多功能防盜報警器的設(shè)計與分析

1、 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 多功能防盜報警器的設(shè)計與分析 專業(yè)班級 電子信息工程專業(yè)一班 姓名 指導(dǎo)教師姓名、職稱 所屬助學(xué)單位 武漢工程大學(xué) 2011年 3月 20日多功能防盜報警器的設(shè)計與分析摘 要 隨著生活水平的不斷提高，人們的安全防范意識也在不斷增強，各種智能防盜報警器應(yīng)運而生，并不斷地向各個領(lǐng)域深入，如家庭、公共地點、企事業(yè)單位，公司等。本設(shè)計采用智能芯片AT89C51單片機為主控器件，對報警信息進行查詢處理，控制報警信息的采集和報警信息的發(fā)送顯示。當(dāng)按下其中的任一開關(guān)時就產(chǎn)生報警信息，報警信息由4021芯片處理后送入單機片內(nèi)，經(jīng)過單機片處理后，將報警信息送入兩位數(shù)碼顯示器

2、顯示報警點位置，同時觸發(fā)報警音響，達到報警。關(guān)鍵詞： AT89C51單片機 報警器 4021芯片ABSTRACTWith the continuous improvement of living standards, peoples safety awareness and a growing, all kinds of intelligence and alarm system emerged, and continuously deeply to various fields, such as family, public places, enterprises, company, etc

3、. This design USES the intelligent chip AT89C51 as the controller device to alarm information, control alarm, query processing information collection and alarm information delivery display. When press one of the either switch produce alarm information, alarm information by single chip 4021 pieces (a

4、fter through into the single slice processing, will alarm information into two digital display, and emergency alarm triggered alarm sound position, to call the police.Keywords: AT89C51 alarm 4021 chip目 錄第一章 概述1.1 引言-41.2 課題的敘述-41.3 設(shè)計方案分析-51.4 課題背景-5第二章 硬件電路設(shè)計2.1 電路組成及工作原理-112.2 報警器電路框圖-122.3 LED數(shù)碼管

5、顯示器-122.4 整流電路-142.5 報警電路-142.6 4021B芯片介紹-15第三章 系統(tǒng)的調(diào)試3.1 硬件調(diào)試-163.2 聯(lián)機調(diào)試-173.3 調(diào)試結(jié)果及改進方案-17第四章 設(shè)計總結(jié) 致謝-19 參考文獻-20 元器件清單-20 附錄：程序清單-21第 一 章 概 述1.1 引言 隨著社會和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民的生活水平在不斷上升，物質(zhì)財富不斷增長，人們?yōu)榱司S護個人或集體的利益不受損失，營造一個更好的發(fā)展環(huán)境，安全意識也在不斷地增強，現(xiàn)代化建設(shè)已經(jīng)向社會的各個方面深入，各種復(fù)雜的環(huán)境對安全提出了新的挑戰(zhàn)，當(dāng)然，蓬勃發(fā)展的現(xiàn)代化趨勢也給安全防盜的發(fā)展提供了難得的機遇，膽識挑戰(zhàn)和機

6、遇同在。挑戰(zhàn)來自于服務(wù)對象，也來自于對手，服務(wù)對象來自于社會各個領(lǐng)域。帶有各自的環(huán)境特點，對象有不同的特點，這就要求產(chǎn)品要有大的靈活性，適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，再有就是價格不能高，要盡量的低廉，低的投入?yún)s是要求高的產(chǎn)出，為生產(chǎn)者提供了一個大大的難題。近幾年，多功能安全防盜體系在不斷地摸索中一步步走來，從而使安全防盜體系也日趨完善，但是要給用戶提供更完美低廉的防盜產(chǎn)品，追求更大效益，占有更大的同類市場，生產(chǎn)商仍然在不斷努力，一款款新的防盜產(chǎn)品在不斷地被推出，競爭是殘酷的，只有依賴現(xiàn)代化的先進電子技術(shù)，預(yù)見到未來市場的發(fā)展趨勢，充分的開拓市場才能在這個弱肉強食的社會占有一席之地，在諸多因素中，性能和價格占

