郑州科技学院《单片机》课程设计题目基于按键控制的声光报警器学生姓名王阳专业班级电动五班学号xxx院（系）电气工程学院指导教师叶冬完成时间 2015年 11 月 6 日目录1 课程设计的目的 (1)2课程设计的任务与要求 (2)3设计方案与论证 (3)3.1方案选择与论证 (3)3. 2 声光报警器的流程图 (4)4设计原理及功能说明 (5)4.1 元器件选用原理 (5)4.2 总体电路图 (5)5单元电路的设计（计算与说明） (5)5.1 声光报警电路设计 (6)5.2 单片机最小系统设计 (7)6硬件的制作与调试 (5)6.1 制作工具的操作 (8)6.2 声光报警器的调试 (9)7总结 (10)参考文献 (15)附录1：总体电路原理图 (18)附录2：实物图 (19)附录3：元器件清单 (20)附录4：程序 (19)1课程设计的目的声光报警器在实际的生活中可以见到许多，运用于生活的许多方面，既有硬件实现的，也有硬件和软件同时控制执行。
本课题基于微机原理与接口技术的学习，运用汇编语言实现一个声光报警器的功能。
报警和发光同步进行。
因此用它进行报警探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强。
报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防区内的侵入行为，产生报警信号，一旦发生突发事件，就会向人们发出报警提示，从而让人即使采取应对措施。
同时，通过课程任务设计，可以很好的对课本知识运用于实践，同时也可以激发学习于专业相关的一些知识，从而扩大自己知识面的广度。
其次，通过课题任务设计，在让我们思考使用学习工具的同时也学会去发现问题解决问题这一过程。
2.课程设计的任务与要求（1）设计一种基于按键控制的声光报警器。
（2）基于单片机最小系统上按照电路设计焊接好各元器件，运用汇编语言实现一个声光报警器的功能。
（3）当报警按钮按下时扬声器报警，在报警期间报警指示灯亮，当报警解除按钮按下则解除报警。
(4) 在设计电路的过程中熟练地掌握各个元器件的用途。
(5)了解电路板的制作流程。
(6)掌握电路板的焊接方法与技巧。
3.设计方案与论证3.1 方案选择与论证方案一：硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射与接收电路、声光报警电路四部分。
单片机采用STC89C52.采用12 MHz 高准确度的晶振，减小测量误差。
超声波传感器采用压电式超声波换能器，设置单片机端口P2.7 输出超声波换能器所需的40 kHz 的方波信号，端口P3.2 监测超声波接收电路输出的返回信号。
显示电路采用KXM12864M 显示屏。
声光报警电路由发光二极管和蜂鸣器组成。
主控电路如图所示：图3-1方案一电路图方案二：基于单片机最小系统上按照电路设计焊接好各元器件，利用P1.0接报警灯，P1.1接报警喇叭P3.2口用来接按钮控制报警器的启动和停止，P1.0口用来输出方波、发声，P1.1口对灯进行控制为使扬声器用1kHZ信号响100ms，500Hz信号响200ms要用定时器中断，利用定时器T1方式1工作，产生方波，由P1.0输出驱动喇叭发声。
声音的改变调用延时子程序的次数来实现设晶振频率为12MHz。
基于音乐播放器基础上，通过按钮控制用于驱动喇叭发出报报警的声音。
P3.2 INT0（外部中断0）、P3.3 INT1（外部中断1）。
电路原理图如图所示：图3-2报警器总原理图本课题基于微机原理与接口技术的学习，运用汇编语言实现一个声光报警器的功能。
报警和发光同步进行。
因此用它进行报警探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强。
报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防区内的侵入行为，产生报警信号，一旦发生突发事件，就会向人们发出报警提示，从而让人即使采取应对措施。
根据以上方案，我们最后选用方案一，方案一在成本上比较低廉，而且质量性能上也比较好。
更利于课题的成功，对实验造成的不利因素相对之下比较少。
3.2 声光报警器的流程图图3-3 报警器流程图4 设计原理及功能说明4.1 元器件选用原理（1）AT89C51芯片的介绍本设计的控制器模块选用AT89S51，AT89S51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，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单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51管脚说明:ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。
采用40引脚双列直插封装形式，AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。
VCC：供电电压。
GND：接地P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 INT0（外部中断0）P3.3 INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 WR（外部数据存储器写选通）P3.7 RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
图4-1 AT89C51引脚图（2）驻极体话筒的介绍驻极体是一种具有持久性极化的固体电介质。
当蜡和松香的混合物在外加强电场中从融熔态固化后，再除去外电场时，混合物固体会长期保持极化状态。
驻极体可以在周围空间产生电场，因此可以类比于永磁体的一种带电体。
驻极体中存在着大量微观的电偶极子，它们通常混乱取向而显不出宏观的极化。
这些偶极子可以在高温及外电场作用下取向,冷却后再去掉电场,取向被冻结下来而保留某个方向上占优势的宏观极化。
但是在一些驻极体中还能得到大约10-2μC/m2的极化强度。
驻极体是弛豫时间较长的处于亚稳态化了的电介质。
当去掉外加电场时，其极化强度会逐渐减小，它的表面电荷就按指数规律或接近指数规律逐渐衰减。
室温下驻极体的极化状态可以长期保存，但在高温下则衰减得很快。
驻极体具有体电荷特性，即它的电荷不同于摩擦起电，既出现在驻极体表面，也存在于其内部。
若把驻极体表面去掉一层，新表面仍有电荷存在；若把它切成两半，就成为两块驻极体。
这一点可与永久磁体相类比，因此驻极体又称永电体。
图4-2 驻极体内部结构（3）晶振的介绍晶体振荡器，简称晶振。
在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。
由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。
这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率，一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。
4.2 总体电路图5 单元电路的设计5.1 声光报警电路的设计当报警按钮按下时扬声器报警，扬声器用1kHZ信号响100ms，500Hz 信号响200ms，交替进行声响报警，在报警期间报警指示灯亮，当报警解除按钮按下则解除报警。
如图为声光报警部分电路：5.2 单片机最小系统设计时钟电路是单片机的心脏，它用于产生单片机工作所需要的时钟信号。
单片机本身就是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按时序进行工作。
单片机的时钟产生方法有内部时钟方式和外部时钟方式，大多数单片机应用系统采用内部时钟方式，本系统采用的亦是内部时钟方式。
在MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，XTAL1、XTAL2引脚分别为该反相放大器的输入端和输出端，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。
此电路采用11.0592MHz的石英晶体。
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是系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。
MCS-51单片机的复位电路由片内、片外两部分组成，进行复位操作时，外部电路需在复位引脚RST端产生大于两个机器周期的高电平信号，RST引脚通过片内施密特触发器与复位电路相连CS-51单片机的复位操作有两种方式：上电复位和上电按钮复位，本电路采用的是上电按钮复位。
图 5.2 单片机的时钟电路6. 硬件的制作与调试6.1 制作工具的操作(1)焊接的注意事项良好的焊接是实验成功的重要保证；反过来说，焊接不良，往往会使实验失败，甚至损毁元器件。