家用防盜報警系統(tǒng)設計

1、家用防盜報警系統(tǒng)設計摘要近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電 產品和貴重物品為許多家庭所擁有，并且人們手中特別是城市居民的積蓄也十分可觀。 因此，越來越多的居民家庭對財產安全問題十分關心。LI詢，許多家庭使用了較為安全 的防盜門，如果再設計和生產一種價廉、性能靈敬可靠的防盜報警器用于居民家中，必 將在防盜和保證財產安全方面發(fā)揮更加有效的作用。此外，一些倉庫的防盜工作也日益 嚴峻，僅用人來值守的年代已經不復存在，需要一種無人值守全自動的防盜方式。為此, 提出“多路防盜器”的設計。本文介紹了住宅智能化中的防盜報警系統(tǒng)。住宅防盜報警 系統(tǒng)可完成盜悄的檢測并且實現(xiàn)自

2、動報警功能。其中盜情檢測山紅外探測與微波探測器 構成的探測器完成。當防盜探測器檢測到險情的時候，向單片機發(fā)出中斷申請，再山單 片機控制報警電路，實現(xiàn)自動報警?，F(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)，因而大大提 高了住宅的安全程度，有效保證了居民的人身財產安全。關鍵詞：財產、防盜、自動、報警器、安全AbstractIn recent years, with the further development of reform and opening up, peoples living standards greatly improved.A variety of high-end home appli

3、ances and valuables owned by many families and people in the hands of urban residents in particular, savings are very substantial.Therefore, more and more households are concerned about security issues on the property.Currently, many families use a more secure security door, if the design and produc

4、tion of a low cost, performance, sensitive and reliable anti-theft alarm for residents of the home, will ensure the property in the security and play a more effective role.Furthermore, some warehouse work increasingly serious security, only people on duty in the era and no longer need the security o

5、f a fully automated unattended way.To this end. that Hmulti-alarmM desig n.This article describes the domestic intelligence in the anti-theft alarm system.Residential burglar alarm system to be completed by the detection of stolen love and automatic alarm function.Pirates of the situation which dete

6、cted by the infrared and microwave detectors composed of detecting detectors completed.When the alarm of the detector detects in danger, an interrupt to the microcontroller application, then the MCU control alarm circuit, automatic alarm.Now many quarters are equipped with intelligent alarm system,

7、thus greatly improving the safety of home, effectively ensuring the personal and property safety of residentsKeywords: Property. Theft、Auto Alarm、Security目錄第1章緒論11.1選題背景11.2課題介紹21.3本文主要工作31.4方案選擇論證41.4.1單片機的選擇41.4.2顯示器工作原理及其選擇4143液晶顯示和數(shù)碼顯示41.4.4防盜報警選擇傳感器的選擇5第2章 單片機系統(tǒng)的硬件設計62.1硬件系統(tǒng)總體設計62.2AT89C51芯片的介紹

8、62.2.1引腳功能72.2.2結構原理82. 2. 3 AT89C51定時器/計數(shù)器相關的控制寄存器介紹92.2.4 MAX708 芯片介紹92.3單片機復位設置102.4 8255A芯片介紹112.4.1 8255A的引腳和結構112.5 AT89C51 與 8255 的接 口電路112.6 顯示部分122.6.1七段顯示譯碼器122.6.2 7448譯碼驅動132.6.3單片機與7448譯碼驅動器及LED的連接142.6.4外部地址鎖存器15第3章 檢測信號放大電路設計163.1熱釋紅外線傳感器典型電路173.2紅外光敬二極管警燈電路183.2.1光敬二極管控制電路193.3紅外線探測信

9、號放大電路設計19332集成電路運算放大器213.3.4低功耗、雙運算放大器LM35822第4章電源設計234.1單片機系統(tǒng)電源234.2檢測部分電源24第5章軟件設計255.1主程序設計255.2中斷子程序設計255.3程序設計說明265.4程序清單27第六章故障的診斷和排除316防盜報警器故障引起的誤報警316.2報警器設計引起的誤報警316.3報警器安裝引起的誤報警316.4用戶使用不當引起的誤報警326.5環(huán)境引起的誤報警32結論33致謝34參考文獻錯誤!未定義書簽。家用防盜報警系統(tǒng)設計第1章緒論隨著經濟的發(fā)展，人們對防盜、防劫、防火保安設備的需求量大大增加。針 對偷盜、搶劫、火災、煤

10、氣泄漏等事故進行檢測和報警的系統(tǒng)，其需求也越來越 高。所以現(xiàn)今在研制高精度、高性能、多功能的防盜報警器時，均釆用微處理器 使之成為智能防盜報警系統(tǒng)，而在防盜報警系統(tǒng)中使用最多的微處理器就是單片 機，它能解決傳統(tǒng)防盜報警器不能或不易解決的難題。本設計運用單片機技術設 計了一新穎多路紅外線防盜報警器。而本設計中的輸入部分主要是各種各樣的傳 感器。不同類型的探測器用不同的手段探測各種入侵行為；不同作用的傳感器， 也可檢測出不同類型的情況。本章節(jié)主要介紹了本設計的選題背景、課題介紹、本文主要工作、方案論證。1.1選題背景隨著近年來我國國民經濟的發(fā)展，人民生活和自身素質得以不斷提高，人們對住房條件的要求