7、的地位可謂重大，本設(shè)計在依賴與其他同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，進一步增強了系統(tǒng)的功能，降低了成本，相信可以與先進的防盜系統(tǒng)媲美，值得一提的是它便于堵漏擴展，具有很大的靈活性，突出其多功能特性。1.2 課題的敘述1.2.1 設(shè)計要求為了提高系統(tǒng)的可靠性，盡量的使用單片機，通過相關(guān)程序完成大部分功能，這樣不僅提供了系統(tǒng)的可靠性，還降低了設(shè)計成本，而且使他的防盜功能更加的突出。1.2.2 基本原理 根據(jù)原理圖所示，圖中16個開關(guān)按鍵模擬16個報警觸發(fā)點，如發(fā)現(xiàn)警情即有開關(guān)信號（或多個信號）的產(chǎn)生，對應(yīng)的4021的口信號發(fā)生變化，本設(shè)計采用低電平作為報警信號，單機片掃描到報警信號，一個掃描周期結(jié)束后關(guān)閉4021

8、然后單機片對報警信號做進一步分析，即查找報警點和報警，具體掃描過程為P3.6和P3.4輸出讀允許信號即4021可將數(shù)據(jù)輸入單片機的允許信號，4021將16位的數(shù)據(jù)逐位送入單片機，單片機通過內(nèi)部程序識別是否為警情，若是，則找出對應(yīng)位的地址，調(diào)用該位的對應(yīng)七段碼，送到顯示單元，并且報警，具體過程是：單片機的P1口輸出經(jīng)單片機處理的七段碼地址送入兩位LED數(shù)碼顯示器，先由P3.0口控制顯示高位，經(jīng)過短暫延時，再有P3.1口控制低位顯示單元，實現(xiàn)兩位動態(tài)顯示，實現(xiàn)報警顯示，報警音響在查找報警地址時已將報警音響觸發(fā)，如發(fā)現(xiàn)多處報警，則循環(huán)顯示報警位，一旦出現(xiàn)警情，并且報警，報警信息將持續(xù)工作，知道警情被

9、處理即人為將系統(tǒng)復(fù)位，以上即是本系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)工作過程。1.3 設(shè)計方案分析多功能防盜報警器可通過多種途徑設(shè)計，如可通過數(shù)電，模電，電路進行搭建，也可由可編程控制器作為主控制，還可以用單機片作為主控制器件。不同的設(shè)計有著各自的優(yōu)缺點，具體分析如下：1.、分析一由數(shù)電、模電等搭建出的報警電路，這些硬件搭建起的電路本身的可靠性就很低，很容易出現(xiàn)報警疏漏或錯誤報警等現(xiàn)象，電路本身較復(fù)雜，同時可靠性也降低，成本很高，維護麻煩，因此在現(xiàn)實生活中，幾乎沒有這類產(chǎn)品。此類設(shè)計的應(yīng)用一般都是進行簡單的控制，或者用來實現(xiàn)簡單的功能。重要的是此類方法設(shè)計出的系統(tǒng)，擴展很麻煩，靈活性很低，故本設(shè)計舍棄其方案。

10、2、分析二由可編程控制器作為主控單元的報警器，此類編程控制器件較數(shù)電、模電搭建的電路，其有很高的靈活性，設(shè)計過程大部分為程序軟件部分的設(shè)計，但是此類設(shè)計依靠大量的硬件支持，像定時器、繼電器、觸發(fā)器等。這些器件在實際工作過程中，往往達不到理論上的特性。在價格上一個普通的可編程控制器的主機在千元以上，其他的器件也比較昂貴，所以這樣設(shè)計的報警器幾乎沒有。3、分析三采用單片機作為主控器件的報警器設(shè)計，具有結(jié)構(gòu)簡單、方便進行擴展、并能體現(xiàn)多功能特性。符合論文要求、可靠性高、成本低廉（普通標(biāo)準(zhǔn)型市場價在6元左右）、功能強大等特點，在電子智能系統(tǒng)開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮出了重要的作用，本設(shè)計的要求只有通過

