课题名称：基于51单片机控制的婴儿电 子驱蚊器的设计.doc

课题名称：基于51单片机控制的婴儿电 子驱蚊器的设计二级学院 铁道供电与电气学院 班 级 智能电网111 学生姓名 黄 欢 欢 指导老师 廖 志 平 完成日期 2014年4月 目录摘要I第一章 绪论11.1课题设计背景和目的11.2 国内外研究状况和发展趋势11.3 现有基础31.4本章小结4第二章 超声波电子驱蚊器理论62.1 超声波62.2 本章小结7第三章 硬件设计83.1硬件框图83.2 单元电路93.2.1时钟电路和复位电路的设计93.2.2按键模块113.2.3显示模块123.2.4报警模块143.2.5六反相器153.3本章小结15第四章 软件设计及调试164.1 各部分程序流程图的设计164.1.1 主流程图164.1.2 频率输出图174.1.3 定时器流程图174.1.4 数码管显示流程图184.2 项目调试184.2.1硬件调试184.2.2 软件调试204.3 本章小结21第五章 结论22致谢23附录24附录1 程序24附录2 原理图30附录4参考文献32附录5作品展示33摘要 夏天将至，蚊虫为患，为求保障家人身体健康(特別是小孩子) 避免因受蚊子叮上，而感染上可怕的登革热病及脑膜炎，除要保持个人及环境卫生外，一个小型的家庭驱蚊器是必須的。 咬人的蚊子一般都是怀卵的雌蚊，雄蚊并不咬人。而雌蚊在怀卵期间又不喜欢与雄蚊接近,它们一感觉到雄蚊所发出的频率在21一23kHz的超声波信号，就会避而离去。本电子驱蚊器，使其发出模拟雄蚊的超声波，从而驱逐雌蚊，避免蚊子叮咬。我们用AT89C51单片机设计超声波驱蚊器，性能稳定可靠，无毒无害无辐射，声波的分贝低于正常人体接受45分贝以下，对人体没有任何影响。不同生物体体重、结构、特征等有巨大的区别，对不同的声波响应也不同，超声波驱蚊器发出的声波针对蚊虫的特征频率，而人与蚊虫的特征频率相关很大，超声波驱蚊器是真正绿色环保产品。通过测试表明，电子驱蚊器的频率设定在21-23Hz，能实现驱蚊的效果。该电子驱蚊器制作简单，价格便宜，且大幅度提高驱蚊效果，它能满足市场对成本，性能，远程监控的需要，是一种符合大众需求的产品。 关键字：51单片机；超声波；电子驱蚊器 第一章 绪论1.1课题设计背景和目的 学者研究只有母蚊子会咬人，母蚊于产卵期间，需要吸吮人类或动物之血液以补充其养分，此期间极度不喜欢公蚊靠近，利用此一习性，用公蚊的声音加入超音波内，频率为5000-9000赫兹，可达到驱逐母蚊的目的。可以通过模仿蚊子的天敌-蜻蜓的频率，这种技术最先使用于战场，经过一系列的革新以后更趋完善。它采用放射超声波和音频的手段，模仿最能捕杀蚊子的蜻蜓所发出的声音和频率，达到驱蚊效果。它安全无毒无辐射，对人和动物完全无害，无任何化学物残留，是郊游、旅行、钓鱼、烧烤、露营、乘凉、岗哨守卫、居家生活的理想伴侣。对环境安全有保障，不会对人体有害。随着科技的发展以及人民生活水平的提高，人们室内生活环境不断改善，有些人提出了电子驱蚊器的要求。人们都习惯于传统的生活方式，喜欢在房间点蚊香熏蚊子，但是，蚊香内含农药，点燃时容易灼伤人，并且还带有毒性，与此同时，蚊香的市场价格不菲，因此，我们利用现代技术来解决这一问题，经过不断探索与研究，电子灭蚊器终在社会上诞生。该产品现代、环保、便宜，是讨论一种使用电子驱蚊器的简单方法，利用常用的电子元件来组成简单而实用驱蚊电路。早期，人们采用化学品消灭蚊虫，各种的化学灭蚊剂和驱蚊剂产生。但是在使用的过程中人们发现，这类的化学药剂不仅对植物和动物产生伤害，而且对于人类本身也是有极大的危害，对于小孩、婴儿这些免疫力低的群体伤害更是高。随着蚊虫的进化，化学品药剂的效果也是在逐渐的减弱。因而，人们开始寻找一种环保，并且效果更好的电子驱蚊器的研究。我们国内经过近十年的研究，研究出了电子驱蚊害虫仪器，并且以其驱除害虫效果显著、环保安全、使用便捷的特点走向了市场。并以电磁波、超声波双波合璧、自动变频等优点，成功解决了以往单一的超声波遇碍受阻挠的难题。