熱釋電報(bào)警電路設(shè)計(jì)黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 I頁(yè)熱釋電檢測(cè)報(bào)警電路設(shè)計(jì)摘 要本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時(shí)它的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和 PC 機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路、LED 控制電路等部分組成。處理器采用 51 系列單片機(jī)AT89C51，整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。關(guān)鍵詞： AT89C51，紅外傳感器，數(shù)據(jù)采集，報(bào)警電路課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 II頁(yè)目 錄1 緒論.11.1 課題描述

2、 .11.2 基本工作原理及框圖 .12 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì).22.1 AT89C51 芯片.22.1.1 AT89C51 的功能特性.32.1.2 AT89C51 的主要性能參數(shù).32.1.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì).72.1.4 復(fù)位電路的設(shè)計(jì).72.1.5 數(shù)碼管顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì).82.1.6 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì).92.2 熱釋電紅外傳感器原理.92.3 調(diào)整電路的設(shè)計(jì).102.4 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說(shuō)明 .103 系統(tǒng)軟件及程序設(shè)計(jì).103.1 PROTEUS軟件簡(jiǎn)介及使用.103.2 中斷程序主要流程.133.3 程序設(shè)計(jì).133.2.1 初始化程序：.133.2.2 延時(shí)程序：.1

3、43.2.3 報(bào)警顯示程序：.144 系統(tǒng)軟件及程序設(shè)計(jì).144.1 KEIL軟件簡(jiǎn)介.144.2 應(yīng)用 KEIL進(jìn)行軟件仿真 .15總 結(jié).17課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 III頁(yè)致 謝.18參考文獻(xiàn).19附錄一 A 原理圖.20附錄一 B PCB 打樣圖 .21附錄二 仿真原理圖.22附錄三 源程序.23課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 1 頁(yè)1 緒論1.1 課題描述 隨著時(shí)間的推移，計(jì)算機(jī)革命的完成，信息高速公路的發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)防盜措施提出了新的要求。本設(shè)計(jì)就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)所用的這種熱釋電紅外傳感器能

4、以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可用于制動(dòng)控制、接近開(kāi)關(guān)、遙測(cè)等領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)會(huì)使我們進(jìn)一步對(duì)單片機(jī)有個(gè)感觀認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)動(dòng)手能力。使理論與實(shí)際相結(jié)合。1.2 基本工作原理及框圖本課程設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、LED 控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警等功能。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來(lái)說(shuō)，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)

5、用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過(guò)程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。從設(shè)計(jì)的要求來(lái)分析該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報(bào)警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框圖如圖 1 總體設(shè)計(jì)框圖所示：課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 2 頁(yè) AT89S51復(fù)位電路傳感器報(bào)警執(zhí)行電路LED 發(fā)光顯示調(diào)整電路驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管圖 1 基本工作原理框圖處理器采用 51 系列單片機(jī) AT89S51 整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的

6、紅外光譜變換成電信號(hào)，經(jīng)放大電路送出 TTL 電平至 AT89S51 單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)。1驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大并推動(dòng)聲光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)報(bào)警延遲 10s 一段時(shí)間后自動(dòng)解除，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位 4 。2 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì)2.1 AT89C51 芯片AT89S51 單片機(jī)是美國(guó) Atmel 公司生產(chǎn)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技術(shù)

7、生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 3 頁(yè)圖 2 AT89S51 功能方塊圖圖 2 為 AT89S51 片機(jī)的基本組成功能方塊圖。由圖可見(jiàn)，在這一塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括 CPU、存儲(chǔ)器、可編程 I/O 口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口等，各部分通過(guò)內(nèi)部總線相連。下面介紹幾個(gè)主要部分。2.1.1 AT89C51 的功能特性AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器，128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32個(gè) I/O 口線，兩個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向

8、量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。2.1.2 AT89C51 的主要性能參數(shù)1主要特性：與 MCS-51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000 寫/擦循環(huán)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 4 頁(yè)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8 位內(nèi)部 RAM32 可編程 I/O

9、 線兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5 個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2管腳說(shuō)明：圖 3 AT89C51 引腳圖課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 5 頁(yè)VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1

10、 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上

11、拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷 0）P3.3 /INT1（外部中斷

12、1）P3.4 T0（記時(shí)器 0 外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器 1 外部輸入）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 6 頁(yè)P(yáng)3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作

13、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA端保

14、持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（VPP） 。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3振蕩器特性：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)振蕩器。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。4芯片擦除：課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 7 頁(yè)整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，

15、并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止 3 。2.1.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)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)振蕩器。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，XTA

