基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)摘要：本文介紹了基于AT89S52單片機(jī)控制的由EEPROM和LED組成的防盜報(bào)警器的控制電路和控制程序的設(shè)計(jì)。首先本文對(duì)AT89S52單片機(jī)和EEPROM的24C04時(shí)分析了防盜報(bào)警器控制原理，經(jīng)過(guò)分析，設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)報(bào)警號(hào)碼及自動(dòng)報(bào)警的防盜報(bào)警0器硬件電路和單片機(jī)程序。最后利用Proteus仿真軟件對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真，查看效果。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī),24C04,ProteusADesignofTheft-proofAlarmBasedonMCUAbstract:Thisarticledescribesadesignoftheft-proofalarmcontrolcircuitandcontrolproceduresbasedontheAT89S52MCUcontrolingonEEPROM24c04andtheLED.First,thispaperintroducetheAT89S52andtheworkingprincipleoftheEEPROM24C04,andanalyzestheburglaralarmcontrolprinciple.Afteranalysis,thisarticledesignoutthecircuitandmicrocontrollerprocedureofthetheft-proofalarmtwhichcansavethealarmnumberandautosendoutthealarmsignal.Finally,thisarticleusetheProteussimulationsoftwaretosimulatethesystemtoviewtheresults.Keyword:MCU,24C04,Proteus目錄1引言............................................................................................................................1.1防盜報(bào)警控制器研究背景......................................................................................1.1.1防盜報(bào)警器概述...................................................................................................1.2單片機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介......................................................................................................1.3Keil技術(shù)簡(jiǎn)介..........................................................................................................1.4Proteus技術(shù)簡(jiǎn)介....................................................................................................1.5本課題的主要內(nèi)容、要求及說(shuō)明書(shū)安排..............................................................1.5.1主要內(nèi)容、要求...................................................................................................1.5.2說(shuō)明書(shū)安排..........................................................................................................2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件電路設(shè)計(jì).........................................................................................2.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖及工作原理..................................................................................2.2電源模塊.................................................................................................................2.3AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng).....................................................................................2.4鍵盤模塊.................................................................................................................2.5顯示模塊................................................................................................................2.6EEPROM.....................................................................................................................13程序設(shè)計(jì)...................................................................................................................3.1主程序流程...........................................................................................................13.2鍵盤輸入模塊的程序設(shè)計(jì)..................