单片机循环彩灯

课程设计说明书

课程名称：《单片机技术》

设计题目：变频报警器设计

院系：电子信息与电气工程学院

学生姓名：

学号：

专业班级：

指导教师：范秋凤

2012年5月18 日

课程设计任务书设计题目变频报警器设计

学生姓名所在院系电子信息与电

气工程学院

专业、年级、班09自动化1班

设计要求：

1.具有电源开关及指示灯，有复位按键。

2.通过P

3.4端口输出1KHz和2KHz的变频信号以示报警，每隔1s交替变换1次。

3.注意声音的频率变化及频率变化的时间。

参考：延时子程序中的延时时间决定输出声音的频率，双重循环延时的时间决定声音的长短。

学生应完成的工作：

1.按照老师的要求学习课前指导，在图书馆查相关资料，进一步了解所做课程设计的基本原理，以

及如何实现所作产品的功能。

2.编写程序流程图和实现课程设计产品功能的程序，并做调试，直到调试成功且达到相应功能实现

的要求为止。

3.进行电路图的制作，在电路设计过程中，要严格按照数据要求选取合适的电子器件，一旦器件选

取不当，会直接影响产品功能的实现，甚至造成对产品的破坏。

4.电路图制作完成后，把组编写的程序写入单片机，在计算机上进行软件仿真，若不能达到要求则

要做相应修改，直至稳定的实现所要求的而功能。

5.实物制作,使用相关工具完成事物的焊接。

参考文献阅读：

[1] 张迎新. 单片机初级教程[M]. 北京: 航空航天大学出版社, 2007.

[2] 周润景,张丽娜. 基与PROTEUS的电路及单片机仿真[M]. 北京: 航空航天大出版社, 2007.

[3] 张万奎. 模拟电子技术[M]. 湖南: 湖南大学出版社, 2005.

[4] 杨志忠. 数字电子技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2005.

工作计划：

5月9日至11日------------设计原理图

5月12日至13日-------------程序设计

5月16日--------------------焊接电路

5 月17日------------烧程序并调试电路

5月18日至20日-----撰写课程设计报告

任务下达日期：2012 年5月7 日

任务完成日期：2012 年5月18 日

指导教师（签名）：学生（签名）：

变频报警器

摘要：报警器广泛应用于医学、军事、工业等领域以及日常生活中，其研究具有一定的学术价值和广泛的市场前景。本文介绍了基于AT89S52单片机设计的变频报警器，通过对其使用汇编语言编制延时程序使P3.4口产生两种不同频率的方波，用单片机AT89S52，桥堆，电阻，电容，晶振等组成硬件系统，经过三极管放大驱动蜂鸣器在不同的频率下发声，以示报警。

关键词：报警器 AT89S52 变频蜂鸣器

目录

1.设计背景 (1)

1.1报警器概述 (1)

1.2单片机概述 (1)

2.设计方案 (2)

2.1整体方框图 (2)

2.2硬件方案 (3)

2.3程序方案 (5)

3.方案实施 (5)

3.1系统介绍 (5)

3.2电源电路 (6)

3.3复位电路 (6)

3.4时钟电路 (7)

3.5蜂鸣器驱动电路 (8)

3.6系统调试与制作 (8)

4.结果与结论 (9)

4.1结果 (9)

4.2报警器的改进 (9)

5.收获与感谢 (9)

6.参考文献 (10)

7.附件 (10)

7.1元器件清单 (10)

7.2程序方案一 (11)

7.3 程序方案二 (12)

7.4硬件原理图 (14)

7.5实物图照片 (15)

1.设计背景

1.1 报警器概述

报警器（alarm），又称防盗器。是用于发生警情、危险、紧急情况等状况下以声音、光线、气压等形式发出警报的电子产品的统称。它可以分为机械式报警器和电子报警器，随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾等领域，与社会生产、生活密不可分。

