傳感器綜合設(shè)計(jì)廣電報(bào)警器設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)（論文）說明書

1、編號(hào)： 傳感器綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)（論文）說明書題 目： 光電報(bào)警器設(shè)計(jì) 院 （系）： 信息與通信學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013 年 7 月 7 日摘 要近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，電子電器的飛速發(fā)展，人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有，越來越多的居民家庭對(duì)財(cái)產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂。現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng)，因而大大提高了小區(qū)的安全程度，有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。傳統(tǒng)的報(bào)警器通常采用觸摸式、開關(guān)報(bào)警器等。這類報(bào)警器具有性能穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，但是也具有應(yīng)用范圍窄等缺點(diǎn)。而且安全性能也不是很好。光電報(bào)警就很好的改

2、善了這點(diǎn)。如今，光電報(bào)警器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化儀表、醫(yī)療電子設(shè)備等領(lǐng)域本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)借助于模擬電路和數(shù)字邏輯電路，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單、方便、靈活性強(qiáng)。電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，工作穩(wěn)定，因此得到了廣泛的應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)的光電報(bào)警器是報(bào)警器和tcrt5000光電傳感器的結(jié)合，并運(yùn)用lm393構(gòu)成比較器，使用單片機(jī)的p1口對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，將處理的結(jié)果通過p0口送給數(shù)碼管顯示，并通過p1口連接的發(fā)光二極管和蜂鳴器進(jìn)行聲光報(bào)警。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；tcrt5000；數(shù)碼管；lm393abstractin recent years, with the further development

3、 of reform and opening up, the rapid development of electronic appliances, peoples living standard had the very big enhancement. all kinds of high-end home appliances and valuables owned by many families, an increasing number of households worried about property safety. many communities are now inst

4、alled intelligent alarm system, thus greatly improve the safety degree of the village, effectively guarantee the residents personal property safety. the traditional alarm system usually adopt touch switch, alarm, etc. this kind of alarm has the characteristics of stable performance, strong practicab

5、ility, but also has the disadvantages such as narrow application range. and safety performance is not very good too. photoelectric alarm is very good to improve this. nowadays, photoelectric detector has been widely applied to industrial and agricultural production, automated instrumentation, medica

6、l electronic equipment and other fields of the study by means of analog circuit and digital logic circuit design, using modular design thought, make a design become simple, convenience and flexibility. circuit is simple and easy to implement, stable work, therefore has been widely used.in this paper

7、, design of photoelectric detector is the combination of alarm and tcrt5000 photoelectric sensors, and using the lm393 constitute a comparator, using single-chip microcomputer p1 mouth of signal acquisition, will handle by p0 mouth to the result of the digital tube display, and through the p1 mouth

8、connected to led and buzzer sound and light alarm.key words ：single chip microcomputer; tcrt5000; digital tube; lm393目 錄引言11 方案設(shè)計(jì)與論證21.1 概述21.2 主控芯片的選擇21.3 顯示模塊方案選擇21.4 信號(hào)采集方案選擇31.5 系統(tǒng)硬件總體框圖32 系統(tǒng)部分元件介紹42.1 stc89c52單片機(jī)42.1.1 單片機(jī)的概述42.1.2 單片機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及引腳功能42.2 lm393電壓比較器62.3 tcrt5000光電傳感器72.4 七段數(shù)碼管83 系統(tǒng)硬件

9、電路各部分設(shè)計(jì)93.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路93.2 信號(hào)采集電路93.3 燈光報(bào)警電路103.4 聲音報(bào)警電路103.5 顯示電路104 光電報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì)114.1 概述114.2 系統(tǒng)主流程115 實(shí)物制作與系統(tǒng)調(diào)試125.1 系統(tǒng)軟件硬件的設(shè)計(jì)125.2 實(shí)物的制作125.2.1 購(gòu)買元器件125.2.2 原理圖及pcb的繪制135.2.3 打印pcb、壓板和鉆孔135.2.4 元器件的安裝145.3 系統(tǒng)的調(diào)試146 總結(jié)15謝 辭16參考文獻(xiàn)17附錄一 光電傳感器總原理圖18附錄二 光電傳感器pcb圖19附錄三 光電傳感器程序清單20附錄四 光電傳感器總元件清單23引言近年來，隨著

