基于C51单片机的声光报警器设计说明

本科课程设计报告

题目：基于C51单片机的声光报警器设计院（系）：电气与信息工程学院

专业：电子信息工程

班级：

姓名：

学号：2009021986

指导教师：

设计日期：2012年11月29日

报告书写要求

1、报告封皮标题栏为宋体小三号居中，下划线需右边对齐。

2、报告的撰写要求条理清晰、语言准确、表述简明。报告中段首空两个字符，中文字体为宋体五号，数字、字符、字母为Times New Roman五号，且单教研室主任意见:

3、报告中插图应与文字紧密配合，文图相符，技术容正确。每个图都应配有图题（由图号和图名组成）。图题（宋体小五号）置于图下居中，其中图号按顺序编排，图名在图号之后空一格排写。图中若有分图时，分图号用(a)、(b)等置于分图之下。

4、报告中插表应与文字紧密配合，文表相符，技术容正确。表格不加左、右边线，每个表应配有表题（由表号和表名组成）。表题（宋体小五号）置于表上居中，其中表号按顺序编排，表名在表号之后空一格排写。

5、报告中公式原则上居中书写。若公式前有文字（如“解”、“假定”等），文字顶格书写，公式仍居中写。公式末不加标点。公式序号按顺序编排，如报告中第一部分的第一个公式序号为“（1-1）”，文中引用公式时，一般用“见式（1-1）”或“由公式（1-1）”。

6、参考文献反映报告的取材来源，是报告不可缺少的组成部分，参考文献数量一般为8～10篇。引用文献标示应置于所引容最末句的右上角，用小五号字体。所引文献编号用阿拉伯数字置于方括号“[ ]”中，如“二次铣削[1]”。参考文献应按在文中出现的顺序编排，常用参考文献编写项目和顺序规定如下：(1)著作图书文献：序号└─┘作者．书名．版次．出版者，出版年：引用部分起止页

第一版应省略

(2)翻译图书文献：序号└─┘作者．书名．译者．版次．出版者，出版年：引用部分起止页

第一版应省略

(3)学术刊物文献：序号└─┘作者．文章名．学术刊物名．年，卷（期）：引用部分起止页

(4)学术会议文献：序号└─┘作者．文章名．编者名．会议名称，会议地址，年份．出版地，出版者，出版年：引用部分起止页

(5)学位论文类参考文献：序号└─┘研究生名．学位论文题目．学校及学位论文级别．答辩年份：引用部分起止页

7、若设计完成实物制作需在报告后附录硬件电路原理图和实物测试图，附录的序号采用“附录1”、“附录2”等，并注明附录的容。

8、设计报告应按如下容和顺序A4纸双面打印（标注页码）、左侧装订成册。

4、设计容（应用的技术原理及具体的实现方法）

一、系统硬件实现

1 主控电路设计

硬件设计中最核心的器件是单片机80C51，它一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字电压值经计算机处理得到相应的二进制代码，与设定的值作比较。整个系统的软件编程就是通过汇编语言对单片机80C51实现其控制功能。

1.1 80C51的基本结构

80C51单片机主要由以下部分组成：

（1）CPU系统8位CPU，含布尔处理器；时钟电路；总线控制逻辑。

（2）存储器系统4KB的程序存储器（ROM/EPROM/Flash，可扩至64KB）；128KB数据存储器（RAM，可再扩64KB）；特殊功能寄存器SFR。

（3）I/O口和其他动能单元4个并行I/O口；2个16位定时/计数器；1个全双工异步串行口；中断系统（5个中断源，2个优先级）。

1.2 80C51单片机的的封装和引脚

80C51系列单片机采用双列直插式（DIP）.QFP44（Quad Flat Pack）和LCC（Leaded Chip Caiier）形式封装。这里仅介绍常用的总线型DIP40封装。40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类：电源、时钟、控制和I/O引脚，在这里不作详细介绍。

1.3 80C51单片机的时钟

(1)振荡器和时钟电路

80C51部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟脉冲，外部还需附加电路。80C51的时钟产生方法有以下两种。

a 部时钟方式

利用芯片部的振荡器，然后在引脚XTALl和XTAL2两端跨接晶体振荡器（简称晶振），就构成了稳定的自激振荡器，发出的脉冲直接送入部时钟电路。外接晶振时，Cl和C2的值通常选择为30pF左右；Cl、C2对频率有微调作用，晶振或瓷谐振器的频率围可在1.2MHz～12MHz之间选择。为了减小寄生电容，更好地保证振荡器稳定、可靠地工作，振荡器和电容应尽可能安装得与单片机引脚XTALl和XTAL2靠近。

图1 80C51时钟电路接线方法

b 外部时钟方式

此方式是利用外部振荡脉冲接入XTALl或XTAL2。HMOS和CHMOS单片机外时钟信号接入方式不同。

表1 80C51单片机外部时钟接入方法

芯片类型接线方法

XTAL1 XTAL2

HMOS 接地接片外时钟脉输入端（引脚需

接上拉电阻）

悬空

CHMOS 接片外时钟

脉冲输入端

1.4 80C51单片机的复位

在整个声光报警系统中，要进行实验，必须对整个系统先复位。复位是单片机的初始化操作。单片机系统在上电启动运行时，都需要先复位。其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部复位电路才能实现。

单片机的外部复位电路有上电复位和上电和按键均有效的复位两种。我们在设计单片机复位时，选用上电复位。

上电复位利用电容器的充电实现。图2-1是80C51单片机的上电复位电路。图中给出了复位电路参数。图2-2是80C51单片机的上电+按键复位电路。

上电要求接通电源后，单片机实现自动复位操作。上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。该电路典型的电阻值和我电容参数为：晶振为12MHZ，电容值为10uF，电阻值为8.2K。

图2-1上电复位电路图2-2上电+按键复位电路

复位状态：

初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0～R7）的状态，复位时，ALE和成输入状态，即ALE== 1，片RAM不受复位影响。复位后，P0～P3口输出高电平且使这些双向口皆处于输入状态，并将07H写入堆栈指针SP，同时将PC和其余专用寄存器清0。此时，单片机从起始地址0000H 开始重新执行程序。所以，单片机运行出错或进入死循环时，可使其复位后重新运行。

2外围接口电路设计

2.1 NIS-09声光传感器简介

在设计中我们之所以选用NIS-09声光传感器，是因为它的输出模拟量与我们所用的A/D转换器输入等级相符合。（NIS-09声光传感输出电压是5.6+0.4v，A/D转换器的输入量程是0～+10V）在本次设计中，我们选用NIS-09声光传感器。它是离子式烟雾传感器，是日本NEMOTO公司专为检测延误而精心设计的新型传感器。

检测方式：离子型，一源两室。

放射参数：电源电压是DC 9v，输出电压是5.6+0.4v

电流损耗是27+3pA ，灵敏度是0.6+0.1v。

特性参数如下表所示：

a灵敏度特性（根据UL217标准风速0.1M/秒）

b电源电压特性（25℃60﹪RH）

c温湿度特性温度特性（温度60﹪）

d温度特性（温度25℃）源：放射元素是媚241，

放射量是平均33.3KBq.=0.9uCi（29K——37KBq）。

工作环境：电源电压是DC6.0-18.0V，最大24V；温度是0-50℃，最大-10-60℃，温度95﹪。保