1.2 国内外研究状况和发展趋势国内：电驱蚊器市场进行全面、深入的调查统计，在新经济形势下，灭蚊器行业竞争更加激烈，对所有电驱蚊器产品相关的市场数据进行采集、分析、论证，采用多种定性与定量调研方法 ，进而确定电驱蚊器市场的各项经济运行数据，包括：总体市场规模、细分市场规模、市场饱和度、竞争格局、主要竞争品牌、市场集中度、销售渠道、价格、消费者特点、重点企业发展状况、产业链上下游等等 ，对电驱蚊器市场的发展状况进行专业、系统地分析研究，并对电驱蚊器市场未来3-5年的发展趋势进行了研究预测。尚普咨询2012-2016年中国灭蚊器行业深度调研与投资战略规划分析报告重点探讨了灭蚊器行业的整体及其相关子行业的运行情况，并对未来灭蚊器行业的发展环境及发展趋势进行研究判断，最后在大量分析、预测的基础上，研究了灭蚊器行业今后的应对策略，给出了具体的应对风险的建议。国外：日本学者研究只有母蚊子会咬人，母蚊于产卵期间，需要吸吮人类或动物之血液以补充其养分，此期间极度不喜欢公蚊靠近，利用此一习性，用公蚊的声音加入超音波内，频率为5000-9000赫兹，可达到驱逐母蚊的目的。可以通过模仿蚊子的天敌-蜻蜓的频率，这种技术最先使用于战场，经过一系列的革新以后更趋完善。它采用放射超声波和音频的手段，模仿最能捕杀蚊子的蜻蜓所发出的声音和频率，达到驱蚊效果。它安全无毒无辐射，对人和动物完全无害，无任何化学物残留，是郊游、旅行、钓鱼、烧烤、露营、乘凉、岗哨守卫、居家生活的理想伴侣。对环境安全有保障，不会对人体有害.  美国格朗公司的超声波驱蚊器在市场上有了一定的发展，我国内的超声波驱蚊器还没有形成一个成熟的市场，没有一家超声波驱蚊器形成大的品牌，超声波驱蚊器在中国还有很大的潜力，我这次的论文主要是研究超声波驱蚊器的原理和超声波驱蚊器的外观设计，希望超声波驱蚊器能让更多的人了解并接受。内森·麦沃尔德开发这种灭蚊镭射器。“一夜间你能杀死几十亿只蚊子，还不会伤害蝴蝶。”灭蚊镭射器的最终目标是使用镭射为宅所和医院周围创造保护性屏障，此外，还可用于农场，替代杀虫剂。 中国产业研究报告网 首先介绍了世界电子驱蚊器产业发展状况、中国电子驱蚊器行业发展环境等，接着分析了中国电子驱蚊器产业发展的现状，然后介绍了中国电子驱蚊器产业市场竞争格局。随后，报告对中国电子驱蚊器产业做了重点企业经营状况分析，最后分析了中国电子驱蚊器产业发展前景与投资预测。目前市场上的电子驱蚊器种类繁多，但是因为其外观款型较大和驱蚊功能单一不能使消费者满意，所以我们想设计一款小巧、环保且能有效驱蚊的驱蚊器，从而保护婴儿免受蚊虫骚扰。现在对于电子驱蚊器有两种观点，来支持电子驱蚊器。第一种观点认为，雌蚊在怀卵期间讨厌雄蚊，雄蚊发出的2123KHz超声波，会使雌蚊避开。第二种观点认为，蚊子的天敌蝙蝠挥发出超声波，蚊子一听到就会吓跑。这两种观点核心就是产生一种超声波，让蚊子躲开。于是，就诞生了电子驱蚊器。随着科学技术的发展超声波驱蚊器已成了人类不可缺少的小家电，它不但环保节能而且对人体无害。经本小组实验期间查阅资料得知超声波驱蚊器有以下特点：超声波驱蚊器的工作方式可分为点频式（固定频率）、扫频式：（频率是变动的有变频式之称）和合成式：（把几种频率合成在一起有调频式之称）。工作机理均为雄蚊式：（叮人的一般是怀孕期的雌蚊，听到雄蚊所发21-23KHZ超声波就会避开）蝙蝠式：（蚊子对天敌蝙蝠所发26-28KHZ超声波也异常恐惧）蜻蜓式：（蚊子对天敌蜻蜓所发出的5K-10KHZ的声波十分恐惧）噪音式等，电路如图所示该电路能发射超声波，其频率范围为23kHZ64kHZ，NE555双时基电路中，第一个时基电路接成频率可调的（13Hz）无稳态多谐振荡器，第二个时基电路接成无稳态多谐振荡器，但它具有大约45kHz的固定振荡频率，23kHZ64kHZ的频率范围，是通过C2（C2为第一个时基电路的定时电容器）两端电压耦合到（经T）第二个时基电路的控制电压端（11脚）来实现的，辐射超声波的元件是压电高音喇叭。内森·麦沃尔德的Intellectual Ventures公司从2008年开始开发这种灭蚊镭射器。麦沃尔德近日在加州长滩每年一度的TED会议上对这一装置进行了展示该研究组的发明人之一、天体物理学家洛厄尔·伍德20世纪80年曾协助设计过冷战时期星球大战的镭射灭蚊镭射器概念的部分灵感来自于此。这种装置源自比尔·盖茨和梅琳达基金会，寻找降低每年疟疾死亡率(100万)方法的一个构想。