10、改革開放的深入發(fā)展，電子電器的飛速發(fā)展，人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。然而一些不法分子也是越來越多。這點(diǎn)就是看到了大部分人防盜意識(shí)還不夠強(qiáng).造成偷盜現(xiàn)象屢見不鮮。因此，越來越多的居民家庭對(duì)財(cái)產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂?，F(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng)，因而大大提高了小區(qū)的安全程度，有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。由于紅外線是不見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外報(bào)警器大多數(shù)采用國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),其功能也非常先進(jìn)。其中包括被動(dòng)式熱釋電型紅外報(bào)警器，還有紅外監(jiān)控?zé)o線報(bào)警器,超聲波防盜報(bào)警器,紅外線防盜報(bào)警器,高靈敏紅外報(bào)警器

11、,觸摸式延時(shí)防盜報(bào)警器, 觸摸式防盜報(bào)警器,防盜報(bào)警系統(tǒng)是在探測(cè)到防范現(xiàn)場(chǎng)有入侵者時(shí)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)的專用電子系統(tǒng)，一般由探測(cè)器（報(bào)警器）、傳輸系統(tǒng)和報(bào)警控制器組成。探測(cè)器檢測(cè)到意外情況就產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，通過傳輸系統(tǒng)送入報(bào)警控制器發(fā)出聲、光或其他報(bào)警信號(hào)。探測(cè)器（報(bào)警器）的種類很多，按所探測(cè)的物理量的不同，可分為微波、紅外、激光、超聲波和振動(dòng)等方式；按電信號(hào)傳輸方式不同，又可分為無(wú)線傳輸和有線傳輸兩種方式。由于紅外線是不見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用，這時(shí)紅外線報(bào)警器的簡(jiǎn)易、靈敏度高為人們解決了不少問題。但是市場(chǎng)上的報(bào)警器大部分都是用于一些大公司財(cái)政

12、機(jī)構(gòu)，價(jià)格高昂，一般人們難以接受，如果再設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一種價(jià)廉、性能靈敏可靠的防盜報(bào)警器，必將為大多數(shù)需求者所利用，在人們的防盜和保證財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。本文設(shè)計(jì)了一種光電式報(bào)警器，該報(bào)警器通過感光器件tcrt5000組成的光電轉(zhuǎn)換電路可以探測(cè)出光線是否被阻擋的信息，并通過把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來把這種信息送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后將處理的結(jié)果送至數(shù)碼管顯示電路以及聲光報(bào)警電路以實(shí)現(xiàn)控制數(shù)碼管顯示與報(bào)警器報(bào)警的功能。其中聲光報(bào)警部分通過單片機(jī)來控制蜂鳴器發(fā)出警笛聲和發(fā)光二極管發(fā)出光亮來代替報(bào)警效果。整個(gè)設(shè)計(jì)利用了程序編程，能實(shí)現(xiàn)在報(bào)警過程中同時(shí)顯示對(duì)應(yīng)路數(shù)的功能。且該報(bào)警器的設(shè)計(jì)采用模塊化

13、結(jié)構(gòu)，即光電轉(zhuǎn)換模塊、報(bào)警模塊和顯示模塊。各單元電路功能結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立，可擴(kuò)充性強(qiáng)，具有很高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。本設(shè)計(jì)的控制端口為：p1.0和p1.1為兩路信號(hào)出入端口，p0口為數(shù)碼管顯示端口，p1.2、p1.3和p1.4報(bào)警信號(hào)指示燈，p3.2為緊急信號(hào)控制端口。1 方案設(shè)計(jì)與論證1.1 概述在根據(jù)設(shè)計(jì)電路方案具有典型性、可行性、簡(jiǎn)單性、安全性，便于購(gòu)買電子元器件，便于制作，易于實(shí)現(xiàn)所預(yù)想的效果和目的的原則上，在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行了多種方案設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，考慮其性能、電路是否安全及元器件的購(gòu)買難易。本設(shè)計(jì)電路主要分為信號(hào)采集模塊、主控制模塊、顯示模塊、聲光報(bào)警模塊。1

14、.2 主控芯片的選擇主控電路主要是對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理并把處理好數(shù)據(jù)傳送給顯示器件顯示出來。對(duì)于單片機(jī)的選擇，如果用8031系列，由于它沒有內(nèi)部ram，系統(tǒng)又需要大量?jī)?nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因而不可用；在此采用程序存儲(chǔ)空間8k的stc89c52單片機(jī)作為主控芯片，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易懂，是最為平民化的51系列單片機(jī)。stc89c52單片機(jī)共有4個(gè)8位的并行雙向i/o接口，在不需要外部系統(tǒng)功能擴(kuò)展時(shí)，p0p2口均可作通用的并行i/o信息通道，p3口也可以i/o口或第二變異功能口用。而在本設(shè)計(jì)中沒有用到外部擴(kuò)展功能，所以p0p3都可以作為輸出來用。顯示器、蜂鳴器、按鍵等用接口來實(shí)現(xiàn)。1.3 顯示模塊方案選擇方案一

