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摘 要：报警器与循环灯是以单片机为核心的应用系统，主要由振荡器、蜂鸣器、发光管和感应器等几部分组成。通过感应器触动开关，是蜂鸣器和发光管工作。报警器与旋转灯一般匹配探测器，应根据实际现场环境和用户的安全防范要求，合理的选择和安装各种类型的报警探测器，才能较好的达到安全防范的目的。
关键词：单片机，发光管， 蜂鸣器
1 引言
报警器与旋转灯，是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声、光两种形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域，与社会生产密不可分。本论文的主要任务是设计采用单片机控制的报警器与旋转灯，要求通过外部中断0控制报警器和旋转灯。报警器与P3.7口接，八个发光二极管分别接P2口。当接外部中断0的开关按下时，报警器响，八个发光二极管顺时针方向旋转；当第二次按下开关时，报警器停止和发光二级管熄灭。设计报警器与旋转灯的硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得调试成功的实物。
2系统设计
采用40脚，片内带8kB Flash ROM 的ATC89C51单片机作为控制核心，开关模块和报警器模块接P3口，旋转灯模块接P2口，按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。
2.1系统硬件设计
基于单片机的报警器与旋转灯系统的电路原理图如图2-1所示。系统由旋转灯模块、复位模块、开关报警器模块、最小系统LED模块和电源模块五部分组成。
图2-1 基于单片机的报警器与旋转灯系统电路原理图
2.2.1 控制模块
ATC89C51是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位的微处理器。在本设计中，P3口用于对报警器和旋转灯的控制，连接开关和蜂鸣器。P2口用于对旋转灯的控制。P0口接一发光二极管，验证最小系统。在控制模块里面，包含了时钟电路以及复位电路两部分。
1.时钟电路
ATC89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
2.复位及复位电路
复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。这样，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。
2.2.2开关报警器模块
开关控制电路的运行，报警器是运行中所显示的一种状态。如图2-2所示。
图2-2 开关报警器模板
在没有按键按下时，P3.7口输出的是高电平。当某一层有键按下时，相应的端口引脚变为低电平。PNP型的蜂鸣器驅动电路，从图上我们可以看出：三极管基极连1KΩ的电阻接P3.7口，发射极接地，集电极接蜂鸣器短脚，长脚接+5V电压。
2.2.3旋转灯模块
旋转灯电路由8个LED发光二极管和8个0.3KΩ的电阻构成。该电路设计比 较简单，但是要注意节点的电气连接。如图2-3所示。
图2-3 旋转灯模板
2.3 软件设计
在相应的外部中断和定时器中断程序中，首先响应外部中断，再响应两个定时器中断，读取键值，旋转灯旋转，报警器响，在定时器重置初始值以后，再次外部中断返回。
3系统调试
3.1 硬件调试
3.1.1 静态检查
根据硬件电路图核对了元器件的型号、极性，安装是否正确，检查硬件电路 连线是否与电路原理图一致，检查电路元器件是否都已经连接好，用万用表一一测试。
3.1.2 通电检查
先调试电源部分，整个电路只需要+5V的电压，用USB线从电脑USB口取电。再用示波器检测单片机的复位和晶振电路是否有复位信号和振荡信号。
3.2 软件调试及软硬件联调
对软件先用仿真器进行了调试。用仿真器运行正常后，再用烧写器将程序烧 到ATC89C51单片机中，进行了脱机调试。
3.2.1proteus软件仿真
使用proteus原理及仿真电路如图3-1所示。
图3-1 proteus原理及仿真电路
3.2.2脱机调试
用Proteus仿真成功后，将设计程序烧写到ATC89C51中去，通电后发现开 关无法准确控制报警器和旋转灯工作。我在给蜂鸣器加驱动电路时有不理解的地方。因为三极管是pnp型的，所以在采用上图的驱动方式进行驱动蜂鸣器时，必然对原程序进行修改，并确定在P3.7口输出低地平时驱动电路才会使蜂鸣器响。
参考文献
[1] 张培仁.单片机原理与应用 [M]北京：清华大学出版社，2003
[2] 朱宇光.单片机应用新技术教程[M].北京：电子工业出版社，2002
[3] 邹久朋.80C51单片机实用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.5
[4] Roger Bate， Sandy Shrum， CMM Integration Framework[J]， CMU/SEI Spotlight 1998.9
[5] J P Kuilboer，N Ashrafi， Software Process and Produt Improvement[J]. An Empirical Assessment，2000.4
