基于單片機的智能報警器設(shè)計說明

1、1 緒論1.1 單片機介紹單片機又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個邏輯功能的芯片 , 而是把一個計算 機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì) 量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了 解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機部也用和計算機功能類似的模塊，比如 CPU，存儲器，并行總線，還有和 硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都比我們的家用計算機弱很 多，相對而言價錢也是低的，一般不超過 10 元即可用它來做一些控制電器一類不是 很復(fù)雜的工作了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、 VCD 等等的家電里面 都可

2、以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實時控制計算機， 在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干 擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其 是一些獨特的功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也 很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國 50 年代開發(fā)的 74 系列，或者 60 年 代的 CD4000 系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大 PCB 板！但是如果要 是用美國 70 年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別。只因為單片機

3、通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言， 它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了， 既然這么低級為什么還要用呢？很多高 級的語言已經(jīng)達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單， 就是單片機沒有 家用計算機那樣的 CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備。 一個可視化高級語言編 寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十 K 的尺寸！對于家用 PC 的硬盤來 講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。 單片機在硬件資源方面的利用率必 須很高才行，所以匯編語言雖然原始卻還是在大量使用1.2 單片機的發(fā)展與趨勢單

4、片機誕生于 20 世紀 70年代末，經(jīng)歷了 SCM、MCU、SOC 三大階段。1.SCM 即單片微型計算機( Single Chip Microcomputer)階段，主要是尋求最佳 的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。2.2 .MCU 即微控制器( Micro Controller Unit )階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是： 不斷擴展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與界面電路，突顯其對象 的智能化控制能力。3.單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路， 向 MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求 應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SOC 化趨勢。因此，對單片機的理解

5、可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系 統(tǒng)?？傮w看來，單片機的發(fā)展歷史大致可分為三個階段：第一階段( 19761978 年)：初級單片機微處理階段。第二階段( 19781982)：高性能單片機微處理階段。第三階段( 1982現(xiàn)在)：8 位單片機微處理改良型及 16位單片機微處理階段。 縱觀 20 多年的發(fā)展過程，單片機正朝著多功能、多選擇、高速度、低功耗、低 價格、擴大存儲容量和加強 I/O 功能及結(jié)構(gòu)兼容方向發(fā)展。預(yù)計今后的發(fā)展趨勢會體 現(xiàn)在以下幾個方面：1. 多功能。在單片機中盡可能地把應(yīng)用所需的存儲器、 各種功能的 I/O 口都集成在一塊芯片， 成為名副其實的單片機。2. 高

6、性能。為了提高速度和執(zhí)行效率，在單片機中開始使用 RISC、流水線和 DSP 等設(shè)計技 術(shù)，使單片機的系統(tǒng)明顯地優(yōu)于同類型的微處理器。3. 低電壓、低功耗。單片機大量應(yīng)用于攜帶式產(chǎn)品和家電消費類產(chǎn)品， 低電壓和低功耗的特性尤為重 要，許多單片機已可在 1.2V 或 0.9V 的電壓下工作，功耗已非常低，在一粒紐扣電池 下就可以長期運行。4. 低價格。單片機應(yīng)用的另一顯著特點是量大面廣。 因此，世界各個公司在提高單片機性能 的同時，也十分注意降低價格。提高性價比是各公司競爭的主要策略。單片機技術(shù)作為計算機技術(shù)領(lǐng)域的一個重要分支， 廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，家用電 器，智能化儀器儀表， 甚至電子玩具等各

7、個領(lǐng)域， 它具有體積小、 功能多、價格低廉、 使用方便、系統(tǒng)設(shè)計靈活等優(yōu)點。因此，越來越受到各個行業(yè)的重視?？傊瑔纹瑱C 技術(shù)經(jīng)歷了這些年的發(fā)展有了很大的進步和提高。隨著科技的發(fā)展， 我們有理由相信 單片機技術(shù)一定有更美好的未來。1.3 研究的目的和意義隨著微電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對于居住環(huán)境的安全、方便、舒適 提出了越來越高的要求，因此智能化住宅隨之出現(xiàn)，也隨著改革開放的深入和市場經(jīng) 濟的迅速發(fā)展、提高，城市外來流動人口大量增加，帶來許多不安定因素，刑事案件 特別是入室盜竊、 搶劫居高不下，因此家庭智能安全防系統(tǒng)是智能化社區(qū)建設(shè)中不可 缺少的一項，而以往的做法是安裝防盜門、防盜網(wǎng)