15、：1602液晶顯示1602液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16*2即32個(gè)字符。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。使用時(shí)直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動(dòng)即可。它的特點(diǎn)是顯示字跡清楚，價(jià)格相對(duì)便宜。方案二：led點(diǎn)陣顯示led點(diǎn)陣顯示器件是由好多個(gè)發(fā)光二極管組成的。具有高亮度，功耗低，視角大，壽命長(zhǎng)，耐濕，冷，熱等特點(diǎn)，led點(diǎn)陣顯示器件可以顯示數(shù)字，英文字符，中文字符等。但用led點(diǎn)陣顯示的軟件程序設(shè)計(jì)比較麻煩。方案三：led數(shù)碼管顯示數(shù)碼管是最常用的一種

16、顯示器件，它是由幾個(gè)發(fā)光二極管組成的8字段顯示器件，其特點(diǎn)是價(jià)格非常的便宜，使用也非常的方便，顯示效果非常的清楚。小電流下可以驅(qū)動(dòng)每光，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長(zhǎng)。最終方案選擇：考慮到成本、本設(shè)計(jì)要求、程序編寫的難易程度、外部驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜程度等因素，最終選擇用led數(shù)碼管來做為主顯示器。led數(shù)碼管以其微功耗、使用方便、顯示效果非常清楚、小電流下可以驅(qū)動(dòng)每光、發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短等諸多優(yōu)點(diǎn)，在儀器儀表、電子設(shè)備等低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。1.4 信號(hào)采集方案選擇方案一：使用直射式h92b4光電傳感器h92b4是原裝進(jìn)口高發(fā)射功率的砷化鎵紅外發(fā)射管和高靈敏度的光敏晶

17、體管組成。它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋，由同步選通電路，從而檢測(cè)物體的有無(wú)。其特點(diǎn)是：1、適用于作位置運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)器，磁帶檢測(cè)器，送帶控制以及無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。2、可用于檢測(cè)物體的有無(wú)，定位計(jì)數(shù)，測(cè)速等各種自動(dòng)控制設(shè)備中。3、 可用于料位控制、行程控制、定長(zhǎng)剪切裂縫、斷料檢測(cè)、防盜報(bào)警等應(yīng)用領(lǐng)域。 4、耐高壓，高阻抗。5、電器隔離性能好，抗干擾能。方案二：使用反射式tcrt5000光電傳感器tcrt5000光電傳感器模塊是基于tcrt5000紅外光電傳感器設(shè)計(jì)的一款紅外反射式光電開關(guān)。傳感器采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，輸出信號(hào)經(jīng)施密特電路整形，穩(wěn)定可靠。應(yīng)用場(chǎng)合：1、電度表脈

18、沖數(shù)據(jù)采樣；2、傳真機(jī)碎紙機(jī)紙張檢測(cè)；3、障礙檢測(cè)；4、黑白線檢測(cè)。最終方案選擇：通過比較本設(shè)計(jì)采用了方案二，它不僅滿足設(shè)計(jì)的要求，且使用反射式tcrt5000比直射式h92b4的性能要好得多，同時(shí)簡(jiǎn)化了電路，調(diào)試很簡(jiǎn)單，成本也不高，在桂林的電子市場(chǎng)里也很容易買到所需的元件。1.5 系統(tǒng)硬件總體框圖該系統(tǒng)以單片機(jī)stc89c52系列為核心，采用tcrt5000為信號(hào)采集裝置，由lm393芯片間接控制cpu工作。在cpu程序運(yùn)行以后控制輸出口電平使得蜂鳴器與發(fā)光二極管組成的聲光報(bào)警電路同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警并控制數(shù)碼管顯示。系統(tǒng)總體框圖如圖1-1所示。采用stc89c52單片機(jī)，lm393等芯片。其中

19、，stc89c52的p0、p1.2p1.4、p2.0為輸出口，而p1.0、p1.1為輸入口。當(dāng)有物體靠近tcrt5000的檢測(cè)范圍，此時(shí)當(dāng)在一定的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到有光束反射時(shí)，由p2.0、p2.3口輸出報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路，p0口輸出顯示信號(hào)，進(jìn)行報(bào)警。 tcrt5000信號(hào)采集電路stc89c52顯示電路聲光報(bào)警電路圖1-1系統(tǒng)硬件總體框圖2 系統(tǒng)部分元件介紹2.1 stc89c52單片機(jī)2.1.1 單片機(jī)的概述單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器cpu隨機(jī)存儲(chǔ)器ram、只讀存儲(chǔ)器rom、多種i/o口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括