11、單片機的控制才能達到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。相比其他設(shè)計方案，本方案更是表現(xiàn)出了優(yōu)良的特性，故本設(shè)計基于AT89C51芯片使用廣泛，具有代表性的單片機進行設(shè)計。1.4 課題背景1.4.1 單片機的應(yīng)用及選擇8051是MCS-51系列單片機中的代表產(chǎn)品，它內(nèi)部集成了功能強大的處理器，包括硬件乘除法器、21個專用控制寄存器、4KB的程序存儲器、128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器、4組8位的并行口、兩個16位的可編程定時計數(shù)器、一個全雙工的串行口以及布爾處理器。MCS-51具有比較大的尋址空間，地址線寬達16條，即外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的尋址范圍達216=64KB，這作為單片機控制來說已是比較大的，這同時具備了I/

12、O口的訪問能力。此外，MCS-51采用模塊化結(jié)構(gòu)，可方便的增刪一個模塊就可使引腳和指令兼容得到提高，這給應(yīng)用提供了極大的便利。MCS-51的指令系統(tǒng)近乎完善，指令系統(tǒng)中包含了全面的數(shù)據(jù)傳送指令、完善的算數(shù)和邏輯運算指令、方便的邏輯操作和控制指令，對于編程來說，是相當(dāng)靈活和方便的。MCS-51單片機的工作頻率為212MHZ，當(dāng)振蕩頻率為12MHZ時，一個機器周期為1us，這個速度應(yīng)該說是比較快的。8051中集成了完善的各種中斷源，用戶可以十分方便的控制和使用其功能。使得它的應(yīng)用范圍加大，可以說它可以滿足絕大部分的應(yīng)用場合。MCS-51把微型計算機的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大

13、偏短、可靠性更高、運行速度更快。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達最優(yōu)化，抗干擾能力強，工作亦穩(wěn)定。因此，在工業(yè)測控系統(tǒng)中，使用單片機是最理想的選擇。單片機屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。MCS-51的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，介紹其他功能特性書籍和開發(fā)軟件隨處可取，只需配合一臺PC（對電腦配置基本上無要求），一臺仿真編程器即可實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。在眾多的單片機中，MCS-51的環(huán)境資源是最豐富的，這給MCS-51用戶帶來極大地便利。所以，本設(shè)計采用AT89C51芯片。1.4.2 芯片簡介1、 AT89C51性能簡介AT89C51是一種帶4K字

14、節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATLEM高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATLEM的AT89C51是一種高效控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供一個靈活性高且價廉的的方案。2、 主要特性1）8031CPU與MCS-51兼容2）4K字節(jié)可編程FLASH存儲器（壽命100寫/擦循環(huán)）3）全靜態(tài)工作：0HZ24KHZ4）三級程序存儲器程序鎖定5）1288位內(nèi)部RAM6) 32條可編程I/O線7）兩個16位定時器/計數(shù)器8）6個中斷

15、源9）可編程串行通道10）低功耗的閑置和掉電模式11）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路3、管腳說明MCS-51系列單片機芯片均為40個引腳，HMOS工藝制造的芯片采用雙列直插（DIP）方式封裝，其引腳示意及功能分類如下圖所示：圖1 MCS-51單片機芯片MCS-51系列單片機的40個引腳中有2個專用于主電源的引腳，2個外接晶體的引腳，4個控制或與其他電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。 VCC：供電電壓, GND：接地。 PO口：PO口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)PO口得管腳第一次寫I時，被定義為高阻輸入，PO能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的