8、，但普遍存在有礙美觀，不符合防 火要求，而且不能有效地防止犯罪分子對住宅的入侵，故利用高科技的電子防盜報警 系統(tǒng)也就應(yīng)運而生。目前家庭住宅的主要防措施是利用防盜門， 商店的防盜措施主要是監(jiān)控器和出門 口的紅外報警器。隨著人們認識的深入，利用智能防盜、防火、防煤氣將成為人們的 首要選擇，智能安防也是安防行業(yè)的發(fā)展趨勢。本系統(tǒng)采用常用的 AT89S52 單片機系列作為系統(tǒng)的核心控制部分，是一個利用 紅外傳感器作為信號輸入控制部分的多路智能報警器。 當有不明物體經(jīng)過某一發(fā)射器 與接收器中間時，會有控制信號輸入單片機，進而輸出刺耳的報警聲來引起相關(guān)人員 的注意，同時利用顯示器來顯示不明物體的地理位置，

9、這樣很大程度上減少了搜索時 間，從而提高了實效性。 達到了信號接收靈敏度高， 顯示反映快， 報警聲音響的效果。2 設(shè)計方案的確定1. 方案一：可編程邏輯電路控制實現(xiàn) 采用數(shù)字邏輯芯片。 本方案具有延時電路、 顯示電路、報警模塊等多個功能模塊。各個狀態(tài)保持或轉(zhuǎn)移的條件依賴于鍵盤控制信號。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 2-1 所示。顯示模塊鍵盤控制可編程邏輯電路延時電路報警模塊圖 2-1 可編程邏輯電路結(jié)構(gòu)圖本方案由于鍵盤控制信號繁多， 系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)以及相互轉(zhuǎn)移更是復(fù)雜，用純粹 的數(shù)字電路或小規(guī)模的可編程邏輯電路實現(xiàn)該系統(tǒng)有一定的困難， 需要用中大規(guī)模的 可編程邏輯電路，因此，本設(shè)計并未采用這種方案。2. 方

10、案二：單片機控制實現(xiàn)本方案采用單片機作為整個控制系統(tǒng)的核心。采用了 AT89S52 單片機系統(tǒng)。系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 2-2 所示報警電路圖 2-2 單片機控制原理圖AT89S52主要負責(zé)系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)工作。具體設(shè)計方案如下：首先，主要是從 外部獲取控制信號，其次，在單片機中進行數(shù)據(jù)處理及其控制，數(shù)據(jù)處理完畢之后單 片機便將控制信號輸出到報警電路進行報警，將顯示數(shù)據(jù)輸出到顯示電路進行顯示 等。這樣的設(shè)計使安裝和調(diào)試工作可以并行進行，極大地縮短了總體設(shè)計和制造的時 間，為發(fā)揮部分的制作以及其他功能擴展提供了充足的部空間和更多的外部接口。3. 設(shè)計方案的確定 經(jīng)過方案一與方案二的對比，最終采用方案二

11、：單片機控制電路，來完成多路智 能報警器的設(shè)計。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)總為了實現(xiàn)設(shè)計要求的基本功能，本系統(tǒng)必須包含四個基本功能模塊：1. 單片機控制模塊2. 傳感器模塊3. 報警模塊4. 顯示模塊 其中單片機控制模塊主要用于回應(yīng)傳感器信號和進行顯示程控； 傳感器模塊主要 用于感應(yīng)是否有物體通過，并形成電平信號輸出；報警模塊主要用于報警聲響提示； 顯示模塊主要用于顯示報警地點。為完善系統(tǒng)的功能同時能夠達到系統(tǒng)的設(shè)計指標，本系統(tǒng)必須包含以下功能模 塊：1. 復(fù)位電路：實現(xiàn)單片機的復(fù)位控制2. 振蕩電路：提供所需的單片機時鐘頻率3.2 系統(tǒng)設(shè)計原理圖本系統(tǒng)基本原理結(jié)構(gòu)圖如圖 3-1 所示圖 3