11、越來越高，對環(huán)境的舒適性、便利性、安全性有了較高要求， 加之電子信息產業(yè)正快速發(fā)展并向人們生活的各個領域滲透，與此相適應，各種 不同檔次的公寓、生活小區(qū)及家庭紛紛提出了自己不同的智能需求，所以根據(jù)小區(qū)住宅的特點，賦予小區(qū)住宅各種功能以適應不同層次的居民的需求，需對小區(qū)住宅實現(xiàn)統(tǒng)一、有序、智能化、網(wǎng)絡化的管理。家庭自動化系統(tǒng)是適應現(xiàn)代生活對家庭功能逐漸增長的需求發(fā)展起來的一 個系統(tǒng)，該系統(tǒng)的內容、構成和配置因國度、家庭的經濟實力、家庭的知識結構 以及個人喜好的不同而不同?，F(xiàn)今人們都迫切希望在一種安全而舒服的環(huán)境下生 活，以及城市人口的急劇增加，人們的居住環(huán)境發(fā)生了根本變化。樓宇住宅向高 層化、單

12、元封閉式住宅小區(qū)發(fā)展。高層化樓寧建筑必須智能化。智能化住宅必須 具備安全防范自動化監(jiān)控管理、火災有害氣體泄漏的自動報警緊急呼叫系統(tǒng)，并 能對關鍵設備、設施的運行狀態(tài)實施遠程監(jiān)控。H前市場上常見的產品：防盜門、 防盜窗、防盜鎖、火災報警器、遙控器等，品種繁多，式樣、功能各異。雖然也 能起一定的防范和方便作用，但功能單一，不適應于無人場合，沒有系統(tǒng)化，不 適用于智能住宅。同時也不能實時反應警況、時間不能遠距離傳遞信息，靈活性 差等缺點。隨著通信技術的不斷發(fā)展，為新型的更為可幕的住宅防盜系統(tǒng)提供了新的技家用防盜報警系統(tǒng)設計術手段。單片機現(xiàn)在已越來越廣泛地應用于智能儀表、工業(yè)控制、日常生活等很 多領域

13、，可以說單片機的應用已滲透到人類的生活、工作的每一個角落。單片微型計算機乂名微控制器，是70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成 電路器件，它在一塊芯片內集成了計算機的各種功能部件，構成了一種單片式的 微型機算機，本課題就是從單片機的功能強、體積小、可幕性高，面向控制和價 格廉價等一系列優(yōu)點入手，應用8051設計了一防盜報警接收子系統(tǒng)。另外紅外技術已經成為先進科學技術的重要組成部分，它在各領域都得到廣 泛的應用。山于他是不可見光，因此用他做防盜報警監(jiān)控器，具有良好的隱蔽性, 口天黑夜均可使用，而且抗干擾能力強。這種監(jiān)控報警裝置廣泛應用與博物館、 單位要害部門和家庭的防護。通常紅外線發(fā)射電路都是采用

14、脈沖調制式。紅外接收電路首先將接收到的紅 外光轉換為電信號，并進行放大和解調出用于無線發(fā)射電路的調制信號。當無人 遮擋紅外光時，鎖相環(huán)輸出低電平，報警處于監(jiān)控狀態(tài)；一旦有人闖入便遮擋了 紅外光，則鎖相環(huán)失鎖，輸出高電平，驅動繼電器接通無線發(fā)射電路，監(jiān)控室便 可接收到無線報警信號，并可區(qū)分報警地點。當我們考慮的范圍廣一點：若是在小區(qū)每一住戶內安裝防盜報警裝置。當住 戶家中無人時，可把家庭內的防盜報警系統(tǒng)設置為布防狀態(tài)，當竊賊闖入時，報 警系統(tǒng)自動發(fā)出警報并向小區(qū)安保中心報警。周界報警系統(tǒng)：在小區(qū)的圉墻上設 置主動紅外對射式探測器，防止罪犯山圉墻翻入小區(qū)作案，保證小區(qū)內居民的生 活安全。1.2課介

15、紹本設計是利用單片機對防盜報警系統(tǒng)進行控制，系統(tǒng)要求能對16個以上的 監(jiān)測點進行自動監(jiān)測。是以單片機為核心構成防盜報警系統(tǒng)，以完成用戶鍵盤 輸入，數(shù)碼（可漢字液晶）顯示、故障狀態(tài)指示為主，完成報警檢測，若有報 警事故發(fā)生，可向外界發(fā)出聲光報警信號。單片機防盜報警系統(tǒng)主要用于賓館、倉庫、居民樓等場所，它能對受監(jiān)測點 進行自動監(jiān)測。一旦出現(xiàn)盜惜，由單片機接收有效信號，并發(fā)出報警命令，即 進行聲光報警，并指示被盜地點，提醒有關人員進行有關措施。該防盜報警系 統(tǒng)具有結構簡單、可靠性高、成本低等優(yōu)點。若更換其他的傳感器，該系統(tǒng)還可以用于火災報警、煤氣泄漏等報警。系統(tǒng)基本框圖如下所示:1. 3本文主要工作