16、第8位，在FLASH編程時，PO口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進入校驗時，PO輸出原碼，此時PO外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能夠接收，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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，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，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

17、故，P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。再給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容，P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P:3口管腳是8個帶內(nèi)不上拉電阻的I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。將P:3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入，并作為輸入，由于外部下拉為低電平，P:3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，如下圖所示:P3口管腳 被選功能P3.0 RXD (串行輸入口)P3

18、.1 TXD (串行輸出口)P3.2 / INTO（外部中斷0）P3.3 / INT1（外部中斷1）P3.4 TO （計時器0外部輸入）P3.5 T1 （計時器1外部輸入）P3.6 / WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 / RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。I/O口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖：圖2 I/O口內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖I/O口作為輸入口時有兩種工作方式即所謂的度端口與讀引腳，讀端口實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部，總線經(jīng)過某種運算或變換，再寫回到端口鎖存器，只有讀端口時才真正的把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面，圖中的兩個三角形表示的就

19、是，輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作，這是由硬件自動完成的，不需要我們操心。讀引腳時也就是把端口作為外部輸入線時首先要通過外部指令把端口鎖存器置1然后再實行讀引腳操作否則就可能讀入出錯為什么看上面的圖如果不對端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為OQ端為OQ為1加到場效應(yīng)管柵極的信號為1，該廠效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時，即使引腳輸入的先進好為1也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1，若先執(zhí)行置1操作則可以使場效應(yīng)管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實現(xiàn)正確的讀入，由于在輸入操作時還必須附加一個準(zhǔn)備動作，所以這類I/O口，被稱為

20、準(zhǔn)雙相扣，89C51的P0/P1/P2/ P3口作為輸入時都是準(zhǔn)雙向口，接下來讓我們看另一個問題，從圖中可以看出這四個端口還有一個差別除了P1口外P10P2 P3口都還有其它的功能。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址所存允許的輸入電平用于所存地址的地位字節(jié)在FLASH編程器件，次引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出地脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個A,LE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在S

21、FR8EH地址上置0，此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX, MOVX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，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效地/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（000H-FFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器，注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET：當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器，在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反

22、向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。綜上所述，MCS-51系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點：（1） 單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都具有第2功能（2） 但評級對外呈3總線形式，有P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線；由ALE、PSEN/、EA/與P3口中的INT0/、INT1/、T0、T1、WR/、RD/共10個引腳組成控制總線。4、 時鐘電路與工作時序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，石晶震蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接，由于輸入至

23、內(nèi)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。AT89C51的晶振率6MHZ。5、 復(fù)位方式與電路 復(fù)位就是通過某種方式，使單片機內(nèi)各寄存器的值 變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作。AT89C51單片機在時鐘電路 工作以后，在RESET端持續(xù)給出2個機器周期的高 電平就可以復(fù)位操作。復(fù)位分為上電自動復(fù)位和手 動復(fù)位兩種方式。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式。 上電復(fù)位時在單片機接通電源時，對單片機的復(fù) 位上電復(fù)位電路圖如右圖：圖4 復(fù)位電路 在上電瞬間RST端與VCC電位相同，隨著電容上電壓的逐漸上升，RST端電位逐漸下降，上電復(fù)位所需要的最短時間是振蕩器

24、簡歷時間加2個機器周期。第二章 硬件電路設(shè)計2.1 電路組成及工作原理2.1.1 硬件原理圖及說明本設(shè)計的原理圖如下，設(shè)計采用AT89C51單片機作為主控器件，兩片4021芯片進行數(shù)據(jù)的采集和輸入，兩位LED數(shù)碼顯示器，顯示報警點信息，直流蜂鳴作為報警音響，設(shè)計中的報警觸發(fā)點，現(xiàn)為原理圖中的16個開關(guān)代替。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有警情出現(xiàn)時，即4021芯片I/O原來的高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜁r，單片機通過P3.6和P3.4控制4021進行讀操作，將報警信息送入單片機內(nèi)處理，找出檢測點，然后將報警點信息通過P1口送至顯示單元，同時將P3.7置低，報警音響電路工作。2.1.2 多功能報警器電路原理圖 圖5 多功能報警電路原

