家居防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)

1、黑龍江職業(yè)學(xué)院黑龍江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)論文畢業(yè)論文 家居防盜報(bào)警器設(shè)計(jì) 姓姓 名：名： 于于 * * 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 田田 * * 專專 業(yè)：業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)應(yīng)用電子技術(shù) 班班 級：級： 091 2013 年 11 月 1 日 目 錄 摘 要.1 引 言.2 1.緒論.3 1.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和意義.3 1.1.1 設(shè)計(jì)防盜報(bào)警器的內(nèi)容.3 1.1.2 設(shè)計(jì)防盜報(bào)警器的意義.3 1.2 防盜報(bào)警器的分類及其介紹.3 1.2.1 被動式紅外傳感器.3 1.2.2 主動式紅外探測器.3 2.硬件電路的設(shè)計(jì).4 2.1 家居防盜報(bào)警器的硬件組成.4 2.2 家居防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì).4 2.2

2、.1 電源設(shè)計(jì).4 2.2.2 人體紅外采集電路設(shè)計(jì).5 2.2.3 控制、顯示電路設(shè)計(jì).6 3.軟件的設(shè)計(jì).13 3.1 KEIL應(yīng)用.13 3.2 PROTEL99SE應(yīng)用.13 3.3 程序流程圖.15 4.系統(tǒng)分析與調(diào)試.16 結(jié) 論.18 參考文獻(xiàn).19 致 謝.20 附錄 1 原理圖.21 附錄 2 仿真圖.22 附錄 3 源程序.23 家居防盜報(bào)警器 摘摘 要：要：該報(bào)警器具有誤報(bào)率較低、安裝和配置容易、成本低、能量消耗少、使用非常方便 的特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)的原理是熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到入侵者的紅外熱輻射，將其轉(zhuǎn)換成超低頻信號， 經(jīng)電路放大、輸出。檢測器是利用紅外人體檢測探頭檢測預(yù)先設(shè)定

3、好的范圍內(nèi)的情況，一旦有 危險(xiǎn)便向單片機(jī)發(fā)出信號，再經(jīng)單片機(jī)處理，然后數(shù)碼管顯示出信號發(fā)出的具體范圍并同時(shí)控 制喇叭發(fā)出警告聲音?？梢詰?yīng)用于家居防盜、倉庫防盜等多種防盜場合，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值 和良好的市場前景。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：報(bào)警系統(tǒng)，單片機(jī) ，防盜系統(tǒng) 引 言 家居防盜報(bào)警器的發(fā)展主要是基于傳感器之上， 所以有必要先談?wù)劶t外傳感器的發(fā)展?fàn)顩r。 而傳感器技術(shù)是 21 世紀(jì)人們在高新技術(shù)發(fā)展方面爭奪的一個(gè)制高點(diǎn)，各發(fā)達(dá)國家都將傳感器技 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，美國等西方國家也將此技術(shù)列為國家科技和國防技術(shù)發(fā)展

4、的重點(diǎn)。從而基于傳 感器技術(shù)的防盜報(bào)警系統(tǒng)也得到了高速發(fā)展。 傳統(tǒng)的防盜報(bào)警器都是檢測到有盜情的時(shí)候只在本地發(fā)出警報(bào)聲音，內(nèi)部沒有控制器，易 被破壞失效，安裝，擴(kuò)展也不方便。本文設(shè)計(jì)的家居防盜報(bào)警器利用單片機(jī)控制，功能強(qiáng)大， 并且易于擴(kuò)展成多用途的智能家居系統(tǒng)。 本家居防盜報(bào)警器主要由紅外人體感應(yīng)模塊和單片機(jī)組成。感應(yīng)部分可以配以不同探頭， 如門磁、煙霧、風(fēng)雨探頭、熱釋電探頭、溫度探頭等，可以實(shí)現(xiàn)防盜、防火、防水等多功能報(bào) 警，安裝使用非常方便！ 無論是基于那種方式的防盜報(bào)警器，它的工作原理都是將探測到的信號，經(jīng)電路放大，并 通過控制電路判斷是否屬于異常信號，再決定是否發(fā)送報(bào)警信號給報(bào)警電路,

