【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)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(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬(wàn)字。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？

　　

【正文】 GND1VCC2VO3RS4R/W5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714BGVCC15BGGND16U4LCD1602VCCGNDRPVCCGNDVCCGND 圖 3— 3 LCD 顯示電 路圖 報(bào)警執(zhí)行電路設(shè)計(jì) 針對(duì)聲光報(bào)警實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化的基于單片機(jī) AT89C51 的報(bào)警執(zhí)行電路。此電路接受單片機(jī)傳送來(lái)的電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警從而達(dá)到報(bào)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(bào)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(dāng)接通電源后 ,多諧振蕩器 起振 ,輸出 ~ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 驅(qū)動(dòng)電路通過(guò) 口將高電平信號(hào)送至放大電路然后傳給蜂鳴器，從而達(dá)到聲音報(bào)警的效果。驅(qū)動(dòng)電路又通過(guò) 口將低電平信號(hào)送至紅色發(fā)光二極管的陰極，從而達(dá)到光報(bào)警的效果。聲光報(bào)警電路結(jié)構(gòu) 如圖 3— 4 所 示。 VCC1繼電器4KR6Q5NPNGNDGNDSPEAKER4KR7D3VCCD4D9D8D7LED 紅LED 紅LED 紅LED 紅220R17220R8220R9220R10VCC 圖 3— 4 報(bào)警 執(zhí)行電路圖 基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 時(shí)鐘 電路設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)鐘功能并節(jié)省單片機(jī) I/O 口資源，該設(shè)計(jì)使用專(zhuān)用的接口方式為串行的時(shí)鐘芯片 DS1302，該芯片線路簡(jiǎn)單、體積小、易于操作，且價(jià) 格低廉。DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單的采用同步串行方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：RST， I/O， SCLK。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)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(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 上電運(yùn)行時(shí)，在 VCC之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 DS1302 存在時(shí)鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時(shí)鐘混亂等缺點(diǎn)。DS1302 可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。 DS1302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mw。 如圖 3— 5 所 示時(shí)鐘電路。 DS1302 驅(qū)動(dòng)程序分為讀時(shí)間（ GET1302） 和設(shè)置時(shí)間（ SET1302） ,時(shí)間數(shù)據(jù)直接放入內(nèi)存 40H— 47H 或者從內(nèi)存 40H— 47H 讀取。 GND22pFC1112332768HzXTAL22pFC12GNDVCCBT2GNDvccX1 SCLKvccX2GNDTextTextDS1302IO10111213141516RST17 圖 3— 5 時(shí) 鐘電路圖 晶振與復(fù)位電路設(shè)計(jì) 通過(guò)振蕩得到一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率。利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 10 秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)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(nèi)蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 復(fù)位則是通過(guò)某種方式 , 使單片機(jī)內(nèi)各寄 存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。復(fù)位方式是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)除了正常的初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或由于操作錯(cuò)誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時(shí)，也需要按復(fù)位鍵重啟機(jī)器。單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后 , 在 RST 端持續(xù)給出 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為 12MHz 時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于 2us。 復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位以及 “看門(mén)狗 ”復(fù)位三種類(lèi)型。 “看門(mén)狗 ”電路則是一種集成有單片機(jī)的電源監(jiān)測(cè)、按鍵復(fù)位以及對(duì)程序運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，防止程序 “跑飛 ”而出現(xiàn)死機(jī)而設(shè)計(jì)的電路 [8]。晶振與復(fù)位電路如 圖 3— 6 所示。 Y112MHZ12C1030p12C930pGNDX1X2 220R3SB17VCCGND4KR430uC3RSTEA 圖 3— 6 晶振 與復(fù)位電路圖 電源電路設(shè)計(jì) 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(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(duì)三端集成穩(wěn)壓器的作簡(jiǎn)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(lèi)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(nèi)。若考慮輸出電流的要求，則在 以內(nèi)的 ,應(yīng)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：?jiǎn)?dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路和調(diào)整電路、保護(hù)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(jié)構(gòu) 外擴(kuò)存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì) 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(duì)時(shí)序有嚴(yán)格的要求。