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报警器与旋转灯

作者: 使用说明  发布:2020-02-15

  2014/5/27 题目 报警器与旋转灯设计 专业 光伏发电技术及应用 学号 姓名 1 2014/5/27 目录 1.单片机基础知识 __________________________________________________ 3 1.1 单片机的定义 _________________________________________________ 3 1.2 单片机的基本组成 _____________________________________________ 3 1.3 单片机的特点 _________________________________________________ 4 2.课题设计 ________________________________________________________ 6 2.1 课题设计内容 _________________________________________________ 6 2.2 系统硬件设计 _________________________________________________ 6 2.3 ATC89C51 单片机 _____________________________________________ 7 2.4 旋转灯电路 __________________________________________________ 9 2.5 系统主程序 _________________________________________________ 10 3.程序调试 _______________________________________________________ 12 3.1 proteus 软件仿真 ___________________________________________ 12 3.2 原程序调试 __________________________________________________ 13 2 2014/5/27 1.单片机基础知识 1.1 单片机的定义 所谓的单片机是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上, 具备独特 功能的微型计算机,通常片内都含有 CPU、ROM、RAM、并行 I/O、串行 I/O、定 时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。 单片机全称为单片微型计算机,又称微控制器或嵌入式控制器。 1.2 单片机的基本组成 单片机与现代微型计算机一样,结构均采用冯诺依曼提出的“存储程序”思 想, 即程序和数据都被放在内存中, 采用二进制代替十进制进行运算和存储程序。 一个最简单的单片机由以下五部分组成: (1)中央处理器 CPU,包括运算器,控制器和寄存器组; (2)存储器, 包括 ROM 和 RAM; (3)输入输出(I/O)接口,它与外部输入输出设备相连; (4)电源和时 钟电路。 基本结构图如图 1.1 所示。 图 1.1 单片机的基本结构 3 2014/5/27 51 系列单片机在功能上有基本型和增强型两类。它具有体积小、功能全、 面向控制、开发应用方便等特点,在工业实时控制、智能控制、测控等方面得到 广泛应用。 以 8051 为例介绍其功能和结构,它的内部结构由 8 大部分组成: (1)一个 8 位中央处理器 CPU. CPU 的内部结构是由算术逻辑运算单元、 累加器、程序状态字寄存器、堆栈指针、寄存器、程序计数器、指令寄存器、暂 存器等部件组成,是单片机的核心部件。火灾报警器的市场前景 (2)128 个字节的片内数据存储器 RAM (3)3KB 的片内程序存储器 ROM 或 EPROM (4)18 个特殊功能寄存器 SFR (5)4 个 8 位并行输入输出 I/O 接口:P0、P1、P2、P3。 (6)1 个串行 I/O 接口,完成单片机与其他微机之间的串行通信。 (7)2 个 16 位定时器/计数器 T0、T1。 (8)具有 5 个中断源,2 个可编程优先级的中断系统,它可以接收外部中 断申请,定时器/计数器中断申请,串行接口中断申请。 1.3 单片机的特点 单片机与通用微机相比,具有以下优点: (1)控制功能强 (2)抗干扰性强,可靠性高,工作温度范围宽 (3)开发周期短,性价比高,易于产品化 微型计算机的出现是电子数字计算机广泛应用到人们日常工作、 生活领域中 去的一个重大的转折点。 4 2014/5/27 单片微型计算机简称为单片机。 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计 算机系统。 尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算 机所需要的大部分部件:中央处理部件(CPU) 、存储器(RAM,ROM) 、定时器/计 数器、 各种输入/输出(I/O)接口 (如并行 I/O 口、 串行 I/O 口和 A/D 转换器) 等, 目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器,实时时钟等外围设 备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出 系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器 (Microcontroller) ,是因为它最早被用在工业控 制领域。 单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通 过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中。 他支持汇编和 C 的混合编程,同时具备强大的软件仿真和硬件仿真功能。 Protues 能够很方便的和 KEIL、 Matlab?IDE 等编译模拟软件结合。Proteus 提供 了大量的元件库有 RAM,ROM,键盘,马达,LED,LCD,AD/DA,部分 SPI 器件, 部分 IIC 器件,它可以仿真单片机和周边设备,可以仿线 系列、AVR,PIC 等 常用的 MCU,与 keil 和 MPLAB 不同的是它还提供了周边设备的仿真,只要给出 电路图就可以仿线)本课题的主要任务是设计采用单片机控制的报警器与旋转灯,要求通 过外部中断 0 控制报警器和旋转灯。 (2)报警器与 P3.7 口接,八个发光二极管分别接 P2 口。 (3)当接外部中断 0 的开关按下时,报警器响,八个发光二极管顺时针方 向旋转;当第二次按下开关时,报警器停止和发光二级管熄灭。 2.2 系统硬件设计 基于单片机的报警器与旋转灯系统的电路原理图如图 2-1 所示。 系统由旋转 灯模块、 复位模块、 开关报警器模块、 最小系统 LED 模块和电源模块五部分组成。 最小系统 LED 模块 P1 口 P0 口 复位模块 RST ATC89C51 开关和报警器模块 P3 口 P2 口 电源模块 XTAL L 旋转灯模块 报警器与旋转灯系统的电路原理图 2-1 6 2014/5/27 2.3 ATC89C51 单片机 STC89 系列单片机是 MCS-51 系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬 件结构和片内资源上与标准 8052 单片机完全兼容,DIP40 封装系列与 8051 为 pin-to-pin 兼容。STC89 系列单片机高速(最高时钟频率 90MHz),低功耗,在系 统/在应用可编程(ISP,IAP),不占用户资源。 本设计采用 ATC89C51,它提供的功能标准如表 2-2。 表 2-2 ATC89C51 功能标准 兼容 MCS51 指令系统 8K 可反复擦写 Flash ROM 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时/计数器中断 时钟频率 0-24MHz 2 个串行中断 可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 7 2014/5/27 ATC89C51 引脚图如图 2-3 所示 图 2-3 ATC89C51 (1)主电源引脚(2 根) VCC(Pin40):电源输入,接+5V 电源 GND(Pin20):接地线):片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端 (3)控制引脚(4 根) RST/VPP(Pin9):复位引脚,引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机 复位。 ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号 8 2014/5/27 PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读 指令,如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 (5)可编程输入/输出引脚(32 根) ATC89C51 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口,分别位 P0、P1、P2、P3 口, 每个口有 8 位(8 根引脚),共 32 根。 P0 口(Pin39~Pin32):8 位双向 I/O 口线 位准双向 I/O 口线 位准双向 I/O 口线 位准双向 I/O 口线 旋转灯电路 在本设计中,旋转灯电路由 8 个 LED 发光二极管和 8 个 0.3KΩ 的电阻构成。 该电路设计比较简单,但是要注意节点的电气连接。 其相应的电路图 2-4 所示。 旋转灯电路图 2-4 9 2014/5/27 2.5 系统主程序 (1)系统主程序主要用于变量及其他部件的初始化,如系统的初始化,以 便能够准确的进行相应的操作。火灾报警器的市场前景 同时进行相应的功能键判断, 从而实现特殊功能。 其相应的流程图 2-5 所示。 图 2-5 报警器与旋转灯系统主程序流程图 10 2014/5/27 (2)在相应的外部中断和定时器中断程序中,首先响应外部中断,再响应 两个定时器中断, 读取键值, 旋转灯旋转, 报警器响, 在定时器重置初始值以后, 再次外部中断返回。 中断程序的相应流程图如 2-6 所示。 开始 初始化参数 外部中断 0 响应 定时器 0、 1 重置初值 旋转灯、报警器工作 中断返回 图 2-6 中断程序流程图 11 2014/5/27 3.程序调试 3.1 proteus 软件仿真 使用 proteus 原理及仿线 proteus 仿线 原程序调试 #include reg52.h #include intrins.h #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit SPK = P3^7; uchar FRQ = 0x00; void Delayms(uint ms) { uchar i; while(ms--) { for(i=0;i120;i++); } } 13 2014/5/27 void main() { P2 = 0x00; TMOD = 0x11; TH0 = 0x00; TL0 = 0xff; IT0 = 1; IE = 0x8b; IP = 0x01; TR0 = 0; TR1 = 0; while(1) { FRQ++; Delayms(1); } } void EX0_INT() interrupt 0 { TR0 = !TR0; TR1 = !TR1; if(P2 == 0x00) P2 = 0xe0; else P2 = 0x00; } void T0_INT() interrupt 1 { TH0 = 0xfe; TL0 = FRQ; SPK = ~SPK; } void T1_INT() interrupt 3 { TH0 = -45000/256; TL0 = -45000%256; P2 = _crol_(P2,1); } 14 2014/5/27 结束语 在大学期间,从接触单片机的课程开始,单片机就给我留下了神秘感。不论 是对课程的学习, 还是心中对课程的看法, 直到自己独自完成布置的单片机课程, 自己的对单片机才有了实质性的了解。 实验任务分配下来后,一开始确实很迷茫。因为完全没有头绪,无从下手。 看这网页中搜索的浩瀚的资料, 真是一个头两个大,也第一次体会到了长时间对 这电脑屏幕痛苦的感觉。 之后我静下心来, 仔细挖掘这次实验的问题所在。我所作的课题关键在于利 用 3 个中断对LED灯的显示和按键触发的处理。 想通这些后我开始查阅相关资 料,从芯片组成到 C 语言程序,开始深入的学习。我一步步去尝试,一次次和同 学讨论解决自己存在的问题,最终将单片机课程完成。 通过这次实验, 我认为学习的不仅仅是知识,更重要的是解决问题时坚毅不 拔的精神,人不会被打败,只有被摧毁。在求知的道路上我们不能轻易放弃,不 能放纵退缩。只有迎难而上,方能摘取胜利的果实! 15

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