16、本論文作者在導師的指導下設計了單片微機住宅防盜報警系統(tǒng)的多機通訊 發(fā)送子系統(tǒng)，將告警信號傳輸?shù)街鳈C系統(tǒng)。此設計過程主要分兩個步驟進行：笫 一，設計整機系統(tǒng)方案，并對其進行認證；第二，完成山單片微機控制的住宅防 盜報警系統(tǒng)的設計； 本論文的結構如下：第一章緒論，綜述了國內智能建筑的發(fā)展狀況和智能小區(qū)防盜報警系統(tǒng)的技 術動態(tài)，介紹了論文的主要內容。第二章單片機系統(tǒng)的硬件設計，詳細介紹了此 系統(tǒng)中所用到的MAX708、AT89C51等元件的結構與工作特性。笫三章檢測信號放 大電路設計，詳細介紹了紅外光敬二極管警燈電路及探測電路的設汁。第四章系 統(tǒng)電源的設汁與實現(xiàn)，畫出了單片機系統(tǒng)電源及檢測電路電源的

17、設計框圖。第五 章軟件設計，畫出了系統(tǒng)的軟件流程圖，確定了上位機與下位機的通信協(xié)議，并 描述了主程序流程和關鍵流程。最后是結論，總結論文的主要成果，并指出了今 后進一步在本研究方向的展望與設想。在設計之前首先工對本課題作廣大的市場調研工作，進行分析、對比、總結, 再進行方案選擇論證。具體到設計時，乂分硬件設計和軟件設計，碩件設計主要 分兩大部分：單片機部分和檢測部分。軟件設計分主程序設計和中斷子程序設計。1. 4方案選擇論證1. 4.1單片機的選擇本設計采用89C51單片機，是一種低功耗，高性能的8位CMOS單片機，時鐘 頻率高達24MH乙 與8031的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。此外，ATu89

18、C51還支持 山軟件選擇的二種掉電工作方式。非常適用于電池供電或其他要求低供耗場合。 山于芯片內的4K程序存儲器可在線或用編程器重復編程，受到了應用設訃者的 歡迎并得到較為廣泛的應用。1. 4. 2顯示器工作原理及其選擇點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示就是當顯示器顯示某一個 字符時，相應的發(fā)光二級管恒定地導通或截止，例如7段顯示器a, b, c, d, e, f 導通,g截止，顯示0。這種顯示方式每一位都需要有一個8位輸出口控制，靜態(tài) 顯示時，較小的電流可以得到較高的亮度且字符不閃爍，所以可以采用8255A 的輸出口直接驅動。在單片機串行口方式0應用中，也是采用靜態(tài)顯示方法。當 顯

19、示器位數(shù)較少時采用靜態(tài)顯示的方法是適合的。當位數(shù)較多是，用靜態(tài)顯示所 需I/O 口太多，一般采用動態(tài)顯示方法。所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮顯示器各個位（掃描），對于顯示器 的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯 示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示的亮度既與導通電流有關， 也與點亮時間和間隔時間有關。調整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的 顯示。1.4.3液晶顯示和數(shù)碼顯示LED是一種離子注入型全固體半導體發(fā)光器件，它的電壓低，正好與TTL電 路匹配，發(fā)光效率高，壽命最長，是目前儀表數(shù)字顯示的主體。LCD是低電壓驅動，極微小功耗，與CMOS

20、功耗電路可直接匹配，此外其極 薄的扁平結構立刻眼在極亮的環(huán)境光下使用，以及信息容量大，生產容易等等， 都充分顯示了它的優(yōu)越性能。但是液晶顯示一個最大的缺點，是工作溫度范圍較窄，特別是低濕范圉不夠, 液晶顯示器不宜施加直流電壓，一般來說，使用液晶顯示信息，需要液晶材料或 器件，相應的驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三者統(tǒng)一。在本設汁中只需要使用兒個數(shù)字來表示被盜地點，用液晶顯示就顯得浪費 了，而數(shù)碼顯示就簡單便宜了。1. 4. 4防盜報警選擇傳感器的選擇目前，用于防盜報警的傳感器，市場上大多為紅外線或微波類產品，分為主 動式和被動式二種。山于誤報等原因本設計采用被動式探頭。它的工作原理比較 簡單：發(fā)射器按一定

21、的頻率發(fā)射出脈沖式的紅外波束和微波，對方的接收器則按 相同的頻率接收紅外波束或微波。當一發(fā)一收的頻率經中心控制器判別一致時， 表明波束行進的方向沒有物體存在。反之，光束行進路徑上有異物遮擋，光束被 反射、散射，接收器接受的信號就會丟失，從而發(fā)出報警信號。而本設訃輸入部分主要是各種各樣的傳感器。不同類型的探測器用不同的手 段探測各種入侵行為，如人體的移動、物體的震動、玻璃的破碎和門窗的開關等, 系統(tǒng)將所得的信號進行邏輯判斷，發(fā)岀警報。常用的傳感器有對射紅外探測器、 磁控管（門磁）、震動開關、被動紅外探測器（PIR）、雙鑒探測器、煙感、溫感 探測頭等。這些傳感器不僅可以對室內的門、窗、敞開的陽臺、