麦沃尔德在TED大会上指出每43秒就有一名儿童死于疟疾。 虽然灭蚊镭射器的原型之前就有，但是对于未开发国家而言这些灭蚊镭射器还太过昂贵，而这种新型蚊子镭射器采用的是普通大众可以用到的技术。事实上麦沃尔德和他的研究组在E-bay网上找到了所有零件，包括印表机和放映机和数位相机的变焦透镜。他估计，这种新型蚊子镭射器的制造成本最低只有50美元。在展示过程中，麦沃尔德把数百万只蚊子放入一个玻璃桶中。一束镭射跟踪蚊子逐个击毙蚊子，蚊子尸体纷纷落在玻璃桶底部。 麦沃尔德称，镭射每秒可击毙50到100只蚊子。除了速度快之外，该镭射器还很精准，它能区别蝴蝶和蚊子，也能分辨雌蚊子和雄蚊子。只有雌蚊子(翅膀低频拍打)才会叮咬人类。 麦沃尔德说：“一夜间你能杀死几十亿只蚊子，还不会伤害蝴蝶。”灭蚊镭射器的最终目标是使用镭射为宅所和医院周围创造保护性屏障，此外，还可用于农场，替代杀虫剂。美国格朗公司的超声波驱蚊器在市场上有了一定的发展，我国内的超声波驱蚊器还没有形成一个成熟的市场，没有一家超声波驱蚊器形成大的品牌，超声波驱蚊器在中国还有很大的潜力，我这次的论文主要是研究超声波驱蚊器的原理和超声波驱蚊器的外观设计，希望超声波驱蚊器能让更多的人了解并接受。1.3 现有基础 在对于电子驱蚊器有两种观点，来支持电子驱蚊器。第一种观点认为，雌蚊在怀卵期间讨厌雄蚊，雄蚊发出的2123KHz超声波，会使雌蚊避开。第二种观点认为，蚊子的天敌蝙蝠挥发出超声波，蚊子一听到就会吓跑。这两种观点核心就是产生一种超声波，让蚊子躲开。于是，就诞生了电子驱蚊器。随着科学技术的发展超声波驱蚊器已成了人类不可缺少的小家电，它不但环保节能而且对人体无害。能高效驱除或灭杀控制范围内的蚊子，从而创造一个安静、卫生、不受蚊虫困扰的生活环境。 利用仿生电子学原理制成的驱蚊电子器具。通常有模仿雄蚊发出的超声波信号以驱赶雌蚊的超声波型电子驱蚊器；模仿蝙蝠发出的电波信号以驱赶蚊子的蝙蝠型电子驱蚊器；利用蚊子的趋光性，将其诱至设在一定波长紫外光源周围的高压金属丝以击毙蚊子的光诱型电子驱蚊器；利用蚊子的趋光性，通过UV灯管发出特定的波长灯光吸引蚊子到灯管附近，再利用挡在蚊子飞行轨迹上的粘带或粘板把蚊子粘住的粘捕型电子驱蚊器。结构： 超声波驱蚊器的工作方式12可分为点频式（固定频率）、扫频式：（频率是变动的有变频式之称）和合成式：（把几种频率合成在一起有调频式之称）。工作机理均为雄蚊式：（叮人的一般是怀孕期的雌蚊，听到雄蚊所发21-23KHZ超声波就会避开）蝙蝠式：（蚊子对天敌蝙蝠所发26-28KHZ超声波也异常恐惧）蜻蜓式：（蚊子对天敌蜻蜓所发出的5K-10KHZ的声波十分恐惧）噪音式等， 电路能发射超声波，其频率范围为23kHZ64kHZ，NE555双时基电路中，第一个时基电路接成频率可调的（13Hz）无稳态多谐振荡器，第二个时基电路接成无稳态多谐振荡器，但它具有大约45kHz的固定振荡频率，23kHZ64kHZ的频率范围，是通过C2（C2为第一个时基电路的定时电容器）两端电压耦合到（经T）第二个时基电路的控制电压端（11脚）来实现的，辐射超声波的元件是压电高音喇叭。电子驱虫器电路，主要由NE555和CD4017构成时钟振荡器、计数器和多谐振荡器，由扬声器和三极管构成发生设备，从而可以产生频率范围为2364KHz的超声波（分为10个频段）。环保生物制剂配方，辅之以可控化的挥发控制技术，实现了大空间的快速驱除蚊虫的功效。它通过超声波高频振荡，把热带驱蚊植物的提取原液分解成小分子结构，使驱蚊元素迅速作用于蚊子的中枢神经，从而破坏蚊子的感知系统，使其丧失寻找吸食对象和吸血的功能。 1.4本章小结在社会生活日趋进步的今天，随着人们生活水平的提高，对于家居环境的、生活质量的需求在日益攀升，现代社会科技逐渐发达，物质与精神的链接也不断加强，实用、方便、安全的家用小电器不断地出现在人们的生活当中。而我们的设计就在于更好的服务人们的生活。通过查阅大量的资料我们了解了我们所需要设计的内容，虽然关于驱蚊器的设计有很多，但是有些还是并不能满足人们的需求，超声波电子驱蚊器从不同角度分析，具有轻便，操作简单，对人体有益，能高效驱除或灭杀控制范围内的蚊子，从而创造一个安静、卫生、不受蚊虫困扰的生活环境。 