12、-1 系統(tǒng)基本原理結(jié)構(gòu)圖由以上系統(tǒng)基本原理框架圖可以看出， 本系統(tǒng)的外圍電路相對比較簡單，功能的 實現(xiàn)主要是從外部獲取控制信號之后在單片機中進行數(shù)據(jù)處理， 數(shù)據(jù)處理完畢之后單 片機便將控制信號輸出到報警電路進行報警，將顯示數(shù)據(jù)輸出到顯示電路進行顯示。 所以本系統(tǒng)的單片機數(shù)據(jù)處理方面的程序相對比較復(fù)雜一些， 所有的感應(yīng)信號和顯示 數(shù)據(jù)的處理和輸入控制都是在單片機中進行處理， 這就要求在設(shè)計程序的時候要認真 思考單片機存儲空間的合理分配和管腳的分配問題。3.3 硬件設(shè)計基礎(chǔ)3.3.1 系統(tǒng)控制器 AT89S521. AT89S52 的特點與主要性能：與 MCS-51 單片機產(chǎn)品兼容 8K 字節(jié)在系

13、統(tǒng)可編程 Flash存儲器、 1000 次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz 、三級加密程序存儲器 、32 個可編程 I/O 口線、個 16 位定時器 / 計數(shù)器八個中斷源、 全雙工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符2. AT89S52 單片機的功能與應(yīng)用AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash，256字節(jié) RAM， 32位 I/O 口 線，看門狗定時器， 2個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個 6

14、矢量 2級中斷 結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操 作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM 、定時 器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下， RAM 容被保存，振蕩器被凍 結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 8 位微控制器 , 8K 字節(jié) 在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52。AT89S52管腳圖如圖 3-2 所示。現(xiàn)在單片機的應(yīng)用日益廣泛深入， 諸如在智能儀器儀表、家用電器和軍事設(shè)備的 智能化以及實時過程控制等方面，單片機扮演著越來越重要的角色， 具有廣闊的應(yīng)用

15、前景。圖 3-2 AT89S52 引腳圖3.3.2 外圍電路本設(shè)計除應(yīng)用單片機作為控制芯片外，還運用了 74LS48、74LS138 芯片組成顯 示模塊作為外圍電路，同時也根據(jù)需求設(shè)置了特定的晶振電路、紅外傳感電路及報警 電路。在顯示模塊中，主要用到了 74LS48（七段譯碼器）作為段選信號控制芯片和 74LS138（3 線8 線譯碼器）作為位選信號控制芯片。報警電路則由一蜂鳴器、三極管、紅燈顯示及若干電阻電容組成。紅外傳感電路部分，由紅外發(fā)射二極管、紅外接收三極管及若干電阻電容組成。3.4 外圍電路設(shè)計3.4.1 振蕩電路振蕩電路與單片機的時鐘電路一起構(gòu)成單片機的時鐘方式，根據(jù)硬件電路的不同

16、，連接方式分為部時鐘電路方式和外部時鐘電路方式。外部時鐘方式一般應(yīng)用于多塊單片機同時工作，以便同步運行，本系統(tǒng)采用的是部時鐘電路方式，其電路連接圖 如圖 3-3 所示。C233pC133pU119XTAL1CRYSTAL18XTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD73938373635343332圖 3-3 振蕩電路2930根據(jù) AT89S52 芯片特點，其振蕩頻率的最佳選擇圍為：31PSENALE3EMA 33MHZ ，P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A

17、12 因此P2晶.5/A振13P2.6/A14/A15選用 12MHz 頻率，其中 C1和C2取 30pF，由此可計算出系統(tǒng)1各時鐘周期的具體數(shù)P值2.7：/2122232425262728振蕩周期 =1/12s；時鐘周期 =2 (1/12s)=1/6s；2345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617X1AT89C5110機器周期（ SM）=12（1/12s）= 1s；指令周期 14s。振蕩電路的輸出端與單片

