畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于汽車的遙控防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于51單片機(jī)的遙控防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 指導(dǎo)教師： 院 系：信息工程學(xué)院 專 業(yè)：自動(dòng)化 提交日期： 摘 要2abstract31緒論41.1 引言41.2光電防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r41.3論文研究的目的和內(nèi)容51.4 報(bào)警系統(tǒng)原理框圖5第2章 單片機(jī)原理介紹72.1 單片機(jī)發(fā)展概況72.2 mcs-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)7第3章 傳感器檢測(cè)系統(tǒng)原理介紹123.1防盜報(bào)警裝置1332防盜報(bào)警探測(cè)器的種類133.3溫度傳感器14第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)174.1電源電路的實(shí)現(xiàn)174.2傳感器檢測(cè)與信號(hào)控制電路184.3遙控發(fā)射部分電路設(shè)計(jì)194.4報(bào)警電路功能的實(shí)現(xiàn)20第5

2、章 軟件設(shè)計(jì)215.1主程序215.2中斷返回服務(wù)程序22結(jié) 論24參考文獻(xiàn)25致 謝26附 錄1主電路27附 錄2發(fā)射電路28附 錄3 程序29摘 要安全防范技術(shù)涉及到社會(huì)的方方面面，是保護(hù)國(guó)家和人民利益與安全的重要手段。本文設(shè)計(jì)了一種基于熱釋電紅外一微波雙探測(cè)技術(shù)的新型光電防盜報(bào)警系統(tǒng)，雙探測(cè)技術(shù)是將兩種探測(cè)技術(shù)結(jié)合在一起，以“相與”的關(guān)系來(lái)觸發(fā)報(bào)警。熱釋電紅外傳感器感應(yīng),入侵者的身體阻擋紅外熱輻射，將其轉(zhuǎn)換成超低頻信號(hào)，經(jīng)電路放大，輸出。同時(shí)由于微波探測(cè)器接收到的回波信號(hào)的頻率(或相位)發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)電路處理后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸出。兩組信號(hào)同時(shí)到達(dá)與門，經(jīng)判斷，電路再將報(bào)警信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射

3、出，可以用接收電路或收音機(jī)接收?qǐng)?bào)警信號(hào)。汽車成為很多人不可缺少的交通工具，現(xiàn)在汽車被盜的現(xiàn)象很多，盜賊的手法也層出不窮。為對(duì)付不斷升級(jí)的盜車手段，人們研制出各種方式、各種結(jié)構(gòu)的防盜器，但汽車被盜還是非常嚴(yán)重?；诖爽F(xiàn)象，本次設(shè)計(jì)了遙控汽車報(bào)警系統(tǒng)。本文主要介紹以單片微機(jī)8051為核心設(shè)計(jì)的遙控汽車報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要無(wú)線控制電路、主動(dòng)紅外傳感器、單片機(jī)以及溫度傳感器、報(bào)警電路。本系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線控制監(jiān)控系統(tǒng)啟動(dòng)、利用紅外線傳感器檢測(cè)，然后把信號(hào)輸入到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)電路輸出的信號(hào)判斷是否啟動(dòng)報(bào)警，同時(shí)采用溫度傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，從而判讀汽車是否被啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報(bào)警功能。關(guān)鍵詞：紅外探測(cè)器

4、；微控制器防；報(bào)警系統(tǒng) ；8051單片機(jī)；紅外傳感器；1bb20；無(wú)線發(fā)射和接收。abstractthe safety-defending techniques are involved in most aspects of thesociety and they are very important in protecting the benefit and security ofthe people and the country. based on the pyroelectric infrared-microwavedouble detecting technique, this pa

5、per designed a new photoelectric securityalarming system. double detecting technology integrates the two detectingtechnology, with the relation of together to trigger the alarming system.the infrared radiation (human body temperature) of intruders was sensed bythe pyroelectric infrared sensor and th

6、en was changed into ultra lowfrequency signals. the signals were amplified by the circuit and then beenoutput. at the same time, the frequency (or phase) of echo signals which themicrowave detector received was changed. the changes transformed intoelectric signals and then output after the circuit p

7、rocessing. after judging thetwo groups of signals which reached the logic product gate at the same time,the circuit launched alarm signal through the antenna.as the society progresses unremittingly with the development of science, technique and economy continuously, the lives of people get a very gr

8、eat exaltation. the protective consciousness of private possession is in the continuous to build up, as a result, put forward a new request towards the guarding measurement. now the household-use thief-guarding system has become essential equipment for building a house. for satisfying a modern resid

9、ential demand, we design this remote control thief-guarding system. this text mainly introduces a thief-guarding system which is based on the single chip microcomputer 8051.the system is mainly constituted by a remote infrared blaster, an infrared receiver which is controlled by single chip microcom

10、puter 8051,hot-electric infrared sensor p228, detective circuit, alarm circuit and electric switch circuit. since this system adopt double-check mode to monitoring and discriminating the indoor circumstance, two circuits of sensors will output tow types of signals .the logic “and” will discriminate

11、that there is a thief or not, and then input the signal to the 8051.the 8051 can make the decision whether to trigger the alarm circuit based on the signal which is output by the monitoring circuit, so it can prevent false alarms. the system will dial the police on time once a break-in is verified.k

12、ey words: infrared detector microwave microchip cuard against theft and alarm systemsingle chip microcomputer 8051;infrared detector;hot-electric sensor p2281緒論1.1 引言隨著信息技術(shù)的普及和發(fā)展，尤其是在跨入新千年以后，紅外技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，紅外線側(cè)技術(shù)已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)和人們生活的方方面面，在安全防范方面，基于紅外探測(cè)技術(shù)的紅外入侵報(bào)警器又稱為紅外防盜報(bào)警器，作為一種新的技術(shù)，它已經(jīng)越來(lái)越得到社會(huì)各界的重視和廣泛的應(yīng)用