20、顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、a/d轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：?jiǎn)纹瑱C(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。2.1.2 單片機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及引腳功能主體單片機(jī)芯片stc89c52的引腳結(jié)構(gòu)如 圖2-1 stc89c52引腳結(jié)構(gòu)圖2-1所示： 各主要管腳介紹如下： vcc : 電源 gnd: 地p0 口：p0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 i/o 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) ttl 邏輯電平。對(duì) p0 端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模

21、式下，p0 具有內(nèi)部上拉電阻。在flash 編程時(shí)，p0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 p1口：p1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì) p1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。 此外，p1.0 和 p1.2 分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex）。p2 口：p2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙

22、向 i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì) p2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 movx dptr） 時(shí)，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用8 位地址（如 movx ri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2 口輸出 p2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。p3 口：p3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的

23、8 位雙向 i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) ttl 邏輯電平。對(duì) p3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3 口亦作為 at89s52 特殊功能（第二功能）使用，在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p3 口也接收一些控制信號(hào)。rst: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，rst 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計(jì)時(shí)完成后，rst 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 auxr(地址 8eh)上。ale/prog：地址鎖存控制信號(hào)（ale）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低

24、8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時(shí)，此引腳（prog）也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下，ale 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或 時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale 脈沖將會(huì)跳過。 如果需要，通過將地址為 8eh 的 sfr 的第 0 位置 “1”，ale 操作將無(wú)效。這一位置 “1”， ale 僅在執(zhí)行 movx 或movc指令時(shí)有效。否則，ale 將被微弱拉高。這個(gè) ale 使 能標(biāo)志位（地址為 8eh 的 sfr 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。psen:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（psen）是外部程序存儲(chǔ)器

25、選通信號(hào)。當(dāng) at89s52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，psen 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，psen 將不被激活。ea/vpp:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000h 到 ffffh 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，ea 必須接 gnd。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，ea 應(yīng)該接 vcc。在 flash 編程期間，ea 也接收 12 伏 電壓。xtal1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。xtal2:振蕩器反相放大器的輸出端。2.2 lm393電壓比較器lm393低功率低失調(diào)電壓雙比較器lm393是由兩個(gè)獨(dú)立的、高精度電壓比較器組成的集成電路，失調(diào)電壓低，

26、最大為2.0mv。它專為獲得寬電壓范圍、單電源供電而設(shè)計(jì)，也可以以雙電源供電；而且無(wú)論電源電壓大小，電源消耗的電流都很低。它還有一個(gè)特性：即使是單電源供電，比較器的共模輸入電壓范圍接近地電平。主要應(yīng)用于限幅器、簡(jiǎn)單的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、脈沖發(fā)生器、延時(shí)發(fā)生器、寬頻壓控振蕩器、mos時(shí)鐘計(jì)時(shí)器、多頻振蕩器和高電平數(shù)字邏輯門電路。393被設(shè)計(jì)成能直接連接ttl和cmos；當(dāng)用雙電源供電時(shí)，它能兼容mos邏輯電路這是低功耗的393相較于標(biāo)準(zhǔn)比較器的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。優(yōu)勢(shì)：1.高精度比較器；2.減少由于溫漂引起的失調(diào)電壓；3.可以單電源供電；4.輸入共模電壓范圍接近地電平；5.兼容邏輯電路。特點(diǎn)：電源電壓范圍寬：

27、單電源：20.v to 36v 雙電源：10.v to 18v電源電流消耗很低（0.4ma）；輸入偏置電流低：25na輸入失調(diào)電流低：5na最大輸入失調(diào)電壓：3ma輸入共模電壓范圍接近地電平；差模輸入電壓范圍等于電源電壓；輸出飽和電壓低：250ma at 4ma輸出電平兼容ttl，del，ecl，mos和cmos邏輯系統(tǒng)。lm393功能框圖和管腳排列如圖2-2所示。 （a）lm393功能框圖 （b）lm393管腳排列圖圖2-2 lm393功能框圖和管腳排列2.3 tcrt5000光電傳感器tcrt5000光電傳感器模塊是基于tcrt5000紅外光電傳感器設(shè)計(jì)的一款紅外反射式光電開關(guān)。傳感器采用

