單片機的電話報警器設計

1、（論文）1 引 言 1 第 1 頁 34頁隨著微電子技術(shù)與網(wǎng)絡技術(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，因此智能化住宅就隨之出現(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范系統(tǒng)是智能化小區(qū)建設中不可缺少的一項，而以往的做法是安裝防盜門、防盜網(wǎng)，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)也就應運而生。安防，就是安全防范，是指防盜、防入侵、防火、防煤氣泄漏等。目前家庭住宅的主要防范措施是利用防盜

2、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。所謂的智能安防，即指通過相關(guān)系統(tǒng)，將安防進行信息化、生動化，而且能把事件控制在發(fā)生之前，有效地防止相關(guān)危險事件的發(fā)生。智能安防一般包括系統(tǒng)控制模塊、報警模塊、傳感器模塊等。隨著社會的不斷進步和科學技術(shù)、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產(chǎn)的保護意識在不斷的增強，因而對防盜措施提出了新的要求。本設計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設計的家庭式電子防盜系統(tǒng)。目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報警器、開關(guān)電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)

3、式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都存在一些缺點。本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。同時它的信號經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理后方便和PC機通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。 本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。硬件部分包括單片機控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動執(zhí)行報警電路等部分組成。處理器采用51系列單片機AT89C2051。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。系統(tǒng)程序可以劃分為以下幾個模塊：數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警、顯示等子函數(shù)。本設計的硬件部分由四大模塊電路構(gòu)成：傳感器模塊電路

4、、單片機控制模塊電路、報警模塊電路和顯示模塊。控制模塊外圍有為該系統(tǒng)設計的復位模塊電路和振蕩電（論文）路，使系統(tǒng)更穩(wěn)定，更實用。 22 第 2 頁 34頁控制模塊主要利用了AT89C2051單片機作為整個報警器的控制系統(tǒng)。傳感器部分通過感應通過的物體，形成電平信號輸出，并經(jīng)過單片機處理，實現(xiàn)傳感器信號的判斷、延時、報警等功能。該系統(tǒng)用于集中檢測報警，能對受控制的多個點進行實時檢測，當檢測到一個或多個點有報警信號時，能用聲和數(shù)碼顯示出報警地點，實現(xiàn)了智能報警控制3。本系統(tǒng)軟件部分采用C語言編寫，使其數(shù)據(jù)流程可以清晰的反映在程序中，增強了程序的可讀性，便于改進和擴充，從而為系統(tǒng)的使用提供了更方便的

5、軟件支持。 本課題研究設計了一種基于單片機技術(shù)的電話報警器。該防盜報警器通過AT89C2051單片機為工作處理器核心，外接熱釋電人體紅外傳感器，它是一種新穎的被動式紅外探測器件，能夠以非接觸方式探測出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應的電信號輸出，同時能有效的抑制人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾，平時傳感器輸出低電平，當有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機，作為單片機的外部觸發(fā)信號處理，經(jīng)單片機內(nèi)部軟件編程處理后，單片機輸出控制信號，在不驚動盜賊的情況下，自動撥打主人的手機。當戶主接收到自家的電話號碼和報警蜂鳴音信息時，便知道家里可能有人入室盜竊，從而做出

6、相應的應急措施。該報警器的最大特點就是使用戶能夠操作簡單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報率低，同時它的信號經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理后方便和PC機通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。隨著現(xiàn)代人們安全意識的增強以及科學技術(shù)的快速發(fā)展，相信報警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應用2。2 課題研究意義隨著超大規(guī)模集成電路、通信技術(shù)、單片機技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們保安意識的日漸提高，利用單片機及其它外圍芯片實現(xiàn)自動報警已成為可能，且是一種發(fā)展趨勢.它不僅有體積小、安裝方便、功能較齊全等優(yōu)點，而且有很高的性價比，因此應用前景廣泛.但是現(xiàn)在市場上的家用報警器都有明顯的不足之處，所以在現(xiàn)行產(chǎn)品的基礎(chǔ)之上研制一種新型的家

7、用自動報警器，進一步完善報警器的功能，提高它的可靠性，具有實際意義;這對于保障居民的生命財產(chǎn)安全，提高公安、消防、醫(yī)療、保安等部門的快速反應能力，有著重要的價值。（論文） 3 第 3 頁 34頁 另一方面，該課題也需要設計者具有一定深度的自動控制、計算機、電子和通信等方面的知識和較豐富的實踐經(jīng)驗.通過這次研制，在導師的指導下，利用學校的良好的試驗儀器設備和科研環(huán)境，進行本課題的研究，能充分發(fā)揮自己的長處，將學到的理論知識進一步深化，并與實際的工作結(jié)合起來，掌握一定的科學研究能力和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，同時也為將來的工作奠定良好的基礎(chǔ)11。3 報警器發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀報警器的發(fā)展與微電子技術(shù)的發(fā)展息

