【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。設計是否有創(chuàng)意？

　　

【正文】 GND1VCC2VO3RS4R/W5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714BGVCC15BGGND16U4LCD1602VCCGNDRPVCCGNDVCCGND 圖 3— 3 LCD 顯示電 路圖 報警執(zhí)行電路設計 針對聲光報警實現(xiàn)，設計了一種實用化的基于單片機 AT89C51 的報警執(zhí)行電路。此電路接受單片機傳送來的電平信號，驅動聲光報警從而達到報警效果。采用紅色發(fā)光二極管和壓電式蜂鳴器完成聲光報警。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。當接通電源后 ,多諧振蕩器 起振 ,輸出 ~ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 驅動電路通過 口將高電平信號送至放大電路然后傳給蜂鳴器，從而達到聲音報警的效果。驅動電路又通過 口將低電平信號送至紅色發(fā)光二極管的陰極，從而達到光報警的效果。聲光報警電路結構 如圖 3— 4 所 示。 VCC1繼電器4KR6Q5NPNGNDGNDSPEAKER4KR7D3VCCD4D9D8D7LED 紅LED 紅LED 紅LED 紅220R17220R8220R9220R10VCC 圖 3— 4 報警 執(zhí)行電路圖 基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計 18 時鐘 電路設計 為實現(xiàn)精確的時鐘功能并節(jié)省單片機 I/O 口資源，該設計使用專用的接口方式為串行的時鐘芯片 DS1302，該芯片線路簡單、體積小、易于操作，且價 格低廉。DS1302 與單片機之間能簡單的采用同步串行方式進行通信，僅需用到三個口線：RST， I/O， SCLK。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當 RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 上電運行時，在 VCC之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 DS1302 存在時鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時鐘混亂等缺點。DS1302 可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。 DS1302 工作時功耗很低，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于 1mw。 如圖 3— 5 所 示時鐘電路。 DS1302 驅動程序分為讀時間（ GET1302） 和設置時間（ SET1302） ,時間數(shù)據(jù)直接放入內存 40H— 47H 或者從內存 40H— 47H 讀取。 GND22pFC1112332768HzXTAL22pFC12GNDVCCBT2GNDvccX1 SCLKvccX2GNDTextTextDS1302IO10111213141516RST17 圖 3— 5 時 鐘電路圖 晶振與復位電路設計 通過振蕩得到一個穩(wěn)定的時鐘頻率。利用中斷方式可以實現(xiàn)報警持續(xù)時間未到基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計 19 10 秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出 ， 該反向放大器可以配置為片內蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 復位則是通過某種方式 , 使單片機內各寄 存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復位。復位方式是單片機的初始化操作。單片機除了正常的初始化外，當程序運行出錯或由于操作錯誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時，也需要按復位鍵重啟機器。單片機在時鐘電路工作以后 , 在 RST 端持續(xù)給出 2 個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為 12MHz 時，則復位信號持續(xù)時間應不小于 2us。 