。
引脚说明:
第一引脚—GND;第二引脚—Vcc;第三引脚—V0,是液晶显示器对比度调整端;第四引脚—RS,寄存器选择,高电平为数据寄存器,低电平为指令寄存器;第五引脚—RW为读写信号线,高电进行读操作,低电平进行写操作;第六引脚—E,使能端;第七~第十四引脚—双向数据端;第十五,十六引脚—背光灯;
2.HS0038简介
红外接收头,接收红外信号频率为38kHz,周期约为26us,同时能对信号进行放大、检波、整形,得到TTL电平的编码信号,这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路设计工作,方便使用。
外观上看,HS0038为直立侧面收光型,黑色环氧树脂封装,不受日光,荧光灯等光源的干扰,附磁屏蔽,功耗低,灵敏度高。
用在小功率发射管发射信号情况下,其接收距离可以达到35m。
它能与TTL,COMS电路兼容。
三个管脚分别为GND,+5v电源,解调信号输出端系统组成和实现体系系统硬件电路主要组成:
1、供电电源电路(给微处理器89c51和红外一体化接收头HS0038提供工作需要的+5V电压);
2、微控制器89c51系统;
3、红外接收电路(接收系统所配备遥控器所发出的红外信号);
4、看门狗和EEPROM存储电路;
5、执行电路;
3.AT89c51单片机简介:
是一种带4k字节FLAH存储器的低电压、高性能COMS8位微处理器,俗称单片机。
128字节部RAM,32个I/O口线,两个16位定时器/计数器,一个5向量级中断结构,一个全双工串行通信口,片振荡器及时钟电路。
同时,89c51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的容,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复位。
2)原理图设计:
如图3.1
图3.1电路原理图设计
3)线路板图设计:
如图3.2
图3.2电路板图设计
四、系统软件设计:
1)流程图设计:
如图4.1
图4.1流程图设计
2)关键程序介绍:
sbitlcden=P2^7;
sbitlcdrs=P2^5;
sbitlcdrw=P2^6;
ucharcodetable1[]="WARING!
!
!
!
";
ucharcodetable2[]="THIEFARECOMING";
ucharcodetable3[]="SAFETY";
ucharcodetable4[]="WELCOMEMASTER";
ucharcodetable5[]="*COMEINPLEASE*";
sbitIR=P1^3;
sbitV=P2^0;
sbitLG=P2^1;
sbitLR=P2^2;
sbitkey=P2^3;
sbits=P2^4;
sbitf=P1^1;//38k信号发生
sbitp=P1^6;
voiddelay(intx)//延时函数
{
inti,j;
for(i=x;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
voidtx()//中断初始化函数
{TMOD=0x01;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
TH0=(65536-6)/256;
TL0=(65536-6)%256;
}
voidlcd_(uchar)//LCD1602命令初始化函数
{
lcden=0;
lcdrw=0;
lcdrs=0;
P0=;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
voidlcd_dat(uchardat)//LCD1602数据初始化函数
{lcdrs=1;
lcdrw=0;
P0=dat;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
voidinit()
{
lcden=0;
lcdrw=0;
lcd_(0x38);
delay(5);
lcd_(0x0c);
delay(5);
lcd_(0x06);
delay(5);
lcd_(0x80);
}
main()//主函数
{init();
tx();
while
(1)
{uinti=0;
p=!
p;
delay(20);
V=1;
LG=0;
LR=1;
if(key==1)//正常开门
{LR=1;
for(i=0;i<16;i++)
{
lcd_dat(table3[i]);
}
lcd_(0x80+0x40);//换行
delay
(2);
for(i=0;i<16;i++)
{
lcd_dat(table4[i]);
}
delay
(2);
break;
}
if(key==0&&IR==0)//非正常开门
{LG=0;
p=0;
while
(1)
{
LR=!
LR;
V=!