13、。紅外入侵報(bào)警前期探測(cè)手段的不同可以分為被動(dòng)式，主動(dòng)式和多技術(shù)復(fù)合式入侵報(bào)警器。被動(dòng)式紅外傳感技術(shù)是利用紅外光敏器件將活動(dòng)生物體發(fā)出的為紅外線轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并進(jìn)行放大，處理，它能可靠的將在附近運(yùn)動(dòng)的生物體（人）和飄落的物體加以區(qū)別，同時(shí)它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)和誤報(bào)率低等特點(diǎn)。被動(dòng)式紅外入侵報(bào)警器又稱為熱釋電紅外入侵報(bào)警器，有光學(xué)系統(tǒng)，紅外傳感器和信息處理等三個(gè)部分組成。目前與紅外傳感器配套的光學(xué)系統(tǒng)有三種，即反射式，透射式和折射式。其中反射式光學(xué)系統(tǒng)的靈敏度最高，其探測(cè)距離可達(dá)到2560米；透射式的靈敏度最低，探測(cè)距離為210米；折射式居中，兼有反射式和透射式的優(yōu)缺點(diǎn)

14、。反射式系統(tǒng)的紅外傳感器要置于鏡前，體積大，不好密封，在防塵，放水，抗擊，隱蔽性等方面較差，尤其在防盜報(bào)警方面不宜采用。而透射式系統(tǒng)的體積小，密封容易，穩(wěn)定性好，其價(jià)格相對(duì)較低，因此目前國(guó)外多采用透射式系統(tǒng)。其工作原理為：由多元組合菲涅爾透鏡構(gòu)成一定視場(chǎng)和距離的警戒區(qū)，監(jiān)視警戒區(qū)內(nèi)紅外輻射量的變化。當(dāng)警戒區(qū)內(nèi)無(wú)盜賊出現(xiàn)時(shí)，紅外輻射場(chǎng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，紅外傳感器無(wú)信號(hào)輸出。當(dāng)盜賊出現(xiàn)在警戒區(qū)時(shí)，紅外輻射場(chǎng)發(fā)生變化，這種變化立即被經(jīng)過(guò)巧妙設(shè)計(jì)的多視場(chǎng)組合菲涅爾透鏡會(huì)聚，敏感的紅外傳感器接收后迅速將這種變化轉(zhuǎn)為電信號(hào)，這種信號(hào)經(jīng)信息處理部分放大，處理后立即輸出報(bào)警信號(hào)，然后通過(guò)傳輸送達(dá)監(jiān)控器，于是發(fā)出報(bào)

15、警，示出事發(fā)地區(qū)。紅外傳感報(bào)警系統(tǒng)，又稱為熱電防盜報(bào)警系統(tǒng)，由光學(xué)系統(tǒng)、傳感電路、中央處理器和報(bào)警裝置三部分組成。目前與紅外傳感器配套的光學(xué)系統(tǒng)有三種，即反射式、透射式和折射式。本設(shè)計(jì)未采用這三種形式，本設(shè)計(jì)利用紅外光線沿直線傳播，和紅外光線具有傳播熱能的特性，目前市面上的光電防盜報(bào)警器多采用透射式，本設(shè)計(jì)屬于被動(dòng)入侵報(bào)警系統(tǒng)是利用熱能傳播的特性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉不易受環(huán)境溫度，震動(dòng)、光強(qiáng)變化、電磁干擾，和小動(dòng)物活動(dòng)的影響。1.2光電防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r傳感器技術(shù)是21世界人們?cè)诟咝录夹g(shù)發(fā)展方面爭(zhēng)奪的一個(gè)制高點(diǎn)，各發(fā)達(dá)國(guó)家都將傳感器技術(shù)視為現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。從20世紀(jì)80年代起，日本

16、就將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的高新科技之首，美國(guó)的西方國(guó)家也將此技術(shù)列為國(guó)家科技和國(guó)防技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。而基于傳感器技術(shù)的光電防盜報(bào)警系統(tǒng)也得到了高速的發(fā)展。最早的非可見光束入侵物探測(cè)器，有發(fā)射機(jī)將一個(gè)編碼信號(hào)饋送到一只ir led中。此led的輸出聚焦成一束很窄的光束，并使其對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)距離仿制的接收機(jī)中的一只匹配的ir光敏探測(cè)器。整個(gè)系統(tǒng)的工作就是這樣的：當(dāng)光束到達(dá)接收機(jī)時(shí)接收機(jī)的輸出就處于“關(guān)”的狀態(tài)，但是如果光束被人，動(dòng)物或其他的物品遮擋住時(shí)，接收機(jī)的輸出就開啟并觸發(fā)外部報(bào)警器或繼電器。此系統(tǒng)是以針尖視線的原理來(lái)工作的，它可以被任何一個(gè)進(jìn)入到發(fā)射機(jī)與接收機(jī)透鏡之間瞄準(zhǔn)直線上的大于針尖的物體所觸發(fā)