復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位以及 “看門狗 ”復位三種類型。 “看門狗 ”電路則是一種集成有單片機的電源監(jiān)測、按鍵復位以及對程序運行進行監(jiān)控，防止程序 “跑飛 ”而出現(xiàn)死機而設計的電路 [8]。晶振與復位電路如 圖 3— 6 所示。 Y112MHZ12C1030p12C930pGNDX1X2 220R3SB17VCCGND4KR430uC3RSTEA 圖 3— 6 晶振 與復位電路圖 電源電路設計 本系統(tǒng)電源電路原理圖如 圖 3— 7 所示 ，系統(tǒng)的電源采用 220V 交流供電。電網(wǎng)基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計 20 的 220V 交流電經(jīng)橋路整流，電容濾波，送入 780 7809 和 7812 的輸入端，最后輸出 5V、 9V 和 12V 的直流電。 在電源的兩端并聯(lián)的大電容和小 電容起濾波作用。大電容是濾除低頻，小電容是濾除高頻。在其兩端再并入同系列的大小電容可獲得很寬頻率范圍的濾波特性。 下面對三端集成穩(wěn)壓器的作簡單的介紹 。 輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器 7800系列組成的 電 源 ,CW7800/CW78M00/CW78L00 系列的最后兩位數(shù)字表示該集成穩(wěn)壓器的輸出電壓值。這類集成穩(wěn)壓器的輸出電壓有 5V、 6V、 9V 和 24V 等幾種。其輸出電壓的偏差在 177。2%以內。若考慮輸出電流的要求，則在 以內的 ,應選用CW7800 系列的 。在 ,選用 CWM00 系列的 。小于 100MA的 ,選用 CW78L00系列 [10]。 有正電壓輸出的 78LXX 系列的基本電路有：啟動電路、基準電壓電路、取樣比較放大電路和調整電路、保護電路這些部分組成。 12C14Vin VoutREFU2 781212C15C132200uC16100uGNDTD6~220vVin VoutREFU3 7805 VCC12C23C24100uVin VoutREFU4 780912C29C22100uVCC1VCC2 圖 3— 7 電源 的電路結構 外擴存儲電路設計 AT24C02 數(shù)據(jù) /地址的傳輸遵循 I2C 協(xié)議， I2C 協(xié)議為雙總線方式，其對時序有嚴格的要求。如圖 3— 9 為 讀 /寫周期的時序圖 ，當對 AT24C02 進行讀寫操作時，首先向總線發(fā)起始命令（拉低 SDA），然后向總線發(fā)送芯片地址，相應芯片收到呼叫后將返回應答信號，每次向芯片寫數(shù)據(jù) /地址后都應檢查應答信號，然后發(fā)送片內地址，對芯片進行讀寫操作，操作完成后發(fā)送結束信號（ SCL 高電平時拉高 SDA） ?；趩纹瑱C的家庭防盜報警系統(tǒng)設計 21 對 AT24C02 讀寫的程序工作在第 3 組寄存器狀態(tài)，分為讀 7 字節(jié)（ R_7DA） 、寫 7字節(jié)（ W_7DA），輸入輸出參數(shù)為： 10H 存放 I2C 操作數(shù)據(jù)首地址 11H 存放 MCU操作數(shù)據(jù)首地址，和讀 1 字節(jié)（ R_BY，參數(shù)： R0 存放 I2C 數(shù)據(jù)地址 , A 存放結果）、寫 1 字節(jié)（ R_BY ，參數(shù)： R0 存放 I2C 地址， R2 存放寫入的數(shù)據(jù)）。 AT24C02 的電路結構圖如 3— 8 所示。 WP7A01A12A23SCK6VCC8GND4 SDA5U5AT24C02GNDVCC 圖 3— 8 AT24C02 的電路結構 圖 3— 9 讀 /寫周期時序 圖 3— 10 數(shù) 據(jù)有效時序 圖 3— 11 起始 /停止定義 圖 3— 12 輸出應答 基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計 22 鍵盤電路設計 4*4 矩 陣鍵盤電路結 構如圖 3— 13，相對應的按鍵的鍵值如表 3— 1， 4*4 矩陣鍵盤按鍵的功能如圖 3— 14。鍵盤采用掃描方式，當需要輸入時調用鍵盤子程序掃描鍵盤，判斷是否有按鍵按下并判斷鍵 值，并將鍵值放入寄存器 R4 。若沒有按鍵按下，則按鍵為空，相對應鍵值為 16。 