基于51单片机的设计

电子技术综合设计

设计题目:__基于51单片机的报警器设计_______

成绩:_________________________

班级:电气工程与自动化2007-3班

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基于51单片机的报警器设计

摘要： 随着经济的发展和人民生活水平的提高人们对财产安全的要求也越来越高，报警器在人民生活中发挥了越来越重要的作用，单片机作为一种可编程嵌入式微机，可以利用其通过软件实现设定的功能，该设计就是利用单片机的可控脉冲发生功能实现光信号变化转换为报警信号。

关键词：防盗报警器 MCS-51 LM386功率放大器 光控开关

引言： 报警器，防盗报警器,是对用于发生警情、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。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。

防盗报警系统通常由:探测器（又称报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。 报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置，单片微型计算机，通常简称为单片机，也经常缩写为MCU，它采用大规模集成电路技术把微处理器和随机存取数据存储器，只读程序存储器，输入输出电路以及定时计数器。串行通信口，时钟电路。脉冲调制电路。模拟多路转换器，AD转换器等电路集成到单独的一块芯片上，构成一个最小的完善的计算机系统，这些电路能在软件的控制下单独。准确，迅速，高效的完成程序设计者现规定的任务。因为由单片机构成的电路玩玩具有体积小，成本低，功能强，可靠性高，功耗低，电路简洁，开发和改进容易等等一系列有点，因此就有优异地性价比，从而使它在多方面得到了越来越多的使用，本次设计就是基于单片机的报警器

设计。

报警器主要元器件介绍

1.MCS-51单片机

现在市场上使用的单片机有很多种类，本设计采用MCS-51单片机。

MCS-51单片机是美国IIntel公司于1980年推出的产品，由于MCS-51单片机优异的性能和低廉的价格，使其在各方面得到了广泛的应用，至今仍经久不衰，MCS-51的主要功能如下：

1. 8bit字长CPU，包含了硬件乘除法器以及布尔处理器。

2. 4KB程序存储器（ROM）

3. 128的数据处理器（RAM）

4. 4组8bit的并行口，共32条I/O口线

5. 111条命令，大部分为单字节指令。

6. 21个专用寄存器

7. 2个16bit可编程定时、计数器

8. 5个中断源，2个优先级

9. 一个全双工串行通信口

10. 外部数据存储器寻址空间为64KB

11. 外部程序存储器寻址空间为64KB

12. 逻辑操作位寻址功能

13. 40引脚双列直插（DIP）封装

14. 单一+5V电源

MCS-51地址线宽为16条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围达到64KB，同时具备I/O口访问能力。此外，MCS-51采用模块化结构，可方便的增删一个模块就可派生出引脚和指令兼容的新产品，从而容易使产品形成系列化。MCS-51的指令系统也比较完善，指令系统中包含了全面的数据传送指令，完善的算术和逻辑运算指令，方便的逻辑操作和控制指令对于编程来说，是相当灵活和方便的。MCS-51单片机的工作频率为2—12HZ，当振荡频率为12MHZ时，一个机器周期为1us

本次设计采用的就是这种频率，另外MCS-51中集成了完善的各种中断源，可以设定不同的优先权，用户可以十分方便的控制和使用其功能，防盗报警器的设计很大程度上就是以这种功能为基础。

2.功率放大电路芯片LM386

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。

LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。下图为该芯片基本原理图和元件图

特性(Features):

* 静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。

* 工作电压范围宽，4-12V or 5-18V。

* 外围元件少。

* 电压增益可调，20-200。

* 低失真度。

基于以上特征，该芯片很适合本次设计要求，采用LM386功率放大器。

设计基本电路原理和思路

该报警器得设计思路是首先，利用光敏电阻构成光敏开关，光敏开关的作用是为单片机报警主电路提供报警信号，即通过光敏开关实现高低电平信号的转换，报警信号通过单片机软件处理实现信号的转换，在利用转换的信号驱动扬声器继而用声音输出进行报警，本次实验是通过光照的变化，利用光敏电阻随光照强度变化，阻值发生变化的特性首先实现的开关电路，即报警信号的来源是关照，报警主电路由单片机和音频放大模块组成，利用单片机上写入的程序，实现当报警信号输入单片机，其就会产生频率不等的信号。以驱动扬声器报警。

采用光敏电阻的光控开关

这是两种开关电路的主要原理：利用功率MOS场效应管可以作功率开关，开关的敏感元件可以采用光敏电阻LDR，当光线照射的光敏电阻上时，LDR呈低阻值，有信号加在场效应晶体管的栅极上，源漏极间导通，从而使继电器线圈K改变状态，产生控制作用或发出信号，如果将光敏电阻LDR接在地电位处，则在暗时无光线照射的光敏电阻，光敏电阻阻值高，故VMOS管栅极电位高，导通使灯L亮，反之，当有光线照射到LDR上时，VMOS栅极处于低电位截止，灯L 不亮。