17、。因此，這種簡(jiǎn)單系統(tǒng)的弱點(diǎn)就是它可能被一只飛入光束或落在某一透鏡上的蒼蠅或飛蛾之類的昆蟲所觸，所以誤報(bào)的可能性非常大，后來(lái)改用雙光束系統(tǒng)，隨后又出現(xiàn)了給予被動(dòng)是紅外傳感器技術(shù)的被動(dòng)式紅外入侵報(bào)警器，被動(dòng)式紅外傳感器技術(shù)是利用紅外光敏期間將活動(dòng)生物體發(fā)出的微量紅外線轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并進(jìn)行放大，處理，再利用電路輸出報(bào)警信號(hào)，它能可靠的將運(yùn)動(dòng)著的生物體（人）和飄落的物體加以卻別，同時(shí)它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)和誤報(bào)率低等特點(diǎn)。防盜報(bào)警設(shè)備主要由探測(cè)器和報(bào)警器組成。目前市場(chǎng)上主要的探測(cè)器是被動(dòng)紅外探測(cè)器，在一些專業(yè)領(lǐng)域會(huì)采用主動(dòng)式紅外探測(cè)器。由于紅外線是不可見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保

18、密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。此外，在電子防盜、人體探測(cè)等領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器也以其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。目前國(guó)內(nèi)使用的各類防盜、保安報(bào)警器基本都是以超聲波、主動(dòng)式紅外發(fā)射/接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。1.3論文研究的目的和內(nèi)容紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，它在各領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。由于它不是可見光，因此用來(lái)制作防盜報(bào)警系統(tǒng)，具有良好的隱蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干擾能力強(qiáng)，這種報(bào)警裝置可以廣泛用于博物館，單位要害部門和家庭的防護(hù)。本設(shè)計(jì)是在對(duì)現(xiàn)有的光電防盜報(bào)警裝置的優(yōu)缺點(diǎn)的綜合研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，具有價(jià)

19、格低廉，安裝操作簡(jiǎn)易，誤報(bào)率低等特點(diǎn)。系統(tǒng)的集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展趨勢(shì)，而且無(wú)線系統(tǒng)的方便易用同樣是報(bào)警系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在我國(guó)，家庭安全防范報(bào)警系統(tǒng)已成為智能小區(qū)中實(shí)現(xiàn)安全管理的基礎(chǔ)，隨著安防設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的演變，門禁和防盜報(bào)警功能將進(jìn)一步的融合，紅外探測(cè)防盜報(bào)警系統(tǒng)也將朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展，并將在實(shí)現(xiàn)家庭及小區(qū)的智能化方面占據(jù)重要的位置。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車的銷量在我國(guó)持續(xù)增長(zhǎng)，汽車的防盜報(bào)警意識(shí)已成為我們研究的熱點(diǎn)。為了進(jìn)一步的開發(fā)汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)查找資料，采用無(wú)線發(fā)射與接收來(lái)控制是否進(jìn)入報(bào)警模式，通過(guò)紅外線判讀信號(hào)，再將信號(hào)通過(guò)電路傳輸給8051單片機(jī)

20、處理，由單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)模塊輸入的信號(hào)來(lái)決定是不是對(duì)報(bào)警電路進(jìn)行觸發(fā)。通過(guò)紅外線技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代電子技術(shù)，構(gòu)造汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)汽車進(jìn)行全方位的監(jiān)控和保護(hù)。1.4本設(shè)計(jì)的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，它在各領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。由于它不是可見光，因此用來(lái)制作防盜報(bào)警系統(tǒng)，具有良好的隱蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干擾能力強(qiáng)，這種報(bào)警裝置可廣泛應(yīng)用于小區(qū)周邊，學(xué)校周邊，單位要害部門和家庭保護(hù)。本設(shè)計(jì)目的是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的光電防盜報(bào)警裝置優(yōu)缺點(diǎn)的研究，進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，研制出一種新型的光電防盜報(bào)警系統(tǒng)，比傳統(tǒng)的的誤報(bào)率低，抗干擾能力強(qiáng)。本系統(tǒng)采用的熱電紅外傳感器，它的制

21、作簡(jiǎn)單成本低，安裝比較方便，而且防盜性比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度度高。(1):在抗干擾方面，紅外發(fā)射器和接收器均采用的單組多紅外探頭，中央處理器對(duì)多個(gè)探頭輸出信號(hào)逐個(gè)檢測(cè)，以避免不必要的干擾因素（飛鳥，樹葉等）的干擾：利用干擾因素與人體的體積上的差距判斷是否報(bào)警，紅外發(fā)射器和接收器都是右四組構(gòu)成，當(dāng)阻擋一組時(shí)，中央處理器檢測(cè)不報(bào)警，當(dāng)阻擋兩組或是兩組以上時(shí)，中央處理器檢測(cè)發(fā)出報(bào)警指令，輸出設(shè)備蜂鳴報(bào)警器和報(bào)警指示燈報(bào)警。如 (圖1)所示：紅外線發(fā)射探頭 紅外線接收探頭 (圖1)（2）報(bào)警方面采用四級(jí)報(bào)警方式，根據(jù)傳感器傳入的信號(hào)，判斷汽車被盜等級(jí)，并向車主發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警。其模式如表1-4-

22、1表1-4-1車子情況傳感器編號(hào)報(bào)警等級(jí)報(bào)警方式車身受震a零級(jí)蜂鳴數(shù)聲車門拉開b一級(jí)持續(xù)蜂鳴，給車主發(fā)送車門拉開信號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)工作c二級(jí)持續(xù)蜂鳴，給車主發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)溫度變化車輪滾動(dòng)d三級(jí)持續(xù)蜂鳴、閃爍車燈、無(wú)限報(bào)警 (3):在中央處理器方面采用的是單片機(jī)(80c51)使本系統(tǒng)具有靈敏度高,抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。15報(bào)警系統(tǒng)原理框圖近年來(lái)，報(bào)警器行業(yè)發(fā)展非常迅猛，特別是光電防盜報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用最為廣泛，光電防盜報(bào)警系統(tǒng)以其監(jiān)測(cè)范圍寬，探測(cè)距離遠(yuǎn)，可靠性高，隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)著稱，雖說(shuō)報(bào)警器種類繁多，但基于單片機(jī)控制的報(bào)警器的基本結(jié)構(gòu)都大同小異，基本的原理框圖如圖1.4所示： 圖1-1 報(bào)警系統(tǒng)框圖系統(tǒng)核心部分

