电子产品设计实验实验报告.doc

姓名：张 键
班级：电子1202
学号：201215034
设计题目：红外防盗报警系统
一、设计意义：
随着社会经济的飞速发展和人民物质生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。随着流动人口迅速增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，并且危害越来越严重，人们越来越渴望有一个安全生活的空间，但是犯罪分子的作案手段越来越高明，他们甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种依靠安装防盗门窗、或靠人防的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求；人们迫切需要一种智能型的家庭安全防范报警系统，及时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，保证居民的生命财产不受损失。
目前，国内市场上的防盗报警器系统大部分是国外品牌，国内防盗报警器产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。但是与国外厂商相比还有很大差距。现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自于美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的份额。这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟，产品功能稳定，性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。因此我做这个产品的目的在于，使每个人都能用上性价比好的产品，让更少的人受到财产的损失。
二、 工作原理：
在门的边框上，安装红外对射管，用以检测是否有人通过。在门钥匙处有一个触发开关，用来判断是否是正常开门。当门钥匙没有打开，而且有人通过时，也就是非正常进入，红外对管没有检测到信号，输入高电平到单片机，单片机输出信号到蜂鸣器和红色的LED灯，同时LCD1602显示“WARING!THE THIEF ARE COMING”,告诉用户有小偷闯入，提醒注意，只有通过按下复位开关警报才可以解除。当钥匙打开门，并且有人通过时，也就是正常开门，单片机输出信号到绿色LED灯上，同时LCD1602上显示“SAFETY WELCOME MASTER”告诉用户是正常开门，欢迎回来。
三、系统硬件设计：
1）关键器件介绍：
1.LCD1602简介:
1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它是由若干个5x7或者5x11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间，有一个点距和行间的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。LCD1602是指显示的内容为16*2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块。
字符集：1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字，英文字母的大小写，常用的符号，日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母‘A’代码是41H，显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母A了。
在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如’A’。因为CGROM储存的字符代码与我们PC中的字符代码是基本一致的，因此我们在向DDRAM写C51字符代码程序时甚至可以直接用P1=‘A’这样的方法。PC在编译时，就把‘A’先转换为41H代码了。
字符代码0x00~0x0F为用户自定义的字符图形RAM（对于5*8点阵的字符，可以存放8组，对于5*10点阵的字符，可以存放4组），就是CGROM了。
0x20~0x7F为标准的ASCII码，0xA0~0xFF为日文字符和希腊文字符，其余字符码没有定义。
引脚说明：第一引脚—GND；第二引脚—Vcc；第三引脚—V0，是液晶显示器对比度调整端；第四引脚—RS，寄存器选择，高电平为数据寄存器，低电平为指令寄存器；第五引脚—RW为读写信号线，高电进行读操作，低电平进行写操作；第六引脚—E，使能端；第七～第十四引脚—双向数据端；第十五，十六引脚—背光灯；
2.HS0038简介
红外接收头，接收红外信号频率为38kHz，周期约为26us，同时能对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路设计工作，方便使用。
外观上看，HS0038为直立侧面收光型，黑色环氧树脂封装，不受日光，荧光灯等光源的干扰，内附磁屏蔽，功耗低，灵敏度高。用在小功率发射管发射信号情况下，其接收距离可以达到35m。它能与TTL,COMS电路兼容。
三个管脚分别为GND，+5v电源，解调信号输出端系统组成和实现体系系统硬件电路主要组成：
1、供电电源电路（给微处理器89c51和红外一体化接收头HS0038 提供工作需要的+5V电压）；
2、微控制器89c51系统；
3、红外接收电路（接收系统所配备遥控器所发出的红外信号）；
4、看门狗和EEPROM存储电路；
5、执行电路；
3.AT89c51单片机简介：
是一种带4k字节FLAH存储器的低电压、高性能COMS 8位微处理器，俗称单片机。128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时器/计数器，一个5向量级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，89c51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
2）原理图设计：如图3.1