25、理圖2.2 報警器電路框圖圖6 報警電路框圖2.3 LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)LED數(shù)碼顯示器是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了8個LED發(fā)光二極管，其中7個用于顯示字符，1個用于顯示小數(shù)點，故通常稱之為7段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖7 LED數(shù)碼顯示器圖LED數(shù)碼顯示器共有兩種連法：（1） 共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成共陽極，使用共陽極時接+5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連當(dāng)陰極段輸入低電平時，段法發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平時則不點亮。（2） 共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成共陰極，使用公共陰極接地。每個發(fā)光

26、二極管的陽極通過電阻與輸入端相連，當(dāng)陽極端輸入高電平時，發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮為了顯示字符，要為LED數(shù)碼顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼）組成一個“8”字形字符的7段，再加上1個小數(shù)點位，共計8段，因此提供給LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼為1個字節(jié)各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下：段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba用LED數(shù)碼顯示器顯示十六位進制和空白字符與p的顯示段碼如下表：字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼共陰極段碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE8

27、6H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H（3） 如果要在同一時刻顯示不同的字符，從電路上看，這是辦不到的。因此只能利用人眼對視覺的殘留效應(yīng)，采用動態(tài)掃描顯示的方法，逐個循環(huán)點亮各位數(shù)碼管，每位顯示5ms左右，是人看起來就好像在同時顯示不同的字符一樣。在進行動態(tài)掃描顯示時，往往是先并不知道應(yīng)顯示什么內(nèi)容，這樣也就無從選擇顯示字符的顯示段碼。為此，一般采用查表的方法，由待現(xiàn)實的字符通過查表得到其對應(yīng)得顯示段碼。參數(shù)說明： 流入發(fā)光二極管IL范圍：10m20Ma； U1范圍 ：1.5V2VR=(Vcc-0.7-Ut)h R范圍：135320PN

28、P管前的限流電阻Ru：Ru=(Vcc-0.7)Ib Ib=Ic(Ic=IL)求出Ib即可算出Ru2.4 整流電路下圖是一個帶有橋式整流電路的電容濾波的7085穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電路通過變壓器將220伏的交流電經(jīng)過這些環(huán)節(jié)得到5伏左右的直流電壓，以便提高單片機的工作電壓。 圖8 整流電路圖2.5 報警電路當(dāng)P3.7為低電平即給直流蜂鳴器加一個5V電壓，直流蜂鳴器就會發(fā)出聲音報警。 圖9 報警電路圖參數(shù)說明： R=(Vcc-0.7)Ib Ic=(Vcc-0.3)R測 Ib=Ic2.6 4021B芯片介紹4021B引腳排列及主要引腳的說明： 圖10 4021B芯片引腳排列圖P/S串行并行控制-9腳 電源-1

29、6腳SI 串行輸入-11腳 接地-8腳Q8 串行輸入-3腳 CL時鐘-10腳并行輸入-PI1- PI8腳4021B八位移位寄存器（異步并入） 圖11 4021B八位寄存器CLSIP/SPIIPInQIQn1000010111101011111上升沿000Qn-1上升沿101Qn-1下降沿0Q1Qn第三章 系統(tǒng)調(diào)試3.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試系統(tǒng)的任務(wù)是排除系統(tǒng)的硬件電路故障，包括設(shè)計性錯誤和工藝性故障。硬件調(diào)試前首先要考慮對不同的功能模塊具體采用的接口方式、接口芯片及電路，在了解之后，有順序的進行測試，主要排查印刷電路板的問題及接口線上的一些問題。例如，粘線，斷線等，通過外觀直接可以排查的問題，特