1.2 单片机概述

单片机自问世以来，以其极高的性能价格比，低廉的价格，受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。单片机体积小，重量轻，抗干扰能力强，价格低廉，环境要求不高，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。在我国，单片机已广泛地应用于工业自动化控制，自动化检测，智能仪器仪表，机电一体化设备等个方面。下面着重介绍AT89S52这款单片机。

AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案。根据不同的运行速度和功耗的要求，时钟频率可以设置在0-33M之间。AT89S52具有以下标准功能：1、与MCS-51单片机产品兼容；2、8K字节在系统可编程Flash存储器；3、1000次擦写周期；4、全静态操作：0Hz-33MHz；5、三级加密程序存储器；6、32个可编程I/O口线；7、三个16位定时器/计数器；8、六个中断源；9、全双工UART串行通道；10、低功耗空闲和掉电模式；11、掉电后中断可唤醒；12、看门狗定时器；13、双数据指针；14、掉电标示符。另外，AT89S52 可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容会被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。该款单片机可以在4V到5.5V宽电压范围内正常进行工作。不断的发展日臻完善的半导体工艺也让该款单片机的功耗不断降低。同时，该单片机支持计算机并行口的下载，简单的数字芯片就可以制成下载线，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供了高灵活、超有效的

解决方案。本次设计需要的AT89S52的管脚图如图1所示。

图 1 AT89S52的管脚图

2. 设计方案

2.1整体方框图

为了实现本次课程设计的要求，经过思考和商量，在硬件方面我们设计了电源电路、复位电路、蜂鸣器驱动电路、时钟电路。系统整体方框图如图2所示。

图2 整体方框图

2.2硬件方案

在硬件方面，我们在电源电路和复位电路分别做出两个方案并且做了方案论证，蜂鸣器驱动电路和时钟电路都是相同的。

电源电路采用的是用2W10桥堆以及7805组成电源电路来实现输出5V电压。

稳压电路方案一：采用开关稳压电路。开关稳压电源有输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分。功率部分转换部分是开关电源的核心，它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的转换功能。稳压电路方案一电路图如图3所示。

图3 稳压电路方案一电路图

稳压电路方案二：固定输出稳压电路。此电路有7805以及两个电容组成。稳压电路方案二电路图如图4所示。

图4 稳压电路方案二电路图

经过比较，稳压电路方案一实施起来较为麻烦，使用元器件比较多，检查的时候

繁琐，应该应用在对硬件要求不高的场合，方案二既简便效果又很符合要求，所以经过商量和思考采用的是稳压电路方案二。

复位电路方案一：采用按键脉冲复位电路。此电路主要由两个电阻和两个电容以及按键组成。复位电路方案一电路图如图5所示。

图5 复位电路方案一图

复位电路方案二：该电路主要由两个电阻和一个电容组成。复位电路方案二电路图如图6所示。

图6 复位电路方案二图

经过反复思考和比较，复位方案一图需用元器件比较多，且电路复杂不容易看懂，调试改正错误的话不容易找出错误地方，和一图相比较二图既简单且能实现功能，最后决定选用复位方案二图。

2.3 程序方案设计

蜂鸣器根据加到其上的脉冲频率不同而发出不同的声音，起到报警作用。产生脉冲可用延时子程序或使用定时器两种方案。两种方案的流程图是相同的。程序流程图如图7所示。

图7 程序流程图

程序方案一：用延时子程序产生1KHZ和2KHZ方波。延时程序如附件7.2所示。

程序方案二：用单片机内部定时器T1产生1KHZ和2KHZ方波。定时器式程序如附件7.3所示。

我们在对程序方案进行论证的时候认为，用定时器产生的1KHZ和2KHZ方波较为准确，但不易实现，程序不太好写，且在检查的时候不方便而用延时子程序写的程序，简单易懂，较易实现。通过比较，由于报警器对频率要求并不高，所以最后本次设计采用了程序方案一。