................................................................13.3數(shù)碼管顯示模塊的程序設(shè)計(jì)..............................................................................13.4EEPROM的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)................................................................................13.2.124C04的IC總線構(gòu)成及其協(xié)議.....................................................................23.2.224C04的IC總線基本操作.............................................................................123.2.224C04的驅(qū)動(dòng)子程序.........................................................................................4Proteus仿真.............................................................................................................4.1Proteus7.5SP3簡(jiǎn)介..........................................................................................24.2仿真流程...............................................................................................................25結(jié)論...........................................................................................................................參考文獻(xiàn)...................................................................................................................致謝.............................................................................................................................附錄A..............................................................................................................................1引言本文詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)和EEPROM的防盜報(bào)警控制器的設(shè)計(jì)。以下對(duì)該系統(tǒng)所涉及的原理和應(yīng)用到的技術(shù)，如：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)、Keil技術(shù)、Proteus等做了簡(jiǎn)要的介紹。1.1防盜報(bào)警控制器研究背景隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)室內(nèi)財(cái)產(chǎn)的安全要求也越來(lái)越高，而比較普遍的防盜措施是安裝防盜報(bào)警裝置，而防盜報(bào)警器的控制電路和控制程序在整個(gè)防盜報(bào)警裝置中處于重要地位。1.1.1防盜報(bào)警器概述防盜報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動(dòng)探測(cè)發(fā)生在布防監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并提示值班人員發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取對(duì)策的系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過(guò)聲光報(bào)警信號(hào)在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，使于迅速采取應(yīng)急措施。防盜報(bào)警系統(tǒng)與出入口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對(duì)講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構(gòu)成了安全防范系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)通常由:探測(cè)器和傳輸通道、報(bào)警控制器、報(bào)警裝置三部分構(gòu)成。報(bào)警探測(cè)器是由傳感器和信號(hào)處理組成的，用來(lái)探測(cè)入侵者入侵行為的，由電子和機(jī)械部件組成的裝置。傳輸通道是探測(cè)器與警控制器的之間的信道，用來(lái)傳輸探測(cè)器的信號(hào)給報(bào)警控制電路。報(bào)警裝置則是采用聲、光、電等信號(hào)采取的報(bào)警措施。報(bào)警控制器經(jīng)過(guò)分析探測(cè)器傳來(lái)的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置，做出相應(yīng)的處理。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為對(duì)付不斷升級(jí)的偷盜手段，人們研制開(kāi)發(fā)了不同方式結(jié)構(gòu)的防盜器。第一代是機(jī)械式防盜器第二代是電子式防盜器第三代是芯片式數(shù)碼防盜器第四代是網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng)達(dá)到不同探測(cè)目的的報(bào)警探測(cè)裝置。而報(bào)警控制器則相對(duì)統(tǒng)一，變化不大，但又處于整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的重要地位。沒(méi)有報(bào)警控制器則無(wú)法對(duì)探測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行分析處理，同時(shí)無(wú)法控制報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。