18、機的 XTAL1 、XTAL2 兩個界面相連接。XTAL1（19 腳）， 接外部晶體和微調(diào)電容的一端，在片，它是振蕩電路反響放大器的輸入端； XTAL2 （18 腳）接外部晶體和微調(diào)電容的一端， 在片它是振蕩電路反相放大器輸出端， 若采 用外部時鐘電路，則該腳懸空。在檢查單片機的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有正常 的脈沖信號輸出。3.4.2 復(fù)位電路1. 復(fù)位狀態(tài)介紹復(fù)位是單片機的初始化操作，其主要功能是將程序計數(shù)器 PC 初始化為 0000H， 使單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。當單片機應(yīng)用系統(tǒng)工作時， 經(jīng)常要求進入復(fù)位工作狀態(tài)，所以系統(tǒng)的復(fù)位電路必 須能

19、夠準確、可靠地進行工作。單片機在復(fù)位后，除了影響 PC 之外，也影響到某些 寄存器，比如單片機復(fù)位后， P0P3口輸出高電平， 且這些準雙向口都處于輸入狀態(tài)， 堆棧指針 SP 指向 07H，同時部分專用寄存器也重新恢復(fù)到復(fù)位狀態(tài)值，但是復(fù)位并 不影響單片機部的 RAM 狀態(tài)。具體如表 3-1 所示。表 3-1 單片機復(fù)位后的初始狀態(tài)寄存器寄存器寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTH100HACC00HP0P3FFHPSW00HIPXX00,0000BSP07HIE0XX0,0000BDPTR0000HTMOD00HTCON00HSCON00HTL000HSBUF不定11TH000HPCON0XXX,

20、0000BTL100H2. 復(fù)位電路方案選擇 一般復(fù)位電路可以分為兩種， 即上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式，上電自 動復(fù)位是在接通電源之后就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化，按鍵手動復(fù)位又可以分為兩 種，即電平方式和脈沖方式，按鍵電平方式復(fù)位電路是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實現(xiàn)的，而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的， 本系統(tǒng)采用的是按鍵電平方式復(fù)位電路，可在系統(tǒng)通電后隨時復(fù)位系統(tǒng)， 系統(tǒng)的復(fù)位 電路如圖 3-4 所示。89S52RESET VCCVCCR1 C 200 22 F+RST/V PDR2 1kVSSGND圖 3-4 按鍵電平方式復(fù)位電路3.5 傳感器

21、電路3.5.1 傳感器件選擇及原理介紹傳感器亦稱變換器，目前一般對傳感器的理解往往是指非電物理量與電量的轉(zhuǎn) 換。本系統(tǒng)主要用來感應(yīng)監(jiān)控路段是否有不明物體，因此用紅外光電傳感器。紅外傳感器按其工作模式可大致分為主動式與被動式， 主動式紅外傳感器自帶紅外光源，通過對光源的遮擋、反射、折射等光學(xué)手段可以完成對被探測物體位置的判12紅外發(fā)射二極管 紅外接收三極管1地2+5V3信號別。被動式紅外傳感器本身沒有光源，通過接受被探測物體的特征光譜輻射來測量被 探測物的位置、溫度或進行紅外成像。本系統(tǒng)選用主動式傳感器，主動式紅外傳感外 觀圖如圖 3-5 所示。圖 3-5 主動式紅外傳感器外觀圖3.5.2傳感器

22、電路的分析設(shè)計本系統(tǒng)分立型的紅外傳感器是由紅外發(fā)射二極管和紅外接收三極管組成， 一般測 量距離可達十幾米。當沒有物體阻擋時，接受三極管的輸出端的電壓在 4.6V 左右， 當有物體經(jīng)過時，輸出電壓為 0.4V 左右，由于有電平脈沖變化，此時單片機檢測到 有信號輸入，因此可以輸出相應(yīng)的顯示和報警信號。具體電路如圖 3-6 所示。圖 3-6 傳感器原理理想情況下傳感器電路輸出信號波形如圖 3-7 所示130.4V不明物不明物不明物不明物不明物體經(jīng)過體經(jīng)過體經(jīng)過體經(jīng)過體經(jīng)過圖 3-7 傳感器電路輸出波形圖3.6 顯示電路設(shè)計3.6.1 選擇顯示器件 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中實現(xiàn)人機