28、高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，輸出信號(hào)經(jīng)施密特電路整形，穩(wěn)定可靠。tcrt5000傳感器的工作原理與一般的紅外傳感器一樣，一傳一感。tcrt5000具有一個(gè)紅外發(fā)射管和一個(gè)紅外接收管，當(dāng)發(fā)射管的紅外信號(hào)經(jīng)反射被接收管接收后，接收管的電阻會(huì)發(fā)生變化，在電路上一般以電壓的變化形式體現(xiàn)出來，而經(jīng)過adc轉(zhuǎn)換或lm324等電路整形后得到處理后的輸出結(jié)果。電阻的變化起取于接收管所接收的紅外信號(hào)強(qiáng)度，常表現(xiàn)在反射面的顏色和反射面接收管的距離兩二方面。tcrt5000光電傳感器結(jié)構(gòu)與外形如圖2-3所示。 圖2-3 tcrt5000光電傳感器結(jié)構(gòu)與外形圖2.4 七段數(shù)碼管7段led數(shù)碼管是

29、利用7個(gè)led（發(fā)光二極管）外加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的led組合而成的顯示設(shè)備，可以顯示09等10個(gè)數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)，使用非常廣泛。這類數(shù)碼管可以分為共陽(yáng)極與共陰極兩種，共陽(yáng)極就是把所有l(wèi)ed的陽(yáng)極連接到共同接點(diǎn)com，而每個(gè)led的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點(diǎn)）；共陰極則是把所有l(wèi)ed的陰極連接到共同接點(diǎn)com，而每個(gè)led的陽(yáng)極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點(diǎn)）。共陽(yáng)數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖如圖2-4所示。 圖2-4 共陽(yáng)數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖數(shù)碼管使用條件：a、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻。b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定； 小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定。c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80ma（每

30、段 10ma）；動(dòng)態(tài)：平均電流 4-5ma 峰值電流 100ma。共陽(yáng)極數(shù)碼管引腳圖和共陰極的是一樣的，4位數(shù)碼管引腳圖請(qǐng)?jiān)诒菊舅阉魑乙蔡峁┝藬?shù)碼管使用注意事項(xiàng)說明：（1）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角；（2）焊接溫度：260度；焊接時(shí)間：5s；（3）表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來。3 系統(tǒng)硬件電路各部分設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路主控制電路采用單片機(jī)最小系統(tǒng)控制，單片機(jī)p1.0、p1.1口與信號(hào)采集電路相連，p1.2p1.5口連接聲光報(bào)警電路，p0口連接顯示電路。x1、x2腳與晶振相連，用于定時(shí)計(jì)數(shù)，以形成一秒周期的方波脈沖信號(hào)。單片機(jī)組成的控制電路如圖3-1所示。 圖3

31、-1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3.2 信號(hào)采集電路信號(hào)采集電路有兩路，采用tcrt5000進(jìn)行采集，并加入lm393電壓比較器進(jìn)行電壓比較轉(zhuǎn)換電平。將采集到的信息送入單片機(jī)p1.0、p1.1口。信號(hào)采集電路如圖3-2所示。圖3-2 信號(hào)采集電路3.3 燈光報(bào)警電路燈光報(bào)警電路與單片機(jī)p1.2p1.4口相連。燈光報(bào)警部分主要由發(fā)光二極管和限流電阻組成，當(dāng)報(bào)警開始時(shí)，發(fā)光二極管閃爍。具體的電路接法如圖3-3所示。 圖3-3 燈光報(bào)警電路 圖3-4聲音報(bào)警電路3.4 聲音報(bào)警電路聲音報(bào)警電路主要與單片機(jī)p1.5口相連。聲音報(bào)警部分主要由蜂鳴器和三極管組成，當(dāng)報(bào)警開始時(shí)，p1.5口輸出高低電平使蜂鳴器發(fā)聲。具

32、體聲音報(bào)警電路圖如圖3-4所示。3.5 顯示電路顯示電路主要由七段共陰數(shù)碼管構(gòu)成。用stc89c52的p0口輸出顯示信息。當(dāng)正常時(shí)數(shù)碼管顯示“h”，當(dāng)?shù)谝宦酚行盘?hào)輸入時(shí)顯示“1”， 當(dāng)?shù)谝宦酚行盘?hào)輸入時(shí)顯示“2”， 兩路都有信號(hào)輸入時(shí)顯示“c”。具體顯示電路接法如圖3-5所示。 圖3-5 數(shù)碼管顯示電路4 光電報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì)4.1 概述系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要集中在單片機(jī)功能流程的設(shè)計(jì)上，要監(jiān)視是否有人闖入，紅外線接收是否中斷、如何控制聲光報(bào)警等。軟件設(shè)計(jì)的好壞也直接決定了系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，在編寫軟件之前，對(duì)系統(tǒng)的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)是十分必要的，這樣可以保證在編寫軟件時(shí)思路清晰，不易出錯(cuò)，修改也變得容易