23、是傳感器檢測(cè)和單片機(jī)的處理，利用傳感器檢測(cè)車的情況，傳感器一般采用雙鑒別模式即由兩個(gè)具有功能互補(bǔ)性的傳感器同時(shí)對(duì)室內(nèi)情況監(jiān)測(cè)，然后輸出兩路不同的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)邏輯“與”關(guān)系判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)有盜情時(shí)檢測(cè)電路輸出信號(hào)給單片機(jī)，由單片機(jī)根據(jù)輸入的信號(hào)發(fā)出報(bào)警指令給報(bào)警電路，從而觸發(fā)報(bào)警電路，達(dá)到能及時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)警功能。第2章 單片機(jī)原理介紹2.1 單片機(jī)發(fā)展概況。微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用到人們?nèi)粘９ぷ骱蜕铑I(lǐng)域中去的一個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。它已經(jīng)深入應(yīng)用到非微型計(jì)算機(jī)所無(wú)法應(yīng)用的領(lǐng)域，對(duì)社會(huì)產(chǎn)生了極大的影響。單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支，它以其獨(dú)特的機(jī)構(gòu)和性能，越來(lái)越普遍的應(yīng)用

24、到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式智能電子技術(shù)已滲透到社會(huì)生產(chǎn)、工業(yè)控制以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面。單片機(jī)又稱為嵌入式微控制器，在智能儀表、工業(yè)控制、智能終端、通信設(shè)備、醫(yī)療器械、汽車電器、導(dǎo)航系統(tǒng)和家用電器等很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，已成為當(dāng)今電子信息領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。“單片機(jī)原理及應(yīng)用”也成為各層次高校機(jī)電、電子、自動(dòng)化、通信等專業(yè)的一門必修的核心課程。信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，各高等院校電氣類專業(yè)、機(jī)電一體化等專業(yè)紛紛開設(shè)“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程。單片機(jī)的發(fā)展方向也日漸清晰，8位單片機(jī)主要占據(jù)了面向?qū)ο笙到y(tǒng)控制的領(lǐng)域，業(yè)界模糊

25、地定義為低端應(yīng)用；32位單片機(jī)主要用于具有海量數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)絡(luò)、通信和多媒體等領(lǐng)域（即所謂高端應(yīng)用）；而16位單片機(jī)的發(fā)展空間已經(jīng)被不斷提升性能的8位和32位單片機(jī)所侵占。因此，今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)單片機(jī)的發(fā)展將會(huì)是維持以8位和32位單片機(jī)同步發(fā)展和進(jìn)步的高低搭配格局。學(xué)習(xí)8位單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，掌握其開發(fā)及應(yīng)用方法不僅可以解決低端應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)也是通往高端應(yīng)用的基礎(chǔ)和橋梁。本教材就是在上述背景下，專門為高職高專院校電氣類專業(yè)和機(jī)電類專業(yè)而編寫的。教材以目前高職高專院校普遍采用的、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率較高的傳統(tǒng)8051單片機(jī)為主，詳細(xì)地介紹了單片機(jī)的基本概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、內(nèi)部功能塊應(yīng)用、

26、單片機(jī)接口技術(shù)、單片機(jī)c語(yǔ)言編程及其集成開發(fā)環(huán)境應(yīng)用，以及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的必要知識(shí)等。針對(duì)高職高專以高技能應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，本教材在保留必要基礎(chǔ)理論的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性和應(yīng)用性，通過(guò)大量實(shí)用的實(shí)例，使學(xué)生能夠進(jìn)入“邊學(xué)邊實(shí)踐”的學(xué)習(xí)狀態(tài)，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性。另外，選用最新型號(hào)和應(yīng)用最廣的單片機(jī)作為教材的主講內(nèi)容，基礎(chǔ)內(nèi)容以at89xx系列單片機(jī)為主，應(yīng)用部分兼顧at89xx、stc89xx和p89lpc900三大系列，使學(xué)生通過(guò)該課程的訓(xùn)練后不僅掌握了單片機(jī)的基本原理，而且對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程及相關(guān)開發(fā)工具的使用也有較深的了解。單片機(jī)全稱為單片微型計(jì)算機(jī)（single c

27、hip microcomputer）。因?yàn)閱纹瑱C(jī)主要用于控制系統(tǒng)中，所以又稱微控制器（microcontroller unit，mcu）或嵌入式控制器（embedded controller）。它具有嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)所要求的體系結(jié)構(gòu)，微處理器，指令系統(tǒng)，總線方式，管理模式等。他把計(jì)算機(jī)的基本部件都微型化集成到一塊芯片上了，通常片內(nèi)部都含有中央處理部件（cpu），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），程序存儲(chǔ)器（rom，eprom，flsh rom），定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出（i/o）接口他們之間的相互連接結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。cpu romram 定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器i/o 外設(shè)接口時(shí)鐘 圖2-1 單片機(jī)結(jié)構(gòu)2

28、.2 mcs-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(rom)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：中央處理器：中央處理器(cpu)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，cpu負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以

29、，用戶能使用的ram只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。圖2-2 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)程序存儲(chǔ)器(rom)：8051共有4096個(gè)8位掩膜rom，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器(rom)：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(i/o)口：8051共有4組8位i/o口(p0、 p1、p2或p3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，

