毕业设计论文-红外语音报警系统 - 图文

摘 要

摘 要

在科学技术迅速发展的现代社会，世界各种领域都得到了前所未有的提高，电子信息技术显得尤为突出。这些电子技术都投入到了生产中和生活中，提高人们的生活质量。随着集成电路技术的高速发展，近年来开发了许多的单片机产品。单片机使用在越来越多的电子产品中，投入到工业和生活中。

近年来，电子电器飞速的发展，人们的生活水品有很大的提高，为人们提供了舒适与方便，但不法分子的有段也越来越高端，以前的老式防盗手段已经无法防御现代化的高科技产物。如何保护自身的财产安全受到了广大人名的关注。于是出现防盗报警系统，应用在了人们的生活中为人们提供了安全。

在该论文中我们将介绍一款基于STC89C51的红外线语音报警系统。接下来我们将阐述此红外语音报警系统的设计方案。并介绍各个模块的的电路组成、工作原理及各个模块用到的相关芯片特性。详细讨论其中的串口通信模块的控制与组成。最后介绍该系统的硬件测试和软件的调试方法。

关键字：STC89C51，串口通信模块，红外线防盗报警器

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Abstract

ABSTRACT

In modern society, the rapid development of science and technology, the world in various fields have been an unprecedented increase of electronic information technology is particularly prominent. These electronic technologies into the production and life, improve the quality of people's lives. With the rapid development of integrated circuit technology in recent years developed a number of single-chip products. SCM using more and more electronic products, into the industrial and life.

In recent years, the rapid development of electronic and electrical appliances, water for people's lives have greatly improved, providing people with a comfortable and convenient, but criminals are increasingly high-end segment, old-fashioned anti-theft means previously been unable to defense modernization high-tech product. How to protect their property by the majority of the names of attention. So there burglar alarm system, used in people's lives to provide people with a safe.

In this paper, we will introduce an infrared-based STC89C51 voice alarm system. Next we will explain this infrared voice alarm system design. And describes each module circuit composition, working principle and characteristics related to the chip used in each module. Controlling the composition of which is discussed in detail with the serial communication module. Finally, the method of the system hardware debugging and software testing.

Key Words: STC89C51, serial communication module, infrared burglar alarm

I

目 录

目 录

第1章 引言 ......................................................... 1 1.1选题背景 ......................................................... 1 1.2课题内容 ......................................................... 1 第2章 系统程序设计 ................................................. 2 2.1系统设计方案 ..................................................... 2 2.2各个功能模块介绍 ................................................. 3 2.2.1 单片机最小系统 ................................................ 3 2.2.2 串口通信模块 .................................................. 5 2.2.3 语音模块 ...................................................... 6 2.2.4 键盘蜂鸣器模块 ................................................ 8 2.2.5 温度采集模块 ................................................. 10 2.2.6 继电器控制模块 ............................................... 12 2.2.7 信号采集模块 ................................................. 14 2.2.8 12864液晶显示模块 ............................................ 16 第3章 信号采集模块的硬件和软件的设计 .............................. 18 3.1 信号发射模块的硬件设计 ......................................... 18 3.1.1 器件和原理 ................................................... 19 3.1.2 应用实例 ..................................................... 19 3.2 信号发射模块的软件设计 ......................................... 21 3.2.1 程序功能 ..................................................... 21 3.2.2 系统程序流程图 ............................................... 21 3.2.3 主要函数说明 ................................................. 22 第4章 整体系统调试 ................................................ 23 4.1整个系统的静态测试 .............................................. 23 4.2通电测试：对每个模块所产生的信号做测试 .......................... 23 第5章 总结 ........................................................ 26 5.1设计总结 ........................................................ 26 5.2心得体会 ........................................................ 26

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目 录

参考文献 ........................................................... 28 致谢 ............................................................... 29 附 录 .............................................................. 30 附录一：系统电路图和实物图 ......................................... 30 附录二：部分系统程序 ............................................... 32