33、。程序流程圖的設(shè)計(jì)遵循自頂向下的原則，即從主體逐步細(xì)分到每一個(gè)模塊的流程。4.2 系統(tǒng)主流程主程序的流程圖如4-1所示。程序開始后，系統(tǒng)初始化結(jié)束后判斷是否有人闖入，若有則報(bào)警，若無(wú)則回到上一級(jí)繼續(xù)判斷是否有人闖入。開始初始化報(bào)警顯示程序是否有人闖入是否 圖4-1 系統(tǒng)主流程5 實(shí)物制作與系統(tǒng)調(diào)試5.1 系統(tǒng)軟件硬件的設(shè)計(jì)（1）電路的設(shè)計(jì)：根據(jù)所選的設(shè)計(jì)使用軟件protel 99se繪制原理圖與pcb圖。（2）程序編寫：利用keil 4 軟件編寫程序，編譯無(wú)誤后燒錄至單片機(jī)中。（3）電路的仿真：根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖用軟件protues進(jìn)行仿真。用此軟件可以用來驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的電路以及編寫的程序是否可

34、以實(shí)現(xiàn)我們的設(shè)計(jì)要求，可以隨時(shí)進(jìn)行修改，直至仿真通過。這樣可以進(jìn)一步確保我們?cè)O(shè)的電路在理論與實(shí)際都可行，使得在制作的過程中少費(fèi)時(shí)間和經(jīng)歷，同時(shí)也可以節(jié)省制作成本。5.2 實(shí)物的制作5.2.1 購(gòu)買元器件根據(jù)所設(shè)計(jì)的原理圖分析各個(gè)元器件的參數(shù)，并結(jié)合市場(chǎng)供貨情況選擇市場(chǎng)上能購(gòu)買到的而且價(jià)格盡可能便宜的元器件，這樣可以減少我們制作的成本，在購(gòu)買之前對(duì)于一些不常用的器件我們應(yīng)該考慮用什么器件可以買到，盡量一次把所有元件都買回來。5.2.2 原理圖及pcb的繪制本次設(shè)計(jì)中，原理圖及pcb圖的繪畫使用protel 99se軟件進(jìn)行。在完成原理圖的設(shè)計(jì)與繪制后，根據(jù)原理圖和所購(gòu)買的元器件的封裝畫pcb，這

35、樣會(huì)使得做出來的pcb的封裝與實(shí)際的一樣，從而避免了在焊接的時(shí)候有些元器件焊接不上去的麻煩。進(jìn)行pcb布線的時(shí)候應(yīng)盡可能的使的線短，考慮一些干擾現(xiàn)象的發(fā)生，在自動(dòng)布線完成后要進(jìn)行手工加工。在本次布線的時(shí)候?qū)τ阪I盤的布線采用手工比自動(dòng)布線容易簡(jiǎn)單，還有焊盤的外徑應(yīng)盡可能的大，這樣在焊接的時(shí)候很容易焊接。印制電路板大小要適中，過大時(shí)印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高；過小，則散熱不好，同時(shí)易受臨近線條干擾。在器件布置方面與其它邏輯電路一樣，應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。如原理圖所示晶振和555定時(shí)器輸入端都易產(chǎn)生噪聲，要相互靠近些。易產(chǎn)生噪聲的器件

36、、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邏輯電路，如有可能，應(yīng)另做電路板。5.2.3 打印pcb、壓板和鉆孔打印及相關(guān)注意事項(xiàng)：將制作好的pcb進(jìn)行打印，打印完pcb以后仔細(xì)檢查首否油澤、光滑、連接完好，這將直接影響設(shè)計(jì)的成敗。如果干燥、粗糙或者連接不好，請(qǐng)不要以為是小漏洞就忽視，一定要慎重對(duì)待，最好是重新打印一張，直到完好為止。打印原理圖是為了檢測(cè)和調(diào)試的時(shí)候用。打印裝配圖是為了與pcb對(duì)照進(jìn)行對(duì)元器件的合理正確的安裝。打印完以后最好是立即拿到實(shí)驗(yàn)室去壓板，以避免圖紙放的時(shí)間過長(zhǎng)使得pcb圖上的碳線變干。壓板及相關(guān)注意事項(xiàng)：壓板的時(shí)候一定要注意調(diào)試壓板機(jī)的溫度在110120攝氏度之間。將板和圖紙

