本科课程设计报告题目：基于C51单片机的声光报警器设计院（系）：电气与信息工程学院专业：电子信息工程班级：姓名：学号：2009021986指导教师：设计日期：2012年11月29日报告书写要求1、报告封皮标题栏为宋体小三号居中，下划线需右边对齐。

2、报告的撰写要求条理清晰、语言准确、表述简明。

报告中段首空两个字符，中文字体为宋体五号，数字、字符、字母为Times New Roman五号，且单教研室主任意见:3、报告中插图应与文字紧密配合，文图相符，技术容正确。

每个图都应配有图题（由图号和图名组成）。

图题（宋体小五号）置于图下居中，其中图号按顺序编排，图名在图号之后空一格排写。

图中若有分图时，分图号用(a)、(b)等置于分图之下。

4、报告中插表应与文字紧密配合，文表相符，技术容正确。

表格不加左、右边线，每个表应配有表题（由表号和表名组成）。

表题（宋体小五号）置于表上居中，其中表号按顺序编排，表名在表号之后空一格排写。

5、报告中公式原则上居中书写。

若公式前有文字（如“解”、“假定”等），文字顶格书写，公式仍居中写。

公式末不加标点。

公式序号按顺序编排，如报告中第一部分的第一个公式序号为“（1-1）”，文中引用公式时，一般用“见式（1-1）”或“由公式（1-1）”。

6、参考文献反映报告的取材来源，是报告不可缺少的组成部分，参考文献数量一般为8～10篇。

引用文献标示应置于所引容最末句的右上角，用小五号字体。

所引文献编号用阿拉伯数字置于方括号“[ ]”中，如“二次铣削[1]”。

参考文献应按在文中出现的顺序编排，常用参考文献编写项目和顺序规定如下：(1)著作图书文献：序号└─┘作者．书名．版次．出版者，出版年：引用部分起止页第一版应省略(2)翻译图书文献：序号└─┘作者．书名．译者．版次．出版者，出版年：引用部分起止页第一版应省略(3)学术刊物文献：序号└─┘作者．文章名．学术刊物名．年，卷（期）：引用部分起止页(4)学术会议文献：序号└─┘作者．文章名．编者名．会议名称，会议地址，年份．出版地，出版者，出版年：引用部分起止页(5)学位论文类参考文献：序号└─┘研究生名．学位论文题目．学校及学位论文级别．答辩年份：引用部分起止页7、若设计完成实物制作需在报告后附录硬件电路原理图和实物测试图，附录的序号采用“附录1”、“附录2”等，并注明附录的容。

8、设计报告应按如下容和顺序A4纸双面打印（标注页码）、左侧装订成册。

4、设计容（应用的技术原理及具体的实现方法）一、系统硬件实现1 主控电路设计硬件设计中最核心的器件是单片机80C51，它一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字电压值经计算机处理得到相应的二进制代码，与设定的值作比较。

整个系统的软件编程就是通过汇编语言对单片机80C51实现其控制功能。

1.1 80C51的基本结构80C51单片机主要由以下部分组成：（1）CPU系统8位CPU，含布尔处理器；时钟电路；总线控制逻辑。

（2）存储器系统4KB的程序存储器（ROM/EPROM/Flash，可扩至64KB）；128KB数据存储器（RAM，可再扩64KB）；特殊功能寄存器SFR。

（3）I/O口和其他动能单元4个并行I/O口；2个16位定时/计数器；1个全双工异步串行口；中断系统（5个中断源，2个优先级）。

1.2 80C51单片机的的封装和引脚80C51系列单片机采用双列直插式（DIP）.QFP44（Quad Flat Pack）和LCC（Leaded Chip Caiier）形式封装。

这里仅介绍常用的总线型DIP40封装。

40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类：电源、时钟、控制和I/O引脚，在这里不作详细介绍。

1.3 80C51单片机的时钟(1)振荡器和时钟电路80C51部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟脉冲，外部还需附加电路。

80C51的时钟产生方法有以下两种。

a 部时钟方式利用芯片部的振荡器，然后在引脚XTALl和XTAL2两端跨接晶体振荡器（简称晶振），就构成了稳定的自激振荡器，发出的脉冲直接送入部时钟电路。

外接晶振时，Cl和C2的值通常选择为30pF左右；Cl、C2对频率有微调作用，晶振或瓷谐振器的频率围可在1.2MHz～12MHz之间选择。

为了减小寄生电容，更好地保证振荡器稳定、可靠地工作，振荡器和电容应尽可能安装得与单片机引脚XTALl和XTAL2靠近。

图1 80C51时钟电路接线方法b 外部时钟方式此方式是利用外部振荡脉冲接入XTALl或XTAL2。

HMOS和CHMOS单片机外时钟信号接入方式不同。

表1 80C51单片机外部时钟接入方法芯片类型接线方法XTAL1 XTAL2HMOS 接地接片外时钟脉输入端（引脚需接上拉电阻）悬空CHMOS 接片外时钟脉冲输入端1.4 80C51单片机的复位在整个声光报警系统中，要进行实验，必须对整个系统先复位。