22、固定玻璃、保險 箱等的異常情況進行監(jiān)測，而且還能對家中的火警進行監(jiān)測。在家中無人的情況 下還具有探測有無物體移動的功能，以發(fā)現(xiàn)家中是否有偷竊等異常情況。這些器 件有效地各施其則，為控制單元傳送現(xiàn)場的資料，提供報警控制。本設計采用熱 釋紅外線傳感器，通過探測人體特有的紅外線來檢測 盜情。家用防盜報警系統(tǒng)設計40第2章單片機系統(tǒng)的硬件設計該系統(tǒng)的傳感器可選用接觸式、斷開式等開關量傳感器；系統(tǒng)終端部分選用 音響報警電路及數(shù)碼顯示電路：其中數(shù)碼顯示山譯碼驅動器譯碼驅動。本章節(jié)主要介紹單片機系統(tǒng)的碩件設計及其相關芯片的概述和各部分的接 口電路。硬件結構圖如圖2.1所示，主機選用89C51單片機，地址鎖存

23、器選用74LS373,數(shù)碼顯示部分選用共陰極數(shù)碼管，放大器、揚聲器及多點檢測電路選用8255并行I/O 口。由于8255每片3個口，每個有8個點，故每片8255可監(jiān) 測24個房間，若需要，還可以增加8255的數(shù)量。圖2.1系統(tǒng)結構硬件總圖2.2 AT89C51芯片的介紹AT89系列單片機是ATMEL公司的8位Flash單片機。這個系列單片機最吸 引人的特點就是在片內含有Flash存儲器，因此它有著十分廣泛的用途，特別是 在便攜式和需要特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用。89系列單片機是以8031核構成的，所以與8051系列單片機相互兼容。這 個系列對于以8051為基礎的系統(tǒng)來說，進行取代和

24、構造十分容易。89系列單片機的內部結構與80C51相近，主要含冇以下兒個部件:P10vccPIIPOOPI2P01PI3P02P14P03PI5P04P16P05P17P06RESETP07匕D AT89C51EAATTXDALETINTOPSENINTIP27TOP26TlP25WRP24RDP23X2P22XIP21GNDP2039383736353433323130o a丿2827262524232221圖2.2 AT89C51引腳圖2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 一“ H 門一門一2 門9O28031CPU：振蕩電路；總線控制部件；中斷控制部件；片內Flash存儲器； 片

25、內RAM：并行10接口 ；定時器；串行I/O接口;2. 2.1引腳功能1、I/O 口線，AT89C51引腳圖如圖2. 2所示。（1）P0 口一一8位、漏極開路的雙向I/O 口。當使用片外存儲器及擴展I/O 口時，P0 口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)線復用。P0 口也可做通用I/O 口使用，但需要加上拉電阻，變?yōu)闇孰p向口。當作為普通輸入 時，應將輸出鎖存器置1。P0 口可驅動8個TTL負載。（2）P1 口8位、準雙向I/O 口，具有內部上拉電阻。P1 口是為用戶準備的I/O雙向口。（3）P2 口8位、準雙向I/O 口，具有內部上拉電阻。當使用片外存儲器或外擴I/O 口時，P2 口輸出高8位地址。P2 口

26、也也可做通 用I/O 口使用。用做輸入時，應將輸出鎖存器置1。P2 口可驅動4個TTL負載。（4）P3 口8位、準雙向I/O 口，具有內部上拉電阻。P3 口也可做通用I/O 口使用。用做輸入時，應將輸出鎖存器置1。P3 口還提 供各種替代功能，如表2.1所示。表2.1 P3 口替代功能引腳替代功能說明P3. 0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3. 1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3. 2INTO外部中斷0申請P3. 3nm外部中斷1申請P3. 4TO定時器0外部事件計數(shù)輸入P3. 5T1定時器1外部事件訃數(shù)輸 入P3. 6W外部RAM寫選通P3. 7REi外部RAM讀選通2. 2. 2結構原理AT89C51基本組成

27、框圖如圖2. 3所示。下面簡要說明各部分的組成及功能:計數(shù)器輸入單片機的中央處理器(CPU)是單片機的核心，完成運算和控制操作。中央處理器主要包括運算器和控制器。運算器主要用來實現(xiàn)算術、邏輯運算和位操作。控制器是識別指令并根據(jù) 指令性質協(xié)調訃算機內各組成單元進行工作的部件，其功能是控制指令讀入、譯 碼和執(zhí)行，并對指令執(zhí)行過程進行定時和邏輯控制。2、存儲器單片機內部的存儲器分別為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。程序存儲器主要用來存儲指令代碼和一些常數(shù)及表格。程序在開發(fā)和調試成 功之后就永久性地駐留在程序存儲器中，在停機斷電狀態(tài)下代碼也不會丟失。程 序存儲器在操作運行過程中只讀不寫，因而乂被稱為只讀存儲器