5、從而達(dá)到防盜的效 果。 1.緒論 1.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和意義 1.1.1 設(shè)計(jì)防盜報(bào)警器的內(nèi)容 首先是為系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案劃分功能模塊.第一部分是紅外人體感應(yīng)器；第二部分是主機(jī) (含顯示器,處理器,報(bào)警器等)；按鍵控制（對防盜器實(shí)行布防和撤防以及測試)。其次是確定硬 件電路的設(shè)計(jì)，包含芯片的選擇，具體電路的設(shè)計(jì)如探測電路、報(bào)警電路等等。最后就是軟件 的設(shè)計(jì)，軟件的設(shè)計(jì)主要是以熟悉硬件電路的工作原理為前提來設(shè)計(jì)的。 1.1.2 設(shè)計(jì)防盜報(bào)警器的意義 如今市場上成熟的防盜報(bào)警產(chǎn)品有被動式的、主動式的和多技術(shù)復(fù)合式的。但前兩者都有 致命的缺點(diǎn)就是誤報(bào)率很高，而多技術(shù)復(fù)合式的防盜報(bào)警器誤報(bào)率很低，也是

6、未來發(fā)展的主要 方向。即使如此，我依舊設(shè)計(jì)的是被動式防盜報(bào)警器，因?yàn)槲乙阅壳暗乃疁?zhǔn)很難對已成熟的產(chǎn) 品有所突破而設(shè)計(jì)出一流的產(chǎn)品。個(gè)人認(rèn)為設(shè)計(jì)防盜報(bào)警器的意義在于設(shè)計(jì)的過程，在設(shè)計(jì)的 過程中我們才會把這幾年在學(xué)校里學(xué)到的融合，同時(shí)也讓自己明白我們的學(xué)習(xí)道路還很遙遠(yuǎn)。 1.2防盜報(bào)警器的分類及其介紹 1.2.1 被動式紅外傳感器 被動式紅外傳感技術(shù)是利用紅外光敏器件將活動生物體發(fā)出的微量紅外線轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電 信號,并進(jìn)行放大,處理,它能可靠的將運(yùn)動著的生物體(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)。被動式紅外入侵報(bào)警器又稱熱釋 電紅外入侵報(bào)警器

7、，由光學(xué)系統(tǒng)，紅外傳感器和信息處理三部分組成。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。其中反射式光學(xué)系統(tǒng)的靈敏度最高，其探測 距離可達(dá) 2560 m；透射式的靈敏度最低，探測距離為 210 m；折射式居中，兼有反射式和 透射式的優(yōu)、缺點(diǎn)。 1.2.2 主動式紅外探測器 主動式紅外探測器由紅外發(fā)射機(jī)、紅外接收機(jī)和報(bào)警控制器組成。分別置于收、發(fā)端的光 學(xué)系統(tǒng)一般采用的是光學(xué)透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細(xì)的平行光束的作用，以使紅外光的 能量能夠集中傳送。紅外光在人眼看不見的光譜范圍，有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部 或部分遮擋紅外光束。接收端輸出的電信號的強(qiáng)度會因此產(chǎn)生變

8、化，從而啟動報(bào)警控制器發(fā)出 報(bào)警信號。主動式紅外探測器遇到小動物、樹葉、沙塵、雨、雪、霧遮擋則不應(yīng)報(bào)警，人或相 當(dāng)體積的物品遮擋將發(fā)生報(bào)警。由于光束較窄，收發(fā)端安裝要牢固可靠，不應(yīng)受地面震動影響， 而發(fā)生位移引起誤報(bào)，光學(xué)系統(tǒng)要保持清潔，注意維護(hù)保養(yǎng)。因此主動式探測器所探測的是點(diǎn) 到點(diǎn)，而不是一個(gè)面的范圍。其特點(diǎn)是探測可靠性非常高。但若對一個(gè)空間進(jìn)行布防，則需有 多個(gè)主動式探測器，價(jià)格昂貴。主動式探測器常用于博物館中單體貴重文物展品的布防以及工 廠倉庫的門窗封鎖、購物中心的通道封鎖、停車場的出口封鎖、家居的陽臺封鎖等等。 2.硬件電路的設(shè)計(jì) 2.1 家居防盜報(bào)警器的硬件組成 家居防盜報(bào)警器主要