30、有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。時(shí)鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12mhz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛(harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(princeton)結(jié)構(gòu)。intel的mcs-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式。 圖2-3 mcs-51結(jié)構(gòu)框圖mcs-51的引腳說(shuō)明：mcs-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40p

31、in封裝的雙列直接dip結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)i/o口，中斷口線與p3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：mcs-51的引腳說(shuō)明：mcs-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40pin封裝的雙列直接dip結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)i/o口，中斷口線與p3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： 圖2-4 51單片機(jī)引腳圖mcs-51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請(qǐng)參照-單片機(jī)引腳圖： l p

32、0.0p0.7 p0口8位雙向口線（在引腳的3932號(hào)端子）。 2p1.0p1.7 p1口8位雙向口線（在引腳的18號(hào)端子）。 3 p2.0p2.7 p2口8位雙向口線（在引腳的2128號(hào)端子）。 4 p3.0p3.7 p2口8位雙向口線（在引腳的1017號(hào)端子）。 這4個(gè)i/o口具有不完全相同的功能，大家可得學(xué)好了，其它書本里雖然有，但寫的太深，初學(xué)者很難理解，這里都是按我自已的表達(dá)方式來(lái)寫的，相信你也能夠理解。 p0口有三個(gè)功能： 1、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖1中的d0d7為數(shù)據(jù)總線接口） 2、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（如圖1中的a0a7為地址總線接口） 3、不擴(kuò)展時(shí)，可

33、做一般的i/o使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 p1口只做i/o口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 p2口有兩個(gè)功能： 1、擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用 2、做一般i/o口使用，其內(nèi)部有上拉電阻； p3口有兩個(gè)功能： 除了作為i/o使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置，具體功能請(qǐng)參考我們后面的引腳說(shuō)明。 有內(nèi)部eprom的單片機(jī)芯片（例如8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號(hào)也是由信號(hào)引腳的形式提供的， 即：編程脈沖：30腳（ale/prog） 編程電壓（25v）：31腳（ea/vpp） ale/prog 地址鎖存控

34、制信號(hào)：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ale用于控制把p0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。（在后面關(guān)于擴(kuò)展的課程中我們就會(huì)看到8051擴(kuò)展 eeprom電路，在圖中ale與74ls373鎖存器的g相連接，當(dāng)cpu對(duì)外部進(jìn)行存取時(shí)，用以鎖住地址的低位地址，即p0口輸出。ale有可能是高電平也有可能是低電平，當(dāng)ale是高電平時(shí)，允許地址鎖存信號(hào)，當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ale信號(hào)負(fù)跳變（即由正變負(fù)）將p0口上低8位地址信號(hào)送入鎖存器。當(dāng)ale是低電平時(shí)，p0口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。關(guān)于鎖存器的內(nèi)容，我們稍后也會(huì)介紹。在沒有訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，ale以1/6振蕩周期頻率輸出（即6分頻

35、），當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器以1/12振蕩周期輸出（12分頻）。從這里我們可以看到，當(dāng)系統(tǒng)沒有進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)ale會(huì)以1/6振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時(shí)鐘，或者外部定時(shí)脈沖使用。porg為編程脈沖的輸入端：在第五課 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其組成中，我們已知道，在8051單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)4kb或8kb的程序存儲(chǔ)器（rom），rom的作用就是用來(lái)存放用戶需要執(zhí)行的程序的，那么我們是怎樣把編寫好的程序存入進(jìn)這個(gè)rom中的呢？實(shí)際上是通過(guò)編程脈沖輸入才能寫進(jìn)去的，這個(gè)脈沖的輸入端口就是prog。psen 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)：在讀外部rom時(shí)psen低電平有效，以實(shí)現(xiàn)外部rom單元的讀操作。 1、內(nèi)

36、部rom讀取時(shí)，psen不動(dòng)作； 2、外部rom讀取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次； 3、外部ram讀取時(shí)，兩個(gè)psen脈沖被跳過(guò)不會(huì)輸出； 4、外接rom時(shí)，與rom的oe腳相接。 參見圖2（8051擴(kuò)展2kb eeprom電路，在圖中psen與擴(kuò)展rom的oe腳相接）ea/vpp 訪問(wèn)和序存儲(chǔ)器控制信號(hào) 1、接高電平時(shí)： cpu讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（rom） 擴(kuò)展外部rom：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過(guò)0fffh（8051）1fffh（8052）時(shí)自動(dòng)讀取外部rom。 2、接低電平時(shí)：cpu讀取外部程序存儲(chǔ)器（rom）。 在前面的學(xué)習(xí)中我們已知道，8031單片機(jī)內(nèi)部是沒有rom的，那么在應(yīng)用803

37、1單片機(jī)時(shí)，這個(gè)腳是一直接低電平的。3、8751燒寫內(nèi)部eprom時(shí)，利用此腳輸入21v的燒寫電壓。rst 復(fù)位信號(hào)：當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器pc=0000h，即復(fù)位后將從程序存儲(chǔ)器的0000h單元讀取第一條指令碼。xtal1和xtal2 ：外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。pin9:reset/vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開始工作，在reset引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器pc

38、指向0000h，p0-p3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07h，其它專用寄存器被清“0”。reset由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000h地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變r(jià)am（包括工作寄存器r0-r7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見下圖4。此外，reset/vpd還是一復(fù)用腳，vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失。圖2-5 復(fù)位電路圖pin30:ale/當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)，ale(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ale端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可