23、對話的一種基本方式。 常 用的顯示器主要有：發(fā)光二極管顯示器，簡稱 LED （Light Emitting Diode）；液晶顯 示器，簡稱 LCD（Liquid Crystal Display ）；熒光管顯示器。近年來也開始實用簡易的 CRT（Cathode Ray Tube）顯示器，顯示一些漢字及圖形。前三種顯示器都有兩種顯 示結(jié)構(gòu)：段顯示（ 7 段，“米”字型等）和點陣顯示（ 57，58，88 點陣等）。綜 合本多路防盜報警系統(tǒng)需求， 對顯示器件的選擇為發(fā)光二極管 （7 段共陰極 LED 顯示 器）。3.6.2 顯示原理介紹7段 LED 可構(gòu)成字型“ 8”，另外，還有一個小數(shù)點發(fā)光二極管

24、以顯示數(shù)字、符號 及小數(shù)點。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。一位顯示器由 8 個發(fā)光二極管組成， 其中，7 個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“ 8”的各個筆劃（段） ag，另一個小數(shù)點為 dp發(fā) 光二極管。如圖 4-8 所示，共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通 常此公共陰極接地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的 段被顯示。同樣，共陽級 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共14陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管的陽極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段 被顯示。dp(2) 共陽極g f GNDa b+5V圖 3-8 LED 結(jié)構(gòu)及外形圖若將公共陰極

25、接地，而在 ag 各段的陽極加上不同電壓，就會使各段的發(fā)光情 況不同，形成不同的發(fā)光字符。加在 7 段陽極上的電壓可以用數(shù)字量表示，如果某一 段的陽極為數(shù)字量 1，則這個段就發(fā)光；如為 0，則不發(fā)光。數(shù)字量與段的對應(yīng)關(guān)系 如表 3-2 所示。表 3-2 七段 LED字形碼顯示字符共陽極字符碼共陰極字符碼03FHC0H15106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH82H707HF8H87FH80H3.6.3 元器件的選擇1. 4線 7段譯碼/驅(qū)動器 74LS48（BCD 輸入，有上拉電阻） 本系統(tǒng)利用單片機 P1 口中的 P1.0P1.3作為 74LS48驅(qū)動

26、器的段選信號輸出端，為了能夠正常輸出數(shù)字選段，從上述芯片簡介中可知， LT 、 BI / ROB 、 RBI 必須置 成高電平， 才能讓系統(tǒng)正常輸出顯示數(shù)據(jù)。 74LS48引腳圖如圖 3-9所示。具體功能如表 3-3 所示。圖 3-9 74LS48 引腳圖表 3-3 4 線七段譯碼 / 驅(qū)動器 74LS48 功能表十進制數(shù)LTA B C DBI / ROBa b c d e f g0HL L L LHH H H H H H L1HL L L HHL H H L L L L2HL L H LHH H L H H L H3HL L H HHL H H H L L H4HL H L LHL H H

27、L L H H5HL H L HHH L H H L H H6HL H H LHL L H H H H H7HL H H HHH H H L L L L8HH L L LHH H H H H H H9HH L L HHH H H L L H H162.3線 8線譯碼器 74LS138其引腳圖如圖 3-10 所示圖 3-10 74S138 引腳圖本系統(tǒng)利用單片機 P1口中的 P1.4P1.6作為 74LS138譯碼器的地址信號輸出端， P1.7作為譯碼器的選通信號輸出端，從上述芯片簡介中可知， G 2A、G 2B 必須接低 電平，才能讓系統(tǒng)正常輸出位選信號。具體功能如表 3-4 所示。表 3-4

28、 3 線 8 線譯碼器 74LS138 功能表輸出輸入17G1G 2AG 2B A B CY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6 Y7XHXXX XHHHHHHHHXXHXX XHHHHHHHHLXXXX XHHHHHHHHHLLLL LLHHHHHHHHLLLL HHLHHHHHHHLLLH LHHLHHHHHHLLLH HHHHLHHHHHLLHL LHHHHLHHHHLLHL HHHHHHLHHHLLHH LHHHHHHLHHLLHH HHHHHHHHL74LS138還用一個重要功能就是可以級聯(lián)擴展，利用 G1、G 2A、 G 2B，可以擴展為 24線譯碼器； 若外接一個反相器還可以級聯(lián)擴展成 3