9、是由人體探測器(紅外探測信號)、中央控制單元、數(shù)字顯示單元、報(bào) 警電路、按鍵控制電路和電源電路等部分組成。其框圖如圖 1 所示。 圖1 多路無線防盜報(bào)警器的組成框圖 按鍵的功能就是對報(bào)警器進(jìn)行布防或撤防，人體紅外感應(yīng)模塊基本組成是紅外探測器、三 極管放大驅(qū)動器組成。工作方式是通過紅外探測器把探測信號通過三極管放大給單片機(jī)。單片 機(jī)處理后再判斷接收的是否為按鍵的信號還是探測器的異常信號，再分別處理，若是異常信號 則開啟報(bào)警電路與顯示電路，若是按鍵的信號就是實(shí)現(xiàn)撤防或布防的功能。 2.2 家居防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì) 2.2.1 電源設(shè)計(jì) 考慮采用典型的變壓器降壓，全波整流，電容濾波及集成電路穩(wěn)壓的思

10、路進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于 單片機(jī)及后續(xù)的無線接收電路等都用 5 V 作為工作電源，所以在經(jīng)整流和濾波電路后再用三端 集成穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，為后續(xù)電路提供穩(wěn)定可靠的 5 V 直流電源，三端穩(wěn)壓集成電路采用 LM7805。具體電路圖如圖 5。 單 片 機(jī) 電源模塊 按鍵模塊 晶振電路 數(shù)碼管顯示模塊 聲光報(bào)警模塊 人體紅外感應(yīng)模塊 復(fù)位電路 圖5 電源電路圖 2.2.2 人體紅外采集電路設(shè)計(jì) 在自然界，任何高于絕對溫度（-273 度）時(shí)物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其 釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。 在被動紅外探測器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器(

11、PIR)，它能將波長為 8 一 12um 之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⒛軐ψ匀唤缰械陌坠庑盘柧哂幸种谱饔?，因?在被動紅外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度， 當(dāng)人體進(jìn)人警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差 異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應(yīng)移動物體與背景物體的溫度的差異。 另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡 作用有兩個(gè):一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在 PIR 上，第二個(gè)作用是將警戒 區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的移動物體能以溫度

12、變化的形式在 PIR 上產(chǎn)生變化 熱釋紅外信號，這樣 PIR 就能產(chǎn)生變化的電信號。 人 人體都有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會發(fā)出特定波長 10 微米左右的紅外線，被動式紅 外探頭就是靠探測人體發(fā)射的 10 微米左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的 10 微米左右的 紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種 元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢 測處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號。 1)這種探頭是以探測人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對波長為 10 微米左右的紅外輻射 必須非常敏感。 2)為了僅僅對人體的紅外

13、輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán) 境的干擾受到明顯的控制作用。 3)被動紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個(gè)電極化方 向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消， 于是探測器無信號輸出。 4)人一旦侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片 熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理而報(bào)警。 5)菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離） ，從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視 場，視場越多，控制越嚴(yán)密。 被動式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)： 1 2 3 4

14、C2 104 C4 104 +C1 1000UF +C3 470UF IN 1 2 OUT 3 7805VCC 220V 優(yōu)點(diǎn)是本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是： 1.容易受各種熱源、光源干擾 2.被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。 3.易受射頻輻射的干擾。 4.環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。 紅外線熱釋電傳感器的安裝要求： 紅外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝位置和方式有極大的關(guān)系.。正確 的安裝應(yīng)滿足下列條件： 1、紅外線熱釋電傳感器應(yīng)離地面 22.2 米。 2、紅外線熱釋電傳感器

15、遠(yuǎn)離空調(diào), 冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 3、紅外線熱釋電傳感器和被探測的人體之間不得間隔家具、大型盆景、玻璃、窗簾等其他物體。 4、紅外線熱釋電傳感器不能直對門窗及有陽光直射的地方，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動 會引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動的地 方。 5、安裝探測器的天花板或墻要堅(jiān)固，不能有晃動或震動。 紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運(yùn)動方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對 于徑向移動反應(yīng)最不敏感, 而對于橫切方向 (即與半徑垂直的方向)移動則最為敏感. 在現(xiàn)場選擇 合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測靈敏度極為