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第1章 引言

第1章 引言

1.1选题背景

随着现代科学技术的进步与发展，现代化高可以产品越来越越多，电子电器产品也越来越好，人们的生活水平也有了很大的提高，许多的家庭都有许多的贵重物品。这些物品很容易成为不法分子的偷窃对象，为了保护人民的财产安全，从而开发了红外线语音报警系统，许多家庭和大商城都安装了红外线语音报警系统，有效的防止了不法分子的不良居心，为人民解决了许多的麻烦。我们这次研究的报警器是以单片机为核心的简单红外线语音报警系统，它组要由信号采集系统和控制系统组成。材料便宜结构简单，适于私家使用。

1.2课题内容

在特定区域范围内，当有人闯入防区，改变了红外线的反射,红外线接收管就会把接收到的异常情况转化外电压信号的变化输入到单片机里面去，此时单片机通过判断，若有异常情况发生以后，立即驱动语音芯片和继电器所控制的扬声器电路和报警电路，点亮报警灯，发出人的声音，震慑不法份子，于此同时通过串口通信，把发生异常情况的地址发到监控室里的液晶屏幕上报警，待到异常情况解除以后，监控室又可以通过4×4的键盘解除报警状态,同时使用DS18B20温度传感器，测量现场环境温度，也通过串口通信，将实时数据传送到屏幕上。

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第2章 系统程序设计

口送指令和P2口送要显示的数据给12864液晶显示器，显示出对应出现异常情况的地址。

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第3章 信号采集模块的硬件设计和软件设计

第3章 信号采集模块的硬件和软件的设计

3.1 信号发射模块的硬件设计

发射模块的硬件电路图如图3-1所示：

图3-1信号发射模块

3.1.1 器件和原理

当有异物闯入红外线探测的特定范围内，改变了红外线的发射线路，红外线发射管就会把收到的信号转化为电信号输入到单片机内，单片机通过判断后，若判定有异常情况发生后，便会立即驱动语音芯片和继电器发出声音，同时串口通信把异常情况发射到液晶显视屏上报警。

红外线发射与接收方式分为两种，一种是直射式，是指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间有一定距离。另一种是反射式（注：此毕业设计采用反射式），是指发光管与接收管并列摆放如图3-2：

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第3章 信号采集模块的硬件设计和软件设计

图3-2反射式发射接收实例

3.1.2 应用实例

555定时器： 内部构图如3-3：

图3-3 555定时器内部结构图

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第3章 信号采集模块的硬件设计和软件设计

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，如图3-4所示，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。

图3-4 555组件组成的多谐振荡器电路

工作原理：

此次的设计主要采用红外线探头采用反射式接法，555电路的使能端接信号采集系统单片机的P3.7脚。P3.7脚持续向外输出30Hz的方，它的占空比是9:1（低9高1）波，以用来驱动555电路间歇性工作，借此保障红外线探头的探测距离（因为红外线发送端的工作效率是随时间的增长而降低的）。当红外探头无异常情况发生时，红外接收管向外输出高电平，通过一个4输出入与门后，输出仍然是高电平，因为该系统中外部中断采用的是下降沿的触发方式，所以单片机并没有外部中断；而当红外探头存在异常情况时，它就会向外部输出低电平，通过与门后，输出就是低电平了，这时通知单片机产生一个外部中断，然后单片机再扫描连接AMP_1（P20）、AMP_2(P21)、AMP_3(P22)的3个引脚，以此来确定到底是哪个地址出现了异常情况，存在问题，即为两次判断，可以准确的找出有异常情况的红外探头地址。

红外线发射装置如图3-5所示：

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第3章 信号采集模块的硬件设计和软件设计

图3-5 红外发射探

除此以外，我们还根据红外线发射管芯片特性，当它的波长不同时，还可以有不同的用处，如表3-1所。

表3-1 不同波长的用处

波长 应用 808nm 适用于医疗器具，空间光通信，红外照明 830nm 适用于高速路自动刷卡系统 840nm 适用于摄像机彩色变倍红外防水 850nm 适用于摄像头，摄像监控，防盗报警，红外防水 870nm 适用于商场，十字路口的摄像头 940nm 适用于遥控器（如电视遥控器） 17