29、2線譯碼器。當將一個選通 端作為數(shù)據(jù)輸入而另外兩個選通端保持其有效時，該器件還可以作為多路分配器使 用。本系統(tǒng)考慮到當報警數(shù)擴展后，顯示數(shù)也要相應(yīng)的能夠得到擴展，由于段選端是 可以并聯(lián)在一起的， 即實際是位選端要能夠具有擴展功能， 因此選擇了 74LS138 的級 聯(lián)功能來作為以后位選端的端口擴展。顯示電路主要應(yīng)用了單片機端口的 P1.0至 P1.7端口。P1口是一個具有部上拉電 阻的 8位雙向 I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動 4個TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“ 1” 時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉 低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流系統(tǒng)顯示

30、電路如下圖 3-11 所示：18131014U2ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7U119XTAL133pR210k11573.6.4 報警電路設(shè)計AQABQBCQCDQDBI/RBOQERBIQFLT74LS48QGU3圖 2C323p -11系統(tǒng)顯示圖18XTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD73938373635343332SPEAKERR310kC233pX1CRYSTAL293031PSENALEEAP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P

31、2.5/A13P2.6/A14P2.7/A152122232425262728Q1PNP本設(shè)計把單片機的 P3.7P1.0/T2P1.1/T2EXP3.0/RXDP3.1/TXD1011口作為報警控制的輸出口，當傳感器探54測PPP111到.423 有不明PP33P.323/物II.NN4/TTT010 體1134R110k時，會有控制信號輸入，此時76 P1.5P3.5/T187 P1.6P3.6/WRP3.7為低電平電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴AT器89C52工作發(fā)聲。151617報警是通過編程使 P3.7口輸出符合一定規(guī)律方波振蕩信號使蜂鳴器按照一定的規(guī)U1律發(fā)聲，人耳聽起來就象是音樂一樣。根

32、據(jù)延時程序的設(shè)定，報警器的報警聲音將191839持X續(xù)TAL1 1秒，在報警期PP間00.10/AA顯DD10 示電路333978 將顯示發(fā)生的地點，報警聲結(jié)束時，顯示電路也全部P0.2/AD23376P0.3/AD33635XTAL2歸零，進入新一輪的PP等00.54/AA待DD54狀態(tài)。3345報警電路圖如圖3-12 所示。RSTP0.6/AD6P0.7/AD7X1CRYSTAL293031PSENALEEAP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A1512345P1.0/T 2P1.1/T2EXP1.2P1.3

33、P1.4P1.5P1.6P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T 0P3.5/T 1P3.6/WR2122232425262728101112131415163217LS1SPEAKERQ12N2905P1.7P3.7/RDR110kAT89C52圖 3-12 報警電路圖P3 端口，是一個帶部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P3 的輸出緩沖期可驅(qū)動 4 個 TTL 輸入，對端口寫 1 時，通過部的上拉電阻把端口拉倒高電位，這時可用作輸 入口。193.6.5 硬件部分的總體實現(xiàn)本系統(tǒng)主要是從外部通過紅外傳感器檢測通過物體， 獲取控制信號， 并在單片機

34、 中進行數(shù)據(jù)處理， 數(shù)據(jù)處理完畢之后單片機便將各個控制信號輸出到報警電路進行報 警，將顯示數(shù)據(jù)輸出到顯示電路進行顯示。從而實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能。系統(tǒng)電路設(shè)計 總圖請見附錄 B：多路智能報警器原理總圖。4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為系統(tǒng)初始化、傳感器信號檢測、顯示及報警。4.1 編程語言的選擇對于 AT89S52單片機，有匯編、 C語言和 BASIC 等語言可以用于開發(fā)本系統(tǒng)的 程序。C 語言的優(yōu)點是編程容易， 但其具體過程、 數(shù)據(jù)流程很難清晰的反映在程序上； 利用 BASIC 語言開發(fā)程序時，其程序復(fù)雜且執(zhí)行時間長，給開發(fā)帶來很多不便，使 程序開發(fā)時間延長。由于本系統(tǒng)的程序比較少，故