16、重要的一環(huán)。 圖 6 為人體感應(yīng)模塊內(nèi)部圖。 本設(shè)計(jì)將人體感應(yīng)模塊的輸出信號端，利用三極管的放大原 理，將信號放大，來驅(qū)動信號給單片機(jī)。 圖 6 人體感應(yīng)模塊電路圖 2.2.3 控制、顯示電路設(shè)計(jì) 由于控制、顯示、報(bào)警電路都是圍繞單片機(jī)進(jìn)行，所以放在一起闡述。 STC89C51 為主要的中央處理系統(tǒng)，單片機(jī)是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計(jì)算 機(jī)，這些元件包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存儲器 RAM、程序存儲器 ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷 系統(tǒng)、時(shí)鐘部件的集成和 I/O 接口電路。由于單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、可靠性高、開發(fā)應(yīng)用 方便等特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代電子技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能

17、儀表中單片機(jī)是應(yīng)用最多、 最活躍的領(lǐng)域之一。在控制領(lǐng)域中,現(xiàn)如今人們更注意計(jì)算機(jī)的底成本、小體積、運(yùn)行的可靠性 和控制的靈活性。在各類儀器、儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程 度和精度，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。 （一）STC89C51 主要功能、性能參數(shù)如下： （1）內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn) 51 內(nèi)核，機(jī)器周期：增強(qiáng)型為 6 時(shí)鐘，普通型為 12 時(shí)鐘; （2）工作頻率范圍：040MHZ，相當(dāng)于普通 8051 的 080MHZ; （3）STC89C51RC 對應(yīng) Flash 空間：4KB; （4）內(nèi)部存儲器（RAM)：256B; （5）定時(shí)器計(jì)數(shù)器

18、：3 個(gè) 16 位； （6）通用異步通信口（UART）1 個(gè)； （7）中斷源:8 個(gè)； （8）有 ISP(在系統(tǒng)可編程）IAP(在應(yīng)用可編程),無需專用編程器仿真器； （9）通用 IO 口：3236 個(gè)； （10）工作電壓：3.85.5V； （11）外形封裝：40 腳 PDIP、44 腳 PLCC 和 PQFP 等。 （二）STC89C51 單片機(jī)的引腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳 第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地

19、 址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼， 此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將 輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，

20、且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器 或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利 用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi) 容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（IL

21、L）這是由于上拉的緣故。 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0（記時(shí)器 0 外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器 1 外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 I/O 口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從 外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端 口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)

22、部總線。上面圖中的兩個(gè)三角形表示 的就是輸入緩沖器 CPU 將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作。這 是由硬件自動完成的，不需要我們操心，1 然后再實(shí)行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯(cuò)，為什 么看上面的圖，如果不對端口置 1 端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為 0Q 端為 0Q為 1 加到場效應(yīng) 管柵極的信號為 1，該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時(shí)即使引腳上輸入的信號為 1，也會 因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的 1 信號讀入后不一定是 1。若先執(zhí)行置 1 操作，則可以 使場效應(yīng)管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入，由于在輸入操作時(shí)還必須附 加一個(gè)準(zhǔn)備動作，所

23、以這類 I/O 口被稱為準(zhǔn)雙向口。STC89C51 的 P0/P1/P2/P3 口作為輸入時(shí)都 是準(zhǔn)雙向口。接下來讓我們再看另一個(gè)問題，從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別，除了 P1 口外 P0P2P3 口都還有其他的功能。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈 沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要 注意的是：每當(dāng)用作

24、外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外， 該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH） ，不管是否 有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET

25、；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)， 此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 STC89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。 在 STC89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體 （簡稱晶振） ，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號。電容的作用是穩(wěn)定頻率 和快速起振，電容值在 5-30pF，典型值為 30pF。晶振 CYS 的振蕩頻率范圍在 1

26、.2-12MHz 間選 擇，典型值為 12MHz 和 11.0592MHz。 當(dāng)在 STC89C51 單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行 復(fù)位操作，按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)過電阻與 電源 VCC 接通而實(shí)現(xiàn)的。最小系統(tǒng)如圖 10 所示。 圖10 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正 常的運(yùn)行狀態(tài)。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系 統(tǒng)的核心部分，通過對其進(jìn)行存儲器擴(kuò)展、A/D 擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。 S

27、TC89C51 是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。 用 STC89C52 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu) 如圖 2-3 所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。 圖 11 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖 (1) 時(shí)鐘電路 STC89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方 式。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖 2-4 所示。在 STC89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1(18)和 XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在