39、以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ale會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。如果單片機(jī)是eprom，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。pin29:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，pc的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在p0和p2口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到p0口上，由cpu讀入并執(zhí)行。pin31:ea/vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kb的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)ea為高電平并且程序地址小于4kb時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過(guò)4kb地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如ea為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯

40、然，對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的8031,ea端必須接地。在編程時(shí)，ea/vpp腳還需加上21v的編程電壓。第3章 傳感器檢測(cè)系統(tǒng)原理介紹“傳感器”這一術(shù)語(yǔ)來(lái)自英文“sensor”，該詞也可譯為敏感裝置或敏感元件。傳感器最初是作為一種控制元件被引入自動(dòng)化技術(shù)和電子系統(tǒng)中的，隨著工業(yè)自動(dòng)化和社會(huì)信息話的發(fā)展，人們對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)已從過(guò)去單純作為一種控制元件而提高到人類開發(fā)自然、利用自然的關(guān)鍵手段的高度。眾所周知，人類是依靠耳、眼、鼻、舌、身等感官來(lái)接受外界信息的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類光靠自身的感覺器官來(lái)攝取外界信息已不能滿足要求，必須借助于能夠延伸人的感官的新技術(shù)手段來(lái)完成這一任務(wù)。于是，仿效人體感官

41、功能的各種傳感器及其技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。 這些傳感器不僅能在人不能到達(dá)的后對(duì)人有危險(xiǎn)的場(chǎng)所起到人的“耳目”作用，而且還能突破人的生理界限，感受到人的感官所不能感受的外界信息，有效地延伸了人的感官，豐富了人們對(duì)外部世界的認(rèn)識(shí)。當(dāng)今人類已進(jìn)入信息時(shí)代，以電子計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的信息處理、信息傳輸技術(shù)已滲透到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。電子計(jì)算機(jī)由于能夠部分地代替人的大腦勞動(dòng)，因而被譽(yù)為人的第二大腦。然而，電子計(jì)算機(jī)要進(jìn)行“思維”活動(dòng)，要“發(fā)號(hào)施令”，還必須向它提供各種各樣的信息。因此，采集信息的傳感器就成為“電腦”所必不可少的“五官”。國(guó)外自動(dòng)專家認(rèn)為，如果沒有象人的五官那樣的傳感器提供正確可靠的信息，計(jì)算機(jī)將一事無(wú)

42、成，自動(dòng)化也是紙上談兵。傳感技術(shù)在軍事、工業(yè)、科研等領(lǐng)域早已有著廣泛的應(yīng)用，在公安業(yè)務(wù)中也有廣泛的應(yīng)用前景。隨著我國(guó)安全防范技術(shù)的發(fā)展，特別是信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)已日益廣泛地用于安全防范技術(shù)中，作為信息采集主要手段的傳感器，在安全防范技術(shù)中的地位就顯得越來(lái)越重要。比如在防衛(wèi)工作中常常需要設(shè)計(jì)各種各樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)特前端裝置（包括各種探測(cè)器、監(jiān)聽器、攝像機(jī)等）和終端設(shè)備（各種報(bào)警顯示板、監(jiān)聽器、監(jiān)視器、指揮圖板等顯示記錄設(shè)備）實(shí)際上都屬于傳感器的范疇。因此，可以豪不夸張的說(shuō)，如果沒有傳感器及其相應(yīng)的技術(shù)，各種警用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)便無(wú)法組成。再如，圖像及安全檢查技術(shù)，需要各種各樣的光敏傳感器（包括

43、x光、紫外線、可見光和紅外線）才能完成圖像的傳遞、增強(qiáng)、儲(chǔ)存、處理和顯示。至于竊聽和反竊聽技術(shù)更離不開各種體積小、重量輕、靈敏度高的聲傳感器和電磁傳感器。在刑事偵察中，對(duì)各種發(fā)案現(xiàn)場(chǎng)的如實(shí)記錄、手紋、足紋眼紋的提取、識(shí)別與顯示，都需要敏感器件的幫助。3.1防盜報(bào)警裝置一個(gè)有效的電子保安系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：傳感器、放大處理電路、輸出電路。其中，由傳感器所構(gòu)成的探測(cè)器相當(dāng)于人的眼睛，負(fù)責(zé)監(jiān)視保護(hù)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的任何入侵活動(dòng)。32防盜報(bào)警探測(cè)器的種類防盜報(bào)警系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器采集的信息而報(bào)警的，按探測(cè)器工作方式不同，可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式的探測(cè)器有干簧管、微動(dòng)開關(guān)等，非接觸式的有利用紅

44、外線、超聲波和微波做成的探測(cè)器。通常，防盜探測(cè)器有如下6種類型。1.開關(guān)類機(jī)械式開關(guān)在安保系統(tǒng)中已很少用，以磁簧開關(guān)為主，其觸點(diǎn)有常開與常閉之分，一個(gè)安裝在門窗上作為第一個(gè)層次的防護(hù)。開關(guān)類防盜探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、防潮、防塵。2.玻璃破碎探測(cè)器這種探測(cè)器利用壓電拾音器探測(cè)玻璃門窗破碎時(shí)的高頻聲音，通常安裝于玻璃面的正對(duì)面。3.人體探測(cè)器人體熱輻射產(chǎn)生的波長(zhǎng)約10m的紅外線，可由人體探測(cè)器通過(guò)探測(cè)該波長(zhǎng)的紅外線信號(hào)而確定是否有人入侵，其中熱型焦電式人體探測(cè)器中有一個(gè)7.15m的帶通濾波器，可屏蔽其它背景輻射的紅外光，它靈敏度高，相應(yīng)快。為進(jìn)一步降低誤保率，可選用內(nèi)裝兩只探測(cè)元件的差動(dòng)式探測(cè)