3. 方案实施

3.1 系统介绍

根据设计要求，用AT89S52、桥堆2W10、7805、晶振、发光二极管、蜂鸣器组成硬件系统，并通过改进并编程使AT89S52单片机的P 3.4口输出相应频率的

信号，再通过三极管放大驱动蜂鸣器发出两种不同频率的声音，以示报警。

3.2 电源电路图

电源电压稳压流程方框图如图8所示。

图8 电源电路框图

220V交流电经过变压器变压，再经过桥堆2W10整流，然后由电容C5滤波后变为脉动比较稳定的直流电,最后通过三端稳压器7805输出稳定的5V直流电压。电容C6用于消除输出电压的高频噪声,可取小于1000uF的电容。电源电路图如图9所示。

图 9 电源电路图

3.3 复位电路

AT89S52复位时由外部的复位电路来实现的，该电路采用的是手动按键电平复位，手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平，一般采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到RST 端。复位电路电路图如图10所示。

图 10 复位电路图

3.4 时钟电路

AT89S52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚 XTAL2，这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容,就构成一个稳定的自激振荡器。AT89S52运行是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地的工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，常有的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式。本设计采用的是内部时钟方式。时钟电路对硬件电路的连接要求较高。在焊接电路时应尽可能的使晶振和电容与单片机靠近，更好的保证振荡器稳定可靠地工作。具体设计的时钟电路电路图如图11所示。

图11 时钟电路图

3.5蜂鸣器驱动电路

通过AT89S52单片机的P3.4口输出一定频率的方波使蜂鸣器发声。由于三极管的放大作用使从P3.4口输出的方波信号放大后驱动蜂鸣器发声。而声音的频率的变换由单片机的延时程序控制。蜂鸣器驱动电路电路图如图12所示。

图12 蜂鸣器驱动电路图

3.6系统调试与制作

通过系统的软件调试，删除了软件程序中部分不正确的程序，从而得到正确的程序，为后面的硬件连接奠定了基础。仿真调试完成后，在仿真软件上实现了所需的设计要求，之后进行硬件连接，通过硬件调试，实现了设计要求。

在电路焊接的过程中应注意以下事项：

1.焊接时，要使焊点周围都有锡，将其牢牢焊住防止虚焊。

2.在焊接时，注意极性电容的极性。

3.芯片在安装前最好先把两边的针脚稍稍弄弯曲，使其有利于插入底座对应的插口中。

4.在焊接时，不要把芯片插入底座上焊，防止烧坏。

5.晶振在焊接时应尽量和单片机靠近。

6.对引脚过长的电器元件，焊接完后，将其剪短。

7.放电烙铁的时候应远离板子。

4. 结果与结论

4.1 结果

该变频报警器可出现如下结果：

1.具有电源开关及指示灯，有复位按键。

2.通过P

3.4端口输出1KHz和2KHz的变频信号以示报警，每隔1s交替变换1次。

3.报警器有声音，但很小，经调试知选用放大倍数大的三极管可让声音变大。

4.2 报警器的改进

我们通过研究认为，该变频报警器只是一个报警器的简单模型，我们可以通过增加一些元件来实现一些具体的功能，例如可以再增加一些按键，通过乐曲中音调的不同即频率的不同编写程序实现乐曲演奏；可以增加一些传感器来实现防盗报警或者火灾报警；可以增加探测仪实现对温度，有毒气体，声，光的报警；可以增加熔断丝来加强对家庭电路的报警等。

5. 收获与致谢

在这次单片机课程设计中，我们小组经过对设计要求的认真思考，再结合课本相关知识，经过几天的努力我们终于圆满的完成任务，实现了单片机发声，变频报警。通过这次设计，我对单片机基础知识有了更进一步的理解，也明白了学好单片机的重要性。为实现设计要求我们应该多联系实际，锻炼我们的动手设计能力，并能灵活运用课本知识。这次设计增加了我的自信，也让我感觉到了课堂知识的重要，更深一步了解到单片机在现实生活中的不可或缺的重要作用。