28、單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn) 生時(shí)鐘脈沖信號。圖中電容 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 530pF，典型值 為 30pF。晶振 CYS 的振蕩頻率范圍在 1.212MHz 間選擇，典型值為 12MHz 和 6MHz。 Y1 11.0592MHz C2 30pF C3 30pF 18 19 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST 9 P3.0(RXD) 10 P3.1(TXD ) 11 P3.2(INT0) 12 P3.3(INT1) 13 P3.4(T0) 14 P3.5(T1) 15 P3.6(WR) 16

29、 P3.7(RD) 17 XTAL 2 18 XTAL 1 19 GND 20 (A8)P2.0 21 (A9)P2.1 22 (A10)P2.2 23 (A11)P2.3 24 (A12)P2.4 25 (A13)P2.5 26 (A14)P2.6 27 (A15)P2.7 28 PSEN 29 ALE /PROG 30 EA/VPP 31 (AD7)P0.7 32 (AD6)P0.6 33 (AD5)P0.5 34 (AD4)P0.4 35 (AD3)P0.3 36 (AD2)P0.2 37 (AD1)P0.1 38 (AD0)P0.0 39 VCC 40 89C52 Y1 11.0592

30、MHz C2 30 C330 R7 10K VCC + C1 10uF 12 34 K0 RESET VCC 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 STC89C51 單片機(jī) I/ O 口 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 51 系列 單片機(jī) I /O 接 口 圖 12 STC89C51 內(nèi)部時(shí)鐘電路 (2) 復(fù)位電路 當(dāng)在 STC89C51 單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行 復(fù)位操作(若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài))。 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充放電來實(shí)現(xiàn)的。 只要 Vcc 的上

31、升時(shí)間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。 除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù) 位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過 RST(9)端與電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵 手動復(fù)位電路見圖 2-5。時(shí)鐘頻率用 11.0592MHZ 時(shí) C 取 10uF,R 取 10k。 R1 10k C1 10uF S4VCC 9 圖 13 STC89C51 復(fù)位電路 （四） STC89C51 中斷技術(shù)概述 中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)中斷請求源提出的服務(wù)請求， 并作出快速響應(yīng)、及時(shí)處理。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)中斷請求源

32、發(fā)出中斷請求時(shí)， 如果中斷請求被允許，單片機(jī)暫時(shí)中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中 斷服務(wù)請求。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請求后，再回到原來被中止的程序之處（斷點(diǎn)） ， 繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。 圖 14 為整個(gè)中斷響應(yīng)和處理過程。 圖 14 中斷響應(yīng)和處理過程 如果單片機(jī)沒有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時(shí)間可能會浪費(fèi)在查詢是否有服務(wù)請求發(fā)生的定 時(shí)查詢操作上。采用中斷技術(shù)完全消除了單片機(jī)在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大地提高了單片 機(jī)的工作效率和實(shí)時(shí)性。 顯示電路是由一位共陽數(shù)碼管顯示，單片機(jī)控制數(shù)碼管每段的高低電平，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管 的顯示。常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖下圖所示。發(fā)

33、光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯 示器(如圖 9 所示)，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器(如圖 c 所示)。1 位顯示器由八個(gè)發(fā)光二 極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管 ag 控制七個(gè)筆畫（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的 亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡單，使 用方便。 此外，要畫出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能 進(jìn)行正確的字型段碼編碼。才能顯示出正確的數(shù)字來。 （a）外形 （b）共陽極 (C)共陰極 圖 15 數(shù)碼管引腳 數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說明： （1）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； （2）焊接溫

34、度：260 度；焊接時(shí)間：5S （3）表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來。 該設(shè)計(jì)有報(bào)警電路，布放狀態(tài)下檢測到人時(shí)，蜂鳴器就會發(fā)聲提示，LED 同時(shí)會亮起，直到 主人按下撤防，才會停止鳴叫，控制引腳接在 P1.2 引腳上，利用三極管當(dāng)做開關(guān)電路可以保護(hù) 單片機(jī)，還可以起到放大電流的作用，當(dāng)三極管基極為高電平時(shí)，發(fā)射極截止，為低電平時(shí)， 發(fā)射極導(dǎo)通。報(bào)警模塊如圖 16 所示。 R3 2.2K 9012 P1.3 V CC D1 LED R5 2.2k 圖 16 聲光報(bào)警模塊 3.軟件的設(shè)計(jì) 3.1 keil應(yīng)用 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容

35、單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編 相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯 編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集 成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就 能體會到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使 用。 Keil_c 軟件界面如圖 17： 圖 17 Keil_c 軟件界面 該軟件是一款集