45、器，它要求被探測(cè)對(duì)象移動(dòng)速度不低于0.1m/s，人體探測(cè)器是安保系統(tǒng)中應(yīng)用較為普遍而有效的探測(cè)器。4.光束遮擋式探測(cè)器光束遮擋式探測(cè)器具有一對(duì)相對(duì)安裝的紅外線發(fā)射/接收器，發(fā)射器發(fā)射經(jīng)特定載頻調(diào)制的紅外光，接收器中有相應(yīng)的頻率與相位識(shí)別電路，當(dāng)入侵者遮擋紅外光時(shí)即被探測(cè)器探知。利用激光作光源時(shí)，還可利用光學(xué)系統(tǒng)多次反射形成一個(gè)防護(hù)網(wǎng)以提高安全性。5.振動(dòng)探測(cè)器振動(dòng)探測(cè)器以壓電式為主，它內(nèi)置的壓電應(yīng)變片可以探測(cè)到門、窗及其它物體被移動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生電信號(hào)的變化。這種探測(cè)器常用于重要物品和特殊點(diǎn)的入侵探測(cè)。6.移動(dòng)探測(cè)器移動(dòng)探測(cè)器包括微波/超聲波移動(dòng)探測(cè)器、偵光式移動(dòng)探測(cè)器、影像偵測(cè)器等，

46、前兩者均利用多普勒效應(yīng)。探測(cè)器發(fā)射微波/超聲波，當(dāng)入侵者在探測(cè)區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，會(huì)使接受到的反射波有頻率差即多譜勒頻率，進(jìn)而被探測(cè)，此類探測(cè)器安裝位置應(yīng)避免震動(dòng)和其它波源的干擾；偵光式探測(cè)器則利用一對(duì)差動(dòng)式光電晶體探測(cè)器因人體移動(dòng)所致的環(huán)境光線的變化，但它應(yīng)安裝在背景光源穩(wěn)定之外，否則易產(chǎn)生誤報(bào)；影像偵測(cè)器利用電荷耦合式ccd攝像機(jī)將入侵者圖像經(jīng)過(guò)類比對(duì)數(shù)位轉(zhuǎn)換器數(shù)字化，然后再比較先后兩幅圖的差異而進(jìn)行探測(cè)，它靈敏度高、穩(wěn)定、防磁、防震，但入侵者移動(dòng)極慢時(shí)會(huì)漏報(bào)。3.3溫度傳感器ds18b20溫度傳感器是美國(guó)dallas半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它

47、能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)位的數(shù)字值讀數(shù)方式。ds18b20的性能特點(diǎn)如下：獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；無(wú)須外部器件；可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5；零待機(jī)功耗；溫度以或位數(shù)字；用戶可定義報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； ds18b20采用腳pr35封裝或腳soic封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。 圖2 -7 ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖2-8 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖64位rom的結(jié)構(gòu)開

48、始位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后位是前面56位的crc檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)ds18b20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器和，可通過(guò)軟件寫入戶報(bào)警上下限。ds18b20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存和一個(gè)非易失性的可電擦除的eeram。高速暫存ram的結(jié)構(gòu)為字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。頭個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第和第字節(jié)和的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。ds18b20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖所示。低位一直為，是工作模式位，用于

49、設(shè)置ds18b20在工作模式還是在測(cè)試模式，ds18b20出廠時(shí)該位被設(shè)置為，用戶要去改動(dòng)，r1和0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)總體框圖如下所示：4.1電源電路的實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)采用交直雙供電方式，交流電采用220v生活用電，直流電采用汽車?yán)锩娴?12v電瓶供電，220v交流市電經(jīng)過(guò)變壓器t1降壓7，然后經(jīng)過(guò)整流電橋bridge1對(duì)交流電進(jìn)行整流，得到的直流電經(jīng)過(guò)電容c1濾波，于是得到電路所需的+12v直流電，所得到的+12v直流電再經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓器78l05輸出電路需要的+5v電壓，直流供電系統(tǒng)與濾波電容c1并聯(lián)，并且在電瓶“+”端串連一個(gè)二極管與電阻并聯(lián)的電

50、路，當(dāng)交流電正常供電時(shí)電瓶不放電，而且經(jīng)整流電橋轉(zhuǎn)換而得到的直流電還能通過(guò)電阻給的電瓶充電，這樣能使電瓶時(shí)刻充滿電，當(dāng)交流電供電出現(xiàn)故障時(shí)，電瓶通過(guò)二極管放電仍能保證整個(gè)電路的正常工作。電路圖如4-1圖4-1電源電路圖 在電路實(shí)現(xiàn)過(guò)程中用到的橋式整流器主要功能是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，橋式整流是對(duì)二極管半波整流的一種改進(jìn)。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦裕谳斎霝闃?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。 橋式整流器利用四個(gè)二極管，兩兩對(duì)接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半

51、部分。橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。 橋式整流是交流電轉(zhuǎn)換成直流電的一個(gè)重要步驟。4.2傳感器檢測(cè)與信號(hào)控制電路通過(guò)三種類型的傳感器采集信號(hào)，分別是無(wú)線傳感器、紅外傳感器和溫度傳感器。利用無(wú)線傳感器控制報(bào)警系統(tǒng)啟用還是關(guān)閉的狀態(tài)，利用無(wú)線傳感器檢測(cè)是否有人靠近汽車、利用溫度傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，看車是否別啟動(dòng)，其電路圖如下所示：我們將p1.0-p1.3口作為檢測(cè)信號(hào)輸入口，p2.0-p2.2口作為信號(hào)輸出口，即通過(guò)p2.2控制是否觸發(fā)報(bào)警電路，p1.0口作為是否啟動(dòng)報(bào)警，如圖4-3,首先單片機(jī)會(huì)掃描p1.0口是否啟動(dòng)報(bào)警（即掃描p1.0口的值為0或1），若單片機(jī)不啟動(dòng)報(bào)警電

