畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于AT89S52單片機(jī)(紅外)光電式報(bào)警器的設(shè)計(jì)

1、 jiangxinormaluniversity本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目： 光電式報(bào)警器的設(shè)計(jì)title: the design of photoelectric alarm院系名稱：物理與通信電子學(xué)院學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 專 業(yè)：電子信息工程 指導(dǎo)老師： 完成時間： 2011年4月 江西師范大學(xué)教務(wù)處制畢業(yè)論文聲明本人鄭重聲明：1此畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究取得的成果。除了特別加以標(biāo)注地方外，本文不包含其他人或其它機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文研究做出重要貢獻(xiàn)的個人與集體均已在文中作了明確標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。2本人完全了解學(xué)校、學(xué)院有

2、關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校與學(xué)院保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交此論文的復(fù)印件和電子版，允許此文被查閱和借閱。本人授權(quán)江西師范大學(xué)政法學(xué)院可以將此文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本文。3若在江西師范大學(xué)理電學(xué)院畢業(yè)論文審查小組復(fù)審中，發(fā)現(xiàn)本文有抄襲，一切后果均由本人承擔(dān)，與畢業(yè)論文指導(dǎo)老師無關(guān)。學(xué)位論文作者（簽名）： 年 月 日摘 要本系統(tǒng)是基于at89s52單片機(jī)控制的光電式報(bào)警器設(shè)計(jì)，主要由紅外發(fā)射部分、紅外線接收部分、聲光報(bào)警部分、顯示部分以及單片機(jī)組成,用紅外線接收管檢測發(fā)射管發(fā)出的紅外線。當(dāng)發(fā)射電路發(fā)射的紅外線被事物遮擋時

3、，通過單片機(jī)系統(tǒng)控制報(bào)警電路和顯示電路運(yùn)行。該系統(tǒng)具有安裝隱蔽、抗干擾、反應(yīng)快、成本廉價、效果好等優(yōu)點(diǎn)。所以光電式報(bào)警器可以作為一種防盜工具，在現(xiàn)實(shí)生活中具有實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：聲光報(bào)警；防盜；紅外；單片機(jī)abstractthis system is based on at89s52 microcontroller photoelectric alarms, primarily by infrared emitting parts, sound and light alarm, infrared receiving parts, display section, and microcontrol

4、ler section, using by infrared receiver tube testing tube emit infrared. when you launch infra-red transmitter is screened through control alarm circuit and display circuits for microcontroller system running. the system has its advantages of installed hidden, anti-jamming, quick responses, low-cost

5、 and effective. photoelectric alarms can be used as a security tool, in real life meaningful.keyword: sound and light alarms; security; infrared; scm21目 錄摘 要iabstractii引 言11.課題研究背景1第一章 總體設(shè)計(jì)方案21.設(shè)計(jì)要求22.設(shè)計(jì)思路2第二章 硬件電路各部分電路設(shè)計(jì)31. 單片機(jī)at89s52電路系統(tǒng)31.1 at89s52的性能以及功能31.2 at89s52的主要結(jié)構(gòu)及引腳功能41.3 系統(tǒng)復(fù)位電路62.聲光報(bào)警電路

6、63.led顯示部分84.紅外發(fā)射電路105.紅外接收電路11第三章 軟件設(shè)計(jì)121.主程序152.中斷服務(wù)程序16第四章 系統(tǒng)調(diào)試191.軟件調(diào)試192.硬件調(diào)試19結(jié) 論20參考文獻(xiàn)21附 錄22附錄a led顯示器的七段碼22附錄b 查詢單片機(jī)相關(guān)資料的網(wǎng)址22附錄c 原理圖23引 言1.課題研究背景隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的生活水平有了很大提高。家中的貴重物品增多，人民的防盜意識也逐漸增強(qiáng)。但是傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗、掛鈴等）防盜報(bào)警裝置在實(shí)際使用中暴露出一些問題如影響樓房美觀，市容整容；影響火災(zāi)救援通道；給犯罪分子提供便利的翻越條件；時間久了會有高空墜物的危險。所以作為新一代的