16、L2 應(yīng)不接。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有 6 個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為 2 個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有 12 個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為 12MHZ，一個(gè)振蕩周期為 1/12us，故而一個(gè)機(jī)器周期為 1us。如圖 4 所示為時(shí)鐘電路。LM35 的主要性能參數(shù)。圖 4 時(shí)鐘電路圖2.1.4 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)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，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后, 在 RESET 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。該復(fù)位電路連接單片機(jī)的 RESET引腳，如圖 5 示為

17、復(fù)位電路 5 。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 8 頁(yè)圖 5 復(fù)位電路圖2.1.5 數(shù)碼管顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì)由 2 個(gè)數(shù)碼管接上電阻后連上單片的 P0,P2 輸入輸出口的引腳，外接 VCC，當(dāng)單片機(jī)的相應(yīng)引腳被置低電平后，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字，起到報(bào)警作用。注：當(dāng) P0 口輸出 0F9H 時(shí)，數(shù)碼管 DS1 顯示數(shù)字 1，當(dāng) P2 口輸出 025H 時(shí)，數(shù)碼管 DS2 顯示數(shù)字2。6圖 6 所示為數(shù)碼管報(bào)警電路。圖 6 發(fā)光二極管報(bào)警電路圖課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 9 頁(yè)2.1.6 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)如下圖所示，用一個(gè) Speaker 和三極管、電阻接到單片機(jī)的 P2.0 引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，低電平觸發(fā)，

18、如圖 7 示為聲音報(bào)警電路 7 。圖 7 聲音報(bào)警電路圖2.2 熱釋電紅外傳感器原理本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用這種雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如圖 8 所示, 在 VCC 電源端利用 C1 和 R2 來(lái)穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò) FET 放大后，經(jīng)過(guò) C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳?jīng)過(guò) NPN 的轉(zhuǎn)化，輸出 OUT 為低電平 2 。RSY2 Y1R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2NPNQ1FETVccVCC3v12vOUT圖 8 熱釋電紅外傳感器原理圖課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 10 頁(yè)2.3 調(diào)整電路的設(shè)計(jì)如圖 9

19、 所示為最基本的調(diào)整電路，圖中 1 為輸出，接單片機(jī)的 P0.7,P0.6 輸入輸出口。圖 9 調(diào)整電路電路圖2.4 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說(shuō)明硬件電路的設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄一 A、B 示，從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下器件： AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、發(fā)光二極管、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。3 系統(tǒng)軟件及程序設(shè)計(jì)3.1 Proteus 軟件簡(jiǎn)介及使用Protues 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司） 。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好

20、的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430 等，在編譯方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多種編譯器

21、。該軟件具有 4 大功能模塊課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 11 頁(yè)一智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS） 豐富的器件庫(kù)：超過(guò) 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP 圖紙，可以方便地供 WORD、POWERPOINT 等多種文檔使用。 二完善的電路仿真功能（Prospice） 1 ProSPICE 混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；2 超

22、過(guò) 27000 個(gè)仿真器件：可以通過(guò)內(nèi)部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設(shè)計(jì)仿 真器件，Labcenter 也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。3 多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用 wav 文件） 、指數(shù)信號(hào)、單頻 FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入。 4 豐富的虛擬儀器：13 種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI 調(diào)試器、I2C 調(diào)試器等； 5 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)

23、地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)；6 高級(jí)圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析。 三獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM） 1 支持主流的 CPU 類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430 等，CPU 類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP 處理器； 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 12 頁(yè)2 支

24、持通用外設(shè)模型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、LED 點(diǎn)陣、LED 七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM 口物理接口模型）還可以使仿真電路通過(guò) PC 機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信； 3 實(shí)時(shí)仿真：支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中斷仿真、SPI/I2C 仿真、MSSP 仿真、PSP 仿真、RTC 仿真、ADC 仿真、CCP/ECCP 仿真； 4 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語(yǔ)言的編輯/編譯/源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC 的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、K

25、eil 和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試； 軟件仿真：支持當(dāng)前的主流單片機(jī)，如 51 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列、68000 系列等。 1）提供軟件調(diào)試功能 2）提供豐富的外圍接口器件及其仿真 RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC器件。這樣很接近實(shí)際。在訓(xùn)練學(xué)生時(shí)，可以選擇不同的方案，這樣更利于培養(yǎng)學(xué)生。 3） 提供豐富的虛擬儀器 利用虛擬儀器在仿真過(guò)程中可以測(cè)量外圍電路的特性，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際硬件的調(diào)試能力。電路功能仿真：在 PROTUES 繪制好原