为此我们便想设计出一款实用、轻巧的驱蚊器，以便给予人们一个舒适的睡眠环境。 通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的相关知识，培养综合应用知识的能力。锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。第二章 超声波电子驱蚊器理论 对于超声波的研究进行了很多年，而我们则是对于这一方面来进行一小部分引用， 超声波应用于医学，工业，利用特性进行检测和研究 。超声波驱蚊器是一种利用仿生电子学原理制成的驱蚊电子器具。通常有模仿雄蚊发出的超声波信号以驱赶雌蚊的超声波型电子驱蚊器；模仿蝙蝠发出的电波信号以驱赶蚊子的蝙蝠型电子驱蚊器。2.1 超声波 超声波56，是指人耳听不见的声波。正常人的听觉可以听到16-20千赫兹（KHZ）的声波，低于16赫兹的声波称为次声波或亚声波，超过20千赫兹的声波称为超声波。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为2020000赫兹。当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波” 。通常用于医学诊断的超声波频率为15兆赫兹。 理论研究表明,在振幅相同的条件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大.在我国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气湿度.这就是超声波加湿器的原理.咽喉炎.气管炎等疾病,很难血流到达患病的部位.利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够提高疗效.利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎，从而减缓病痛，达到治愈的目的。超声波在医学方面应用非常广泛，像现在的彩超、B超、碎石（例如胆结石、肾结石祛眼袋 之类的）等。声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播，这便是声波。 超声波56是指振动频率大于20000Hz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声波频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超声成象所用的频率范围在 25兆Hz之间，常用为33.5兆Hz（每秒振动1次为1Hz，1兆Hz=106Hz,即每秒振动100万次，可闻波的频率在1620，000HZ 之间）。超声波是声波大家族中的一员。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与可听声波的规律并没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与可听声波比较，超声波具有许多奇异特性：传播特性超声波的波长很短，通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的衍射本领很差，它在均匀介质中能够定向直线传播，超声波的波长越短，这一特性就越显著。功率特性当声音在空气中传播时，推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。声波功率就是表示声波做功快慢的物理量。在相同强度下，声波的频率越高，它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高，所以超声波与一般声波相比，它的功率是非常大的。空化作用当超声波在液体中传播时，由于液体微粒的剧烈振动，会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到了很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，并且加速溶质的溶解，加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。