28、ROM (ReadonlyMemory )o用隨機存儲器RAM (Random Access Memory)來存儲程序運行期間的工作變 家用防盜報警系統(tǒng)設計量和數(shù)據(jù)，所以乂被稱為數(shù)據(jù)存儲器。一定容量的RAM集成在單片機內，提高了 單片機的運行速度，也降低了功耗。標準AT89單片機含有128*8位RAM,采用單字節(jié)地址。實際上片內的字節(jié) 地址空間是256個（00HFFH）,其中高128字節(jié)地址（80HFFH）被特殊功能寄 存器SFR占用，用戶只能使用低128字節(jié)單元（00H7FH）來存放可讀/寫的數(shù)據(jù)。3、外圍接口電路CPU與外圉設備的信息的交換都要通過接口電路來進行。這主要是解決CPU 的高速

29、處理能力和外部設備低速運行之間的速度匹配問題，并可以有效地提高 CPU的工作效率；同時也提高了 CPU對外的驅動能力，輸出接口電路具有鎖存器 和驅動器，輸入接口電路具有三態(tài)門控制，成為接口電路的基本特征。4、時鐘振蕩電路單片機芯片內部有時鐘電路，但石英晶體和微調電容都需要外接。AT89C51 的晶振頻率為高為24MHzo2. 2. 3 AT89C51定時器/計數(shù)器相關的控制寄存器介紹1、定時器/計數(shù)器的控制寄存器TCON2、工作方式控制寄存器TMODTMOD用于設定定時器/計數(shù)器的工作方式，不可位尋址，只能用字節(jié)傳送指令, 字節(jié)地址為89H,其各位定義如下：定時/計數(shù)器1定時/計數(shù)器0位序D7

30、D6D5D4D3D2DIDO位符號GATEC/TMlMOGATEC/TMlMOC/T計數(shù)方式/定時方式選擇位。C/T二0,選擇定時工作方式；C/T二1,選擇計數(shù)工作方式。Ml和M0工作方式選擇位。M1MO=OO,選擇工作方式0； M1M0二01,選擇工作方式1；M1M0二10,選擇工作方式2； M1M0二11,選擇工作方式3。3、中斷允許寄存器IE4、中斷優(yōu)先級寄存器IP2. 2.4 MAX708芯片介紹MAX708具有比較器、手動復位、兩組復位電平輸出的電源監(jiān)控芯片，是一 種微處理器電源監(jiān)控芯片，可同時輸出高電平有效和低電平有效的復位信號。復位信號可Ilivcc電壓、手動復位輸入、或山獨立的

31、比較器觸發(fā)。1、特性(1) RESET信號/RESET信號輸出；(2) 域值值為1.25V、用于電源失效或低電源警告的獨立比較器;(3) 手動復位輸入；(4) 需要100uA的電源電流；(5) 復位域值為:2.63V、2.93V、3. 08V：2、引腳圖MAX708的引腳圖如右所示:S084AX708RESETRESETNC銅圖2. 3單片機復位設fRST引腳是復位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在RST引腳施加兩個機器周期(即24個晶振周期)以上的高電平，將器件復位。接口電路如圖2. 5所示。5V0C30.01圖2. 5 MAX708與89C51的接口電路圖圖2. 5中的時鐘復位電

32、路現(xiàn)在用的是一塊MAX708芯片，因為8255也需要復位，用該芯片可以使單片機和8255同時復位。所以,MAX708與AT89C51及8255的接口電路如2. 6所示。0.015VOC3圖2.6 MAX708與89C51及8255A的接口電路圖2.4 8255A芯片介紹表23 8255A端口選擇及功能AOAlRDWRCE操作00010An數(shù)據(jù)總線 b口一數(shù)據(jù)總線0101010010cn數(shù)據(jù)總線00100數(shù)據(jù)總線A 口01100數(shù)據(jù)總線fB口10100數(shù)據(jù)總線一c 口11100數(shù)據(jù)總線一制寄存器XXXX1數(shù)據(jù)總線為三態(tài)11010非法狀態(tài)XX11(1數(shù)據(jù)總線為三態(tài)8255A是INTEL公司生產的可

33、編程輸入輸出接口芯片，它可以通過軟件編程來改變I/O口的丄作方式。8255A可以與單片機直接接口，具體接口電路圖如圖210所示。2. 4.1 8255A的引腳和結構8255A的引腳如圖2. 7&所示。8255A的結構框圖如圖27b所示。FUMFMMBHHHKx?:.KBIrrFrFFrmFFIAb.內部功能結構圖2.7 8255A引腳和結構圖&0竣鼻D?-D專劇a.引腳2. 5 AT89C51與8255的接口電路在89C51單片機上擴展一片8255A芯片，無需外加任何邏輯電路，其接口 如圖2. 8所示。圖中8255A的PA 口地址為7CH, PB 口地址為7DH, PC 口地址為 7EH,控制

34、字寄存器地址為7EH。這里8951單片機對8235采用了線性選址法。89C5IRD WR RSETP00P0P02P03PMPQ5P06P07AIEP39383655323130o 1 2%、 4 s- T aQQQQQaQD0D1D2D3D4D5D6MOELEPMRDPAIWRPA2RSETPA3 PMCSPA5 PAS PAJPR) PB!A0PR!AlPB3 PBIPB5DOPBSDID2PB7D3PCDD4PCID5PC2D6PGD7PC4PC5PC6PC7699T5?T516*19|3433323730292S403936187903514Ts1613圖2.8 89C51與8255A