第3章 信号采集模块的硬件设计和软件设计

3.2 信号发射模块的软件设计

3.2.1 程序功能

程序功能是指将红外线接收端收集的信号经过初步的判断，如果端口确实存在异常，就会将信息反馈给采集子系统的单片机。 3.2.2 系统程序流程图

程序的主流程图如图3-6，3-7所示：

图3-6 信号采集

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第3章 信号采集模块的硬件设计和软件设计

图3-7控制子系统程序流程图

3.2.3 主要函数说明

本次设计中主要运用的函数说明如下表3-2所示：

表3-2函数说明

函数 char AM_EN bit AM_SP_EN char AM_HP AM_POTR1 = 1 AM_EN = 0xff AM_SP_EN = 1 AM_HP = 0x00 说明 监视端口使能寄存器 语音使能寄存器 端口状态寄存器 将红外输入端口置为高电平 打开所有的监视端口 打开语音功能 无端口异常 21

第4章 整体系统调试

第4章 整体系统调试

4.1整个系统的静态测试

对整个PCB板的测试：对照到整个系统的原理图，用万用表逐个测试焊盘与焊盘之间是否存在电器特性，是否存在铜线与铜线之间错连、短路等情况。如果有，因视情况做一定的修改。并记录，为下次开板提供数据支持。

对焊接点的测试：因为每个人焊接的水品、工艺等都不一样，所以有可能存在虚焊、漏焊、错焊等情况。这时就要用万用表，打在通断响鸣端，逐个测试焊接点，以排除以上情况，为后期的信号测试做准备。（注：最好是每焊接一个器件，测试一个器件，方便检查。）

4.2通电测试：对每个模块所产生的信号做测试

除了上述板子的电气特性的测试外，还要做关键信号的测试，因为对整个系统来说，信号的特性直接决定的了整个系统性能的好坏。所以这里要对每个模块所产生的信号做调试：

1、对51单片机系统是否工作的测试

其实就是对51单片机的最小系统进行测试，用示波器测试51单片机的第18、19脚是否有11.0592MHZ的频率信号产生，即对时钟电路的测试。然后对复位电路进行一个简单测试，可以在以后写个简单程序后让其复位 。最后测试整个最小系统是否正常工作，可写个简单的控制程序，控制单片机。比如让单片机的PX.X脚输出低电平，能得到低电平，即可证明单片机能正常工作。（因为给51单片机供电时，I/O端口的管脚都是自动输出高电平。）

2、对51单片机产生的30HZ信号的测试

当完成了a的测试后，就要添加一个能使单片机产生30HZ，占空比为9:1（低9高1）的信号程序，这里主要是用示波器对单片机的P3.7管脚是否产生需要的信号进行测试，如不能，修改程序继续调试，直到能得到为止。

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第4章 整体系统调试

3、对555电路的测试。

在信号采集子系统中，为了减少51单片机的工作负荷，本次设计决定让555电路产生一个38KHZ的频率信号，提供给红外线发射端。这样我们就必须用示波器，测试下第3脚输出端是否有38KHZ信号产生。

4、对红外线发射端是否有已调制的38KHZ 信号的测试

在完成前面的基础上，把b里所得到的30HZ信号提供给555芯片的使能端（第4脚），然后用示波器测试红外线发射端，是否能得到调制以后的38KHZ信号。

5、对红外线接收头是否能接收到信号的测试

当红外线接收端无信号接收的时候，如图4-1管脚1一直处于高电平状态，当接收到发射端的反射信号后，管脚1输出低电平。利用这一原理，我们可以用示波器观察1脚的信号高低，从而判断红外线接收头是否正常工作。