超声波的两个主要参数： 频率：F20K/Hz； 功率密度：p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p0.3w/cm2; 在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35w/cm2，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。 太小的声强无法产生空化效应。2.2 本章小结超声波电子驱蚊器理论基础从我们查阅了大量的资料，以丰富我们的知识，我们发现超声波可以在气体、液体、固体、固溶体等一系列的介质中传播，在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。超声波是一种波动形式，不同方面了解超声波，为下面做实物和软件打下基础。 第三章 硬件设计 在AT89C51单片机的基础上实现软件与硬件的配合，从而实现我们这一课题51单片机婴儿驱蚊器，采用MCS-52单片机作为控制芯片， 硬件设计从不同方面应用驱蚊为目的，从硬件测试环境考虑最适合驱蚊效果的频率，能高效驱除或灭杀控制范围内的蚊子，从而创造一个安静、卫生、不受蚊虫困扰的生活环境。3.1硬件框图本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成,硬件部分主要完成传感器信号的采集处理，信息的显示等;软件主要完成对显示控制等功能。如图3-1所示：显示模块按键控制AT89C52报警模块提示模块时钟及复位电路 图3-1 硬件框图 单片机的系统符合我们本次的设计，在建立本次的设计之时系统设计应本着以下原则1、尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的价格不断下降，并不一定比若干普通芯片价格的总和高。2、留有设计的余地。在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便，因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留有余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。3、程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用AT89C51单片机。4、I/O端口，在样机研制出来后进行现场适用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的，如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有的物理量需要控制，就必须增加输出端。如果在硬件电路设计就预留出一些I/O端口，那么用的时候就派上用场了。3.2 单元电路3.2.1时钟电路和复位电路的设计AT89C51101112是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的具有低电压，高性能CMOS 的8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51单片机与MCS-51系列单片机兼容，AT89C51内部有4K字节可编程闪烁存储器，128*8位内部RAM，两个16位定时器/计数器，5个中断源，32可编程I/O线及串行通道。闪烁存储器是一种可编程又可擦除只读存储（EEPROM），给用户设计单片机系统和单片机系统带来很大的方便，深受广大用户的欢迎。AT89C51有片内振荡器和时钟电路，具有低功耗的闲置和掉电模式，在空闲方式下，CPU停止工作，但允许内部RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统继续工作。在掉电方式下，能保存RAM的内容，但振荡器停止工作，并禁止所有其他部件工作。