35、的接口電路圖2. 6顯示部分數(shù)字顯示是許多數(shù)字設備不可缺少的部分，本設計中發(fā)生盜情時要讓主人知道 具體發(fā)生在哪點，所以直觀地用LED顯示數(shù)字1、2、3、4，表示相對應的 地點，很是一口了然。并且采用7448譯碼驅動,為軟件提供了方便。2. & 1七段顯示譯碼器數(shù)字顯示通常由譯碼器、驅動器和顯示器等部分組成，如圖2. 11所示。下 面對顯示器和譯碼驅動器分別進行介紹。數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有各種不同類型的 產品，廣泛應用于各種數(shù)字設備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝小型、低功耗、平面 化方向發(fā)展。常用的LED顯示器有七段，這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。當某個發(fā)光 二極管的陽

36、極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的段被顯示。n n脈沖信號計數(shù)器譯碼器驅動器顯7S器圖2.9數(shù)字顯示電路組成框圖a.分段布置圖d oa b c oooJ (fC.共陽極d.共陰極圖2. 10七段數(shù)字顯示發(fā)光段組合圖圖2. 12b表示七段數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段組合，顯示015等阿拉伯數(shù) 字。在實際應用中,1015并不采用，而是兩位數(shù)字顯示器進行顯示。a 呦ill ;Q g |LH)Pl車、車、車、車、車、車、車、II-2. 6. 2 7448譯碼驅動為了使數(shù)碼管能將所代表的數(shù)顯示出來，必須將數(shù)碼經譯碼器譯出，然后經 驅動器點亮對應的段。下面介紹常用的7448七段顯示譯碼器。7448七段顯示譯

37、碼器輸出高電平有效，用以驅動共陰極顯示器。7448的功能 如表2. 4所示。它有3個輔助控制端LT、RBI、BI/RB0,現(xiàn)分別簡要說明如下： 滅燈輸入BI/RB0BI/RB0是特殊控制端，有時作為輸入，有時作為輸出。當BI/RB0作為輸入 使用且BI二0時，無論其他輸入端是什么電平，所有各段輸出g均為0,所以 字型熄滅。 試燈輸入LT當LT二0時，BI/RB0是輸出端，且RB0二1,此時，無論其他輸入端是什么狀態(tài), 所有各段輸出均為1,顯示字型為目。該輸入端常用于檢查7448本身及顯 示器的好壞。 動態(tài)滅零輸入RBI當LT二1, RBI二0且輸入代碼DCBA二0000時，各段輸出ag均為低電

38、平，與BCD 碼相應的字型0熄滅，故稱“滅零”。利用LT二1,RBI二0可以實現(xiàn)某一位0的“消 隱”。此時BI/RB0是輸岀端，且RB0二0。 動態(tài)滅零輸出RB0BI/RB0作為輸岀使用時，受控于LT和RBIo當LT二1且RBI二0,輸入代碼DCBA二0000時RB0二0：若LT二0或者LT二1且RBI二1,則RB0二1。該端主要用于顯示 多位數(shù)字時，多個譯碼之間的連接。表24 7448功能表十進制輸入BI/輸岀或功能ETRBID C B ARBOa b c d e f g0HHL L L LHH H H H H H H1HXL L L HHL H H L L L L2HXL L H LHH

39、H L H H L H3HXL L H HHH H H H L L H4HXL H L LHL H H L L H H5HXL H L HHL L L H H H H6HXL H H LHH H H L L L L7HXL H H HHH H H H H H H8HXH L L LHH H H H L H H9HXH L L HHL L L H H L H11HXH L H LHL L H H L L H12HXH L H HHL H L L L H H13HXH H L LHH L L H L H H14HXH H H LHL L L L H H H15HXH H H HHL L L L L

40、 L L消隱XXX X X XLL L L L L L L脈沖消隱HLL L L LLL L L L L L L燈測試LXX X X XHH H H H H H H從功能表可以看岀，對輸入代碼0000,譯碼條件是：LT和RBI同時等于1, 而對其他輸入代碼則要求LT二1,這時候譯碼器各段ag輸出的電平是山輸入BCD 碼決定的，并且滿足顯示字型的要求。2. 6. 3單片機與7448譯碼驅動器及LED的連接現(xiàn)直接用7448譯碼驅動LED顯示數(shù)字，直觀明了，在軟件方面也有優(yōu)點。 7448的輸入接單片機一般I/O 口，電阻起限壓作用。單片機與7448譯碼驅動器 及LED的接口電路如下所示。RB1DPY

41、 7-SBGP1.0 7 Pl.l IP1.2 2P1.3 6,1 I121n1111U91514FV 7448圖2.11單片機與7448譯碼驅動器及LED的連接圖2. 6. 4外部地址鎖存器在進行外部存儲器擴展時，凡具有輸入/輸出控制的8位寄存器均可作為地 址鎖存器。目前常用的地址鎖存器芯片有:74LS273、74LS373. 8282等，引腳圖 分別如2. 14所示。0 9 8 7 6 5 4 3 2 12 I I I 111111*CC8010203805066 VDDDDDDDD BnpBubtonE DDDDDDDDOr-9*一76r54r32rrCCQ7D7D6Q6Q5D5D4Q4