图4-1 红外线接收头原理图

6、检测按键和蜂鸣器是否工作

按键测试：根据原理图，按下按键，用万用表测试对角是否连通。再写一段关于按键的程序，检查按下按键后，是否能执行其中的命令。

蜂鸣器测试：写一段程序代码，控制蜂鸣器，使其工作。 7、检测串口头是否安装到位

先把串口头安装好，然后把两边的接口头用串口连接线连接起来，用万用表

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第4章 整体系统调试

测试对应的数据发送管脚和数据接收管脚是否连通。然后用程序定义串口的通信协议。

8、对语音芯片的测试

先按下按键S6（ERASE），清除掉语音芯片内的所有录音。当绿色指示灯闪烁2次后，表明已清除完毕。再用改进的内录方式录音，按下S8（REC），录放一段音频到语音芯片内部的储存单元里。最后按下S7（PLAY），播放出刚刚所录制的音频。这仅仅是检测语音芯片是否能正常工作，我们还需找到音频信号在语音芯片内的储存地址。用程序反复的查找、调试、修改语音的起始地址和结束地址，并记录在以后的系统程序内。

9、对整个系统的一个程序调试

给两个51单片机芯片下载程序，并安装到系统上，看是否能实现功能，若不能，修改系统程序，直到完成整个项目为止。

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第5章 总结

第5章 总结

5.1设计总结

通过这次的课程设计，我不仅把自己所学的知识融会贯通，而且丰富了自己的大脑，在查找质料的过程中让自己的视野变得更加开阔。使得自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。

课程设计是我在的大学时光中的最后一份作业，它是我4年所学的全部知识的总结和综合应用。为我的将来面向社会打下了良好的基础，这次的课程设计培养了我的独立动手能力、分析问题的能力和解决问题的能力。是我在校期间所提交的最后一份综合作业。在制作的过程中和大家同心协力共同完成作品，加强了自己的团队合作意识。

毕业时间一天天的临近，课程设计也接近尾声，从开的毫无头绪到通过自己研究并在老师的指导下一步一步的完成作业，期间遇到的各种各样的问题，制作之前觉得自己什么都懂，真正到里制作的时候才发现自己所存在的问题是那么的多。再通过自己的摸索并在指导老师的帮助下，一步一步的解决了问题，通过这次设计我知道了，知识是需要一个长期的积累过程并去实践的，在以后的工作中也要努力学习新的知识并实践。不断的提高自己的能力。

5.2心得体会

通过这次课程设计，深刻了解了红外线语音报警系统的各模块间的连接及其设计，加深了对单片机的了解，使我熟悉了单片机的软件和硬件的设计，让我掌握了对一项设计的设计过程的具体步骤和实现方法。

在长达两个月的实践过程中，我获得了大量经验，这是我宝贵的财富，为我的以后打下了基础。这次的设计过成我投入了大量的是实践和精力，查找了许多质料，最终完成设计。让我体会了成功的喜悦和自己动手设计的快了。我不会一次成功就感到满足，这仅仅只是一个开始，在以后的成长中我还会继续进步，设计更好更完善的作品。

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第5章 总结

这次的设计让我看到了一个产品从一个想法到中间的设计最后在制作出来的全过程，期间用理论知识在软件上模拟、仿真，看似简单但是到了实践的时候才发现都是步步艰难容易出错，非常的困难，看电路的时候以为自己都懂，到时真正动手就盲目了，所以我要学的还有很多，让我明白这是一个长期的积累过程，要实践，从每次的实践中积累宝贵的经验，这样慢慢强化自己。

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参考文献

参考文献

[1]雷伏容.51单片机常用模块设计查询手册.清华大学出版社,2010.... [2]谭浩强.C程序设计.清华大学出版社.2005.

[3]郭天祥.新编51单片机C语言教程.电子工业出版社,2009. [4]张毅刚,彭喜元.单片机原理与应用设计.电子工业出版社,2008 [5]赵晓安. MCS-51单片机原理及应用. 天津大学出版社,2001.3 [6]张天凡.51单片机C语言开发详解.电子工业出版社,2008.