7、智能安全防盜報(bào)警系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，并日益受到廣泛的關(guān)注和運(yùn)用。光電報(bào)警器利用遮擋光敏元件產(chǎn)生的信號變化來觸發(fā)報(bào)警，光電式報(bào)警器是可以作為一種防盜工具，在現(xiàn)實(shí)生活中具有廣泛的應(yīng)用前景。本課題嘗試用at89s52單片機(jī)設(shè)計(jì)一個對射式紅外線的光電式報(bào)警器，希望在保證人們財(cái)產(chǎn)安全方面達(dá)到實(shí)用的效果。2.紅外報(bào)警器的分類及原理紅外線報(bào)警器分主動式和被動式兩種1。 主動紅外報(bào)警器是一種紅外線光束遮擋型報(bào)警器，發(fā)射機(jī)中的紅外發(fā)光二極管在電源的激發(fā)下，發(fā)出一束經(jīng)過調(diào)制的紅外光束(此光束的波長約在0.80.95微米之間)，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的作用變成平行光發(fā)射出去。此光束被接收機(jī)接收，由接收機(jī)中的紅外光電傳感器把光信號

8、轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)過電路處理后傳給報(bào)警控制器。由發(fā)射機(jī)發(fā)射出的紅外線經(jīng)過防范區(qū)到達(dá)接收機(jī)，構(gòu)成了一條警戒線。正常情況下，接收機(jī)收到的是一個穩(wěn)定的光信號，當(dāng)有人入侵該警戒線時，紅外光束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外信號發(fā)生變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報(bào)警信號。目前此類報(bào)警器有二光束、三光束還有多光束的紅外柵欄等。最大的優(yōu)點(diǎn)就是防范距離遠(yuǎn)，能達(dá)到被動紅外的十倍以上探測距離。被動紅外報(bào)警器主要是根據(jù)外界紅外能量的變化來判斷是否有人在移動。人體的紅外能量與環(huán)境有差別，當(dāng)人通過探測區(qū)域時，報(bào)警器收集到的這個不同的紅外能量的位置變化，進(jìn)而通過分析發(fā)出報(bào)警。 第一章 總體設(shè)計(jì)方案1.設(shè)計(jì)要求a.采用雙光路結(jié)構(gòu)

9、，當(dāng)任一光路被遮擋時，報(bào)警器發(fā)出間歇式聲光報(bào)警。b.采用led顯示被遮擋的路數(shù)，無報(bào)警顯0，1路顯1，2路顯2，同時遮擋顯3。c.采用5v供電。 2.設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)以at89s52單片機(jī)為核心，采用直流5v供電。p1口的p1.0、p1.1作為接收信號的輸入口。上電后，紅外線發(fā)射電路開始工作，發(fā)射出紅外線（電信號轉(zhuǎn)化為光信號），接收電路接收到紅外線并轉(zhuǎn)化為電信號經(jīng)反相器cd4069間接輸入單片機(jī)內(nèi)。系統(tǒng)開始判斷信號是高電平還是低電平，為高電平時，顯示0不報(bào)警；低電平時，當(dāng)只有其中一路的紅外被事物擋住，顯示相應(yīng)路數(shù)的數(shù)字（1路顯示1、2路顯示2）并發(fā)出報(bào)警；兩路都被擋住顯示3，并發(fā)出報(bào)警信號。只有

10、當(dāng)主人復(fù)位后系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。光電式報(bào)警器原理如圖1-1所示紅外線發(fā)射電路 單片機(jī)顯示電路紅外線接收電路反相器聲 光 報(bào)警 電 路圖1-1光電式報(bào)警器原理方框圖 第二章 硬件電路各部分電路設(shè)計(jì)at89s52單片機(jī)是一種低功耗、高性能的cmos8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程flash存儲器。使用atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80s51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上的flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提高靈活、有效的解決方案。1. 單片機(jī)at89s52電