还具有三级程序存储器锁定，全静态工作频率0Hz-24Hz，数据保留时间可长达10年。AT89C52的引脚：VCC：电源电压。GND：地线。P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，即地址/数据总线复位口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，此时P0需接上电阻。所谓单片机最小系统，是指在尽可能少的外部电路条件下，形成一个可以独立工作的单片机系统，也就是说为了保证单片机能够工作，所必须的最小系统配置。首先，要保证各电路能够工作，必须要有电源。VCC：单片机电源输入端，接+5V其次单片机是数字电路，其工作离不开时钟，因此必须给单片机配置时钟电路。XTAL1、XTAL2：用于产生单片机工作所需的时钟信号，只要接上晶振、电容就可以了。另外为保证单片机可靠工作，还须配置复位电路。RST:复位信号输入端，用于通电时对单片机内部寄存器进行初始化，只需接上相应的电阻、电容。晶振是单片机系统里的一个部分，全称为晶体震荡器。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。复位电路和时钟电路图如图3-2 所示 ： 图3-2 复位电路和时钟电路图 时钟电路为单片机工作时产生时钟信号，在单片机内部有一个时钟震荡电路，只需接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度，时钟电路用于单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。在MCS-51系列当片机内部有一个高增益反相放大器，其输入端引脚为XTAL1，其输出端引脚为XTAL2。只有在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，就可以构成一个稳定的自激振荡器。 复位：单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。单片机复位时使CPU和系统中的其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。复位电路原理：利用电容充电来实现复位，在节点瞬间，RST端的电位与VCC相同，随着充电电流的减小，RST的电位逐渐下降。只要保证RST为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，还可以经电源VCC两个电阻分压，在RST端产生一个复位高电平。信号灯控制电路就才用按键复位电路。 复位电路的作用：就是将内部所有的数据从0000位置开始运行，所有的数据位归为 0。时钟电路为单片机工作时产生时钟信号。R*C就是复位时间，10UF的电容和10K的电阻就可以提供100MS的复位时间。 在以上3个必要条件的基础上加上应用系统所需的控制电路。即成为了单片机最小系统。如图 3-3所示： 图3-3 单片机最小电路3.2.2按键模块键盘的数目为4个时，我的最佳的接口方案当然是独立式接法了，即每一个I/O口上只接一个按键，按键的另一端接电源或接地（一般接地）。占用的I/O口数最大为4条。独立式键盘的实现方法是利用单片机I/O口读取口的电平高低来判断是否有按键下。例如，我们将常开按键的一端接地，另一端接一个I/O口，程序开始时将此I/O口置于高电平，平时无键按下时I/O口保护高电平。当有键按下时，此I/O口与地短路迫使I/O口为低电平。按键释放后，单片机内部的上拉电阻使I/O口仍然保持高电平。我们所要做的就是在程序中查寻此I/O口的电平状态就可以了解我们是否有按键动作了，通常来说一般按键显示低电平时便表示按键已经按下。如图3-4所示： 图3-4 按键模块3.2.3显示模块 在显示模块我们采用的是共阳数码管，将P0口分别接数码管。 数码管可实现“09”及少量字符的显示，另外为了显示小数点，增加了1个点状的发光二极管，因此数码管就由8个LED组成，我们分别把这些发光二极管命名为“a,b,c,d,e,f,g,dp”，它们分别与单片机的P0.0P0.7相连，控制数码管中的显示，数码管的位选由5个PNP三极管控制，分别接到单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4端口上，程序中通过控制这些端口就可以控制数码管的显示与关闭。