35、可以利用匯編語言的優(yōu)點，利用仿 真軟件清晰的模擬數(shù)據(jù)流程，設(shè)計起來容易修改程序，使開發(fā)比較容易。本系統(tǒng)的編 寫是采用匯編語言來完成的。4.2 系統(tǒng)程序流程圖20本系統(tǒng)的程序設(shè)計思路如下流程圖 4-1 所示：圖 4-1 系統(tǒng)程序流程圖4.3 部分模塊軟件程序設(shè)計1. 系統(tǒng)初始化模塊在主程序執(zhí)行前，必須進行必要的初始化設(shè)置，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理主要用到 20 個 數(shù)據(jù)空間， 并考慮到避開單片機原有的地址資源分配， 因此，把地址從 40H開始以后 的 20 個空間進行清零處理，用來做信號的控制處理單元。又因為需要用到位尋址， 因此把可位尋址的 20H 地址清零，作為位尋址單元用。初始化程序如下：ORG00

36、00HLJMPMAINMAIN:MOVR0,#40H清 40H53H 共 20 個存儲器單元MOVR1,#14H21CLEAR: MOV R0,#00HINCR0DJNZ R1,CLEARMOV20H,#00HMOVP0,#00HMOVP1,#00HMOVP2,#00H2. 系統(tǒng)顯示模塊清 20H，為判斷信號做位操作用清 P0 口清 P1 口清 P2 口本系統(tǒng)利用 40H 到 47H 作為段選碼和位選碼的存儲單元，當檢查到傳感器有信 號輸入時，立即進行信號判斷，隨之根據(jù)信號判斷的路數(shù)，對存儲單元進行段選與位調(diào)用延時程序 5 秒選的組合，從而輸出相應(yīng)的路數(shù) 部分顯示電路如下：MOV40H,#80

37、H選通第一位MOV41H,#90H選通第二位MOV42H,#0A0H選通第三位MOV43H,#0B0H選通第四位MOV44H,#01H顯示數(shù)字 1MOV45H,#02H顯示數(shù)字 2MOV46H,#03H顯示數(shù)字 3MOV47H,#04H顯示數(shù)字 4DISPLAY1: SETBP3.7啟動蜂鳴器MOVA,44HMOVR2,40HORLA,R2顯示第一位，MOVP1,ALCALL DL5S數(shù)字為 1CLR P2.0LCALL SPEAKER1LCALL DISPLAY6關(guān)閉蜂鳴器 調(diào)用語音程序，發(fā)聲為 1 路 調(diào)用短暫閃爍顯示22LJMP START3. 系統(tǒng)延時模塊返回主程序圖 4-2 延時流程

38、圖延時子程序，執(zhí)行一次時間為 1SDL1S: MOV LOOPE: MOV LOOPF: MOV LOOPG: DJNZDJNZDJNZR5,#08HR6,#0FAHR7,#0FAHR7,LOOPGR6,LOOPFR5,LOOPE23結(jié)論設(shè)計了一個多路智能報警器電路， 系統(tǒng)主要包括以下模塊電路： 單片機控制模塊、 傳感器模塊、報警模塊、顯示模塊四部分。控制模塊外圍，有為該系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)位模 塊電路和振蕩電路，使系統(tǒng)更穩(wěn)定，更實用。系統(tǒng)能夠從外部獲取控制信號并在單片機中進行數(shù)據(jù)處理， 數(shù)據(jù)處理完畢之后單 片機便將控制信號輸出到報警電路進行報警，將顯示數(shù)據(jù)輸出到顯示電路進行顯示。 實現(xiàn)顯示報警地點并