如圖 3— 9 為 讀 /寫(xiě)周期的時(shí)序圖 ，當(dāng)對(duì) AT24C02 進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，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(yīng)芯片收到呼叫后將返回應(yīng)答信號(hào)，每次向芯片寫(xiě)數(shù)據(jù) /地址后都應(yīng)檢查應(yīng)答信號(hào)，然后發(fā)送片內(nèi)地址，對(duì)芯片進(jìn)行讀寫(xiě)操作，操作完成后發(fā)送結(jié)束信號(hào)（ SCL 高電平時(shí)拉高 SDA） ?；趩纹瑱C(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 對(duì) AT24C02 讀寫(xiě)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(xiě) 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(jié)果）、寫(xiě) 1 字節(jié)（ R_BY ，參數(shù)： R0 存放 I2C 地址， R2 存放寫(xiě)入的數(shù)據(jù)）。 AT24C02 的電路結(jié)構(gòu)圖如 3— 8 所示。 WP7A01A12A23SCK6VCC8GND4 SDA5U5AT24C02GNDVCC 圖 3— 8 AT24C02 的電路結(jié)構(gòu) 圖 3— 9 讀 /寫(xiě)周期時(shí)序 圖 3— 10 數(shù) 據(jù)有效時(shí)序 圖 3— 11 起始 /停止定義 圖 3— 12 輸出應(yīng)答 基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) 4*4 矩 陣鍵盤(pán)電路結(jié) 構(gòu)如圖 3— 13，相對(duì)應(yīng)的按鍵的鍵值如表 3— 1， 4*4 矩陣鍵盤(pán)按鍵的功能如圖 3— 14。鍵盤(pán)采用掃描方式，當(dāng)需要輸入時(shí)調(diào)用鍵盤(pán)子程序掃描鍵盤(pán)，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(méi)有按鍵按下，則按鍵為空，相對(duì)應(yīng)鍵值為 16。 SB1 SB2 SB3 SB4SB5 SB6 SB7 SB8SB9 SB10 SB11 SB12SB13 SB14 SB15 SB16 圖 3— 13 鍵盤(pán)電路結(jié)構(gòu) 7 8 9 調(diào)時(shí) 4 5 6 設(shè)置 /刪除 1 2 3 返回 0 確認(rèn) 圖 3— 14 鍵 盤(pán)功能 表 3— 1 對(duì)應(yīng)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(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)分析 軟件是系統(tǒng)的指揮中心，由它來(lái)配合控制完成各種預(yù)定功能。為了充分發(fā)揮AT89C51 優(yōu)越的性能價(jià)格比，在設(shè)計(jì)上盡量做到硬件 “軟化 ”， 進(jìn)一步體現(xiàn)軟件編程的靈活性， 使系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)得到簡(jiǎn)化。系統(tǒng)軟件采用 MCS51 單片機(jī) 匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，對(duì)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(shè)計(jì)時(shí)，首先是做好準(zhǔn)備工作，即讀出每個(gè)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(shè)計(jì)時(shí)是按模塊設(shè)計(jì)的，軟件設(shè)計(jì)也一樣，采用中斷子程序方式，首先編寫(xiě)大概的主程序，然后理出所需設(shè)計(jì)的子程序并逐個(gè)分析和設(shè)計(jì)子程序，編寫(xiě)出子程序后應(yīng)給予編譯檢查錯(cuò)誤，若有錯(cuò)誤再更正，直到通過(guò)編譯即沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，等每個(gè)子程序編寫(xiě)完以后，再修改主程序完成整體的程序編寫(xiě)，最后在將程序進(jìn)行調(diào)試。 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) LCD 顯示程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)顯示采用 1602 顯示模塊， 1062 正常工作前對(duì)其進(jìn)行初始化，分為硬件初始化和軟件初始化。初始化過(guò)程為：上電 15ms 后對(duì) 1602 寫(xiě)顯示模式指令 38H（即設(shè)置為 16*2 顯示， 5*7 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口），然后對(duì) 1602 寫(xiě)清屏指令。 1602 模塊顯示時(shí)，刷新太快時(shí)會(huì)出現(xiàn)字跡模糊，因此，當(dāng)顯示子程序直接放在程序中循環(huán)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)刷新太快而顯示不清晰。在本系統(tǒng)中采用查詢標(biāo)志位顯示的方法，當(dāng)需要刷新顯示時(shí)，置位顯示標(biāo)志位 00H，每次循環(huán)顯示子程序首先查詢顯示標(biāo)志位，當(dāng)需要刷新顯示時(shí)，則執(zhí)行刷新顯示程序。 顯示模塊主要分為日期顯示、時(shí)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(yùn)用了顯示模塊的嵌套，但由于時(shí)間關(guān)系 ，程序在優(yōu)化上還未達(dá)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(guò)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(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為 0 時(shí)，則跳過(guò)刷新顯示；當(dāng)標(biāo)志位為 1 時(shí)，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(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 然后向顯示寄存器寫(xiě)數(shù)據(jù)，每寫(xiě)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(xiě)控制字設(shè)置光標(biāo)顯示模式。最后清除標(biāo)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(shè)計(jì) 系統(tǒng)的初始化工作是整個(gè)系統(tǒng)能夠正常工作的前提，系統(tǒng)的初始化包括相關(guān)寄存器的初始化、 LCD 的初始化、 AT24C02 的檢測(cè)以及報(bào)警時(shí)長(zhǎng)的設(shè)置等。 如 圖 4— 2 為初始化的流 程圖，初始化程序首先設(shè)置堆棧 SP 為 60H，設(shè)置 IE為 07H（外部中斷 0、外部中斷 1 和定時(shí)中斷 0）和中斷優(yōu)先級(jí) IP 為 01H（外部中斷 0 優(yōu)先級(jí)最高）；然后初始化 LCD 顯示屏；顯示屏初始化完畢則顯示設(shè)置報(bào)警時(shí)長(zhǎng)，報(bào)警時(shí)長(zhǎng) 單位為秒，可設(shè)置范圍為： 0— 199（其中 199 為不自動(dòng)退出報(bào)警）；設(shè)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(cuò)，則顯示器右上角會(huì)顯示“ E”； 2EH、 2FH 分別寫(xiě) FFH，是為了發(fā)生報(bào)警時(shí)，讀取的監(jiān)測(cè)信號(hào)異常的位為 0，將讀取的檢測(cè)信號(hào)與 2EH、 2FH 分別相與，則存在異常的位為 0，通過(guò)檢測(cè)位顯示當(dāng)前報(bào)警發(fā)生異常的通道；最后是從 DS1302