30、別是重復(fù)多次焊接處，檢查是否有虛焊，脫落等現(xiàn)象。印刷電路板的差錯不能省略，可借助臺燈看過孔是否通亮，兩條接近的線是否粘連等，外圍線是否有誤。在本設(shè)計重要注意的是PI口與兩位LED的連接，防止連線出錯使系統(tǒng)工作后LED無法正常顯示數(shù)字或出現(xiàn)不正常的顯示。對此，在設(shè)計前要查閱相關(guān)資料，熟悉兩位LED引腳或數(shù)碼管的引腳分布及引腳功能在焊接LED前要對LED的各段進行檢測，由于本設(shè)計采用共陽極兩位LED顯示器，選通腳為左上第一個腳和右下第一個腳，可分別檢測兩個數(shù)碼檢測器。具體方法可用兩節(jié)1.5V干電池串聯(lián)220左右電阻，正極接兩位LED數(shù)碼顯示器的任一位選端，負(fù)極進行各段的調(diào)試，完成兩位數(shù)碼顯示器管的

31、檢測。也可在單機片最小系統(tǒng)焊接完成后，由提供的電壓進行檢測。錯誤舉例：粘線線間粘線現(xiàn)象主要發(fā)生在相鄰并且十分接近的工線之間。由于印制板生產(chǎn)廠家工藝的不穩(wěn)定導(dǎo)致粘線，有的粘線比較容易看出但有的卻很難發(fā)現(xiàn)，所以，有時出現(xiàn)這種情況，脫機仿真程序沒有明顯錯誤，邏輯上也仔細對付過，但脫機后發(fā)現(xiàn)外圍接口電路不能正常工作，程序無論如何也調(diào)試不了。經(jīng)過仔細的檢查發(fā)現(xiàn)兩條總線之間有十分細的粘連，經(jīng)過處理后系統(tǒng)可以正常工作，對于粘連的檢測，可以使用萬用表滑移測試的方法，將一表筆固定指在一個引腳上，另一表針指在其他引腳上依次滑移，但速度不能太快。設(shè)計性錯誤：本設(shè)計設(shè)計性錯誤容易出現(xiàn)在4021的應(yīng)用上，由于初次使用此

32、芯片，對其引腳的分布及功能不是非常熟悉，在接線過程中，會出現(xiàn)接錯現(xiàn)象，使系統(tǒng)在上電后不能正常的工作，無報警或無顯示信息，這就要對4021進一步研究。3.2 聯(lián)機調(diào)試 通過脫機調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障，有些硬件故障需要通過聯(lián)機調(diào)試才可以發(fā)現(xiàn)和排除。將程序的機器碼灌入AT89C51單片機內(nèi)，通電，按步驟執(zhí)行，看是否能實現(xiàn)本設(shè)計的功能。3.3 調(diào)試結(jié)果及改進方案本設(shè)計主要通過軟件實現(xiàn)大部分功能，硬件電路相對簡單，調(diào)試的過程中出現(xiàn)的錯誤，都在老師的指導(dǎo)下查出改正，軟件部分沒有采用中斷程序，程序的設(shè)計由上向下順序設(shè)計，方便擴展，也方便閱讀，但一定要細心不然很容易出現(xiàn)錯誤。本設(shè)計已達到設(shè)計要求和目的。

33、多功能防盜報警器的報警形式過于單一，可以設(shè)計多種形式讓人們不用看數(shù)碼管就可以指導(dǎo)師哪個監(jiān)測點報警，這就要運用到音樂方面的知識了。第四章 設(shè)計總結(jié)隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機具有體積小、價格低、功能強等特點，在工業(yè)控制、智能儀表、航天航空設(shè)備、機器人、家電產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。掌握好單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計方法，對于單片機應(yīng)用系統(tǒng)各工程設(shè)計與開發(fā)，有十分重要的意義。通過這次畢業(yè)設(shè)計我們得到了很好的學(xué)習(xí)和鍛煉，實際的工作能力得到了提高。在老師的幫助和指導(dǎo)下獨立的完成了整個設(shè)計過程，懂得了實踐和理論的相結(jié)合，為以后走向工作崗位做好準(zhǔn)備。在設(shè)計時我們遇到一些難題時必須自己刻苦鉆研，謙虛謹(jǐn)慎地向