[7]吴援明,蒋泉,陈文彬,张磊.显示器驱动技术.电子科技大学出版社,2007 [8]刘守义等.单片机技术基础.西安电子科技大学出版社,2007. [9]钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用.人民邮电出版社,2007.

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致谢

致谢

时间飞逝，一转眼大学4年就要结束了，我也即将面临毕业。从开始设计的茫然，在罗凯老师的带领下一步一步的实现作品，罗凯老给与了我巨大的帮助和宝贵的经验，是你让我知道的自身还有很多的不足，发现错误并在罗凯老师的帮助下改正错误。在此感谢罗凯老师长期来对我帮助。

我还要谢谢在我大学4年里培育过我的每一位老师，没有你们的教导就没有我的今天，是你们让我丰富了知识，提高了自己。让我学习了更多让我以后出去面对社会有了宝贵的知识和经验，让我能够更好的适应社会。感谢我亲爱的老师们！

感谢周围的同学在你们的帮助下我完成了设计，有了你们的帮助我才能顺利的完成设计，谢谢你们大家对我关怀！

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附录

附 录

附录一：系统电路图和实物图

图附录1-1 红外线语音报警系统上位机原理图

图附录1-2 红外线语音报警系统下位机原理图

附录

图附录1-3 红外线语音报警系统上位机实物图

图附录1-4 红外线语音报警系统下位机实物图

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附录

附录二：部分系统程序

//两机通信//

char SEIR_R[16]; //接收数据缓冲

bit R_FLAG ; //1 ：数据帧正在接收当中 char DATCNT ; //数据计数指针 char COMNUM ;

bit DBUF_F ; //1 缓存中有新的数据 0 ：缓存中的数据已经被读取

/***************************************************** 函数名：init_S

功能 :串口波特率(9600)

*****************************************************/ void init_S(void) {

TMOD |=0x20; TH1=0xfd; TL1=0xfd; TR1= 1; REN= 1; SM0= 0; SM1= 1; ES = 1; }

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附录

/***************************************************** 函数名：s_command

功能 ：数据成帧，发送数据帧 参数 ：command 数据

*****************************************************/ void s_command(char *command) {

SBUF = 0xB4; //帧头

while(*command) {

if(TI == 1)

{ TI = 0;

SBUF = *command; //帧数据

command ++ ; }

}

while(!TI); TI = 0;

SBUF = 0XEE; while(!TI);

// 帧尾

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附录

TI = 0; }

/***************************************************** 函数名：seil_int 功能 ：串口中断

实现双机通信，串口通信采用RS232协议，一起始位，8位数据位，一位的结束位。保证两机正常通信，数据的波特率相同。在 这里端口出现异常时,弹出新的串口，实时的响应

*******************************************************/

void seil_int(void) interrupt 4 {

if(RI == 1) { 新的指令

据帧

{

//将数据写入到缓存中 {

if((R_FLAG == 1)&&(SBUF != 0XEE)) //开始接收数 RI = 0;

if(DBUF_F == 0) //缓存中的数据已经被读走，可以接收

SEIR_R[DATCNT] = SBUF;

//缓存指针，增加 DATCNT ++;

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附录

else if((SBUF == 0xB4)&&(R_FLAG == 0)) //检测到 }

数据帧开始

R_FLAG = 1;

else if((SBUF == 0xEE)&&(R_FLAG == 1)) //检测到

数据帧结束

结束标志

DATCNT = 0; //数据指针归零为下一 {

COMNUM = DATCNT;

SEIR_R[DATCNT] = 0x00;//给接收到的字符串加上

次接收做好准备

R_FLAG = 0; //帧接收结束，将帧接

收标志清零

DBUF_F = 1; //数据帧接收完毕，缓

存出现新的数据

} }

else //缓存数据没有被读取，避免数据丢失

{ ES = 0;

s_command(\发送忙标志

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ghz8.html