報(bào)警信號(hào)的檢測(cè)與告警提示

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 劉運(yùn)茍 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目：報(bào)警信號(hào)的檢測(cè)與告警提示 初始條件： 具備電子電路的設(shè)計(jì)知識(shí)和能力；具備單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；具備單片機(jī)軟件編程技術(shù)；熟悉單片機(jī)常用軟件的使用； 要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫等 具體要求） 1.電路由開(kāi)關(guān)控制，報(bào)警電路，聲音放大電路組成；2.用P1.0輸出1kHz和500Hz的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，作為報(bào)警信號(hào)，要求1kHz的信號(hào)響100ms，500Hz的信號(hào)響200ms，交替進(jìn)行，P1.7接一開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)開(kāi)關(guān)和時(shí)響報(bào)警信號(hào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)告警信號(hào)停止。3.運(yùn)用外

2、部中斷接入一報(bào)警信號(hào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)合上時(shí)，發(fā)出1kHz的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器告警，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)撤銷報(bào)警。4.拓展越多，得分越高。 時(shí)間安排：設(shè)計(jì)時(shí)間1周，其中2天原理設(shè)計(jì)，2天仿真，2天電路調(diào)試，1天答辯 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 目錄前言11. 報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展歷程11.1過(guò)去：人力11.2現(xiàn)在：機(jī)器+人力11.3將來(lái)：機(jī)器22.系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)思路23.單元電路方案論證23.1 控制器模塊23.2 發(fā)聲模塊33.3 編程軟件模塊43.4 最終方案44. STC89C52RC單片機(jī)54.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)54.2 時(shí)鐘電路54.3 復(fù)位電路65. 實(shí)驗(yàn)原理圖75.1

3、揚(yáng)聲器模塊75.2 供電切換模塊75.3 開(kāi)關(guān)及LED燈模塊86. 成果圖展示96.1 局部圖：供電模塊96.2 局部圖：揚(yáng)聲器模塊96.3 局部圖：STC89C52RC模塊106.4 工作全圖107. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析118. 實(shí)驗(yàn)感想12參考文獻(xiàn)13附錄1 原理圖14附錄2 主要源程序15單片機(jī)應(yīng)用實(shí)踐課程設(shè)計(jì)前言單片機(jī)因其體積小，功能強(qiáng)，價(jià)格低廉而得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，單片機(jī)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的單片機(jī)多用于電話，玩具和LCD等產(chǎn)品，預(yù)計(jì)在未來(lái)，利用單片機(jī)發(fā)明的產(chǎn)品會(huì)越來(lái)越多，作為一名電子信息工程的學(xué)生來(lái)說(shuō)，理解和掌握單片機(jī)的工作原理和使用技巧是必備

4、的技能，基于這種考慮，我采用單片機(jī)來(lái)完成這次課程設(shè)計(jì)：報(bào)警信號(hào)的檢測(cè)與告警提示。1. 報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展歷程1.1過(guò)去：人力在古代，科技尚未發(fā)展，人們的“報(bào)警系統(tǒng)”純粹的有人力構(gòu)成的。比如長(zhǎng)城的修建，就是靠士兵們的眼睛時(shí)時(shí)刻刻的盯著近處遠(yuǎn)處，生怕自己錯(cuò)過(guò)敵人出現(xiàn)照成敵人的大規(guī)模入侵我們的家園。這樣的“報(bào)警系統(tǒng)”有很大的缺陷。首先，我們國(guó)家邊界線這么長(zhǎng)，不知要修建多少個(gè)烽火臺(tái)，這必定灰造成人力資源的極大浪費(fèi)。其次，該“報(bào)警系統(tǒng)”無(wú)法做出快速的響應(yīng)，戰(zhàn)況無(wú)法及時(shí)的傳達(dá)皇帝那兒去。朝廷無(wú)法及時(shí)派遣士兵，將會(huì)很大程度的延誤戰(zhàn)機(jī)。1.2現(xiàn)在：機(jī)器+人力隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步。我們現(xiàn)在所生活的時(shí)代已經(jīng)有了

5、較為完善的報(bào)警系統(tǒng)，傳感器等其他學(xué)科的發(fā)展，很好的代替人們?nèi)プ鲆恍┢D苦的工作。當(dāng)代報(bào)警系統(tǒng)的重要特點(diǎn)就是，首先，機(jī)器可以代替人們進(jìn)行24小時(shí)不間斷的工作，并且不會(huì)感覺(jué)到累。其次，響應(yīng)迅速作為當(dāng)今時(shí)代的一個(gè)重要特點(diǎn)一直為人們所津津樂(lè)道，快速響應(yīng)意味這能夠在突發(fā)情況的第一時(shí)刻進(jìn)行有效處理。隨著社會(huì)的發(fā)展，農(nóng)村城鎮(zhèn)化和人員流動(dòng)性增大，社會(huì)治安狀況更趨復(fù)雜，因此作為社會(huì)的基本單元“安全防范問(wèn)題就顯得尤為重要。所以作為新一代的智能安全防盜報(bào)警器系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，并日益受到廣泛的重視和運(yùn)用。1.3將來(lái)：機(jī)器 在那不久以后的未來(lái)，在科技快速的發(fā)展之下，在“報(bào)警系統(tǒng)”這個(gè)鄰域，人類將可以被完全的解放出來(lái)?！皥?bào)警