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮，每个数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余晖效应，尽管他们并非同时点亮，但是只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的数据。能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。如图3-5所示： 图3-5 显示模块 我们最常用的是七段式和八段式LED数码管 1112，八段比七段多了一个小数点，其他的基本相同。所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。如图3-6所示：两个COM端连在一起，是公共端，共阴数码管要将其接地，共阳数码管将其接正5伏电源。一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线（即a,b,c,d,e,f,g,dp）连在一起，而各自的公共端称为位选线。显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。数码管的8段，对应一个字节的8位，a对应最低位，dp对应最高位。动态显示，也称为扫描显示。显示器由6个共阴极LED数码管构成。单片机的P0口输出显示段码，由一片74LS245输出给LED管；由P1口输出位码，经74LS04输出给LED显示。显示一个数字2, 那么 A,B,G,E,D这5个段的发光管亮就可以了。也就是把B,E，H（小数点）不亮,其余全亮。 显示数字2则是C，F，H（小数点）不亮，同时由于接法为共阳接法，那么为0（低电平）是亮 。为1（高电平）是灭。从高往低排列，（p0.7_p0.0）写成二进制为01111110， 把他转化为16进制则为A2H。 MCS51单片机内设置了两个可编程的16位定时器T0和T1，通过编程，可以设定为定时器和外部计数方式。T1还可以作为其串行口的波特率发生器。 定时器T0由特殊功能寄存器TL0和TH0构成，定时器T1由TH1和TL1构成，特殊功能寄存器TMOD控制定时器的工作方式，TCON控制其运行。定时器的中断由中断允许寄存器IE，中断优先权寄存器IP中的相应位进行控制。定时器T0的中断入口地址为000BH，T1的中断入口地址为001BH。 定时器的编程包括： 1） 置工作方式。 2） 置计数初值。 3） 中断设置。 4） 启动定时器。 定时器/计数器由四种工作方式，所用的计数位数不同，因此，定时计数常数也就不同。 在编写中断服务程序时，应该清楚中断响应过程：CPU执行中断服务程序之前，自动将程序计数器PC内容（即断点地址）压入堆栈保护（但不保护状态寄存器PSW，更不保护累加器A和其它寄存器内容），然后将对应的中断矢量装入程序计数器PC使程序转向该中断矢量地址单元中以执行中断服务程序。定时器T0和T1对应的中断矢量地址分别为000BH和001BH。 中断服务程序从矢量地址开始执行，一直到返回指令“RETI”为止。“RETI”指令的操作一方面告诉中断系统该中断服务程序已经执行完毕，另一方面把原来压入堆栈保护的断点地址从栈顶弹出，装入到程序计数器PC，使程序返回到被到中断的程序断点处，以便继续执行。 编写并调试一个程序，用AT89C51的T0工作方式1产生1s的定时时间，作为秒计数时间，当1s产生时，秒计数加1；秒计数到60时，自动从0开始。 