42、LE V-E OO112 2 33ND -o Q D D Q Q D D Q G9 -o0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 9-1111111118 7 7 6 655K CCQDDQQDDQU 17-7-3 34 4 QDDQQDDa2 3415 -6 7 -8 9Ion828274LS37374LS273(08282(b) 74LS373(a) 74LS273圖2.12地址鎖存器引腳圖89C51單片機P0 口與地址鎖存器的連接方法如圖2. 15所示。圖2. 13中的b 圖為74LS373的引腳圖,/0E為使能控制端,G為鎖存控制信號。74HC373有三 種工作狀態(tài)：（1）當/0E為低電

43、平，G為高電平時，輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相同， 即輸出跟隨輸入。（2）當/0E為低電平，G由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，輸入端數(shù)據(jù)鎖入內部寄存器中,內部寄存器中的內容與輸出端相同。當G保持低電平時，即輸入端數(shù)據(jù)變化也不會影響輸出端狀態(tài)，從而實現(xiàn)了鎖存功能。（3）當/0E為高電平時，鎖存器緩沖三態(tài)門封閉，即三態(tài)門輸出為高組態(tài)，輸入端D0D7和輸岀端Q0Q7隔離，則不能輸岀。R.0 3Ri.rrpo.Wi.TTT Pci.HTRI.6TT pci.n?IDIQ2D2Q3D3Q4D4Q5D5Q6D6Q7D7Q8D8QD 123 4 5 6 7 AAAAAAAA I2 5 69111 丨 IPO.0 3P0PDP

44、P.TFPD.4TF poJTT pomT pd.AlllDDDDDDDD 23456785V(a)使用 74LS27374I.S373QQQQQQQQ -C 2345678 -ODKlDOODllDOIDDD02DBDOSDMDO；DI5DOSDI6D06or?DO? STBOEAin 11828219 AO A1 A2 A3 A4 A5 A6 A71 一2 一3 -4 -5 一6o -I 7- -3 -4 -5 -6 -7 MPC.MMPO.MMM(b)使用 74LS373(c)使用 8282圖2.13 89C51單片機PO 口與地址鎖存器的連接方法第3章檢測信號放大路設計電紅外技術已經成

45、為先進科學技術的重要組成部分，它在各領域都得到廣泛的 應用。曲于它是不可見光，因此用它做防盜報警監(jiān)控器，具有良好的隱蔽性，口 天黑夜均可使用，而且抗干擾能力強。而本設計輸入部分主要是各種各樣的傳感 器，不同類型的探測器用不同的手段探測各種入侵行為；若更換其他的傳感器， 該系統(tǒng)還可以用于火災報警、煤氣泄漏等報警。本章節(jié)主要介紹兒種不同的利用紅外線檢測報警的電路，并山此得出檢測信號放大電路。3. 1熱釋紅外線傳感器典型電路熱釋紅外線傳感器被廣泛應用在國防和民用領域，作遙控、遙測、防盜、警戒、放火及自動化設施，其原理及典型應用電路如圖3. 1所示。熱釋紅外線傳 感器主要山高熱系數(shù)的誥鈦酸鉛系陶瓷以及

46、鈕酸鋰、硫酸三甘鈦等配合濾光鏡片 窗口組成，它能以非接觸形式，檢測出物體放射出來的紅外能量變化，并將其轉 換成電信號輸出。金屬、塑料封裝熱釋紅外傳感器，內裝有變換阻抗用的場效應晶體管，輸出阻抗一般為1047kQ,頂端或側面裝有濾光鏡片，用來選擇接收不同波長的熱 釋紅外線。人體輻射的紅外線中心波長為9-10 um,而這種探測元件的波長靈敬度特性在0. 220 n m,范圉兒乎是穩(wěn)定不變的在硅片表面上截止波長710 u m,的濾光片，使波長超過710 u m的紅外線通過，而小于7 u m的紅外線被吸收，于 是就得到只對人體敬感的熱釋紅外線。熱釋紅外線傳感器的文字符號為ATo圖3. 3為熱釋紅外線傳

47、感器典型應用電路。AT為雙元件熱釋紅外線傳感器, 內部電路見圖3.1,其接收波長為6.514um,適用于防盜報警系統(tǒng)，輸出阻抗 為10kQ;AT為單元件熱釋紅外線傳感器，接收波長為r20um,適用于溫度遙 測，但同樣亦可用于防盜及自動控制系統(tǒng)，其內部電路如圖3. 2所示。在這例電路中，當AT接收到人體信號時，輸出一個微弱的低頻信號，其頻 率約為0. 33Hz。經晶體管工和運算放大器A】組成的兩級放大器將信號放大至 707odB=由扎等組成的電壓比較器，設定一參考電壓。在無口標進入時，末 級無輸出；一旦有標進入探測范圉，AT則有信號輸出，經放大后，電壓高于比較器設定電壓時，A；輸出高電位，VT：