6、系統(tǒng)”的功能將不僅僅顯示于“報(bào)”，而且當(dāng)警報(bào)被觸發(fā)時(shí)，還可以根據(jù)觸發(fā)源而選擇響應(yīng)的處理解決方式，比如自動(dòng)撥打報(bào)警電話等。2.系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)思路此設(shè)計(jì)是在LED小燈上顯示報(bào)警的狀態(tài)，揚(yáng)聲器能夠播放固定頻率的聲音或彈奏的曲子。電路包括：開(kāi)關(guān)，單片機(jī)及LED顯示電路，聲音電路。各部分說(shuō)明：（1）開(kāi)關(guān)用來(lái)模擬告警信號(hào)的觸發(fā)源。（2）單片機(jī)通過(guò)輸出各種電脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制各部分正常工作。（3）單片機(jī)發(fā)送的信號(hào)分別經(jīng)過(guò)LED小燈和聲音電路通過(guò)揚(yáng)聲器顯示出來(lái)。系統(tǒng)工作過(guò)程：?jiǎn)纹瑱C(jī)要產(chǎn)生音頻脈沖，主要處理過(guò)程是在CPU中完成的，CPU會(huì)隨時(shí)對(duì)音符輸入信號(hào)進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)的操作。在讀取了相應(yīng)的寄存器的值后，CPU將讀取

7、的值進(jìn)行處理，再通過(guò)I/O口把音頻通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)。3.單元電路方案論證根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、顯示模塊和輸入模塊構(gòu)成。為較好的實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設(shè)計(jì)了以下幾種方案并分別進(jìn)行了論證。3.1 控制器模塊方案1：采用凌陽(yáng)系列單片機(jī)為系統(tǒng)的控制器凌陽(yáng)系列單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性。凌陽(yáng)系列單片機(jī)提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。方案2：采用51系列作為系統(tǒng)控制器單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。由于其功耗低、體積較小、技術(shù)成熟和成

8、本低等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而且抗干擾性能好。因51單片機(jī)價(jià)格比凌陽(yáng)系列低得多，且本設(shè)計(jì)不需要很高的處理速度，從經(jīng)濟(jì)和方便使用角度考慮，本設(shè)計(jì)選擇了方案2。3.2 發(fā)聲模塊發(fā)聲模塊是本設(shè)計(jì)的最主要的部分?；痉桨福喊l(fā)生電路是這次設(shè)計(jì)電路中最重要的組成部分，他承載著把單片機(jī)所產(chǎn)生的聲音信號(hào)放大并輸出的重要作用，而我的設(shè)計(jì)中的發(fā)聲電路主要是由兩個(gè)CS9013組成。CS9013是一種小功率的放大管，屬于型號(hào)三極管，而對(duì)三極管引腳的判斷有以下方法。（1）判斷三極管的基極。對(duì)于型號(hào)的三極管，用黑表筆接某一個(gè)電極，紅表筆分別接另外兩個(gè)電極，若測(cè)量電阻值兩個(gè)都小，調(diào)換表筆后被測(cè)電阻值都較大，則可判斷第一

9、次測(cè)量中黑表筆所接的是基極；如果測(cè)量值一大一小，相差很大，則第一次測(cè)量中黑表筆接的不是基極，應(yīng)該更換其他電極重測(cè)。（2）測(cè)量三極管發(fā)射極e和集電極c。三極管基極確定后，通過(guò)交換表筆，兩次測(cè)量e,c極間的電阻，如果兩次測(cè)量結(jié)果不相等，其中測(cè)得電阻值較小的一次為紅表筆的是e極黑表筆接的是c極。對(duì)于型號(hào)的三極管，方法與的相似，只是紅黑表筆的作用相反，在測(cè)量e,c極間電阻時(shí)要注意，由于三極管的V（BR）CEO很小，很容易將發(fā)射結(jié)擊穿。當(dāng)我們?nèi)龢O管的管腳判斷結(jié)束以后，我們就可以用兩個(gè)三極管構(gòu)成一個(gè)達(dá)林頓結(jié)構(gòu)。首先當(dāng)單片機(jī)1.0口輸出一個(gè)高電平，由兩個(gè)三極管構(gòu)成的達(dá)林頓成能導(dǎo)通，導(dǎo)通后又能對(duì)電流又一定的放

