XINYU UNIVERSITY 课程设计报告题目基于单片机的声光报警器的设计二级学院机械工程学院专业机电一体化班级学号学生姓名指导教师目录第1章序言 (1)第2章计划任务书 (2)2.1、课题要求 (2)2.1.1任务设计要求 (2)2.1.2软件设计要求 (2)2.2设计内容 (2)2.3元器件清单 (2)第3章芯片介绍 (3)3.1 AT89C51简介 (4)3.2 主要特性 (4)3.3特性概述 (5)3.4 管脚说明 (5)3.5 振荡器特性 (6)3.6 芯片擦除 (6)第4章设计要求及制作 (7)4.1硬件电路设计 (7)4.1.1 时钟电路 (7)4.1.2 复位电路 (7)4.1.3 报警电路 (8)4.1.4 声光报警输出电路 (8)4.1.5 设计电路 (9)4.2 总体设计思路与方案 (9)4.2.1 整体方案 (9)4.2.2 程序流程图 (10)4.3 软件程序设计 (11)4.3.1 软件设计框图 (11)4.3.2 程序设计 (11)总结 (12)参考文献（References） (13)序言近年来，随着我国经济的迅速发展，城乡居民的生活水平有了显著提高，尤其是城镇居民的居住条件不断改善，人们在解决了居住问题后，日益关心的是居住是否安全。
在购房时，安全性是考察物业管理水平是否完善的一个重要条件。
尤其是那些流窜作案的犯罪分子，往往选择居民小区作为攻击目标，入室盗窃抢劫案件屡屡发生，以往的依赖小区保安人防为主的防范措施已满足不了人们的要求。
利用安全防范技术进行防范首先对犯罪分子有种威慑作用，使其不敢轻易作案。
如我们这次设计的简易安防声光报警器，可以安装在门口或玄关处，当有不法分子闯入时，利用门禁报警和红外报警双重保险，一方面可以提醒主人危险发生，另一方面也可以震慑不法分子。
单片机课程设计是一门实践课程，要求学生具有制作调试单片机最小系统及外设的能力，能够掌握单片机内部资源的使用。
单片机课程设计内容包括硬件设计、制作及软件编写、调试，学生在熟练掌握焊接技术的基础上，能熟练使用单片机软件开发环境Keil C51编程调试，并使用STC ISP调试工具采用串口下载方式联调制作的单片机最小系统。
单片机课程设计题目包含基本部分及扩展部分，基本部分即单片机最小系统部分，扩展部分是对单片机内部资源及外部IO口的功能扩展，使制作的单片机系统具有一定的功能。
通过本学期对单片机的学习和认识，并通过本次课程设计加以应用，从而达到一个对所学知识的巩固、更深一步的理解，面对一个电子设计，应对出系统的方案，分析出各个板块来，再对各个板块进一步的具体的设计，先进行硬件电路设计，此时一定要考虑好要用什么元件、各个元件的具体参数、是否能实现应有功能，从而得到一个完整的硬件电路在根据该电路设计出软件的功能模块、从而完成程序流程图，在根据流程图完成程序的设计，并通过反复的调试、运行、更正，直至完成既定功能为止，最后将软件、硬件结合进行调试、运行，对其功能进行最终测试，并反复思考其测试中遇到相应问题的原因，并将其一一处理，从而完成本次设计的实验要求，以及本次课程设计的最终目的。
第2章计划任务书2.1课题要求2.1.1任务设计要求设计一个声光报警器，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。
2.1.2软件设计要求利用定时器以方式1工作，产生报警音符对应的1kHZ信号响100ms，500Hz信号响200ms的方波，由P3.0接报警灯，P3.1接报警喇叭，用P3.2接报警控制按钮，P3.3接报警停止按钮。
2.2 设计内容(1)、芯片简介(2)、电路各部分的组成和工作原理。
(3)、元器件的选取及其电路逻辑图和功能。
（4）、电路各部分的调试方法。
2.3 元器件清单表2-1元器件清单第3章芯片介绍3.1 AT89C51简介AT89C51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)。
图为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。
由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU 、存储器、可编程I/O 口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。
下面介绍几个主要部分。
外时钟源 外部事件计数外部中断 控制 并行口 串行通信AT89C51是一种带4K 字节FLASH 存储器（FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
外形及引脚排列如图所示图3.1.2 外形及引脚排列AT89C51外形及引脚排列。
现在AT89S51/52已经取代了AT89C51/52。
振荡器和时序 OSC程序存储器 4 KB ROM 数据存储器 256 B RAM/SFR 定时器/计数器2 ×16 AT89C51CPU 64 KB 总线 扩展控制器 可编程 I/O 可编程全 双工串行口 内中断 图3.1.1 89C51 功能方块图3.2 AT89C51主要特性·与MCS-51 兼容·4K字节可编程FLASH存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24MHz·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路3.3特性概述AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51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中的内容，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。
3.4 管脚说明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P0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/地址的低八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
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口作为低八位地址接收。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
3.6 芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下，CPU停止工作。
但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
第4章设计要求及制作4.1硬件电路设计（Proteus 仿真）本设计的硬件电路主要包括的模块有：单片机最小系统、安防报警器（点触开关模拟）、声光报警（声音由二极管模拟），下面将一一介绍。
4.1.1 时钟电路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。
时钟电路如图4.1.1：图4.1.1 时钟电路4.1.2 复位电路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（施密特触发器的作用是脉冲整型和抑制噪声）。
MCS-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，复位电路如图四：图4.12 复位电路报警电路本设计的红外报警和门禁报警采用的是按键报警，当按下按钮时，即输入报警信息。
图4.1.3：报警电路声光报警输出电路当红灯亮是报警装置扬声器也发出响声，当灯灭时扬声器即停止报警。
图4.1.4 声光报警输出电路设计电路组合后的总仿真电路图如图4.1.5所示：4.1.5 总仿真电路图总体设计思路与方案整体方案P3.2口用来接按控制报警器的启动和停止，P3.0口用来输出方波、发声，P3.1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P3.0输出驱动喇叭发声。