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1、本科学生毕业论文论文题目：震动无线报警设计学 院：电子工程学院年 级：2009级专 业：通信工程姓 名：学 号：（黑体三号字）指导教师：刘勇 年 月 日摘要随着国力的日益增强，科技水平不断提高，科学技术在人们的生活中所扮演的角色越来越重要，同时人们的防护意识也在与时俱进。红外线报警器在这种时代背景下凭借着自身的特点得到了长租的发展。本文中介绍了一种基于单片机的震动报警系统及应用。系统分为硬件和软件连个部分，在硬件部分本文主要针对由时钟电路和复位电路组成的控制系统，由震动传感器构成的信号采集系统，还有报警系统。硬件部分主要研究的是针对单片机的C语言编程。在本次的设计中要求该报警系统能够达到接受振
2、动信号后报警的作用。关键词单片机；振动传感器；报警AbstractWith the growing national strength, the level of science and technology continue to improve, the increasingly important role played by science and technology in peoples lives, protection awareness is also advancing with the times. The infrared alarm system by virtue
3、of its own characteristics in the context of this era has been the development of a long-term lease.This article introduces some of the more common security alarm system and its application. It is to design schemes-pure circuit type and based on single chip microcomputer type. Mainly based on SCM vi
4、bration alarm as center, this briefly introduces the single-chip development and applicant and elaborated and the circuit and program design method. Expect to design achieve the purpose which will be issues when the detected vibration alarm sound. The whole system circuit design is simple, easy to i
5、mplement. The design of the vibrating alarm is applicable to family alarm.KeywordsSingle Chip Microcomputer; Vibration sensor;alarmII目录摘要IAbstractII前言1第一章 系统整体设计31.1 系统整体构架31.2 主要元件介绍31.1.1 传感器介绍31.1.2 AT89C51单片机5第二章 硬件设计92.1 系统硬件电路的设计92.2 控制模块与复位电路92.2.1 时钟电路102.2.2 复位电路111.3 传感器检测模块设计121.4 报警模块设计1
6、2第三章 程序设计143.1 编程语言的选择143.2主程序143.2.1程序实现功能143.2.2流程图153.3 工作指示灯闪烁程序的设计153.4内部中断程序163.4.1程序实现功能163.3.2 流程图17第四章 系统调试184.1 系统硬件部分调试方法184.1.1 短路与虚焊检测184.1.2 上电测试194.2 程序调试19结论22参考文献23附录一24附录二30致谢31震动无线报警设计前言一、选题背景自改革开放以来，随着科技的普及，人们的生活和文化知识水平得到了很大的提升，但是同时一些不稳定的社会因素也随之而来了，这样就促成了人们对安防意识的加强。而随着安防技术的不断发展，安
7、防报警系统也开始应用于家庭生活、工农业生产、交通、机动车、通信、防灾等领域，安防设备的种类也越来越多，主要是根据环境的需要不同而安装合适的安防设备。而安防设备中除了如监控摄像类的设备是由人工监视并对看到的事情做出相应的处理之外，最多见的还是安防报警系统，可以达到自动报警去提醒人们某个事件的发生。伴随着国力的增长，本国科技水平有了很大的提高，在人们的生活中对于科技产品的应用也是越来越多，在这样的时代背景下，震动报警系统从技术水平和应用范围上有了长足的进步。二、设计要求本次设计基于单片机，选择震动传感器作为信号采集部分，经过放大电路和单片机处理，通过驱动蜂鸣器和数码管可以实现以下功能：1当震动报警
8、器捕捉到信号后，蜂鸣器将发出响声，2在蜂鸣器报警的同时，LED灯将能过实现光报警。3通过复位模块可以随时终止单片机工作。三、论文主要内容针对设计题目的特点，作者对论文的内容和结构将做如下安排：（1）初步方案的论证和选择搜集题目的有关资料，并参照目前通用的设计思想和设计方法拟定几套设计方案进行分析比较。最终选定了以PC机为上位机，单片机为核心控制器件，震动传感器为信号采集部分。（2）方案实现以设计方案为指导思想选择合适的器件来实现这一思想，选择器件时要从功能和电气特性两方面来选择和论证。经过对比选择选定AT89C51单片机为核心控制器件，论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法。 （3）