36、編程和仿真于一體的軟件，它支持匯編、C 語言及二者的混合編程。 3.2 protel99se應(yīng)用 Protel99SE 是 PORTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件。Protel99SE 是應(yīng)用于 Windows9X/2000/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很 強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個(gè) 32 位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè) 計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號層，16 個(gè)電源-地層和 16 個(gè)機(jī)加工層。 Protel99SE 軟件的特點(diǎn)： (1) 可生成 30 多種格式的電氣

37、連接網(wǎng)絡(luò)表； (2) 強(qiáng)大的全局編輯功能； (3) 在原理圖中選擇一級器件， PCB 中同樣的器件也將被選中； (4) 同時(shí)運(yùn)行原理圖和 PCB，在打開的原理圖和 PCB 圖間允許雙向交叉查找元器件、 引腳、網(wǎng)絡(luò) (5) 既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號（由原理圖到PCB），也可以進(jìn)行反向注釋（由 PCB 到原理圖），以保持電氣原理圖和PCB 在設(shè)計(jì)上的一致性； (6) 滿足國際化設(shè)計(jì)要求（包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出，GB4728 國標(biāo)庫）； * 方便易用的 數(shù)模混合仿真（兼容 SPICE 3f5）； (7) 支持用 CUPL 語言和原理圖設(shè)計(jì) PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的 JED 下載文件； * PCB 可設(shè) 計(jì)

38、 32 個(gè)信號層， 16 個(gè)電源-地層和 16 個(gè)機(jī)加工層； (8) 強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動”設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查； (9) 智能覆銅功能，覆鈾可以自動重鋪； (10)提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版； (11) 放置漢字功能； (12) 可以輸入和輸出 DXF、DWG 格式文件，實(shí)現(xiàn)和 AutoCAD 等軟件的數(shù)據(jù)交換； (13) 智能封裝導(dǎo)航（對于建立復(fù)雜的PGA、BGA 封裝很有用）； (14) 方便的打印預(yù)覽功能，不用修改PCB 文件就可以直接控制打印結(jié)果； 圖 18 protel99se 畫圖界面 3.3 程序流程圖 否 否 是 是 布防程序 延時(shí)到否？ 延時(shí)

39、按下撤防鍵？ 啟動報(bào)警電路 顯示地址 報(bào)警地址查詢 撤防信號？ 布防程序 有 布防信號？ 無 有無信號? 初始化 開始 是 否 是 否 4.系統(tǒng)分析與調(diào)試 本設(shè)計(jì)是在 Keil C 環(huán)境下開發(fā)的，Keil C 軟件支持 C 語言的編程及調(diào)試，運(yùn)用方便，是做 C 語言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選。設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用這個(gè)軟件，在簡單的學(xué)習(xí)和了解 Keil C 后，在編譯完 Keil C 后，再運(yùn)用 STC_ISP_V480 軟件燒錄到開發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序 的連接。在燒錄前要對 STC_ISP_V480 進(jìn)行一些必要的設(shè)置。第一步：設(shè)置 MCU Type 為 STC89C51RC；第二步：打開編

40、寫好并編譯的程序文件，它是以.hex 為后綴的文件；第三步：選 擇對應(yīng)的 COM 端口， （可在我的電腦的設(shè)備管理處查看 COM 選項(xiàng)） ；第四步：點(diǎn)擊 Download/ 下載，等提示 請給 MCU 上電時(shí)，打開開發(fā)板上的開關(guān)，它就自行燒錄了。 Keil C 程序運(yùn)行如圖 4-1 所示，下載圖如圖 4-2 所示： 圖 19keil C 運(yùn)行圖 圖 20程序燒錄運(yùn)行圖 在完成對程序的調(diào)試及燒錄之后，還要對功能進(jìn)行測試，首先用萬用表測試電源和地有沒 有短路，然后再對設(shè)計(jì)進(jìn)行通電。最開始要對主控板進(jìn)行測試，因?yàn)樗呛诵?，按下按鍵看下 數(shù)碼管是否顯示正常，當(dāng)顯示“b”會顯示 30s，當(dāng)“b”滅掉之后