11、路系統(tǒng)單片機(jī)p1口p1.0、p1.1連接紅外接受電路，p3.7 引腳與聲光報(bào)警電路相連，輸出方波脈沖信號驅(qū)動報(bào)警。p2口外接顯示電路，引腳18、19與晶振相連接，用于單片機(jī)內(nèi)部定時計(jì)數(shù)，以形成1秒周期方波脈沖信號2；引腳9接復(fù)位電路。1.1 at89s52的性能以及功能1)主要性能3：a. 與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容b. 8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲器c. 1000次擦寫周期d. 三級加密程序存儲器e. 32個可編程i/o口線f. 三個16位定時器/計(jì)數(shù)器g. 八個中斷源h. 全雙工uart串行通道i. 全靜態(tài)操作：033hzj. 低功耗空閑和掉電模式k. 掉電后中斷可喚醒l. 看門狗

12、定時器m. 雙數(shù)據(jù)指針2)功能：at89s52具有以下功能：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(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，at89s52可降至靜態(tài)邏輯操作，支持兩種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。1.2 at89s52的主要結(jié)構(gòu)及引腳功能單片機(jī)at89s52的引腳如圖2-1所示 圖2-1 at89s52引腳圖主要管腳介紹：1

13、）輸入輸出引腳p0口：p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫1時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，需要外部上拉電阻。p1口：p1口是一個具有內(nèi)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，內(nèi)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內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.1分別

14、作定時器/計(jì)數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（p1.0/t2）和定時器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex）。p2口：p2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p2端口寫1時，內(nèi)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內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器使用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 movx dptr）時，p2口送出高8位地址。在這種應(yīng)用中，p2使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1.在使用8位地址（如movx r1）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時

15、，p2口也接收高8位地址字節(jié)和控制信號。p3口：p3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p3輸出緩沖器能驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p3端口寫1時，內(nèi)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內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用，在flash編程和校驗(yàn)時，p3口也接收一些控制信號。如下表所示。表2-1 p3口的引腳及第二功能引腳號第二功能p3.0rxd（串行輸入）p3.1txd（串行輸出）p3.2int0（外部中斷0）p3.3int1（外部中斷1）p3.4t0(定時器0外部輸入)p3.5t1（定時

16、器1外部輸入）p3.6wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）2）其他引腳vcc：電源正極、 gnd電源負(fù)極rst：復(fù)位輸入。晶振工作時，rst腳持續(xù)2個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時完成后，rst腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器auxr（地址8eh）上。 ale/prog：地址所存控制信號（ale）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（prog）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ale以晶振1/6的固定頻率輸出脈沖，可用作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ale脈沖將會跳過。如

17、果需要，通過將地址為8eh的sfr的第0位置1,ale操作將無效。這一位置1，ale僅在執(zhí)行movx或movc指令時有效。否則，ale將被微弱拉高。這個ale使能標(biāo)志（地址為8eh的sfr的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。psen：外部程序存儲器選通信號（psen）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)at89s52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，psen在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，psen將不被激活。ea/vpp:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000h到ffffh的外部程序存儲器讀取指令，ea必須接地。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，ea應(yīng)該接電源。在flash編

18、程期間，ea接12v電壓。xtal1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。xtal2:振蕩器反相放大器的輸出端4。1.3 系統(tǒng)復(fù)位電路復(fù)位電路是使系統(tǒng)處于初始化工作狀態(tài)，通常復(fù)位8052的復(fù)位有自動上電復(fù)位和人工按鈕復(fù)位兩種。本設(shè)計(jì)使用人工按鈕復(fù)位，如圖22所示。 圖22 復(fù)位電路2.聲光報(bào)警電路 聲光報(bào)警電路主要由ne555、三極管9014、蜂鳴器、發(fā)光二極管組成。利用ne555接成低頻多諧振蕩電路，振蕩的頻率為5：f=1t=1/(r1+2r3)c2=1hz （2.2.1）當(dāng)單片機(jī)引腳p3.7輸出高電平脈沖時，振蕩電路產(chǎn)生多諧振蕩驅(qū)動報(bào)警系統(tǒng)。三極管9014作為開關(guān)，隨著ne555的