8、息相關(guān)，它大致可分為三個發(fā)展階段，對應著三代產(chǎn)品:第一代是利用純分離元件組成的產(chǎn)品，其特點是電路組成復雜，功能單一，可靠性較差，體積較大.第二代是利用集成芯片(IC)和分離元件組成的產(chǎn)品，其特點是電路組成較復雜，但是可以實現(xiàn)多種功能，可靠性比第一代產(chǎn)品高。第三代是以單片機為核心，外加其它集成芯片和分離元件組成的產(chǎn)品，其特點是電路組成較復雜，但是功能齊全.可靠性高。具備一定的智能化功能。現(xiàn)在市場上主要以第三代產(chǎn)品為主，前兩代產(chǎn)品由于功能單一的原因基本己經(jīng)被淘汰。第三代報警產(chǎn)品又可分為兩類，一類是適合單個家庭應用的獨立報警器，另一類是適合小區(qū)聯(lián)防報警的聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)。作為單個家庭用的報警器，產(chǎn)品已經(jīng)

9、比較成熟，而且功能也比較齊全。多數(shù)產(chǎn)品采用單片機作為控制核心部分，通過電話線實現(xiàn)向外界報警功能。但是這種報警器有著自身的不足之處，作為一個獨立的系統(tǒng)，它缺乏與外界聯(lián)系的有效手段，雖然它可以通過固定電話與外界聯(lián)系， 但是一旦電話線被惡意剪斷，則將失去電話報警功能。作為小區(qū)聯(lián)防的報警系統(tǒng)市場上也有產(chǎn)品，它是作為一個完整系統(tǒng)設計的，多數(shù)產(chǎn)品采用分層次互連拓撲結(jié)構(gòu)，將單個報警器(前端控制器)通過專線或電話線與中央控制器相聯(lián)，中央控制器可對前端控制器進行監(jiān)測和控制，一旦收到前端控制器的警情信號，由中央控制器向外界報警。值班人員除了在值班室里通過鍵盤對中央控制器進行操作外，也可對中央控制器實施異地遙控。只

10、要輸人正確的密碼，即可通過任意一部音頻電話機，在中央控制器的語音提示下，通過電話機的鍵盤完成對中央控制（論文） 4 第 4 頁 34頁 器的異地操作與控制。另外，中央控制器可與INTERNET聯(lián)接，用戶可利用任意一臺可上網(wǎng)的電腦，在任何地方通過INTERNET用普通的瀏覽方式，對中央控制器進行權(quán)限范圍內(nèi)的異地訪問和控制。因此，它的功能比第一類產(chǎn)品強大，與外界的聯(lián)系途徑也較多，增強了產(chǎn)品的可靠性。由于本報警系統(tǒng)采用分層次互連拓樸結(jié)構(gòu)，極大地增強了系統(tǒng)的可靠性與可擴展性，多個中央控制器之間可以十分方便地實現(xiàn)互聯(lián)互通，組成更大規(guī)模的安全報警網(wǎng)絡.因此，該產(chǎn)品適用于小區(qū)的整體安裝11. 4 總體方案設

11、計4.1 報警器的功能要求根據(jù)設計的實際要求，本文所研制的報警器的功能要求如下:( 1 )可實現(xiàn)非法侵入的報警。( 2 )可通過固定電話與電話網(wǎng)絡聯(lián)接，報警時能迅速撥打存儲的號碼。 ( 3 )可預先存儲10組號碼，可以更改，且掉電不丟失。( 4 )可錄下20秒報警資料，可以更改，且掉電不丟失。( 5 )通過遙控器實現(xiàn)設防、撤防。( 6 )有報警記憶功能。( 7 )用戶不需要報警時，可通過密碼撤銷報警，且密碼可更改。( 8 )可實現(xiàn)異常情況的自動復位。1142 基于單片機的電話報警器的設計思路設計的思路:報警系統(tǒng)使用的微處理器為AT89C2051單片機 ,能接收熱紅外探頭信號,工作時系統(tǒng)低工耗監(jiān)