10、大作用，這樣傳到揚(yáng)聲器時(shí)信號(hào)能讓我們聽(tīng)的更清楚。圖 13.3 編程軟件模塊方案1：采用匯編語(yǔ)言編程匯編語(yǔ)言指令是用一些具有相應(yīng)含義的助憶符來(lái)表達(dá)的，所以，它要比機(jī)器語(yǔ)言容易掌握和運(yùn)用，但另一方面，它要直接使用CPU的資源，相對(duì)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，它又顯得難掌握。方案2：采用語(yǔ)言編程C語(yǔ)言與其他高級(jí)語(yǔ)言相比,具有運(yùn)算符的豐富性、語(yǔ)法表述的靈活性、對(duì)軟硬件操作的兼容性、輸入輸出方式的新穎性等主要特征.深入分析研究這些特征,可以加深對(duì)C語(yǔ)言的認(rèn)識(shí);正確應(yīng)用這些特征,可以靈活高效地解決各種實(shí)際問(wèn)題.因?yàn)槲以诖髮W(xué)期間對(duì)匯編語(yǔ)言沒(méi)有深入的了解，而且在編程時(shí)一直用C語(yǔ)言，所以我選擇了方案2。3.4 最終方

11、案經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，最終確定了如下方案：（1）采用STC89C51單片機(jī)作為主控制器。（2）采用達(dá)林頓效應(yīng)使音樂(lè)信號(hào)放大（3）采用語(yǔ)言編程4. STC89C52RC單片機(jī)STC89C51是一種帶8K字節(jié)可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能COMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。單片機(jī)引腳圖如圖1所示。圖2 STC89C52RC單片機(jī)引腳圖4.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小

12、系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。4.2 時(shí)鐘電路STC89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部時(shí)鐘在此不做詳細(xì)介紹。外部方式的時(shí)鐘電路如圖3所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率在12MHz左右的方波信號(hào)。圖3 89c52RC內(nèi)部時(shí)鐘電路4.3 復(fù)位電路當(dāng)在89C52RC單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片

13、機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò)RST（9）端與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見(jiàn)圖4。時(shí)鐘頻率用11.0592MHZ時(shí)C取10uF,R取10k。圖4 89C52RC 復(fù)位電路5. 實(shí)驗(yàn)原理圖 5.1 揚(yáng)聲器模塊揚(yáng)聲器模塊采用8550構(gòu)成的放大電路，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行放大處理。圖 55.2 供電

14、切換模塊供電部分可由USB或者干電池供電,加入一個(gè)電源指示燈。圖 65.3 開(kāi)關(guān)及LED燈模塊當(dāng)按下S1時(shí)， 1kHz的信號(hào)響100ms，500Hz的信號(hào)響200ms的報(bào)警信號(hào)報(bào)警，并交替進(jìn)行；當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)報(bào)警信號(hào)停止。當(dāng)S2開(kāi)關(guān)合上時(shí)，發(fā)出1kHz的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器告警，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)撤銷報(bào)警。圖 76. 成果圖展示6.1 局部圖：供電模塊圖 86.2 局部圖：揚(yáng)聲器模塊圖 96.3 局部圖：STC89C52RC模塊圖 106.4 工作全圖圖 11總結(jié)：由以上成果圖可知，這次課程設(shè)計(jì)實(shí)物很好的實(shí)現(xiàn)了題目所要求的內(nèi)容，并且在原有要求的基礎(chǔ)上加以提高，加入了發(fā)光LED二極管來(lái)顯示開(kāi)關(guān)報(bào)警狀態(tài)，把原

15、有的聲音報(bào)警器升級(jí)為聲光報(bào)警器。7. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析我所設(shè)計(jì)的該產(chǎn)品時(shí)根據(jù)自身的興趣和愛(ài)好所設(shè)計(jì)的，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)報(bào)警器的認(rèn)識(shí)和了解，知道了傳統(tǒng)的報(bào)警器是利用單片機(jī)的匯編語(yǔ)言的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且功能單一，只能發(fā)出單一頻率的刺耳的噪聲而不能隨意的播放音樂(lè)，我所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是基于對(duì)STC89C52RC單片機(jī)的深入理解對(duì)傳統(tǒng)報(bào)警器的小小的改革和創(chuàng)新，并且以簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言程序替代了復(fù)雜的匯編語(yǔ)言程序，聲和光是新報(bào)警器的主題。我所設(shè)計(jì)的作品有兩種觸發(fā)方式，通過(guò)“模式切換”按鍵進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)模擬觸發(fā)源（即開(kāi)關(guān)SWITCH1或SWITCH2按下?tīng)顟B(tài)）觸發(fā)后，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出響應(yīng)頻率的聲音，同時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)光LED二極管發(fā)出醒