计算初值公式 定时模式1  th0=(216-定时时间) /256 tl0=(216-定时时间) mod 2563.2.4报警模块 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电， 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 蜂鸣器的正极接到VCC（5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R1后由单片机的P3.7引脚控制，当P3.7输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制P3.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。蜂鸣器的工作电流一般比较大以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的，所以要利用放大电路来驱动，在此使用三极管进行放大电流。如图3.-6所示： 图3.-6报警电路3.2.5六反相器模拟集成电路用途电源功能门电路导电类型双极型封装外形单列直插式集成度超大规模>10000工作电源电压1V最大功率工作温度：1。外形尺寸：1mm。品牌：RENESAS。型号：HD74HC05P加工前级输出的电平不是标准电平或波形不理想，用反相器来给波形整形，并变为标准电压的输出。可用于逻辑取反，或形成反相器链以增强逻辑门的带负载能力，减少延时。如图3-7所示： 图3-7六反相器 3.3本章小结本章介绍AT89C51芯片功能及管脚，分四大模块和两个电路详细论述了它们的原理，作用，在AT89C51单片机的基础上实现软件与硬件的配合，从而实现我们这一课题51单片机婴儿驱蚊器，保护婴儿不受到蚊虫的伤害。查阅了大量的资料， 在整个的过程当中，不仅熟悉了单片机应用系统的开发过程和方法，还全面的了解驱蚊器各方面知识，有利于提高理论基础。第四章 软件设计及调试系统的软件设计采用模块化设计，采用模块化设计可以简化系统软件的编写，使软件编写思路更加简单明了。系统软件主要由四大模块组成：主程序模块、按键模块、接受模块和显示模块。 4.1 各部分程序流程图的设计4.1.1 主流程图 开始 频率函数 延时函数 频率显示函数21频率KHZ23 结束 图4-1 主程序图 开始之后，单片机会有一个频率的输出，在延时后通过我们设定的显示，在数码管上显示21KHZ-23KHZ的数值，这便表示我们的程序是正确的。4.1.2 频率输出图 图4-2 频率输出图单片机工作后，定时器初始化，恢复到初始值，通过按键确定不同的初值，从而确定不同的频率。 4.1.3 定时器流程图 图4-3 定时流程图 开始工作后T1计时，T0计数，但在单位时间1秒后判断，从而计算出数值。 4.1.4 数码管显示流程图 在这一模块单片机工作后，先通过按键选定频率，确定标志位，然后通过数码管消影，从而选定标志位，然后显示出我们所要的数值。开始确定显示内容 确定标志位数码管消影选定标志位显示显示确定值 结束 图4-4 数码管显示流程图 4.2 项目调试调试分为两个模块硬件调试和软件调试。只有在硬件没有问题的情况下才能测试软件，否则在发现问题的时候很难推断出是硬件问题还是软件问题。所以在调试的时候采取先硬件后软件的调试方法。4.2.1硬件调试硬件调试也要分步和分模块进行。首先看电路是否焊接正确，又去短路、缺焊、漏焊，然后再测电压，之后通电测试。整个项目就这两部分最为重要其它的就是用数字万用表检测元件是否损坏，检测电路中是否有短路或开路，一步步的进行测试，直到硬件电路没有任何的问题。一般测试是在050摄氏度之间，我们便在常温下测试我们的电路板，给其加一个5V左右的电压，开始通电测试。当我们的数码管显示并且可调时，证明硬件没有问题。硬件测试中出现的问题及问题产生的原因1、上电没反应：电源线没连接好。2、数码管显示时亮时不亮：引脚虚焊。3、上电没反应，芯片发热：芯片烧毁，芯片装反。 图4-6 硬件测试图 4.2.2 软件调试本设计采用的是C语言编程，在KEIL4的开发环境中，首先是在工程文件中编译通过，在没错误的情况下，我们再将软件下载到我们的单片机上，看现象。软件调试中出现的问题及出现问题的原因；1、软件下载不成功；波特率选用太高、COM口选错、单片机的型号选错。2、数码管显示时各位和十位都带小数点：十位上的函数表达式写错。3、数码管上的数据闪烁：数据刷新的速度过快。4、显示“00”，没有显示频率