1.2單片機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介單片機(jī)簡(jiǎn)稱單片微型計(jì)算機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerMCU最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)是一種集成電路芯片，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儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、多種IO口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、AD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)，使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó)50年代開(kāi)發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來(lái)搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之以及高可靠性！單片機(jī)的應(yīng)用目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域。1.3Keil技術(shù)簡(jiǎn)介KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)CC可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。單片機(jī)開(kāi)發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的，16MB或更多、20M以上空閑的硬盤空間、、NT、、WINXP51系列單片機(jī)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是十分必要的，如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國(guó)內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。1.系統(tǒng)概述KeilC51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的KeilC51語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹KeilC51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。2.KeilC51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的HexdScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。1.4Proteus技術(shù)簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB模型支持8051PICDsPIC338086和MSP430等，2010年增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus軟件提供了豐富的資源（1Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫(kù)。（2Proteus可提供的仿真儀表資源：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。（3Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。（4Proteus可提供的調(diào)試手段Proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。1.5本課題的主要內(nèi)容、要求及說(shuō)明書(shū)安排1.5.1主要內(nèi)容、要求本課題主要在研究單片機(jī)的工作原理后，選用合適的單片機(jī)存取EEPROMProteus仿真軟件對(duì)防盜報(bào)警器的控制電路和控制程序進(jìn)行仿真。工作內(nèi)容：（1）掌握一種單片機(jī)應(yīng)用，如；（2）掌握EEPROM(24C04)的工作原理；（3）掌握Keil程序設(shè)計(jì)軟件；（4）掌握Proteus仿真軟件。工作要求：（1）設(shè)計(jì)相應(yīng)的報(bào)警控制器硬件電路；（2）編寫相應(yīng)的報(bào)警控制器軟件程序；（3）使用Proteus仿真軟件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能仿真；1.5.2說(shuō)明書(shū)安排本文詳細(xì)介紹了防盜報(bào)警器的控制電路和控制程序的設(shè)計(jì)。共分為五章，內(nèi)容安排如下：第一章：介紹了研究背景及利用到的主要技術(shù)。第二章：概括介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，同時(shí)具體介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)、器件選型及理由。第三章：具體介紹了單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)。第四章：具體介紹了如何利用Proteus進(jìn)行系統(tǒng)仿真。第五章：總結(jié)了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)取得的成果和心得2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件電路設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖及工作原理圖本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89S52為控制核心，系統(tǒng)主要由四個(gè)模塊：AT89S52EEPROMLED和數(shù)碼管顯示模塊構(gòu)成：1、電源模塊作為整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)模塊提供穩(wěn)定的電源。2、AT89S52最小系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)，控制著整個(gè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。3、鍵盤模塊提供了人機(jī)交流的輸入控制功能。4、顯示模塊由LED和數(shù)碼管組成，提供了人機(jī)交流的顯示功能。2.2電源模塊本系統(tǒng)中芯片的工作電壓有9V電池然后利用7805進(jìn)行電壓調(diào)整獲得5V穩(wěn)定電壓值。7805為3端正穩(wěn)壓電路，提供固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。