复位是单片机的初始化操作。

单片机系统在上电启动运行时，都需要先复位。

其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，因而，复位是一个很重要的操作方式。

但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部复位电路才能实现。

单片机的外部复位电路有上电复位和上电和按键均有效的复位两种。

我们在设计单片机复位时，选用上电复位。

上电复位利用电容器的充电实现。

图2-1是80C51单片机的上电复位电路。

图中给出了复位电路参数。

图2-2是80C51单片机的上电+按键复位电路。

上电要求接通电源后，单片机实现自动复位操作。

上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。

RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。

该电路典型的电阻值和我电容参数为：晶振为12MHZ，电容值为10uF，电阻值为8.2K。

图2-1上电复位电路图2-2上电+按键复位电路复位状态：初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0～R7）的状态，复位时，ALE和成输入状态，即ALE== 1，片RAM不受复位影响。

复位后，P0～P3口输出高电平且使这些双向口皆处于输入状态，并将07H写入堆栈指针SP，同时将PC和其余专用寄存器清0。

此时，单片机从起始地址0000H 开始重新执行程序。

所以，单片机运行出错或进入死循环时，可使其复位后重新运行。

2外围接口电路设计2.1 NIS-09声光传感器简介在设计中我们之所以选用NIS-09声光传感器，是因为它的输出模拟量与我们所用的A/D转换器输入等级相符合。

（NIS-09声光传感输出电压是5.6+0.4v，A/D转换器的输入量程是0～+10V）在本次设计中，我们选用NIS-09声光传感器。

它是离子式烟雾传感器，是日本NEMOTO公司专为检测延误而精心设计的新型传感器。

检测方式：离子型，一源两室。

放射参数：电源电压是DC 9v，输出电压是5.6+0.4v电流损耗是27+3pA ，灵敏度是0.6+0.1v。

特性参数如下表所示：a灵敏度特性（根据UL217标准风速0.1M/秒）b电源电压特性（25℃60﹪RH）c温湿度特性温度特性（温度60﹪）d温度特性（温度25℃）源：放射元素是媚241，放射量是平均33.3KBq.=0.9uCi（29K——37KBq）。

工作环境：电源电压是DC6.0-18.0V，最大24V；温度是0-50℃，最大-10-60℃，温度95﹪。

保存温度-25-80℃，温度95﹪。

AD574AAD574A型快速12位逐次比较式A／D转换器为美国模拟器件公司产品。

一次转换时间为25μs，转换速率为40MSPS，分辨率12位，非线性误差小于±1/2LSB。

采用28脚双立直插式封装，各引脚功能如图3-6所示，图3是其管脚图。

图3 管脚图AD574A引脚功能:DB11～DB0:12位数据输出线。

DB11为最高，DB0为最低，它们可由控制逻辑决定是输出数据还是对外成高阻状态。

12/8：数据模式选择。

当此引脚输入为高电平时，12为数据并行输出；当此引脚为低电平时，与引脚A0配合，把12位数据分两次输入。

应该注意，此引脚不与TTL兼容，若要此引脚为高电平，应直接按脚1；若要此引脚为低电平，应接引脚15.A0：字节选择控制。

此引脚有两个功能，一个功能是决定方式是12位是8位。

若A0=0，进行全12位转换，转换时间为25us；若A0=1,仅进行8位转换，转换时间为16us，另一个功能是决定输出数据是高8位还是低4位。

若A0=0，高8位数据有效；若A0=1，低4位有效，中间4位为“0”，高4位为高阻状态。

因此，低4位数据读出时，应遵循左对齐原则（即：高8位+低4位+中间4位的‘0000’）。

CS:芯片选择。

当CS=0时，AD574A被选中；否则AD574A不进行任何操作。

R/C：读/转换选择。

当R/C=1时，允许读取结果；当R/C=0，允许A/D转换。

CE：芯片启动信号。

CE=1时，允许读取结果，到底是转换还是读取结果与R/C有关。

STS：状态信号。

STS=1表示正在进行A/D转换，STS=0表示转换已完成。

REFOUT：+10V基准电压输出。

REIN准电压输入。

只有此脚把从“REFOUT”脚输出的基准电压引入到AD574A部的12位DAC(AD565),才能进行正常的A/D转换。

BIPOFF：双极性补偿。

此引脚适当连接，可实现单极性或双极性输入。

10VIN：10V量程模拟信号输入端。

对单极性信号为10V量程的模拟信号输入端，对双极性信号为±5V模拟信号输入脚。

20VIN：20V量程输入端。

单极性信号为20V量程模拟信号输入端，对双极性信号为±10V 量程模拟信号输入脚。

DG：数字地。

各字电路（译码器、门电路、触发器等）及“+5V”的电源地。

AG：模拟地。

各模拟器件（放大器、比较器、多路开关、取样保持器等）地及“+15V”和“-15V”电源地。

VLOG：逻辑电路供电输入端，‘+5V’.VCC:正电源端，VCC=+12～+15V。

VEE：负电源端，VEE=-15～-12V。

AD574A的单极性和双极性输入如图4所示图4-1单极性输入图4-2 双极性输入单极性输入电路：如图4-1所示是AD574A系列的模拟量单极性输入电路。

当输入电压为VIN=0～+10V时，应从引脚10VIN输入，当VIN=0～20V，应从20VIN输入。

数字量D为无符号二进制码，计算公式为D=4096VIN/VFS。

图中电位器RP1用于调零，即保证在VIN=0时，输出数字量D为零。

双极性输入电路：电路图如图4-2所示。

图中RP2用于调整增益，其作用与图4-1中RP2的作用相同。

图中RP1用于调整双极性电路输入零点。