关于单片机80C51船舶声光报警灯柱设计毕业论文

南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于 89C51 船舶报警灯柱的设计董永贤班 级： 09 电信 专 业：电子信息工程技术（智能电子）所 属 系： 机电系 指导老师： 邱宏 完成时间：2011 年 10月 12日-2011 年 11月 22日南通纺织职业技术学院1目录摘要及关键词-2第一章：绪论-31.1 课题背景-31.2 主要内容-3第二章：产品的功能需求及方案的确定-42.1 产品功能需求分析-42.2 课题方案的确定-5第三章：硬件电路设计-63.1 主控制电路-63.2 信号通讯电路-73.3 看门狗电路-93.4 报警音输出电路-103.5 报警灯电路和旋转灯电路-123.6 稳压电源电路-12第四章：软件设计-134.1 软件设计方案-134.2 方案流程图-144.3 主要程序设计-15第五章：系统调试与分析-235.1 硬件电路调试-235.2 软件调试-24第六章：设计总结-25参考文献-26附图：完整电路图-27南通纺织职业技术学院289C51 船舶报警灯柱设计摘要：文章首先介绍了基于 89C51 船舶报警灯柱设计的背景及主要内容，设计船舶报警灯柱的目标需求以及方案的确定，随后介绍该设计的硬件和软件的搭建，而硬件电路由 89C51 的主控制电路，信号通讯电路，报警信号输出电路，稳压电路，报警灯柱电路，旋转灯电路构成；另外软件设计包含了软件设计的方案、方案流程图以及程序的编写。接着对硬件和软件进行调试与分析， 从中查找电路的错误，最后是该设计的总结。关键词：报警灯柱；89C51； 南通纺织职业技术学院3第一章 绪论1.1课题意义及背景现代船舶上轮机员的工作岗位一般都是在机舱内，监控、维护船舶主机的运行。机舱内的工作环境十分恶劣，有很强的噪音，在主机等设备的运行过程中由于高温高压下也会产生一些有害气体，这些都对轮机员的人身安全造成了一定的威胁。依据solas 国际海上人命安全公约及中国钢制船入海规范条例相关规定，必须对轮机员的安全进行保护。当船舶进入工作状态，报警灯柱的报警系统进入实时控制，对各项指标进行初始化，主控电路自动将每隔0.5ms对各项指标进行检测，以确保报警的有效，及时发现火灾，CO2，大雾等危情，通过本文所设计的报警控制器输出信号，确保船舶及人员安全。1.2课题主要内容本文内容共分六章，第一章为绪论，主要介绍了文章的背景和主要内容。第二章介绍产品方案设计，主要介绍产品目标需求和产品方案的确定，以便于读者更好的认识安全报警系统的设备组成、主要技术性能等。第三章介绍系统的硬件电路设计，分别分析了 89C51 主控制电路，信号通讯电路，报警音输出电路，稳压电路，旋转灯电路，报警灯柱电路的硬件设计方法。 第四章介绍了基于 89C51船舶灯柱报警设计及基本编程思想。第五章介绍了系统的调试分析，主要通过硬件调试和软件调试分别分析了此系统的调试方案。第六章介绍了本人做此论文的设计总结。南通纺织职业技术学院4第二章 产品的功能需求及方案的确定2.1产品功能需求分析功能一：报警信号比较全面，有报警灯（LED 灯板） 、旋转灯（发出闪烁流走的光信号） 、报警声（用喇叭放大） ，确保轮机员及时知道故障。功能二：自动接收故障信号，采用 MAX485通讯接受器。例如当外界发生火灾，通过分线箱的连接单片机进行扫描，然后将信号送入声光报警器确认是火警信号后，以 MAX485标准信号接受火警信号，转化成 TTL电平发送到单片机，经单片机对报警信号解码后，将从单片机 P0.5、P2.2 口输出火警信号，经喇叭和 LED灯输出最终指示对船舶人员予以提示，设定的其他七种报警信号亦是如此。功能三：声光报警有源触点输出 24V，可以直接接报警器的 24V声光报警元件。2.1.1主要技术性能环境温度：-10+50 相对湿度：RH95（+40时）碰撞：加速度 7g 振动频率：135Hz（振幅0.150.35mm）所有设备具有防潮湿、防盐雾、防霉菌的措施报警输出触点最大容量：AC125V/1A 或 DC30V/2A工作电压：DC24V20% 2.2产品方案的确定2.2.1产品设计理念设计在硬件上采用模块化结构，电路方便简洁，易于测试，大大减少了故障的发生率；软件上采用前后台控制，更能反应系统的实时性，也便于软件的结构编写、调试。南通纺织职业技术学院5报 警 控 制 器声 光 报 警 器分 线 箱机 舱船 员 居 住 室驾 驶 室声 光 报 警 器声光报警器声光报警器外 界 报警 信 号图 2.1 系统结构示意图该模拟电路由报警控制器、分线箱、四个声光报警器、报警复位终端组成。其中报警控制器、分线箱、一个声光报警器安装在驾驶室；两个声光报警器安装在船员居住舱；报警复位终端及一个声光报警器安装在机舱。如系统结构图2.1所示。