19、輸出引腳3的信號通斷。發(fā)光二極管閃爍、蜂鳴器也會發(fā)出斷續(xù)的聲音6，聲光并用同時報(bào)警。報(bào)警電路圖如圖2-3所示: 圖2-3 聲光報(bào)警電路 上面為p3.7輸出的波形，下面為ne555管腳3的波形 3.led顯示部分led顯示器是由發(fā)光二極管顯示子段組成的顯示器件。在單片機(jī)系統(tǒng)中通常使用的是七段led顯示器，這種顯示器有共陰極和共陽極兩種，如圖24所示。共陰極led顯示器的發(fā)光二極管的陰極接地，如圖24（a）所示，當(dāng)發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽極led顯示器的陽極接+5v電源，如圖24（b）所示。通常的七段led顯示器中有8個發(fā)光二極管，1個發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)，常用的七段led

20、顯示器的管腳如圖24（c）所示。從管腳ag輸入不同的7位二進(jìn)制數(shù)，可顯示不通的數(shù)字或字符，通常把控制發(fā)光二極管的7位二進(jìn)制數(shù)稱為七段碼為反碼，見附錄a7。 圖24 七段led顯示器管腳與結(jié)構(gòu)報(bào)警器的顯示電路與單片機(jī)的p2口相連，數(shù)碼管使用的是共陰的并采用查表方式讀取顯示數(shù)字。正常時顯示0，當(dāng)有人闖入擋住紅外線發(fā)射電路發(fā)出的紅外線，導(dǎo)致紅外線接收不到紅外線時，顯示電路顯示相應(yīng)的數(shù)字；單獨(dú)1路（2路）光線被擋顯示1（2）；兩路光線都被擋是顯示3。相應(yīng)電路如圖2-5所示8。 圖2-5 顯示電路4.紅外發(fā)射電路紅外發(fā)射電路由紅外線發(fā)射管組成將電信號轉(zhuǎn)換為光信號（不可見光紅外線），當(dāng)接通電源就會立即產(chǎn)生

21、連續(xù)的紅外線。紅外線發(fā)射電路如圖2-6所示： 圖2-6 紅外線發(fā)射電路5.紅外接收電路紅外接收電路主要由紅外線接收管和反相器組成，主要功能是接收紅外發(fā)射電路發(fā)射的紅外線，并將接受到的光信號（不可見光紅外線）轉(zhuǎn)換為電信號（高低電平），經(jīng)過反相器取反后在輸入單片機(jī)p0口。接通電源后，正常情況能接受到紅外線，此時電流通過紅外接收管將高電平加到反相器cd4069的輸入端，經(jīng)過反相器后為低電平輸出管腳接到p1.0、p1.1腳，p1.0、p1.1為低電平。若有人闖入被遮擋，紅外線被中斷，紅外線接收管因檢測不到紅外線而截止，反相器輸入端為低電平，反相后輸出高電平。這時單片機(jī)系統(tǒng)判斷是那一路的光線被擋，進(jìn)入中

22、斷系統(tǒng)。紅外線接收電路如圖2-7所示。 圖2-7 紅外線接收電路第三章 軟件設(shè)計(jì)軟件部分由主程序、中斷程序兩部分組成9。設(shè)計(jì)當(dāng)檢測到有人闖入時，p2口通過查表得出相應(yīng)被遮擋路數(shù)的數(shù)字并顯示出來；而p3.7產(chǎn)生高低間隔1s的脈沖信號驅(qū)動報(bào)警電路報(bào)警。間隔1s的脈沖信號時通過定時器t0工作于定時方式1，重復(fù)定時100ms十次實(shí)現(xiàn)。用工作寄存器r7做循環(huán)計(jì)數(shù)器，循環(huán)值為10（0ah）。t=100ms，定時器t0的初值為10：tc=216-t/12t0=216-tf0/12=216-5010-312106/12=15536=3cb0(h) (3.3.1)主程序流程圖如下圖所示開 始系統(tǒng)初始化哪一路有人

23、闖入？h / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / m啟動定時h / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / m等待定時時 間到 時 間 到 否 ？ x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x

24、=1x =1x =1x =1轉(zhuǎn)向報(bào)警x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8 圖31 主程序流程圖中斷程序流程圖如下圖所示保護(hù)現(xiàn)場0 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8

25、x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15

26、 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 20 重設(shè)設(shè)初值2q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q