34、一切內(nèi)行人學(xué)習(xí)，同學(xué)之間要團結(jié)互助，做好學(xué)習(xí)筆記和工作記錄，認(rèn)真實踐，在實際工作中得到了很好的鍛煉，提高了自己。畢業(yè)設(shè)計是我們在校期間最后一次實踐活動，它也是我們實踐學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中最重要的內(nèi)容，我們在老師的指導(dǎo)下，進行一次“運用四年來所學(xué)知識，解決實際工程問題”的綜合性的練習(xí)，使我們在分析問題、解決問提的能力上有了較大的提高，從而幫助了我們在走向工作崗位之前，對今后所從事的技術(shù)工作的基本步驟、思維方式以及相關(guān)技能，進行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練。畢業(yè)設(shè)計工作現(xiàn)已接近尾聲，在這短短的實習(xí)過程中，我有著很深的體會，現(xiàn)在我就來談?wù)勎业捏w會：1、此次畢業(yè)設(shè)計，我感觸最大的是，這次改變了以前只會運用課本上給出的硬件設(shè)

35、計圖，提供全套元器件等，但是這次采用的模式是：有指導(dǎo)老師先給出設(shè)計課題，然后由我們學(xué)生自己通過查找資料，運用所學(xué)的知識，在指導(dǎo)老師的指引下拿出設(shè)計方案。2、在硬件圖設(shè)計方面，使我領(lǐng)會到了怎么樣才能一步一步深入地拿出初步的設(shè)計方案來，在經(jīng)過反復(fù)的論證，最后拿出一個比較經(jīng)濟、實用的方案來。在完成這些要求之前，我必須要對該課題要求實現(xiàn)的功能有一個比較詳細的了解，同時通過查資料，能夠做到對所需元件的功能、使用范圍、技術(shù)參數(shù)等有一個比較詳細的認(rèn)識。3、在實物制作方面，我們自己必須根據(jù)確定好的原理圖選擇所需要的元器件。這樣一來就要通過查相關(guān)手冊來確定型號，同時也可以了解到這些元件的實際情況，做到心中有數(shù)，

36、并為以后走上工作崗位打下基礎(chǔ)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，使我的自學(xué)能力，動手能力得到了明顯的提高，在考慮問題方面更加的深入，懂得了如何把理論知識轉(zhuǎn)化為實踐，同時又能從實踐中領(lǐng)會理論知識，尤其是對電子技術(shù)方面的專業(yè)知識在系統(tǒng)設(shè)計過程中進行了一次完整訓(xùn)練，能較好的培養(yǎng)我們的工程實踐能力，是一次難得的理論與實踐相結(jié)合的機會。致 謝在畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束、論文完成之際，我在這里向一直關(guān)心幫助我的老師、同學(xué)和朋友們表示我最誠摯的謝意。首先感謝的是我的指導(dǎo)老師韓炎青老師，謝謝韓老師在我做畢業(yè)設(shè)計期間給予的大力支持和悉心指導(dǎo)，為畢業(yè)設(shè)計的順利完成提供了保證。同時，韓老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、對學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度以