41、按下“sos”按鍵看系統(tǒng)會不 會報(bào)警，如果報(bào)警則系統(tǒng)基本正常，再按下“c”撤防。按鍵功能正常后，在測試人體感應(yīng)部分， 按下布放后，將設(shè)計(jì)放在無人的地方（或是用東西蓋?。?，當(dāng)“b”滅掉之后，讓人體感應(yīng)模塊 感應(yīng)人體，主控機(jī)會顯示“一” 。 本次設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題及解決方法： 1.萬用表檢測是否短路時(shí)，發(fā)現(xiàn)有短路顯現(xiàn)，經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管接錯(cuò)，數(shù)碼管的兩個(gè) “com”接口是相通的，都接電源或只接一個(gè)。我將兩個(gè)分別接了電源和地，改正后，無短 路現(xiàn)象。 2.程序燒錄不了，當(dāng)用同學(xué)的電腦燒錄時(shí)，可以燒錄，最后發(fā)現(xiàn)是串口的 com 端口選擇錯(cuò)誤， 每個(gè)電腦的端口都不一樣的。要用“串口調(diào)試助手”測試。 3.蜂

42、鳴器一直在響，問題應(yīng)該出現(xiàn)在驅(qū)動哪里。最后確定是三極管出了問題，設(shè)計(jì)中應(yīng)該用 pnp 型三極管結(jié)果誤選了 npn 型的，換過之后可以正常報(bào)警。 4.當(dāng)布防滅掉之后就報(bào)警，人體感應(yīng)模塊根本沒有檢測到人體為什么會報(bào)警呢？通過電路的 排除和查閱資料，最終確定是人體感應(yīng)模塊的延時(shí)調(diào)到了最大，由于剛開機(jī)的時(shí)候會檢測 到人體，就一直有電平輸出，放在無人的地方時(shí)，還處于延時(shí)狀態(tài)，當(dāng)布防后，還保持輸 出信號，所以會報(bào)警。 結(jié) 論 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對所學(xué)的單片機(jī)以及電路制圖等方面的知識得到了鞏固，并且有 了進(jìn)一步的深入了解。通過查閱和收集了大量的相關(guān)資料，通過計(jì)算和分析，終于將設(shè)計(jì)圓滿 的完成。 在設(shè)計(jì)過

43、程中，讓我發(fā)現(xiàn)僅僅有理論知識是完全不夠的，實(shí)踐的東西也是相當(dāng)重要的。只 有將理論和實(shí)踐很好的相結(jié)合起來才能更好的完成自己的工作。這對我以后的學(xué)習(xí)和工作有了 很大的幫助。 還有就是讓我對報(bào)警器的制作流程也有了一定的了解。從得到指標(biāo)開始，設(shè)計(jì)原理圖， PCB 圖，焊板，調(diào)試。這里讓我知道。對待要調(diào)試驗(yàn)證的掉路，一定要優(yōu)先保證連接上的暢通， 仔細(xì)檢查是不是有虛焊，漏焊的存在。還有就是要注意我們采用的器件是不是符合設(shè)計(jì)的要求。 最后還要通過通電之前的數(shù)據(jù)測量檢查一下電路的安全情況。 回到這次的設(shè)計(jì)上來。本設(shè)計(jì)是一套防盜報(bào)警系統(tǒng)，其主要的功能是人體探測器檢測到異 常狀況時(shí)把信號傳遞給主機(jī)，主機(jī)通過處理將

44、警情信號傳給報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)能顯示出 出現(xiàn)警情的具體位置。 通過這次設(shè)計(jì)讓我發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處，比如實(shí)際動手能力差等等。讓我明白了自己 需要提高的地方還很多，需要學(xué)習(xí)的也很多。 參考文獻(xiàn) 1 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社，1988. 2 劉迎春.MCS-51 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程M. 北京:清華大學(xué)出版社，1996. 3 閻石.數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,1998. 4 劉琰,李輝，顧亮.射頻識別技術(shù)軟硬件系統(tǒng)研制J. 電子技術(shù)，2004,14(3):29. 5 陳星.無線通信集成電路與單片無線收發(fā)集成電路及無線數(shù)據(jù)通信 IC 高級技術(shù)M.北京: 北京電子科技出版社,2006. 6趙利，鄭英蘭.數(shù)字電子技術(shù)M.北京:冶金工業(yè)出版社,2009. 致 謝 首先，我要感謝我的導(dǎo)師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，田老師多次詢問 研究進(jìn)程，并為我指