SB1 SB2 SB3 SB4SB5 SB6 SB7 SB8SB9 SB10 SB11 SB12SB13 SB14 SB15 SB16 圖 3— 13 鍵盤電路結構 7 8 9 調時 4 5 6 設置 /刪除 1 2 3 返回 0 確認 圖 3— 14 鍵 盤功能 表 3— 1 對應的 按鍵的鍵值 S4/7 S3/8 S2/9 S1/15 S8/4 S7/5 S6/6 S5/14 S12/1 S11/2 S10/3 S9/13 S16/10 S15/0 S14/11 S13/12 基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計 23 4 系統(tǒng)軟件設計 軟件設計分析 軟件是系統(tǒng)的指揮中心，由它來配合控制完成各種預定功能。為了充分發(fā)揮AT89C51 優(yōu)越的性能價格比，在設計上盡量做到硬件 “軟化 ”， 進一步體現(xiàn)軟件編程的靈活性， 使系統(tǒng)硬件設計得到簡化。系統(tǒng)軟件采用 MCS51 單片機 匯編語言編寫，采用了模塊化結構設計。為增強系統(tǒng)的實時性，對那些偶 然 事件采用中斷方式處理 ，主程序主要用于系統(tǒng)的控制和管理 。 軟件設計時，首先是做好準備工作，即讀出每個按鍵的 鍵值，并檢查數(shù)碼管是否可以正確顯示所有數(shù)字。電路設計時是按模塊設計的，軟件設計也一樣，采用中斷子程序方式，首先編寫大概的主程序，然后理出所需設計的子程序并逐個分析和設計子程序，編寫出子程序后應給予編譯檢查錯誤，若有錯誤再更正，直到通過編譯即沒有語法錯誤，等每個子程序編寫完以后，再修改主程序完成整體的程序編寫，最后在將程序進行調試。 系統(tǒng)軟件程序設計 LCD 顯示程序設計 本系統(tǒng)顯示采用 1602 顯示模塊， 1062 正常工作前對其進行初始化，分為硬件初始化和軟件初始化。初始化過程為：上電 15ms 后對 1602 寫顯示模式指令 38H（即設置為 16*2 顯示， 5*7 點陣， 8 位數(shù)據(jù)接口），然后對 1602 寫清屏指令。 1602 模塊顯示時，刷新太快時會出現(xiàn)字跡模糊，因此，當顯示子程序直接放在程序中循環(huán)時，會出現(xiàn)刷新太快而顯示不清晰。在本系統(tǒng)中采用查詢標志位顯示的方法，當需要刷新顯示時，置位顯示標志位 00H，每次循環(huán)顯示子程序首先查詢顯示標志位，當需要刷新顯示時，則執(zhí)行刷新顯示程序。 顯示模塊主要分為日期顯示、時間顯示、提示顯示和輸入顯示等。在此系統(tǒng)中，為了減少顯示的程序的大小，運用了顯示模塊的嵌套，但由于時間關系 ，程序在優(yōu)化上還未達到滿意的效果，顯示程序比較零散，存在大量的冗余。 顯示程序模塊較多，但都有其基本流 程，如圖 4— 1 為 顯示過程的基本流程圖。從圖中可看出，程序每一次大循環(huán)都查詢顯示標志位，當標志位為 0 時，則跳過刷新顯示；當標志位為 1 時，則執(zhí)行刷新顯示程序。每次刷新顯示前都執(zhí)行清屏指令，基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計 24 然后向顯示寄存器寫數(shù)據(jù)，每寫一次數(shù)據(jù)或指令之前都要讀顯示模塊的狀態(tài)字，確定顯示模塊處于空閑狀態(tài)（狀態(tài)字第 7 位為 0）。刷新顯示完成后寫控制字設置光標顯示模式。最后清除標志位 00H，通知顯示已經(jīng)刷新完成。 圖 4— 1 顯示 流程 系統(tǒng)初始化程序設計 系統(tǒng)的初始化工作是整個系統(tǒng)能夠正常工作的前提，系統(tǒng)的初始化包括相關寄存器的初始化、 LCD 的初始化、 AT24C02 的檢測以及報警時長的設置等。 如 圖 4— 2 為初始化的流 程圖，初始化程序首先設置堆棧 SP 為 60H，設置 IE為 07H（外部中斷 0、外部中斷 1 和定時中斷 0）和中斷優(yōu)先級 IP 為 01H（外部中斷 0 優(yōu)先級最高）；然后初始化 LCD 顯示屏；顯示屏初始化完畢則顯示設置報警時長，報警時長 單位為秒，可設置范圍為： 0— 199（其中 199 為不自動退出報警）；設置完成后系統(tǒng)檢查 I2C 的數(shù)據(jù)通信，若數(shù)據(jù)通信失敗或者出錯，則顯示器右上角會顯示“ E”； 2EH、 2FH 分別寫 FFH，是為了發(fā)生報警時，讀取的監(jiān)測信號異常的位為 0，將讀取的檢測信號與 2EH、 2FH 分別相與，則存在異常的位為 0，通過檢測位顯示當前報警發(fā)生異常的通道；最后是從 DS1302