52、路（即p1.0口輸入為1），則不管任何動(dòng)作都不會(huì)觸發(fā)報(bào)警電路，當(dāng)掃描到p1.7口為解鎖狀態(tài)時(shí)（即掃描p1.0口的值為0）若輸入的六路信號(hào)都為低電平，則單片機(jī)根據(jù)內(nèi)部固化程序做出不觸發(fā)報(bào)警電路的決定，若輸入的六路信號(hào)中有任何一路跳變成高電平時(shí)，單片機(jī)會(huì)根據(jù)原先固化的程序做出是否觸發(fā)報(bào)警電路的決定11。圖4-2 傳感器報(bào)警電路4.3遙控發(fā)射部分電路設(shè)計(jì)電路原理如圖1所示。at89s52單片機(jī)為電路核心元件，p1.0、p1.1為設(shè)定防盜系統(tǒng)的按鍵輸入口，p2.7為解除防盜系統(tǒng)發(fā)射部分采用,當(dāng)電源加到vcc和gnd引腳時(shí)，單片機(jī)即可上電復(fù)位。晶體管q1及其外圍元件組成振蕩頻率為270mhz的改進(jìn)型電容

53、三點(diǎn)式振蕩器，由軟件實(shí)現(xiàn)模擬串口輸出，它輸出的串行編碼信號(hào)送到q1的基極，以實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制發(fā)射。其電路圖如下：圖4-3無(wú)線傳感器發(fā)射電路4.4報(bào)警電路功能的實(shí)現(xiàn)圖4-4報(bào)警電路部分當(dāng)有單片機(jī)經(jīng)過(guò)判斷確認(rèn)有盜情時(shí)，發(fā)出報(bào)警的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)通過(guò)無(wú)線傳感器收發(fā)電路回傳信號(hào)通知主人車的當(dāng)前情況。從而可以采取措施第5章 軟件設(shè)計(jì)僅僅有通過(guò)硬件設(shè)計(jì)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須要與相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)才能達(dá)到預(yù)期的效果，所以軟件的設(shè)計(jì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要方面，它的好壞直接關(guān)系畢業(yè)設(shè)計(jì)的成功與否。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是用c語(yǔ)言完成的，這就需要能熟練的掌握c語(yǔ)言，會(huì)使用編譯軟件。下面首先通過(guò)流程圖和具體的

54、程序清單對(duì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程作詳細(xì)介紹.設(shè)計(jì)的目標(biāo)是，先檢測(cè)報(bào)警鎖定口p1.0高低電平，若p1.0口為高電平則無(wú)論外界什么情況都不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，若p1.0口為低電平，則報(bào)警系統(tǒng)處于正常警戒狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)并確認(rèn)動(dòng)車時(shí)就將p2.2口置1，輸出信號(hào)觸發(fā)報(bào)警電路，本設(shè)計(jì)讓p2.2口維持高電平一秒鐘可以通過(guò)定時(shí)器t0(工作于定時(shí)方式1)重復(fù)定時(shí)100ms十次來(lái)實(shí)現(xiàn)。用工作寄存器r1作為循環(huán)計(jì)數(shù)器，初值為10(0ah)。采用中斷方式編程，整個(gè)軟件有主程序和中斷服務(wù)程序兩部分構(gòu)成。5.1主程序主要功能是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，看是否有人盜車闖入。其程序流程框圖如下圖所示圖5-1 主程序流程圖5.2

55、中斷返回服務(wù)程序主要功能是判斷定時(shí)1s是否完成，從而決定是否對(duì)p2.2口置1，其程序流程框圖如下圖所示：圖5-2 中斷程序流程圖結(jié) 論本文針對(duì)目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了本防盜報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)設(shè)計(jì)本論文得到以下結(jié)論：1、在本論文中系統(tǒng)地分析了防盜報(bào)警器的原理和工作流程，經(jīng)分析得知得出采用無(wú)線發(fā)射接收電路控制防盜報(bào)警電路啟動(dòng)和停止，不僅安全而且可靠，利用單片機(jī)來(lái)控制降低生產(chǎn)成本。2、本設(shè)計(jì)采用被動(dòng)式紅外線探測(cè)是否有人靠近汽車，其基本原理為:熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到入侵者的紅外熱輻射(人體體溫)，通過(guò)振動(dòng)探測(cè)器感覺車身手震，通過(guò)溫度傳感器探測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度變化，通過(guò)移動(dòng)探測(cè)器探測(cè)車輪的變化；將其轉(zhuǎn)換成超低頻信號(hào)，經(jīng)電路放大，輸出。同時(shí)由主動(dòng)紅外探測(cè)器接收裝置根據(jù)接收到的信號(hào)得到高低電平，輸出。經(jīng)判斷，再將報(bào)警信號(hào)通過(guò)電路輸入到單片機(jī)接口上，由單片機(jī)根據(jù)輸入的信號(hào)來(lái)決定是否對(duì)報(bào)警電路進(jìn)行觸發(fā)。參考文獻(xiàn)1、郭繼忠，黃繼昌.控制專用集成電路及其應(yīng)用m.人民郵電出版社，2006.2、沈德金.mcs-51系列單片機(jī)接口與應(yīng)用程序?qū)嵗? 北京：航空航天大學(xué)出版社.1990.3、張毅