39、通過蜂鳴器發(fā)出報警聲響的功能。 較好地滿足了現(xiàn)代報警器數(shù)字 化和信息化的安防需求。由于本人的水平有限，設(shè)計中存在不足之處。如果知識面更全面，本系統(tǒng)可以進 行如下改進：1. 增加語言報警部分，可以實現(xiàn)報警更人性化和準確化242. 可以使用攝像頭進行監(jiān)視，從而達到系統(tǒng)的可視化3. 實現(xiàn)紅外遙控，便于人機對話。4. 增強紅外傳感的敏感性，保證感應(yīng)。致謝在即將畢業(yè)之際， 畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，我想借此機會對關(guān)心和支持我的所有人 表示感謝 ! 三年來，我認真地學(xué)習(xí)了專業(yè)課程基礎(chǔ)知識，具有一定的設(shè)計理論基礎(chǔ)和 獨立設(shè)計能力，由于畢業(yè)設(shè)計的課題是一種整體性的，系統(tǒng)性的設(shè)計，我真的是很努 力地在做，但還是感到力

40、不從心，因而這次設(shè)計在深度和廣度上都有一定的局限性， 不過，我認為還是提高了認識，學(xué)到了東西。所以我要感謝所有的任課老師，是您們 的教育和培養(yǎng)，才使我學(xué)有所獲。此次畢業(yè)設(shè)計，我遇到很多問題，通過向老師求教、和同學(xué)討論解決問題，我知 道真正完成一項設(shè)計是不容易的，在鞏固專業(yè)知識發(fā)熱同時也讓我學(xué)到了堅持和努 力。在這里我要謝謝我的指導(dǎo)老師溫洪昌老師的悉心教導(dǎo)，在此表示深深的敬意與感25謝，并對多年來教導(dǎo)過我的老師表示深深的謝意和敬意。還有在設(shè)計過程中幫助和啟 發(fā)我的同學(xué)老師表示深深的感謝！參考文獻1 黃劼，徐曉秋 . 單片機原理及界面技術(shù) M. 北京：國防工業(yè) .2008.6.2 于彤 . 傳感器

41、原理及應(yīng)用：項目式教學(xué) M. 北京：機械工業(yè) .2007.11 （ 2009.1 重?。?.3 何立民單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與界面技術(shù) M 北京：北京航空航天大學(xué) .1990.4 丁元杰單片機微機原理及應(yīng)用 M 北京：機械工業(yè) .1999 5 光飛 . 單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo) M. 北京：北京航空航天大學(xué) .2004.6 朝青 . 單片機原理及界面技術(shù) M. 北京：北京航空航天大學(xué) .1999.7 任元，吳勇 . 常用電子元器件簡明手冊 M. 北京：機械工業(yè) .2002.8 邱關(guān)源 . 電路（第四版） M. 北京：高等教育 .1999.269 康華光，大欽 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） M

42、. 北京：高等教育 .1999.10 康華光，鄒壽彬 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分） M. 北京：高等教育 .2000.附錄附錄 A 多路智能報警器程序清單清零程序ORG0000HLJMPMAINMAIN:MOVR0,#40H清 40H53H 共 20 個存儲器單元MOVR1,#14HCLEAR:MOVR0,#00HI NCR0DJNZR1,CLEARMOV 20H,#00H清 20H, 為判斷信號做位操作用27MOVP1,#00H清 P1 口MOVP2,#00H清 P2 口設(shè)置位選碼MOV40H,#80H選通第一位MOV41H,#90H選通第二位MOV42H,#0A0H選通第三位MOV43H,

43、#0B0H選通第四位設(shè)置段選碼MOV44H,#01H顯示數(shù)字 1MOV45H,#02H顯示數(shù)字 2MOV46H,#03H顯示數(shù)字 3MOV47H,#04H顯示數(shù)字 4主程序START:MOVP2, #0fHMOVA, P2MOV20H, A把信號送位操作地址JNB00H, DISPLAY1如果(00H)=0, 則跳轉(zhuǎn)到DISPLAY1JNB01H, DISPLAY2如果(01H)=0, 則跳轉(zhuǎn)到DISPLAY2JNB02H, DISPLAY3如果(02H)=0, 則跳轉(zhuǎn)到DISPLAY3JNB03H, DISPLAY4如果(03H)=0, 則跳轉(zhuǎn)到DISPLAY4LCALLDISPLAY5LJMPSTART顯示程