37、及對我們的諄諄教導(dǎo)給我留下了深刻的印象，這將使我在以后的工作學(xué)習(xí)中受益匪淺。同時要感謝各位老師的細心評閱，感謝來此參加我畢業(yè)答辯的各位老師，感謝你們的指導(dǎo)教育，感謝你們在答辯時對我的論文給予的詳盡細致的審閱。在此也感謝同學(xué)的支持和幫助，在做畢業(yè)設(shè)計期間，我們互相討論，互相借鑒，共同研究，最終使得畢業(yè)論文能出色完成。感謝工程大學(xué)四年來對我的培養(yǎng)，感謝我的老師、同學(xué)和朋友們在各方面給予我的關(guān)心和幫助。有了你們，我的學(xué)習(xí)生活變得豐富多彩，和你們一起渡過的四年大學(xué)生活令我終生受益。再次向你們表達我最誠摯的謝意，謝謝大家！學(xué)生：王寶坤 2011-3-20 參考文獻：1 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分 第

38、五版.北京：高等教育出版社.20062 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分 第五版.北京：高等教育出版社.2006 3 潘永雄 沙河.電子線路CAD教程 第三版.陜西：西安電子科技大學(xué)出版社.2007 4 孫涵芳 徐愛卿.MCS-51系列單片機（修訂版）北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2007 5 柯南電路設(shè)計Protel 之Schematic北京：中國鐵道出版社，2000 6 路勇電子電路實驗及仿真北京:清華大學(xué)出版社，2004元器件清單元器件型號數(shù)量電阻5.1164.732207電容10uf1電容30p2LED數(shù)碼顯示器DPY 7-SEG DP2晶振12MHZ1開關(guān)SW-PB16導(dǎo)線若干蜂鳴器1

39、三極管90121芯片AT89C511集成電路CD4021BCN2附錄 程序清單： ORG 0000H MOV SP#6FH MOV 20H,#0FFH MOV 20H,#0FFH SETB P3.7 清報警 ORL P3,#B 關(guān)顯示 SETB P3.6 清位移時鐘 AJMP MAIN 轉(zhuǎn)主程序 ORG 0050H MAIN: LCALLQZT 絕對條用QZT程序 MOV A,20H 將20單元調(diào)至A CJND A,#0FFH,LOOP1 SETB P3.7 關(guān)報警音響ORL P3,#B P3端口P3.0，P3.1或高電平關(guān)顯示LIMP MAIN 跳轉(zhuǎn)到主程序 QZT MOV R2,#10H

40、SETB P3.4 NOP NOP CLR P3.4 LOOP101: MOV C,P3.5 MOV A,21H RRCA MOV 21H,A MOVA,20H RRC A MOV 20H,A SETB P3.6 NOP NOP CLR P3.6 DJNZ R2,LOOP101 RETLOOP1: JB 00H,LOOP2 判斷00 H狀態(tài) MOV 30H,#01H 將1號位狀態(tài)存于30 H LCALL XS 調(diào)用顯示程序LOOP2 JB 01H,LOOP3 MOV 30H,#02H LCALL XSLOOP3 JB 02H,LOOP4 MOV 30H,#03H LCALL XSLOOP4 J

41、B 03H,LOOP5 MOV 30H,#04H LCALL XSLOOP5 JB 04H,LOOP6 MOV 30H,#05H LCALL XSLOOP6 JB 05H,LOOP7 MOV 30H,#06H LCALL XSLOOP7 JB 06H,LOOP8 MOV 30H,#07H LCALL XSLOOP8 JB 07H,LOOP9 MOV 30H,#08H LCALL XSLOOP9 JB 08H,LOOP10 MOV 30H,#09H LCALL XSLOOP10 JB 09H,LOOP11 MOV 30H,#10H LCALL XSLOOP11 JB 0AH,LOOP12 MOV 30H,#11H LCALL XSLOOP12 JB 0BH,LOOP13 MOV 30H,#12H LCALL XSLOOP13 JB 0CH,LOOP14 MOV 30H,#13H LCALL XSLOOP14 JB 0DH,LOOP15 MOV 30H,#14H LCALL XSLOOP15 JB 0EH,LOOP16 MOV 30H,#15H LCALL XSLOOP16 JB 0FH,ZCXI MOV 30H,#