內(nèi)含過(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)1A。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。其主要特點(diǎn)如下：輸出電流可達(dá)1A輸出電壓有：5V過(guò)熱保護(hù)短路保護(hù)輸出晶體管SOA保護(hù)其TO-220封裝結(jié)構(gòu)如圖2-2所示圖圖D1C1電源濾波電容，穩(wěn)定電源電壓，亦為抗沖擊電容，防止上電時(shí)產(chǎn)生的沖擊電壓過(guò)大而影響后續(xù)電路。C2為去耦電容，防止干擾信號(hào)返回電源影響其正常。2.3AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)本設(shè)計(jì)的的單片機(jī)采用Atmel公司的AT89S52。AT89S52CMOS88K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)32位IO2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。AT89S52最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開(kāi)關(guān)和電源部分。電2-4為AT89S52的最小系統(tǒng)原2-4所示C5X1組成晶體振蕩電路連接到單片機(jī)的XTAL1XTAL2C3R11和按鍵開(kāi)關(guān)組成復(fù)位電路連接到單片機(jī)的RST引腳上。圖2.4鍵盤模塊在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，特別是在工業(yè)測(cè)控和智能化儀器儀表中，通常都要有人人機(jī)對(duì)話功能，他包括人對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)、數(shù)據(jù)的輸入以及應(yīng)用系統(tǒng)向人報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果，這就需要配接鍵盤和顯示器等外設(shè)。本節(jié)結(jié)束鍵盤的接口技術(shù)。鍵盤電路的設(shè)計(jì)應(yīng)使CPU能識(shí)別是否有鍵按下以及是哪一個(gè)鍵按下，并將此鍵所代表的信息翻譯成所能接收的形式，例如ASCII碼或預(yù)定的其他編碼。鍵盤按接口原理可分為全編碼方式和非編碼方式兩種。全編碼方式有硬件邏輯來(lái)提供與被按鍵對(duì)應(yīng)的編碼。非編碼方式只簡(jiǎn)單地提供輸入按鍵連接電路，其他的工作靠軟件來(lái)完成，具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)鍵盤或一組按鍵，單片機(jī)系統(tǒng)利用一個(gè)接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無(wú)按鍵輸入并檢查是哪一個(gè)鍵按下，將該鍵號(hào)保存在某一變量中，然后通過(guò)跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。按鍵一般是由機(jī)械觸點(diǎn)構(gòu)成的。當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)，會(huì)有抖動(dòng)，如下圖2-5所示。在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測(cè)按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯(cuò)。即按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。所以就必須對(duì)按鍵進(jìn)行消抖。常用的有硬圖由上所述，考慮到本設(shè)計(jì)中按鍵不多，且單片機(jī)的接口較多，同時(shí)考慮簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)性，本設(shè)計(jì)采用由軟件消抖的非編碼方式獨(dú)立鍵盤電路，如圖2-6所示。圖在圖2-6的電路中，按鍵輸入都采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開(kāi)時(shí)IO口由確定的高電平。2.5顯示模塊在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了觀察單片機(jī)的運(yùn)行情況，進(jìn)行人機(jī)之間的交流，通常采用顯示器作為其輸出設(shè)備，用于顯示輸入鍵值中間信息及運(yùn)算結(jié)果等。本設(shè)計(jì)采用常用的發(fā)光二極管（LED=LightEmittingDiode）顯示器，即7段數(shù)碼管和LED指示燈。他們具有耗電省、線路簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、安裝方便、耐振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。我們最常用的是七段式和八段式LED數(shù)碼管，八段比七段多了一LED發(fā)光二極管，通過(guò)控制不同的LED的亮滅來(lái)顯示出不同的字形。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種類型，其實(shí)共陰極就是將八個(gè)LED的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個(gè)LED的另一端高電平，它便能點(diǎn)亮。而共陽(yáng)極就是將八個(gè)LED的陽(yáng)極連在一起。其原理圖如下。圖在本設(shè)計(jì)中采用共陰極連接方式，原理圖如圖2-8所示。圖在圖2-8所示的數(shù)碼管顯示器連接電路中，考慮到單片機(jī)的輸出電流有限，所以在P0端口與數(shù)碼管之間接入一個(gè)上拉電阻到，確使在P0口輸出高電平時(shí)，VCC與P0口同時(shí)給數(shù)碼管供電，這樣可以減小P0口的輸出電流保護(hù)端口。上拉電阻是用來(lái)限制電流的。對(duì)照?qǐng)D2-7所示的字段，字型碼各位定義如表2-1所示?？梢钥闯?，如果要顯示“”字形，b、、三個(gè)字段應(yīng)點(diǎn)亮，所以對(duì)應(yīng)的字型碼為B，依此類推可寫出所要顯示的各字形碼存放在程序存儲(chǔ)器的固定區(qū)域中，構(gòu)成顯示代碼表。表P0.0aP0.1bP0.2cP0.3dP0.4eP0.5fP0.6g2-9D2為L(zhǎng)ED指示燈，R5作為限流電阻。P1口可輸出5V電壓，LED導(dǎo)通時(shí)壓降為1.7V10mAR5的阻值不小于330）500歐姆。圖2.6EEPROMEEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory)，電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器，一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)芯片。EEPROM程。