26、理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTUES 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。通過(guò)以上介紹讓我深入了解了該軟件的使用，本次課設(shè)的仿真原理圖參見(jiàn)附錄。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 13 頁(yè)3.2 中斷程序主要流程按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖 10 所示；圖 10. 主程序流程課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 14 頁(yè)3.3 程序設(shè)計(jì)3.2.1 初始化程序：ORG 0100HSETB P2.0MOV P0,#0C0HMOV P2,#03H ;將兩個(gè)數(shù)碼管置 03.2.2 延時(shí)程序：DELAY:MOV R1,0AAHLD2:MOV R2,0FBHLD1:NOPD

27、JNZ R2,LD1DJNZ R1,LD2RET 3.2.3 報(bào)警顯示程序：BAOJING: MOV 51H,#0AH ;設(shè)置循環(huán)次數(shù) MOV TMOD,#01H ;定時(shí)器 T0 定時(shí) 方式 1 MOV TL0,#0B0H ;置 50ms 定時(shí)初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0 ;啟動(dòng) T0 L2:JBC TF0,L1 ;查詢記數(shù)溢出 SJMP L2 L1:MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH DJNZ 51H,L2 ;未到時(shí)間繼續(xù)循環(huán) SETB P2.0 ;關(guān)閉報(bào)警 MOV P1,#0FFH ;發(fā)光二極管滅 RET 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 15 頁(yè) END源程序見(jiàn)附

28、錄三4 系統(tǒng)軟件及程序設(shè)計(jì)4.1 Keil 軟件簡(jiǎn)介一. 系統(tǒng)概述 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)

29、介紹 Keil C51 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 二. Keil C51 單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中 uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex文件，

30、以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 使用獨(dú)立的 Keil 仿真器時(shí)，注意事項(xiàng) ：* 仿真器標(biāo)配 11.0592MHz 的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 * 仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。 * 仿真芯片的 31 腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi) ROM，不能使用片外 ROM；但仿真器外引插針中的 31 腳并不與仿真芯片的 31 腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部 ROM（其 CPU 的/EA 引腳接至低電平）

31、的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 16 頁(yè)4.2 應(yīng)用 Keil 進(jìn)行軟件仿真編寫源程序并保存建立工程并添加源文件設(shè)置工程編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件程序調(diào)試。Keil 使用“工程”（Project）的概念，對(duì)工程（而不能對(duì)單一的源程序）進(jìn)行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單 File-New，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語(yǔ)言或 C 語(yǔ)言源程序（或選擇 File-Open，直接打開(kāi)已用其它編輯器編輯好的源程序文檔）并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名.asm（.a51）或.c；然后選擇菜單Project-New Pro

32、ject，建立新工程并保存（保存時(shí)無(wú)需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名.uv2） ；工程保存后會(huì)立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話框，選擇 CPU 后點(diǎn)確定返回主界面。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(yè)（Files）會(huì)出現(xiàn)“Target1”，將其前面+號(hào)展開(kāi)，接著選擇Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“Add File to Group Source Group1”，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求尋找并加入源文件（在加入一個(gè)源文件后，該對(duì)話框不會(huì)消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件） 。加入文件后點(diǎn) close 返回主界面，展開(kāi)“Source Group1”前面+號(hào)，就會(huì)看到所加入的文件，雙擊文件名，即可打開(kāi)該源程序

33、文件。緊接著對(duì)工程進(jìn)行設(shè)置，選擇工程管理窗口的 Target1，再選擇 Project-Option for TargetTarget1（或點(diǎn)右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項(xiàng)） ，打開(kāi)工程屬性設(shè)置對(duì)話框，共有 8 個(gè)選項(xiàng)卡，主要設(shè)置工作包括在 Target 選項(xiàng)卡中設(shè)置晶振頻率、在 Debug 選項(xiàng)卡中設(shè)置實(shí)驗(yàn)仿真板等，如要寫片，還必須在 Output 選項(xiàng)卡中選中“Creat Hex Fi”；其它選項(xiàng)卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值。工程設(shè)置后按 F7 鍵（或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo)）進(jìn)行編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。 成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單 Debug-Start/Stop Debug Se

34、ssion（或按 Ctrl+F5 鍵）進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài) 8。對(duì)電路的仿真見(jiàn)附錄二課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 17 頁(yè)總 結(jié)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 18 頁(yè)致 謝參考文獻(xiàn)1 吳政江. 單片機(jī)控制紅外線防盜報(bào)警器J. 錦州師范學(xué)院學(xué)報(bào)2 宋文緒. 傳感器與檢測(cè)技術(shù)M. 北京: 高等教育出版社3 余錫存. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)M. 西安: 西安電子科