37、按照大小固定好以后輕拿、平放送入壓板機(jī)中，在板剛進(jìn)入壓板機(jī)的時(shí)候需要用大拇指將板在板尾輕輕的頂住，以防因壓板機(jī)的擠壓使得圖紙和壓板機(jī)錯(cuò)位。在壓板的時(shí)候切忌因心切而對(duì)板生拉硬拽，這樣會(huì)影響壓板的效果甚至導(dǎo)致壓板失敗，所以一定要有耐心，而且最好壓兩遍，壓完之后等板子冷卻到3035攝氏度是就可以取下pcb圖紙了。但是在取下的時(shí)候一定要慢慢的撕下，邊撕邊看，如果有部分沒有壓上去，則停止撕下，并按原尺寸還原從新壓一遍。如果真的有極少部分壓不上去或者壓的不好，這就需要我們?cè)跈z測(cè)的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行補(bǔ)充。具體方法是：用一只黑色的碳素筆輕描線條斷開的部分，即我們所說的手工補(bǔ)線。等補(bǔ)好以后經(jīng)仔細(xì)檢查確定無(wú)誤后就可以進(jìn)

38、行腐蝕。5.2.4 元器件的安裝（1）、元器件的安裝要遵循一下兩個(gè)基本原則：1、先焊接跳線 2、元件由矮到高 3、由中心向四周（2）、放置原件時(shí)一定要準(zhǔn)確，根據(jù)裝配圖所示原件位置將原件插上去，插完同樣高度或者同一類型的原件后，對(duì)照裝配圖檢查無(wú)誤后便將其焊接上去。焊接完成以后剪去管腳，再進(jìn)行下一類型的安裝，直到完成。（3） 焊接時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題：a、注意原件參數(shù)，分清是否是耐高溫，如果不是，則選擇適當(dāng)方法焊接或者用插針安裝。b、焊接時(shí)盡量遠(yuǎn)離風(fēng)扇，以免被風(fēng)吹導(dǎo)致虛焊。當(dāng)然風(fēng)吹不是導(dǎo)致虛焊的唯一原因，所以在焊接時(shí)一定要注意。c、焊接時(shí)不宜將烙鐵放在管腳過長(zhǎng)時(shí)間，以免一些耐高溫的元件也被燒壞。5.

39、3 系統(tǒng)的調(diào)試1、檢查線路應(yīng)焊接無(wú)誤。2、先不裝入單片機(jī)，用短路線測(cè)試tcrt5000傳感器的好壞。 3、將燒錄有程序的stc89c52插入電路中的u1插座上。接上電源。接通單片機(jī)最小系統(tǒng)電源，數(shù)碼管不顯示字符“h”，原因可能有四個(gè)：第一個(gè)是數(shù)碼管已燒壞，至使看不到字符；第二個(gè)是在編寫程序的時(shí)候沒有對(duì)有人闖入時(shí)數(shù)碼管顯示的字符進(jìn)行編寫和設(shè)定，從而沒有顯示字符的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)碼管上面，造成看不到字符；第三個(gè)是可能在焊接數(shù)碼管管腳、tcrt5000引腳及l(fā)m393引腳的時(shí)候有焊接不牢的或是虛焊。通過檢查焊接的電路板，發(fā)現(xiàn)沒有存在焊接上的問題，程序的檢查也沒有發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤，tcrt5000及l(fā)m39

40、3也并無(wú)燒壞現(xiàn)象，這樣子最有可能的就是數(shù)碼管已燒壞，所以我們先調(diào)節(jié)2v電源測(cè)試數(shù)碼管，經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管已燒壞，經(jīng)更換器件后數(shù)碼管能顯示我們?cè)O(shè)定的顯示字符。 通過檢查焊接的電路板，發(fā)現(xiàn)沒有存在焊接上的問題，程序的檢查也沒有發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤，這樣子最有可能的就是杜邦線損壞，換過后，在測(cè)試后數(shù)碼管能顯示我們?cè)O(shè)定的顯示字符。接通電源蜂鳴器一直在響，原因可能有兩個(gè)：一個(gè)是在編寫程序的時(shí)候，對(duì)接控制報(bào)警電路的p1.5管腳一直置高電平，導(dǎo)致一直在響；另外一個(gè)就是在焊接電路的時(shí)候把三極管的引腳給焊接錯(cuò)誤，導(dǎo)致三極管一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣也會(huì)使得蜂鳴器一直在響。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，電路焊接沒有問題，是我在編寫程序的時(shí)候，