16、目的藍(lán)光來(lái)警示用戶采取響應(yīng)的措施來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。當(dāng)觸發(fā)中斷消失（即開(kāi)關(guān)SWITCH1或SWITCH2彈起狀態(tài)），報(bào)警聲音也消失，于此同時(shí)，LED燈熄滅，整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)“安靜”下來(lái)，等待檢測(cè)報(bào)警信號(hào)的產(chǎn)生。我這次課程設(shè)計(jì)的成果雖然看起來(lái)有些粗糙，但是“麻雀雖小，五臟俱全”。而且，對(duì)中國(guó)防盜報(bào)警器產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景分析可知，當(dāng)今防盜報(bào)警器的維護(hù)成本十分的高昂，許多普通家庭面臨用不起的地步。相比之下，我的報(bào)警器成本低廉，每個(gè)家庭都買的起，能夠很好的解決防盜方面的需求和資金有限之間的矛盾。我相信在聲光報(bào)警器的不斷革新達(dá)到人們所需安防設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，它將會(huì)被投入到批量生產(chǎn)之中。8. 實(shí)驗(yàn)感想這次的課程設(shè)計(jì)可以

17、說(shuō)讓我學(xué)到了很多書(shū)本之外的知識(shí)，通過(guò)對(duì)自己在大學(xué)這幾年時(shí)間里所學(xué)的知識(shí)的回顧，并充分發(fā)揮對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和對(duì)課程設(shè)計(jì)的思考及書(shū)面表達(dá)能力，最終完成了本設(shè)計(jì)。這為自己今后進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的經(jīng)驗(yàn)。撰寫報(bào)告的過(guò)程也是專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，它使我運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析和解決一個(gè)理論問(wèn)題或?qū)嶋H問(wèn)題，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。為了能夠完成這次課程設(shè)計(jì)，當(dāng)務(wù)之急就是掌握單片機(jī)的使用方法，為此還跑了還幾天的圖書(shū)館，在網(wǎng)上瘋狂的搜索相關(guān)資料。最后感覺(jué)可能是那幾天一直盯著電腦屏幕的緣故，視力都下降好多。就這樣一步一步的把題目的要求完成，終于

18、，功夫不負(fù)有心人，這此的課程設(shè)計(jì)終于完成了，心里的一塊大石頭也落地了，可以回家好好過(guò)年了。在這個(gè)磨人的課程設(shè)計(jì)結(jié)束之后，現(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)，發(fā)現(xiàn)自己不知不覺(jué)中成長(zhǎng)了許多，不單單是了解單片機(jī)的基本使用，更為重要的是學(xué)會(huì)了如何去面對(duì)和解決問(wèn)題，如何調(diào)整情緒，將身上的負(fù)能量轉(zhuǎn)化為正能量。我想這些是單純的看書(shū)學(xué)不來(lái)，換個(gè)角度去看世界，才會(huì)發(fā)現(xiàn)生活是這么的美。參考文獻(xiàn)1 白熾貴編著,單片機(jī)C語(yǔ)言案例教程，北京：電子工業(yè)出版社，2011.12 周良權(quán)主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社，2005.6 3 卜錫濱主編.數(shù)字電子技術(shù) 北京：中國(guó)水利水電出版社，2011.1 4 李華.單片機(jī)語(yǔ)言編程M.北京：

19、北京航空航天大學(xué)出版社，2005.8.15 及力主編.電子CAD基于protel 99 SE 北京： 北京郵電大學(xué)出版社,2008附錄1 原理圖附錄2 主要源程序#include <STC89.H>#include "stdio.H"#include "intrins.H"typedefunsigned char uchar; typedef unsigned int uint; sbit BeepIO = P10; sbit SWITCH_1 = P17;sbit SWITCH_2 = P33; sbit SWITCH_all = P22;

20、sbit LED1=P11; sbit LED2=P12; uchar Sound_Temp_TH0,Sound_Temp_TL0;/定時(shí)器初值/*頻率表*/uchar code FREQH = 0xFE,0xFC; uchar code FREQL = 0x33,0x66;/*毫秒延時(shí)*/void DelayMs( uint Ms )uint i; while( Ms- )for ( i = 0; i < 114; i+ );/*定時(shí)器T0，蜂鳴器中斷*/void BeepTimer0() interrupt 1 BeepIO = !BeepIO; TH0 = Sound_Temp_TH0;/重新賦值初值 TL0 = Sound_Temp_TL0;/*播放音調(diào)*/void P