一般用在即插即用。在本設(shè)計(jì)中使用24C04。24C04是一個(gè)4K位串行CMOS，內(nèi)部含有512個(gè)8位字節(jié)。其內(nèi)部有一個(gè)16字節(jié)頁(yè)寫緩沖器，該器件通過(guò)2C總線接口進(jìn)行操作，同時(shí)有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。其所具有的特性如下：與400KHzIC總線兼容21.8到6.0伏工作電壓范圍低功耗CMOS技術(shù)寫保護(hù)功能：當(dāng)WP為高電平時(shí)進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài)頁(yè)寫緩沖器自定時(shí)擦寫周期編程擦除周期可保存數(shù)據(jù)100年8腳、SOIC或TSSOP封裝圖2-10為24C04的管腳配置，同時(shí)在表2-2給出了各管腳簡(jiǎn)易功能描述。圖表EEPROM電路原理圖圖如圖2-11所示為本設(shè)計(jì)的EEPROM電路原理圖。3程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的單片機(jī)程序利用KeiluVisionV4.02進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以下介紹整個(gè)系統(tǒng)的程序流程，具體程序參見(jiàn)附錄。3.1主程序流程圖如3-1所示圖所示為單片機(jī)的主程序流程圖。首先進(jìn)行各個(gè)模塊的初始化工作，如變量定義、單片機(jī)端口和EERPOM端口初始化、顯示模塊初始化等。然后進(jìn)入程序的主流程，判斷系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，掃描鍵盤輸入確定狀態(tài)后，執(zhí)行相應(yīng)的處理。3.2鍵盤輸入模塊的程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用由軟件消抖的非編碼方式獨(dú)立鍵盤電路，所以在進(jìn)行鍵盤輸入模塊的程序設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮兩個(gè)過(guò)程：1、鍵盤按鍵的識(shí)別；2、消抖。首先在程序中定義各個(gè)鍵盤的輸入信號(hào)管腳，如下所示。在key_input=0時(shí)代表輸號(hào)鍵被按下，其他按鍵同此。sbitkey_input=P1^0;輸號(hào)sbitkey_find=P1^1;查號(hào)sbitkey_reset=P1^2;復(fù)位sbitkey_jingbao=P1^6;警報(bào)信號(hào)然后在一個(gè)子程序中實(shí)現(xiàn)鍵盤的識(shí)別及消抖。本系統(tǒng)中把鍵盤的輸入狀態(tài)作為整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，所以定義一個(gè)ucharstate(void)子程序，其返回值為鍵盤的當(dāng)前狀態(tài)，其定義如下：#definestate_null#definestate_input#definestate_find#definestate_reset0無(wú)按鍵狀態(tài)1輸號(hào)鍵按下2查詢鍵按下3復(fù)位鍵按下#definestate_jingbao4報(bào)警鍵按下在ucharstate(void)子程序中本設(shè)計(jì)利用變量keycount的條件自加來(lái)實(shí)現(xiàn)消抖和長(zhǎng)短按鍵的識(shí)別過(guò)程。每次進(jìn)入子程序時(shí)keycountkeycountkeycount自加到N1時(shí)，表示長(zhǎng)按，則返回狀態(tài)值，退出子程序；當(dāng)無(wú)按鍵按下時(shí)，退出按鍵查詢循環(huán)，并判斷keycount是否小于于N2，即是否keycount<N20keycount>=N2時(shí)，為有效按鍵返回狀態(tài)值。整個(gè)ucharstate(void)子程序流程如圖3-2所示。圖3.3數(shù)碼管顯示模塊的程序設(shè)計(jì)由上章所述，本設(shè)計(jì)利用table數(shù)組保存字形碼，作為顯示代碼表，如下所示：uchar0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x3e,0x73,0x7c,0x40codetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,“”-10”-11b”-12”-13};由table0~9b共14個(gè)字符。同時(shí)在程序中編寫Display(uchardata_disp)函數(shù)，data_disp為要顯示的字符，程序如下：voidDisplay(uchardata_disp){if(data_disp>=13)P0=table[13];else不在表內(nèi)顯示“”表內(nèi)P0=table[data_disp];查表顯示}對(duì)于LED指示燈，本設(shè)計(jì)中采用高電平點(diǎn)亮的方式，利用P0.7端口控制。由此在程序中定義sbitLed，當(dāng)LED=0時(shí)，輸出低電平，LED燈滅，當(dāng)LED=1時(shí)，輸出高電平，LED燈亮。3.4EEPROM的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中利用EEPROM（24C04）來(lái)存儲(chǔ)報(bào)警用的電話號(hào)碼，24C04支持I2CIC總線2的24C042C紹24C04的I2C驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。3.4.124C04的IC總線構(gòu)成及其協(xié)議2IC總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送2和接收數(shù)據(jù)。IC總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器，任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器，數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的模式。在本設(shè)計(jì)中AT89S52單片機(jī)作為主器件，24C04作為從器件。通過(guò)器件地址輸入端A1的不同設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)將最多4個(gè)24C04器件連接到總線上。由上一章所述的電路設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)中只用一個(gè)24C04為[0242C04管腳描述如下：SCL：串行時(shí)鐘輸入管腳，用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘。SDASDA是一個(gè)開(kāi)漏輸出管腳，可與其它開(kāi)漏輸出或集電極開(kāi)路輸出進(jìn)行線或（A0、A1、A2：器件地址輸入端，用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址，當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0WP管腳連接到寫保護(hù)，只能讀；當(dāng)WP管腳連接到Vss或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀寫操作。IC總線協(xié)議定義如下：1、總線空閑時(shí)，SDA、SCL為高電平，只有在總線空閑時(shí)才允許啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送。2、數(shù)據(jù)傳輸前，總線要求有一個(gè)START（開(kāi)始位）位做為數(shù)據(jù)開(kāi)始的標(biāo)識(shí)，它的要求是SCL為高時(shí)，SDA有一個(gè)從高到低的電平跳變動(dòng)作，完成這個(gè)動(dòng)作后才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)序圖參看圖3-33、數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，總線要有一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)狀態(tài)，來(lái)保證數(shù)據(jù)為SCL為高電平時(shí)，SDA必須保持電平穩(wěn)定，不允許有跳變。編寫單片機(jī)向總線送數(shù)據(jù)程序時(shí)則可以在SCL還在低電平時(shí)，把數(shù)據(jù)電平送到，然后拉高，這時(shí)SDA不應(yīng)有電平跳變，延時(shí)后拉低SCL，再進(jìn)行下一位的數(shù)據(jù)傳送直到完成。在總線上讀數(shù)據(jù)時(shí)也是只有在SCL為高時(shí)，SDA為有效數(shù)據(jù)。時(shí)序參看圖3-34、數(shù)據(jù)傳輸后，總線要有一個(gè)STOP（結(jié)束位）位，來(lái)通知總線本次傳輸已結(jié)束，它的要求是SCL為高時(shí)，SDA有一個(gè)從低到高的電平跳變動(dòng)作，正好和START位相反。時(shí)序參看圖3-32圖IC5I2C總線在每接收完一個(gè)字節(jié)（8個(gè)二進(jìn)制位）后，在第九個(gè)SDA上回應(yīng)一個(gè)低電平的ACK明當(dāng)前受控的器件已接收完一個(gè)字節(jié)，可以開(kāi)始下一個(gè)字節(jié)的傳送了。若未收到應(yīng)答信號(hào)，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。時(shí)序圖可以參看圖3-4。2圖IC的6I2C24C04也不例外，在每次命令前需要先發(fā)送一個(gè)字節(jié)的器件地址和讀寫標(biāo)識(shí)，也可稱為器件錄址。圖3-5是24C04的器件尋址命令中每個(gè)A0位是器件地址，它是對(duì)應(yīng)于芯片的A0引腳。這樣不難看出在同一總線可以掛4個(gè)。器件地址字節(jié)中的RWRW位設(shè)置，讀器件時(shí)RW位設(shè)置1。圖3.4.224C04的IC總線基本操作24C04的I2C總線基本操作包括寫入單個(gè)字節(jié)、頁(yè)寫入、讀當(dāng)前地址數(shù)據(jù)、讀任意地址數(shù)據(jù)、連續(xù)讀取數(shù)據(jù)等。在本設(shè)計(jì)中使用到了寫入單個(gè)字節(jié)、讀當(dāng)前地址數(shù)據(jù)、讀任意地址數(shù)據(jù)、連續(xù)讀取數(shù)據(jù)等操作，以下對(duì)這幾個(gè)操作進(jìn)行介紹。1、單字節(jié)寫入寫入字節(jié)指令每次只能向芯片中的一個(gè)地址寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。首先發(fā)送開(kāi)始位來(lái)通知芯片開(kāi)始進(jìn)行指令傳輸，然后傳送設(shè)置好的器件地址字節(jié)，RW位應(yīng)置，接著是分開(kāi)傳送十六位地址的高低字節(jié)，再傳送要寫入的數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位表示本次指令結(jié)束。圖3-6是寫入單個(gè)字節(jié)的時(shí)序圖。圖2、讀當(dāng)前地址數(shù)據(jù)這種讀取模式是讀取當(dāng)前芯片內(nèi)部的地址指針指向的數(shù)據(jù)。每次讀寫操作后，芯片會(huì)把最后一次操作過(guò)的地址作為當(dāng)前的地址。在這里要注意的是在微處理器接收完芯片傳送的數(shù)據(jù)后不必發(fā)送給低電平的ACK給芯片，直接拉高SDA等待一個(gè)時(shí)鐘后發(fā)送停止位。圖3-7是讀當(dāng)前地址時(shí)序圖。圖3、讀任意地址數(shù)據(jù)"讀當(dāng)前地址基本指令之前加一個(gè)'偽操作'，這個(gè)偽操作傳送一個(gè)寫指令，但這個(gè)寫指令在地址傳送完成后就要結(jié)束，這時(shí)芯片內(nèi)部的地址指針指到這個(gè)地址上，再用讀當(dāng)前地址指令就可以讀出該地址的數(shù)據(jù)。圖是讀任意地址的時(shí)序圖。圖4、連續(xù)讀取連續(xù)讀取操作時(shí)只要在上面二種讀取方式中芯片傳送完讀取數(shù)據(jù)后，微處理器回應(yīng)給芯片一個(gè)低電平的ACK應(yīng)答，那么芯片地址指針自動(dòng)加一并傳送數(shù)據(jù)，直到微處理器不回應(yīng)并停止操作。圖十二是連續(xù)讀取的時(shí)序圖。圖連續(xù)讀取3.4.324C04的驅(qū)動(dòng)子程序由上述的分析，可編寫24C04的驅(qū)動(dòng)子程序，首先利用_nop()定sbit定義數(shù)據(jù)和時(shí)鐘引腳。最后根據(jù)時(shí)序編寫子程序。具體的程序參見(jiàn)附錄。4Proteus仿真本系統(tǒng)利用是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件Proteus7.5SP3介紹利用Proteus進(jìn)行系統(tǒng)仿真的主要流程及操作，其余部分可參考Proteus的幫助文檔。4.1Proteus7.5SP3界面安裝完P(guān)roteusProteus軟就就會(huì)出現(xiàn)如圖4-1所示的操作界面。圖圖4-1中的原理圖編輯窗口（TheEditing是用來(lái)繪制原理圖的。藍(lán)色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件要放到它里面。注意，這個(gè)窗口是沒(méi)有滾動(dòng)條的，你可用預(yù)覽窗口來(lái)改變?cè)韴D的可視范圍。其余各部分可參考有關(guān)書(shū)籍。4.2仿真流程1、添加元件到元件列表中780524C04LED等。單擊如圖4-2所示的“P”按鈕，出現(xiàn)挑選元件對(duì)話框，在對(duì)話框的KEYWORDS中輸入，即可得到圖4-3所示結(jié)果。圖圖然后單擊OK，關(guān)閉對(duì)話框，這時(shí)元件列表中列出，