图3.1电路原理图设计
3） 线路板图设计：如图3.2

图3.2电路板图设计
四、系统软件设计：
1）流程图设计：如图4.1

图4.1流程图设计

2） 关键程序介绍：
sbit lcden=P2^7;
sbit lcdrs=P2^5;
sbit lcdrw=P2^6;
uchar code table1[]=" WARING!!!! " ;
uchar code table2[]="THIEF ARE COMING" ;
uchar code table3[]=" SAFETY ";
uchar code table4[]=" WELCOME MASTER " ;
uchar code table5[]="*COME IN PLEASE*" ;
sbit IR=P1^3;
sbit V=P2^0;
sbit LG=P2^1;
sbit LR=P2^2;
sbit key=P2^3;
sbit s=P2^4;
sbit f=P1^1; //38k信号发生
sbit p=P1^6;
void delay (int x) //延时函数
{
int i,j;
for(i=x;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j);
}
void tx() //中断初始化函数
{ TMOD=0x01;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
TH0=(65536-6)/256;
TL0=(65536-6)%256;
}
void lcd_com (uchar com) //LCD1602命令初始化函数
{
lcden=0;
lcdrw=0;
lcdrs=0;
P0=com;
delay (5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
void lcd_dat (uchar dat) //LCD1602数据初始化函数
{ lcdrs=1;
lcdrw=0;
P0=dat;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
void init()
{
lcden=0;
lcdrw=0;
lcd_com(0x38);
delay(5);
lcd_com(0x0c);
delay(5);
lcd_com(0x06);
delay(5);
lcd_com(0x80);

}

main() //主函数
{ init();
tx();
while(1)
{ uint i=0;
p=!p;
delay(20);
V=1;
LG=0;
LR=1;
if(key==1) //正常开门
{ LR=1;
for(i=0;i<16;i++)
{
lcd_dat(table3[i]);
}
lcd_com(0x80+0x40); //换行
delay(2);
for(i=0;i<16;i++)
{
lcd_dat(table4[i]);
}
delay(2);
break;
}
if(key==0&&IR==0) //非正常开门
{ LG=0;
p=0;
while(1)
{
LR=!LR;
V=!V;
delay(20) ;
for(i=0;i<16;i++)
{
lcd_dat(table1[i]);
delay(2);
}
lcd_com(0x80+0x40);
delay(2);
for(i=0;i<16;i++)
{
lcd_dat(table2[i]);
delay(1);
}
if(s==0)
delay(2);
if(s==0)
break;