在设计原理图的时候，经过理论知识与实际情况相结合，不仅让我加深了理论知识的了解，同时也又一次运用了DXP并对它又有了更进一步的认识；在编写程序时，我通过运用课本上的编程指令和编程技巧，成功编制了程序；在绘完原理图和编完程序的时候，第一次学会了用proteus软件进行仿真，并经过调试成功的实现了结果。

这次课程设计中，身边的同学给与了我们很多的帮助，我们的丁老师，范老师，段老师也不顾夏天的炎热，为我们解决课程设计所遇到的问题，任劳任怨。老师和

同学的帮助让我们顺利完成了课程设计，在此深表谢意。

6. 参考文献

[1]张迎新. 单片机初级教程[M]. 北京: 航空航天大学出版社, 2007.

[2]周润景,张丽娜. 基与PROTEUS的电路及单片机仿真[M]. 北京: 航空航天大出版社, 2007.

[3]张万奎. 模拟电子技术[M]. 湖南: 湖南大学出版社, 2005.

[4]杨志忠. 数字电子技术[M]. 北京：高等教育出版社, 2005.

[5]张毅刚. 单片机原理及应用[M]. 高等教育出版社, 2003.

[6]徐爱钧. 8051单片机实践教程[M]. 电子工业出版社, 2006.

7. 附件

7.1 元器件清单

本次设计需要的元器件清单如表1所示。

表 1 元器件清单

元器件名称型号规格数量备注单片机AT89S52 1

晶振11.0592MHZ 1

瓷片电容33PF 2

电解电容22PF 1

电解电容1000UF 2

LED指示灯 1

三极管8050 1

蜂鸣器 1

7805 1

桥堆2W10 1

按键 1

拨动开关 1

40脚IC插座（圆孔） 1

排线若干

电阻1K 3

电阻10K 1

万能板两连孔 1

7.2 程序方案一

本次设计的程序方案一如下。

ORG 0000

LJMP MAIN1

ORG 1000

MAIN1: MOV R1,#100

LOOP1: MOV R2,#10

LOOP2: SETB P3.4

LCALL DELAY

CLR P3.4

LCALL DELAY

DJNZ R2,LOOP2

DJNZ R1,LOOP1 MAIN2: MOV R3,#50

LOOP3: MOV R4,#10

LOOP4: SETB P3.4

LCALL DELAY1

CLR P3.4

LCALL DELAY1

DJNZ R4,LOOP4

DJNZ R3,LOOP3

LJMP MAIN1

DELAY: MOV R6,#100

DL1: NOP

NOP

NOP

DJNZ R6,DL1 RET

DELAY1: MOV R7,#200

DL2: NOP

NOP

NOP

DJNZ R7,DL2 RET END

7.3 程序方案二

本次设计的程序方案二如下。

ORG 0000

RESET: LJMP MAIN

ORG 000B

LJMP IT0P

ORG 001B

LJMP IT1P

ORG 0100

MAIN: MOV SP,#60H

S0: ACALL PT0M0

HERE1: LJMP HERE1

S1:ACALL PT1M1

HERE2:LJMP HERE2

PT0M0: MOV TMOD,#01H

MOV TL0,#0CH

MOV TH0,#0FEH

SETB ET0

SETB EA

SETB TR0

RET

IT0P: MOV TL0,#0CH

MOV TH0,#0FEH

CPL P3.4

MOV R1,#100

MOV R2,#10

DJNZ R1,HERE1

DJNZ R2,HERE1

AJMP S1

PT1M1: MOV TMOD,#01H

MOV TL1,#0CH

MOV TH1,#0FFH

SETB ET1

SETB EA

SETB TR1

RET

IT1P: MOV TL1,#0CH

MOV TH1,#0FFH

CPL P3.4

MOV R3,#200

MOV R4,#20

DJNZ R3,HERE2

DJNZ R4,HERE2

AJMP S0

END

7.4 系统硬件电路图

本次设计的系统硬件电路图如图13所示。

图13 系统硬件电路图

7.5 实物图

本次设计的实物图如图14所示。

图 14 实物图