12、控 ,一旦發(fā)生警情,系統(tǒng)立即開始工作,把預存的報警信息通過電話自動報告給主人。硬件結(jié)構(gòu)圖如圖4.1所示:（論文）第 5 頁 34頁圖4.1 硬件結(jié)構(gòu)圖圖4.1為電話撥號防盜報警器的系統(tǒng)構(gòu)成方框圖，由單片機控制器AT89C2051、鍵盤輸入、數(shù)碼管顯示、觸發(fā)電路、撥號電路及電源等6部分組成。單片機控制器AT89C2051是整個系統(tǒng)的核心，負責控制檢測輸入/輸出顯示、模擬摘機、撥號報警、掛機等一系列的程序動作。這里使用了小引腳、高性能、低價位的AT89C2051。鍵盤輸入電路負責輸入單片機中一系列工作參數(shù)及功能設定。發(fā)光二極管數(shù)碼管顯示器在整個系統(tǒng)工作中充當一個簡單的人機界面，用以顯示工作狀況及輸

13、入、輸出的數(shù)據(jù)等。電話撥號防盜報警器的觸發(fā)電路用熱釋紅外線探測器，以實現(xiàn)全方位遠距離檢測。報警器應采用隱蔽安裝，防止小偷發(fā)現(xiàn)。撥號及報警電路用來完成模擬摘機、撥號、發(fā)出報警音、掛機等工作過程，它的工作由單片機控制。電源部分負責對整個系統(tǒng)供電。平時由電話線上取得工作電流并對后備電池充電，撥號報警時轉(zhuǎn)由后備電池供電12。5 脈沖撥號報警系統(tǒng)5.1 脈沖撥號原理（論文） 6 第 6 頁 34頁 脈沖撥號是目前電話機兩種撥號方式中的一種，另一種為雙音多頻撥號方式。 脈沖撥號就是指在電話機上撥入的電話號碼以脈沖個數(shù)的形式發(fā)出，也就是說，在已經(jīng)通以直流電流的回路上，利用撥號盤及發(fā)號電路將回路斷開、再接通而

14、形成的脈沖信號，來完成輸入電話號碼的發(fā)送。在操作中，若用戶撥1，則送出1個脈沖，回路中斷一次、接通一次；撥2，則發(fā)出2個脈沖，回路斷一次、接通一次、再斷一次、再接通一次；······；而撥0時，則發(fā)出10個脈沖，回路中斷、接通輪流10次。圖4.1為電話號碼“32”的脈沖波形。圖5.1 電話號碼“32”的脈沖波形正常撥號時，電路電流中斷的時間一般在58-65ms之間，視斷續(xù)比的不同而不同?？焖贀芴枙r，只要取一半的時間即可。電路電流接通的時間（即在同一位號碼中的2個斷脈沖之間的接通電流時間）約在32-42ms之間，視斷續(xù)比的不同而不同?？?/p>

15、速撥號時，只要取一半的時間即可。顯然脈沖周期等于脈沖中斷時間和脈沖接通時間之和，每一個周期的時間為100ms左右。快速撥號時，在50ms左右。2位號碼（即2組脈沖串）之間的最小時間間隔，通常為800ms左右；而快速撥號時，其值減半，為400ms左右。 我國目前采用的電話脈沖撥號的速率是10PPS（每秒的脈沖數(shù)），即每秒發(fā)出10個脈沖，因此上述各參數(shù)不存在快速撥號時的值。為了提高撥號的可靠性及穩(wěn)定性，這里設定時選定更低的脈沖撥號速率：1個脈沖代表撥出1，2個脈沖代表撥出2，······，10個脈沖代表撥出0，每個脈沖的寬度和間隔均為10

16、0ms。工作時首先進行模擬摘機，然后開始脈沖撥號，撥出一位號碼后停頓500ms（保持接通）再撥下一位，直至全部撥完后再發(fā)報警音，······，（論文）最后掛機11.137 第 7 頁 34頁 。5.2 脈沖撥號實現(xiàn)過程圖5.2為脈沖撥號的實現(xiàn)電路。平時電話線上的電壓均為50-60V左右。未撥號時單片機的P3.0,P3.1均輸出低電平。撥號過程如下：1.單片機的P3.0輸出高電平，使TR1導通，由于電話線路上接入了負載R1，這樣電話線的電壓下降，模擬摘機。2.單片機的P3.0開始輸出撥號脈沖，使電話線的電壓（電平）也呈高、低變化。1個脈

