基于51单片机的报警器设计

引言

报警器，防盗报警器,是对用于发生警情、危险、紧急情况等状况下以声音、光线、气压等形式发出警报的电子产品的统称。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、应急救灾等领域，与社会生产、生活密不可分。

防盗报警系统通常由:探测器（又称报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置，单片微型计算机，通常简称为单片机，它采用大规模集成电路技术把微处理器和随机存取数据存储器，只读程序存储器，输入输出电路以及定时计数器。串行通信口，时钟电路。脉冲调制电路。模拟多路转换器，A/D转换器等电路集成到单独的一块芯片上，构成一个最小的完善的计算机系统，这些电路能在软件的控制下单独。准确，迅速，高效的完成程序设计者现规定的任务。因为由单片机构成的电路玩玩具有体积小，成本低，功能强，可靠性高，功耗低，电路简洁，开发和改进容易等等一系列有点，因此就有优异地性价比，从而使它在多方面得到了越来越多的使用，本次设计就是基于单片机的报警器设计。

一设计基本电路原理和思路

该报警器得设计思路是首先，利用光敏电阻构成光敏开关，光敏开关的作用是为单片机报警主电路提供报警信号，即通过光敏开关实现高低电平信号的转换，报警信号通过单片机软件处理实现信号的转换，在利用转换的信号驱动扬声器继而用声音输出进行报警，本次实验是通过光照的变化，利用光敏电阻随光照强度变化，阻值发生变化的特性首先实现的开关电路，即报警信号的来源是关照，报警主电路由单片机和音频放大模块组成，利用单片机上写入的程序，实现当报警信号输入单片机，其就会产生频率不等的信号。以驱动扬声器报警。

采用光敏电阻的光控开关

这是两种开关电路的主要原理：利用功率MOS场效应管可以作功率开关，开关的敏感元件可以采用光敏电阻LDR，当光线照射的光敏电阻上时，LDR呈低阻值，有信号加在场效应晶体管的栅极上，源漏极间导通，从而使继电器线圈K改变状态，产生控制作用或发出信号，如果将光敏电阻LDR接在地电位处，则在暗时无光线照射的光敏电阻，光敏电阻阻值高，故VMOS管栅极电位高，导通使灯L亮，反之，当有光线照射到LDR上时，VMOS栅极处于低电位截止，灯L 不亮。

本次试验采用试验一电路，即利用继电器线圈构成的电子开关达到采集信号的目的。具体是当有光线照到LDR上时，光敏电阻阻值减小，对应VMOS门级电压增加，电磁开关上流过的电流增加，引起电磁开光开启，开关k1闭合，端口输入高电平，报警电路导通，即可实现报警功能，光敏开关控制电路置于端口P1.0与总开关K1之间。

二报警器主要元器件介绍

1 MCS-51单片机

现在市场上使用的单片机有很多种类，本设计采用MCS-51单片机。

MCS-51单片机是美国IIntel公司于1980年推出的产品，由于MCS-51单片机优异的性能和低廉的价格，使其在各方面得到了广泛的应用，至今仍经久不衰，MCS-51的主要功能如下：

1.8bit字长CPU，包含了硬件乘除法器以及布尔处理器。

2.4KB程序存储器（ROM）

3.128的数据处理器（RAM）

4.4组8bit的并行口，共32条I/O口线

5.111条命令，大部分为单字节指令。

6.21个专用寄存器

7.2个16bit可编程定时、计数器

8.5个中断源，2个优先级

9.一个全双工串行通信口

10.外部数据存储器寻址空间为64KB

11.外部程序存储器寻址空间为64KB

12.逻辑操作位寻址功能

13.40引脚双列直插（DIP）封装

14.单一+5V电源

MCS-51地址线宽为16条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围达到64KB，同时具备I/O口访问能力。此外，MCS-51采用模块化结构，可方便的增删一个模块就可派生出引脚和指令兼容的新产品，从而容易使产品形成系列化。MCS-51的指令系统也比较完善，指令系统中包含了全面的数据传送指令，完善的算术和逻辑运算指令，方便的逻辑操作和控制指令对于编程来说，是相当灵活和方便的。MCS-51单片机的工作频率为2—12HZ，当振荡频率为12MHZ 时，一个机器周期为1us

本次设计采用的就是这种频率，另外MCS-51中集成了完善的各种中断源，可以设定不同的优先权，用户可以十分方便的控制和使用其功能，防盗报警器的设计很大程度上就是以这种功能为基础。

2.功率放大电路芯片LM386

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。下图为该芯片基本原理图和元件图

特性: 1静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。2工作电压范围宽，4-12V or 5-18V。3 外围元件少。4 电压增益可调，20-200。5 低失真度。基于以上特征，该芯片很适合本次设计要求，采用LM386功率放大器。

三基于单片机的报警主电路

1 主要构成及功能实现

主电路主要由单片机和音频放大模块组成，单片机选用MCS-51，音频放大模块选用LM386，其余部件主要是给二者工作提供必要的电路条件，具体是用P1.0输出1KHZ和500HZ的音频信号驱动扬声器，作报警信号，要求1KHZ 信号响100ms，500HZ信号响200ms，交替进行，P1.7接一开关进行控制，当开关和上响报警信号，当开关断开报警信号停止。

系统具体硬件接线

（1)．把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口上；

（2)．在“音频放大模块”区域中的SPK OUT端口上接上一个8欧的或者是16欧的喇叭；

（3)．把“单片机系统”区域中的P1.7/RD端口用导线连接到光控开关；”区域中的K1端口上

（4）Y1和C3为单片机提供时钟脉冲,,R3和R1通过分压，把大小合适的信号输入音频放大模块，C1,R19,C13实现滤波，VCC取+5V

部分电路原理图如下：

部分电路图（不含光敏开关控制电路）