}}}
}
txf() interrupt 1 //中断函数，定时器中断
{
TH0=(65536-6)/256;
TL0=(65536-6)%256;
f=~f;}
五、 总结报告：
经过这次的电子产品设计与制作实验，我才真正明白一个产品从概念到成品这一过程是多么的不简单。最开始我的想法是，不加LCD1602模块的，但是如果不加的话自己觉得产品太过于简单，于是我在原来的想法上又自己加以改进，并且我之前没有自学LCD16002的知识，好在我有单片机的资料，自己看教学视频，才慢慢的把LCD1602的部分知识掌握了，仅仅是入门级的，没有学太深。自己的想法有了，然后开始仿真，用的是Proteus软件。我在原来的电路图上加上一个LCD1602模块，通过上网查资料，将LCD1602的电路原理图看明白电路是怎么接的，需要什么器件都非常清楚。查找相关的资料，明白它的工作原理。将电路图接好后，接下来就是要进行代码的编写。因为之前都有查资料，而且我用的是红外对射管，不是热释电红外管，所以在使用对管的时候需要特别注意的是，HS0038红外接收管需要38KHz的信号才可以，否则是不会正常工作的，因此我需要在单片机上自己产生一个38k信号发射引脚，接到红外发射管上，我选择的是p1.1口。HS0038是有3个引脚的，一个电原，一个接地，还有一个是输出引脚，而且它输出的信号的TTL信号，可以直接接单片机的引脚，比较方便。在程序里面我加了一个定时器中断函数，用来产生38k信号，所以在程序里面可以找到中断初始化函数，然后还要一个LCD1602的初始化的程序，因为如果不加初始化的函数，那么LCD1602显示的时候将会出现错误。程序主要的部分几乎就出来了，需要显示的内容我用的是数组，这样可以连续显示。经过自己慢慢的调试，在Proteus上仿真，得到了比较满意的效果。 接下来是进行电路原理图的设计，用的是DXP软件，因为之前仿真原理图已经出来了，在设计电路原理图的时候还是比较快的，因为只要按照仿真图进行电路图设计。比较复杂的一项工作就是电路板的设计，因为我们使用的电路板是单层的，所以在设计的时候，不能出现双层的布线，因此最为麻烦的就是布线了，原本打算不自动不显得，因为怕出现多个双层先，后来老师教了我们一点DXP布线的知识，才觉得这个软件功能确实很强大，然后我就自动布线，在布线之前需要将元器件摆好位置，不能随意摆放，不然连出来的线会有很多是断的，不能打印制作电路板。布线布好后，需要调节焊盘和线宽，毕竟是要做出来实物的，所以这方面不能马虎，否则做出来的就是一个废品。经过打印，腐蚀，打孔和焊接等一系列工序后，终于将产品做出来的，最后一步就是实物调试了。不知道怎么回事，我的产品就是调不出来，首先红外对管不工作，但是用遥控器代替红外发射二极管，红外接收管能正常工作，因此，找到不能工作的原因就是发射二极管驱动不够，没有38k信号，我在实验室测试的时候，也发现了，示波器观察P1.1口输出信号是46us的，而我需要的是26us的，实际的要大，所以信号频率就小。遇事我就修改定时器中断的初值，发现不管怎么修改，输出信号永远都是46us的，所以觉得是不是硬件电路没有设计好，后来我决定用遥控器来代替红外二极管。在这个问题解决后，新的问题又来了，LCD1602不工作，我仔细对比资料图，发现各个引脚没有接错，在自己的开发板上能够显示正确的信息，说明我的程序是没有错误的。将上一个错误与这个错误进行总结，最后觉得是自己的硬件电路没有设计好，问老师和同学才知道，可能是自己在设计的时候没有注意电阻的大小，没有正确匹配电阻值，导致单片机和各个元器件工作不正常，所以设计不出来产品。
后来在老师的允许下我重新设计并且制作了第二块电路板，我也将红外发射二极管的驱动电路重新设计，每个电阻和电容我也重新匹配，保证和网上的资料相差不会太大。在第二块电路板设计完之后，我又开始调试，发现这次比上一次的产品强了很多，LCD1602显示是正常的，能够显示正确的信息，但是对比度还是没有调节好，不管怎么调节，对比度就是不能调到最好的位置，个人觉得是电位器没有选好。这个问题不大，关键还是发射二极管还是不能正常工作，这一点是我意料之外的，因为我是按照老师画的驱动电路进行设计的，结果还是不能正常工作。我也努力的调试，修改我的定时器初值，通过示波器观察还是不能达到26us的水平，而且蜂鸣器发声不是特别大，需要接一个上拉电阻，这样才能响亮。
最后产品也做出来了，虽然不是很完美，但是这都是我自己从设计到编程全是自己完成的，学到了很多自己以前没有学过的知识，收获很大。同时，在设计的时候，得到了同学以及老师的帮助，让我知道了团结的重要性，大家一起做，合作才能出好的作品。自己在设计的过程中也明白了自己的不足，在今后的学习中会弥补自己的不足，为自己的未来打好基础！

六．产品实物图：

图6.1实物图

图6.2报警 图6.3正常工作

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