48、導通，繼電器K吸合，其觸點接通報警3.1雙元件熱釋紅外線傳感器 器3.2單元件熱釋紅外線傳感3.2紅外光敏二極管警燈電路圖3. 4中，VDP是紅外光敏二極管，在電路中反向連接。當把它置于紅外光 照強度很弱的環(huán)境中時，VDP內部僅有極少的載流子流過，表現(xiàn)為高阻值；當它 接收到一定強度的紅外光時，其內部的PN結載流子受紅外光激發(fā)而增多，VDP 反向電流增大，表現(xiàn)為低阻值。圖3. 4紅外光敏二極管電路圖3. 4主要由運算放大器IG和四與非門（DJDQ等組成。在VDP無光照時， 調節(jié)RP使IG的腳為1. 5V左右，的腳輸出高電平。在這里，九與九構 成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，九第11腳輸出高電平，的第10腳輸出

49、抵電平，發(fā)光二 極管VL不亮。我們將本裝置安裝在走廊的一側，其對面安裝一只白熾燈（燈光中含有紅外 光），VL不亮。當有不速之客闖入光源與光敬二極管之間的警戒域時，YDP接收 的光強瞬時減小，等效電阻值增大，在M點產生一個脈沖信號，經G耦合到IG 的輸入端，IG的笫6腳變?yōu)楦唠娖?，D：b的第10腳輸出高電平，VL發(fā)亮，向主 人報警。3. 2.1光敏二極管控制電路光敬二極管是常用的光敬元件之一，它與普通的半導體二極管相比，相似之 處是管心都是一個PN結，具有單向導電性能；不同之處是從外形上看時，光敬 二極管管殼上有一個能射入光線的“窗口”。當光線透過“窗口”照射到光敬二 極管管心上時，PN結反向漏

50、電流增大，此時的漏電流稱為光電流；而無光照時， PN結反向漏電流很小，此時的漏電流稱為暗電流。我們就是利用光敬二極管的 這一特點，演變出許許多多的經典光敬二極管控制電路。光敏二極管的典型應用 電路如圖3. 5所示。從圖中可以看岀，光敬二極管工作時必須加上反向電壓。在這里，&為光敬 二極管的負載電阻，U。為輸出電壓。圖3.5光敏二極管的典型應用電路從以上兩個例子及資料中我們可以比較設計出以下紅外線探測信號放大電 路。3. 3紅外線探測信號放大電路設計紅外線探測信號放大電路設計中紅外線探測器能探測人體發(fā)出的紅外線，當人進入報警器的監(jiān)視區(qū)域內，即可發(fā)出報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實 驗室等比較

51、重要場合防盜報警。該設計電路原理見圖3. 6。由紅外線傳感器、晶體三極管、運算放大器、電圖3. 6微弱信號放大電路(1)檢測部分：傳感器采用帶菲涅耳透鏡的熱釋電紅外線傳感器。U2-熱釋電紅外線傳感器U3-低功耗雙運算放大電路LM358U4-電壓比較器LM393U3-低漂移高增益運算放大器0P27U6-V/I轉換器芯片INA105紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，曲U2的 腳輸出微弱的電信號，經三極管VT1等組成笫一級放大電路放大，再通過C2輸 入到運算放大器U3中進行高增益、低噪聲放大，此時山U3的7腳輸出的信號已 足夠強。U3作電壓比較器，它的第腳由R9、VD2提供基

52、準電壓，當U3的1腳 輸出的信號電壓到達U3的5腳時，兩個輸入端的電壓進行比較，此時U4的1 腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖健４藭rLM393的1腳輸出的是一個方波信號，然后 將之輸入到一個V/I轉換器INA105,它的輸出將是一個420mA的電流信號，以 便于遠距離傳輸。U2采用進口器件Q74,波長為9 10um。U3采用運放LM358,具有高增益、低功耗。U4為雙電壓比較器LM393,低功耗、低失調電壓。其中C2、C5定要 用漏電極小的袒電容，否則調試會受到影響。RP1是調整靈敬度的關鍵元件，應 選用線性高精度密封型。制作時，在U2傳感器的端面前安裝菲涅爾透鏡，因為人體的活動頻率范圍 為0.1

53、10Hz,需要用菲涅爾透鏡對人體活動頻率倍增。(2)單片機系統(tǒng)部分檢測信號入單片機接口圖如圖3. 7所示。紅外線探測放大電路與單片機的具體連接見附錄總圖。8255的每一個輸入輸出口都將接一個檢測來的信號信號，也就是每一路輸入 都有一個檢測電路，它傳過來的是一個4、20mA的電流信號，接一個250歐姆的 電阻使其轉換成1曠5V的電壓信號，此電路中只可能為IV和5V兩種惜況，再通 過一個電壓比較器LM393,當LM393 (U7)的2腳為5V時，輸出為高電平，光電 耦合器導通，8255的輸入口將為低電平(其余時刻為高電平)，表示檢測到有人。IOK+5VPAO8255圖3. 7檢測信號與單片機接口圖以下對各部分作一些具體介紹3. 3.2集成電路運算放大器集成電路運算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多極直 接耦合器放大電路，它的類型很多，電路也不一樣，但結構具有共同之處，圖 3. 8表示集成運放的內部電路組成框圖。圖3. 9集成電路運算放大器代表符號。 圖中輸入級一般是III BJT. JFET或MOSFET組成的差分式放大電路，利用它的對 稱特性可以提高整個電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個輸入端構成 整個電路的反相輸入端和同相輸入端。電壓放大級的主要作用是提高電圧增益, 它可山一級或多級放大電路