9、软件编写 根据硬件特点和设计要求，软件选用C语言编写。程序按功能分为静态显示、动态显示、通信等几个功能上相对独立的模块。然后按照所划分的模块逐个编写和调试，最后将独立的模块整合起来。（4）验证与测试调试分为硬件调试、软件调试和系统联合调试几步来进行。在硬件调试中发现有单片机端口驱动能力不足、驱动电路工作不稳定等问题。在软件调试中出现程序整合工作不协调等问题。通过分析，查找找出了问题原因并设法将其解决。（5）结论设计完成后对设计中所遇到的问题、经验教训、以及自己的想法进行总结。 31第一章 系统整体设计1.1 系统整体构架按照设计的功能要求，本设计分为硬件设计和软件编程两大部分，总体上来说分为信
10、号采集模块、放大电路、控制模块、报警电路、键位控制电路、LED控制电路、驱动电路几相关程序组成。信号采集模块通过震动传感器将捕捉到的信号通过放大电路传递给AT89C51控制模块，控制模块根据采集到的信息将指令通过驱动电路传递给声光报警电路并使其工作，同时根据设计要求通过键位控制电路可以随时停止声光报警和控制模块复位1。流程如1-1图所示。信号采集模块放大电路控制模块驱动电路驱动电路键位控制LED屏显声光报警图1-1 红外线报警器工作原理图1.2 主要元件介绍1.1.1 传感器介绍传感器主要分为振动传感器、压电片谐振式振动传感器、机械式振动传感器、全方位微型振动传感器、全方位微型振动传感器、电磁
11、感应式搬动传感器、灵敏度可调节的振动传感器。振动传感器（Vibration Transducer）是能感受机械运动振动的参量（如振动速度、频率，加速度等）并转换成可用输出信号的传感器。振动传感器可以分为压电片谐振式振动传感器、机械式振动传感器、全方位微型振动传感器、电磁感应式搬动传感器、灵敏度可调节的振动传感器等多种。压电片谐振式振动传感器：它可以使用压电片直接将振动信号转换为电信号输出。它有结构简单、取材方便，安装方便、使用寿命长等优点。缺点为谐振频率高，容易受到声音的干扰，输出阻抗高，输出信号弱2。机械式振动传感器：采用的是最基础的振动检测方式。有机械结构简单、电路中输出的信号幅度大，输出
12、阻抗低。缺点是它的振动金属球和金属筒容易氧化生锈造成检测信号失效，安装方向对传感器的灵敏度有一定的影响，体积较大。全方位微型振动传感器：采用的结构和机械式振动传感器是一样的，只是它将材料是耐氧化的金属材料等。它有结构简单、便于安装，输出阻抗低等优点。电磁感应式搬动传感器：利用电磁感应的原理设计的一种振动传感器.其结构由永久磁铁和一个钱圃组成，根据磁铁固定和位移又分为静磁结构和动磁结构两种形式。动磁结构的线圈固定不动，当振动出现后，永久磁铁振动位移，从而引起线圈中的磁通量发生变化，在线圈中产生感生电动势;静磁结构的线圈固定在一块永久磁铁上，受到振动位移后.与磁铁组成的磁路磁阻发生变化，从而引起线
13、阁中磁通量的变化，线圈中产生感生电动势3。电磁感应式振动传感器的优点是:无触点使用寿命长、振动体的谐振频率由弹簧结构决定，做到次声频率范围或者更低，减小鞭炮，打雷等商源的干扰。其缺点是：结构相对复杂、整个结构体积略大、输出信号幅度较低。灵敏度可调节的振动传感器：此种振动传感器可以满足用户的一些特殊要求，即灵敏度可以由用户来调节。使用更加方便。本次设计中使用的传感器为Z04B，是片状高灵敏振动模块，它的形状如同一枚硬币。具有灵敏度高、功耗低和较好的性价比4。Z04B模块的外形如图1-2所示。图1-2 Z04B模块外形图Z04B对振动信号灵敏度高、安装简单、抗干扰性好抗冲击强度好、体积小等优点。它
14、底部的黄铜板能直接检测极其微弱的振动，经内部芯片的放大、滤波整形、积分电路的延时和电平转换后输出一个高电平, 约十几秒后又自动转换为低电平, 待下次触发5。模块输出的高电平可作为其他器件的控制信号, 也可直接驱动小功率三极管或晶闸管。1.1.2 AT89C51单片机AT89C51单片机是本毕业设计的核心部件，控制着整个报警系统，同时键位控制电路也是基于AT89C51单片机的，AT89C51单片机是具有CMOS结构的八位处理器，芯片具有功率消耗低的特点。在其内部具有FLASH、RAM、IO双全工串行口。同时拥有128字节RAM和2个16位计时器和5个中断结构，同时还具有可擦除只读存储器。由于具有
15、相应的特点配合少量的外围电路时用，可以完成很多功能设计，同时这种设计紧凑的结构可以帮助降低功率消耗，还可以提高对应系统的稳定性6。有关于单片机的各部分构成图如图1-3所示。图1-3 单片机个部分组成AT89C51单片机引脚AT89C51单片机一共有40的引脚。从实际焊接角度来说，AT89C51单片机各个引脚的功能才是关键，值得一提的是，由于受到引脚数量的限制，不少引脚都具有第二功能（本次设计没有涉及到）。还需要提及的是如何识别电路图中引脚，为了电路图的书写方便，常常变换引脚位置，对于刚刚学的同学来说很容易早场焊接的错误，其实识别方法很简单，就是从芯片正上方的左边为一号引脚，逆时针依次增大一。下面介绍一下在设计中使用到的AT89C51单片机引脚的功能7。如图1-4所示。图1-4 AT89C51单片机引脚图40脚：通过外部电源位单片机供5V电源，在本设计中，设计实物通