作者简介：
李诺薇（1980--），女（汉），河南周口人，毕业于四川大学 ，硕士 ，郑州交通学院信息工程系教师 主要研究方向：多媒体通信与信息系统。
关键词：单片机，发光管， 蜂鸣器
1 引言
报警器与旋转灯，是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声、光两种形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域，与社会生产密不可分。本论文的主要任务是设计采用单片机控制的报警器与旋转灯，要求通过外部中断0控制报警器和旋转灯。报警器与P3.7口接，八个发光二极管分别接P2口。当接外部中断0的开关按下时，报警器响，八个发光二极管顺时针方向旋转；当第二次按下开关时，报警器停止和发光二级管熄灭。设计报警器与旋转灯的硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得调试成功的实物。
2系统设计
采用40脚，片内带8kB Flash ROM 的ATC89C51单片机作为控制核心，开关模块和报警器模块接P3口，旋转灯模块接P2口，按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。
2.1系统硬件设计
基于单片机的报警器与旋转灯系统的电路原理图如图2-1所示。系统由旋转灯模块、复位模块、开关报警器模块、最小系统LED模块和电源模块五部分组成。
图2-1 基于单片机的报警器与旋转灯系统电路原理图
2.2.1 控制模块
ATC89C51是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位的微处理器。在本设计中，P3口用于对报警器和旋转灯的控制，连接开关和蜂鸣器。P2口用于对旋转灯的控制。P0口接一发光二极管，验证最小系统。在控制模块里面，包含了时钟电路以及复位电路两部分。
1.时钟电路
ATC89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
2.复位及复位电路
复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。这样，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。
2.2.2开关报警器模块
开关控制电路的运行，报警器是运行中所显示的一种状态。如图2-2所示。
图2-2 开关报警器模板
在没有按键按下时，P3.7口输出的是高电平。当某一层有键按下时，相应的端口引脚变为低电平。PNP型的蜂鸣器驅动电路，从图上我们可以看出：三极管基极连1KΩ的电阻接P3.7口，发射极接地，集电极接蜂鸣器短脚，长脚接+5V电压。
2.2.3旋转灯模块
旋转灯电路由8个LED发光二极管和8个0.3KΩ的电阻构成。该电路设计比 较简单，但是要注意节点的电气连接。如图2-3所示。
图2-3 旋转灯模板
2.3 软件设计
在相应的外部中断和定时器中断程序中，首先响应外部中断，再响应两个定时器中断，读取键值，旋转灯旋转，报警器响，在定时器重置初始值以后，再次外部中断返回。
3系统调试
3.1 硬件调试
3.1.1 静态检查
根据硬件电路图核对了元器件的型号、极性，安装是否正确，检查硬件电路 连线是否与电路原理图一致，检查电路元器件是否都已经连接好，用万用表一一测试。
3.1.2 通电检查
先调试电源部分，整个电路只需要+5V的电压，用USB线从电脑USB口取电。再用示波器检测单片机的复位和晶振电路是否有复位信号和振荡信号。
3.2 软件调试及软硬件联调
对软件先用仿真器进行了调试。用仿真器运行正常后，再用烧写器将程序烧 到ATC89C51单片机中，进行了脱机调试。
3.2.1proteus软件仿真
使用proteus原理及仿真电路如图3-1所示。
图3-1 proteus原理及仿真电路
3.2.2脱机调试
用Proteus仿真成功后，将设计程序烧写到ATC89C51中去，通电后发现开 关无法准确控制报警器和旋转灯工作。我在给蜂鸣器加驱动电路时有不理解的地方。因为三极管是pnp型的，所以在采用上图的驱动方式进行驱动蜂鸣器时，必然对原程序进行修改，并确定在P3.7口输出低地平时驱动电路才会使蜂鸣器响。
参考文献
[1] 张培仁.单片机原理与应用 [M]北京：清华大学出版社，2003
[2] 朱宇光.单片机应用新技术教程[M].北京：电子工业出版社，2002
[3] 邹久朋.80C51单片机实用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.5
[4] Roger Bate， Sandy Shrum， CMM Integration Framework[J]， CMU/SEI Spotlight 1998.9
[5] J P Kuilboer，N Ashrafi， Software Process and Produt Improvement[J]. An Empirical Assessment，2000.4
作者简介：
李诺薇（1980--），女（汉），河南周口人，毕业于四川大学 ，硕士 ，郑州交通学院信息工程系教师 主要研究方向：多媒体通信与信息系统。