V;
delay(20);
for(i=0;i<16;i++)
{
lcd_dat(table1[i]);
delay
(2);
}
lcd_(0x80+0x40);
delay
(2);
for(i=0;i<16;i++)
{
lcd_dat(table2[i]);
delay
(1);
}
if(s==0)
delay
(2);
if(s==0)
break;
}}}
}
txf()interrupt1//中断函数,定时器中断
{
TH0=(65536-6)/256;
TL0=(65536-6)%256;
f=~f;}
5、总结报告:
经过这次的电子产品设计与制作实验,我才真正明白一个产品从概念到成品这一过程是多么的不简单。
最开始我的想法是,不加LCD1602模块的,但是如果不加的话自己觉得产品太过于简单,于是我在原来的想法上又自己加以改进,并且我之前没有自学LCD16002的知识,好在我有单片机的资料,自己看教学视频,才慢慢的把LCD1602的部分知识掌握了,仅仅是入门级的,没有学太深。
自己的想法有了,然后开始仿真,用的是Proteus软件。
我在原来的电路图上加上一个LCD1602模块,通过上网查资料,将LCD1602的电路原理图看明白电路是怎么接的,需要什么器件都非常清楚。
查找相关的资料,明白它的工作原理。
将电路图接好后,接下来就是要进行代码的编写。
因为之前都有查资料,而且我用的是红外对射管,不是热释电红外管,所以在使用对管的时候需要特别注意的是,HS0038红外接收管需要38KHz的信号才可以,否则是不会正常工作的,因此我需要在单片机上自己产生一个38k信号发射引脚,接到红外发射管上,我选择的是p1.1口。
HS0038是有3个引脚的,一个电原,一个接地,还有一个是输出引脚,而且它输出的信号的TTL信号,可以直接接单片机的引脚,比较方便。
在程序里面我加了一个定时器中断函数,用来产生38k信号,所以在程序里面可以找到中断初始化函数,然后还要一个LCD1602的初始化的程序,因为如果不加初始化的函数,那么LCD1602显示的时候将会出现错误。
程序主要的部分几乎就出来了,需要显示的容我用的是数组,这样可以连续显示。
经过自己慢慢的调试,在Proteus上仿真,得到了比较满意的效果。
接下来是进行电路原理图的设计,用的是DXP软件,因为之前仿真原理图已经出来了,在设计电路原理图的时候还是比较快的,因为只要按照仿真图进行电路图设计。
比较复杂的一项工作就是电路板的设计,因为我们使用的电路板是单层的,所以在设计的时候,不能出现双层的布线,因此最为麻烦的就是布线了,原本打算不自动不显得,因为怕出现多个双层先,后来老师教了我们一点DXP布线的知识,才觉得这个软件功能确实很强大,然后我就自动布线,在布线之前需要将元器件摆好位置,不能随意摆放,不然连出来的线会有很多是断的,不能打印制作电路板。
布线布好后,需要调节焊盘和线宽,毕竟是要做出来实物的,所以这方面不能马虎,否则做出来的就是一个废品。
经过打印,腐蚀,打孔和焊接等一系列工序后,终于将产品做出来的,最后一步就是实物调试了。
不知道怎么回事,我的产品就是调不出来,首先红外对管不工作,但是用遥控器代替红外发射二极管,红外接收管能正常工作,因此,找到不能工作的原因就是发射二极管驱动不够,没有38k信号,我在实验室测试的时候,也发现了,示波器观察P1.1口输出信号是46us的,而我需要的是26us的,实际的要大,所以信号频率就小。
遇事我就修改定时器中断的初值,发现不管怎么修改,输出信号永远都是46us的,所以觉得是不是硬件电路没有设计好,后来我决定用遥控器来代替红外二极管。
在这个问题解决后,新的问题又来了,LCD1602不工作,我仔细对比资料图,发现各个引脚没有接错,在自己的开发板上能够显示正确的信息,说明我的程序是没有错误的。
将上一个错误与这个错误进行总结,最后觉得是自己的硬件电路没有设计好,问老师和同学才知道,可能是自己在设计的时候没有注意电阻的大小,没有正确匹配电阻值,导致单片机和各个元器件工作不正常,所以设计不出来产品。
后来在老师的允许下我重新设计并且制作了第二块电路板,我也将红外发射二极管的驱动电路重新设计,每个电阻和电容我也重新匹配,保证和网上的资料相差不会太大。
在第二块电路板设计完之后,我又开始调试,发现这次比上一次的产品强了很多,LCD1602显示是正常的,能够显示正确的信息,但是对比度还是没有调节好,不管怎么调节,对比度就是不能调到最好的位置,个人觉得是电位器没有选好。
这个问题不大,关键还是发射二极管还是不能正常工作,这一点是我意料之外的,因为我是按照老师画的驱动电路进行设计的,结果还是不能正常工作。
我也努力的调试,修改我的定时器初值,通过示波器观察还是不能达到26us的水平,而且蜂鸣器发声不是特别大,需要接一个上拉电阻,这样才能响亮。
最后产品也做出来了,虽然不是很完美,但是这都是我自己从设计到编程全是自己完成的,学到了很多自己以前没有学过的知识,收获很大。
同时,在设计的时候,得到了同学以及老师的帮助,让我知道了团结的重要性,大家一起做,合作才能出好的作品。
自己在设计的过程中也明白了自己的不足,在今后的学习中会弥补自己的不足,为自己的未来打好基础!
六.产品实物图:
图6.1实物图
图6.2报警图6.3正常工作
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