信号通讯电路报警音电路报警灯电路电源主控电路报警信号图 2.2 声光报警器控制结构示意图控制报警器结构分析，当有报警信号时，将信号以 MAX485标准转化成 TTL电平发送给主控电路，将信号解码后，发送控制指令到报警音和报警灯电路，信号将以光和声音输出，电源分别供给主控电路，报警音、灯电路。南通纺织职业技术学院62.2.2方案的确定系统结构分布在驾驶室、船员居住舱、机舱三个地方。驾驶员在驾驶室启动报警控制器，报警控制器开始工作。当外界发生主机故障、弃船、火灾、二氧化碳、大雾、电话车钟、通用险情时，通过分线箱的连接单片机进行扫描，然后将信号送入声光报警器确认是某一种报警信号，以 MAX485标准信号接受报警信号，转化成 TTL电平发送到单片机，经单片机对报警信号解码后，将从单片机的 P0口或 P2.2、P2.5 引脚传输到驾驶室、船员居住室、机舱的报警信号终端，当轮机员按下控制器或任一报警终端上的 RESET键，系统从设定的安全时间开始重新计时，报警自动撤消。南通纺织职业技术学院7第三章 硬件电路设计硬件电路主要由 89C51 主控制电路，信号通讯电路，报警音输出电路，稳压电路，旋转灯电路，报警灯电路组成。下面将分别对这些电路的设计过程进行阐述。3.1 主控电路3.1.1 作用主要作用是接收报警信号，并将信号解码后发送给报警音、灯电路。同时自带复位信号。 3.1.2 主控电路图 3.1 主控电路3.1.3 工作原理当启动报警控制器后，89C51 单片机的 P0、P1、P2、P3 口都处于高电平状态，其它引脚都处于低电平，即处于不工作状态；当外界有险情时, 89C51单片机开始工作，对分线箱接口的险情信号进行扫描，确定 8种险情中的哪一种（即确定报警信号的标志位）后，单片机将接受到的 TTL电平从对应的八种报警信号输出引脚之一输出，控制报警灯。单片机引脚的 P0.0到 P0.6和 P2.5引脚是八种报警信号报警灯的输出通道，P2.2 引脚是对报警声控制的输出通道，引脚输出状态为“0”时有效，TXD 和 RXD分别是接受和发送 TTL 电平到 485通讯端，X1、X2 是晶振电路，提供单片机运行的脉冲信号，RESET 是单片机防止南通纺织职业技术学院8程序走错或电源掉电的复位信号，/EA/VP 是中断总允许，直接拉高，使其处于“1”状态。3.1.4芯片选型因设计中设定了八种险情，当外界任意发生某一种险情时，报警控制器通过分线箱传输报警信号，以控制声光报警器，此时单片机就需要 8个引脚控制8种险情，并且当单片机扫描外界信号确定是哪一种险情后，它还需一个匹配的信号通讯端将其传输到报警信号终端，还需兼备复位电路，时钟电路，89C51的主要性能特性包括与 MCS-51 兼容、 4K字节可编程闪烁存储器 、使用寿命1000写/擦循环、数据保留时间有 10年 、全静态工作处于 0Hz-24MHz 、三级程序存储器锁定、128*8 位内部 RAM、32 可编程 I/O线、两个 16位定时器/计数器、5 个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。故选 89C51单片机，其也能胜任这些功能。3.2信号通讯电路3.2.1 作用主要作用是将报警信号以 MAX485 标准转化成 TTL 电平发送给单片机。3.2.2 信号通讯电路图 3.2 信号通讯电路3.2.3 工作原理： MAX485采用单一电源+5V 工作，额定电流为 300 A，采用半双工通讯方式。RO 和 DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需南通纺织职业技术学院9分别与单片机的 RXD和 TXD相连即可；/RE 和 DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE 为逻辑 0时，器件处于接收状态；当 DE为逻辑 1时，器件处于发送状态，因为 MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A 端和 B端分别为接收和发送的差分信号端,当 A引脚的电平高于 B时，代表发送的数据为 1；当 A的电平低于 B端时，代表发送的数据为 0。3.2.4 MAX485 - 基本参数：速率：2.5Mbps；限摆率：NO；低电流关断模式：NO；接收允许控制：YES；静态电流 300 ；负载个数：32；3.3看门狗电路 3.3.1 作用主要作用是防止程序“跑飞”，如果程序没有按规定好的路径走，将其放到预处理的指定区间，并提供复位信号到主控电路。3.3.2看门狗电路图 3.4 看门狗电路3.3.3 工作原理MAX813L片内看门狗定时器用于 MPU/MCU的活动。如果在 1.6s内 WDI端没有收到来自 MPU/MCU 的触发信号，并且 WDI处于非高阻态，则 WDO输出变低。只要复位信号有效或 WDI输入高阻，则看门狗定时器功能就被禁止，且保持清