本次试验采用试验一电路，即利用继电器线圈构成的电子开关达到采集信号的目的。具体是当有光线照到LDR上时，光敏电阻阻值减小，对应VMOS门级电压增加，电磁开关上流过的电流增加，引起电磁开光开启，开关k1闭合，端口输入高电平，报警电路导通，即可实现报警功能，光敏开关控制电路置于端口P1.0与总开关K1之间。

基于单片机的报警主电路

主要构成及功能实现：主电路主要由单片机和音频放大模块组成，单片机选用MCS-51，音频放大模块选用LM386，其余部件主要是给二者工作提供必要的电路条件，具体是用P1.0输出1KHZ和500HZ的音频信号驱动扬声器，作报警信号，要求1KHZ信号响100ms，500HZ信号响200ms，交替进行，P1.7接一开关进行控制，当开关和上响报警信号，当开关断开报警信号停止。

系统具体硬件接线

（1)．把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口上；

（2)．在“音频放大模块”区域中的SPK OUT端口上接上一个8欧的或者是16欧的喇叭；

（3)．把“单片机系统”区域中的P1.7/RD端口用导线连接到光控开关；”区域中的K1端口上

（4）Y1和C3为单片机提供时钟脉冲,,R3和R1通过分压，把大小合适的信号输入音频放大模块，C1,R19,C13实现滤波，VCC取+5V

部分电路原理图如下：

部分电路图（不含光敏开关控制电路）

4．程序设计内容

（1)．信号产生的方法

500Hz信号周期为2ms，信号电平为每1ms变反1次，1KHz的信号周期为1ms，信号电平每500us变反1次；

5．程序框图

总控制开关设置：这种报警器实现报警的方法很简单，但具体使用时，报警器控制方面存在着很大问题，就是无法区分正常开启和非正常开启报警功能，应该设置一个开关，以达到这种控制效果，就是当关闭控制开关时，报警器默认开启均为正常开启，所以此时报警器不报警，而当开启报警器开关时，报警器开始监视功能，此时的开启即非正常开启，

报警器开始报警，这种功能的实现可以通过多种方法，例如，可以通过控制单片机电源，继而控制主电路工作。也可以改进光敏开关，实现双重控制，这次设计采用另一种思路，即通过控制单片机接受光反应信号输入端口P1.0的相应控制线来达到控制作用，，这种设计简单而且比较实用。即K1接地时，光敏开关控制电路失去作用，因为此时电路的输入端已经接地。这时报警器不工作，而K1接+Vcc,此时电路输入端接高电平，光敏开关电路可以发生作用，即打开了报警功能。(K1为控制开关，光敏控制电路设置在K1和端口P1.0之间)

比较适合这种小型电路的设计K1示意图如下

报警器实现的功能：该报警器适用于各种能利用光线进行报警控制的场所，也适用于各种小型储物容器防盗，报警器工作时，有人未经允许打开储物容器引起光线变化，这时，光敏开关由于光线变化，电磁开关从断开到闭和，引起报警器工作，发出报警声。实现报警功能。

结束语：，作为一种实用的家用电路，报警电路的应用将会越来越广，报警器的设计种类有很多，但高效，实用，成本低是报警器设计的基本要求。该设计当然还存在着很大的不足，比如说功能单一，由于使用光敏开光的限制，精确度并不是很高，在今后的一段时间里，将继续改进这种设计，增加其功能，提高其准确度，使其使用性能达到使用者越来越高的要求。

参考文献：

《单片机原理与接口技术》 清华大学出版社 胡汉才 2002年2月第二版

《单片机语言C51典型程序设计》 机械工业出版社 刘文涛 2005年10月第一版

《电子技术基础-模拟部分》 高等教育出版社 康华光2005年4月第五版

《检测与转换技术》 中国矿业大学出版社 童敏明 2008年8月 第一版

www.baidu.知道-报警电路

www.baidu知道-光敏开关电路

www.baidu-LM386芯片

程序附录：

汇编源程序

FLAG BIT 00H

ORG 00H

START: JNB P1.7,START输入低电平时，不报警

JB FLAG,NEXT输入高电平，开始报警

MOV R2,#200

DV: CPL P1.0

SJMP START NEXT: DV1: LCALL DELY500

LCALL DELY500

DJNZ R2,DV

CPL FLAG 信号电平为每1ms变更一次

MOV R2,#200

CPL P1.0

LCALL DELY500

DJNZ R2,DV1

CPL FLAG 信号电平为每500us变更一次

SJMP START

DELY500: MOV R7,#250 延时程序

LOOP: NOP

DJNZ R7,LOOP

RET

END

亦可以写入c语言程序，如下：

C语言源程序

#include‘reg51.h’

#include‘stdio.h’

bit flag;

unsigned char count;

void dely500(void)

{

unsigned char i;

for(i=250;i>0;i--)

{

_nop_();

}

}

void main(void)

{

while(1)

{

if(P1_7==0)

{

for(count=200;count>0;count--)

{

P1_0=~P1_0;

dely500();

}

for(count=200;count>0;count--)

{

P1_0=~P1_0;

dely500();

dely500();

}

}

}