41、把連接到的引腳名給記錯(cuò)了，還沒有改正過來。后面經(jīng)過我修改程序，把蜂鳴器的這個(gè)問題解決了。電路調(diào)整好后，接通電源后，人為靠近tcrt5000，數(shù)碼管能顯示字符“1”，聲光報(bào)警電路能正常報(bào)警，說明電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。6 總結(jié)通過這次的設(shè)計(jì)，使我有效的擺脫了平時(shí)的只注重理論學(xué)習(xí)的思維模式。在此次的課程設(shè)計(jì)，我將平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，使我很好的鍛煉綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。在這次設(shè)計(jì)中，讓我加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步鞏固，如：進(jìn)一步了解了stc89c52單片機(jī)的運(yùn)用，進(jìn)一步加深了程序的編程及對(duì)匯編語(yǔ)言的了解，電路設(shè)計(jì)的能力，電路故障的分析等；同時(shí)也學(xué)到了新的知識(shí)，如：認(rèn)識(shí)了tcrt500

42、0光電傳感器，認(rèn)識(shí)了lm393集成塊等；同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中也遇到了很多問題，有的是以前所未遇到的，但是通過自己的努力和與老師交流這些問題都能得到了很好的解決。以前對(duì)自己的理論學(xué)習(xí)這一塊一直比較自信，但通過這次設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)的都還很是淺薄，而且最要的是不能很好的將理論與實(shí)踐結(jié)合起來。所學(xué)的東西僅限于記憶性的，不能將其靈活運(yùn)用與實(shí)踐中。尤其是程序編寫這一塊，只會(huì)死學(xué)，不能活用。這次的課程設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到了，理論和實(shí)際還是存在著很大的距離，如：在對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真時(shí)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，但轉(zhuǎn)到實(shí)際的電路板中只能實(shí)現(xiàn)部分功能。萬(wàn)事開頭難，只要把前段的準(zhǔn)備工作做好了，后面的工作自然就可以順利很多了。 梅花香

43、自苦寒來，經(jīng)過1個(gè)多星期不斷的修改及創(chuàng)新終于看到了自己的勞動(dòng)成果，終于完成了光電報(bào)警器的設(shè)計(jì)。我相信，通過這一次的設(shè)計(jì)所收獲的感受，將會(huì)對(duì)我今后的學(xué)習(xí)工作有很大的幫助，增強(qiáng)實(shí)踐能力，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力。謝 辭首先，感謝信息與通信學(xué)院為我們電子信息工程學(xué)生提供了一次實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)的平臺(tái)。在硬件方面，學(xué)院提供了很好的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，并且為學(xué)生免費(fèi)提供大量需使用的電子元件，為能夠成功完成這次實(shí)訓(xùn)創(chuàng)造了很好的條件。還要感謝老師，老師們輪流值班，為學(xué)生提供幫助，讓同學(xué)們很感動(dòng)，在電路出現(xiàn)問題的時(shí)候，老師們像平常一樣耐心的講解電路并指導(dǎo)解決，讓我們受益匪淺。并借次機(jī)會(huì)，感謝老師對(duì)我們10級(jí)專業(yè)的關(guān)心、幫助和鼓勵(lì)。在每個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課上和整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程中對(duì)我們嚴(yán)格要求，耐心地、專業(yè)地指導(dǎo)，反復(fù)為我們講解要點(diǎn)，給與我們極大的啟發(fā)、幫助以及鼓勵(lì)，使我們順利的完成了每次實(shí)驗(yàn)課以及這次的實(shí)訓(xùn)。參考文獻(xiàn)【1】 林德杰 林均淳 許錦標(biāo) 曾憲云 .電器檢測(cè)技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社1996年【2】 徐潔檢測(cè)技術(shù)與儀表清華大學(xué)出版社2004年【3】 陳照章.朱湘臨.光電測(cè)速傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路.傳感器技術(shù).2002年【4】 余瑞芬.傳感器原理.北京航空工業(yè)出版社.1995【5】 金捷.機(jī)電檢測(cè)技術(shù).中國(guó)人民大學(xué)出版社.2002年【6】 賈伯年，俞樸. 傳感器技術(shù)東南大學(xué)出版社，1999年【7】 董曉嬌 蘇紹興 顏曉河.光電傳感器器及其