简易安防声光报警器解析

第一章序言

单片机课程设计是一门实践课程，要求学生具有制作调试单片机最小系统及外设的能力，能够掌握单片机内部资源的使用。

单片机课程设计内容包括硬件设计、制作及软件编写、调试，学生在熟练掌握焊接技术的基础上，能熟练使用单片机软件开发环境Keil C51编程调试，并使用STC ISP调试工具采用串口下载方式联调制作的单片机最小系统。

单片机课程设计题目包含基本部分及扩展部分，基本部分即单片机最小系统部分，扩展部分是对单片机内部资源及外部IO口的功能扩展，使制作的单片机系统具有一定的功能。

第二章设计任务书

一、设计题目：简易安防声光报警器

二、设计任务及要求：

自制一个单片机最小系统，包括串口下载、复位电路，采用两路外部中断输入门禁和红外探测两路信号（采用两个小按键模拟），中断信号输入后能将报警信息在四位一体数码管上显示，并输出声光报警信号。

三、设计内容

1.芯片简介

2.电路各部分的组成和工作原理。

3.元器件的选取及其电路逻辑图和功能。

4.电路各部分的调试方法。

5.在整机电路的设计调试过程中，遇到什么问题，其原因及解决的办法。

第三章电路组成和工作原理

一. MSC-51芯片简介

MCS-51单片机内部结构

8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。

8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：·中央处理器：

中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

.数据存储器(RAM)

8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，

所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

图1

·程序存储器(ROM)：

8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。

·定时/计数器(ROM)：

8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

·并行输入输出(I/O)口：

8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。

·全双工串行口：

8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

·中断系统：

8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

·时钟电路：

8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。

单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。

下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图2。

二．设计过程和有关说明：（1）警情探测：在该设计中，需采用两路外部中断输入门禁报警和红外报警，分别采用两个小按键模拟。其中一个按键模拟门禁报警，对应外部中断0；另一个按键模拟红外报警，对应外部中断1。

（2）报警设计：正常状态下，数码管不显示，当发生门禁报警时，系统发出声光报警信息并在数码管显示1；，当发生红外报警时系统发出声光报警信息并在数码管显示2。只有由主人按下报警接触按钮或系统复位后，才能解除声光报警并将数码管的数字重置为0。

三．硬件电路设计：

本系统是基于51系列单片机的简易安防声光报警系统，主要包括的硬件电路模块有：单片机最小

系统、七段数码管显示模块、安防报警器（点触开关

模拟）、声光报警。

1.单片机最小系统简介

单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少

的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片

机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、

复位电路。结构图如右图所示：

各部分的功能介绍如下：

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图1 系统原理框图

特别说明：由于实验条件有限，本课程设计中所涉及到的报警器装置采用点触开关模拟，具体电路图如图2所示。当有报警事件发生时，即开关被按下，报警器输出低电平，单片机由此产生一个中断事件，并对其作出相应的处理，图中C53是用于消除点触开关动作时产生的干扰，防止单片机发生误动作。

报警器输出

图2 报警器模拟电路

整体的硬件电路图如图3所示。

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图3：硬件电路原理图

第四章程序设计

基于STC89C51单片机的功能特点，并根据系统的要求编写出基于keil C51的程序，首先单片机上电复位，并进行初始化包括寄存器和数码管，当发生报警事件时，单片机驱动声光报警装置并且在数码管上显示相应的报警信息，退出中断时，单片机检测报警解除按钮，当报警解除按钮被按

下时单片机关闭声光报警并清除数码管上的报警信息，具体的程序流程如图4所示。

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图4 主程序流程图

图5 中断函数流程图

参考程序如下所示： #include

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int