17、沖代表撥出1，2個脈沖代表撥出2，······，10個脈沖代表撥出0，每個脈沖的寬度和間隔均為100ms。撥出一位號碼后停頓500ms（保持P3.0高電平）再撥下一位，直至全部撥完。3.P3.0保持高電平（保持電話線路接通），P3.1輸出1KHz的報警音脈沖驅(qū)動TR2，以2Hz進行調(diào)制（即接通1KHz信號0.5s、斷開1KHz信號0.5s），這樣從接聽方的電話中就會聽到“嘟、嘟···”的報警聲。報警音的時間根據(jù)設定為60s。4.60s后，P3.1輸出低電平，TR2截止，停止報警。隨后P3.0也輸出低電平，

18、模擬掛機1.10。圖5.2 脈沖撥號實現(xiàn)電路5.3 信號檢測電路（論文） 8 第 8 頁 34頁圖5.3 信號檢測電路上圖中傳感器采用P2288被動式熱釋電人體紅外傳感器。它采用平衡檢差方式工作,只感應714m波長的活動人體輻射紅外線,不會受環(huán)境溫度及可見光的影響,傳感器加裝菲爾透鏡可感應十米以內(nèi)的人體輻射紅外線。當有活動人體輻射的紅外線被傳感器檢測到后,將產(chǎn)生微弱電信號,經(jīng)濾波、放大,送給雙向比較器,為防誤動作,與門限電平進行比較,產(chǎn)生脈沖信號輸出,將高電平作為告警信號,送入CPU。熱釋電人體紅外傳感器是上世紀80年代末期出現(xiàn)的一種新型傳感器件?，F(xiàn)在，已經(jīng)得到越來越廣泛的應用。目前，市場上出

19、現(xiàn)的熱釋電人體紅外傳感器主要有上海產(chǎn)的SD02、PH5324，德國產(chǎn)的LH1954、LH1598，美國HAMAMATSU生產(chǎn)地P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。雖然它們的型號不一樣，但其結(jié)構(gòu)、外型和電參數(shù)大致相同，大部分可以彼此互換使用。熱釋電人體紅外傳感器有敏感元件、阻抗變換器和濾光窗等三大部分組成。 對不同的傳感器來說，敏感單元的制造材料有所不同（即一種高熱電系數(shù)的材料），如SD02的敏感單元由鋯鈦酸鉛制成；P2288由LiTaO3制成。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探

20、測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10-20米范圍內(nèi)人的行動。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體發(fā)（論文）以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。 9 第 9 頁 34頁 出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”

21、進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號人體輻射的紅外線中心波長為9-10um，而探測元件的波長靈敏度在0.2-20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7-10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。 在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動式熱釋電紅外探測器的應用非常廣泛，因其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。被動式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性：人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10um左右的紅外線，被動式紅外探

22、頭就是靠探測人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10um左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應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)生報警信號。1)這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以熱釋電元件對波長為10um左右的紅外輻射必須非常敏感。2)為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，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，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎

23、具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。4)一旦人侵入探測區(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（感應距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密。被動式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點：優(yōu)點：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價格低廉。 缺點：（論文）1）容易受各種熱源、光源干擾 10 第 10 頁 34頁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

24、近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈。 抗干擾性能：1）防小動物干擾探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上地小動物，一般不產(chǎn)生報警。2）抗電磁干擾探測器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。3）抗燈光干擾探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受3米外H4鹵素燈透過玻璃照射，不產(chǎn)生報警。 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)，其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系.。正確的安裝應滿足下列條件：1）紅外線熱釋電傳感器應離地面2.0-2.2米。2）紅外線熱釋電傳感器遠離空調(diào), 冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。3）紅

25、外線熱釋電傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。4）紅外線熱釋電傳感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，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氣流活動的地方。紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關(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、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。85.4 AT89C2051單片機的功能特點電話撥號防盜報警器的核心控制器是單片機AT89C2051.AT89C2051是美國ATMEL半導體公司生

26、產(chǎn)的一種高性能單片機。該單片機以與MCS-51系列單片機高度兼容、低功耗、可以在接近零頻率下工作等諸多優(yōu)點，而廣泛應用 各類計算機系統(tǒng)、（論文） 11 第 11 頁 34頁 工業(yè)控制、電信設備、消費類產(chǎn)品中。由于ATMEL是全球最大的FLASH和EEPROM生產(chǎn)制造公司之一，加之以其EEPROM技術(shù)與INTEL的80C51內(nèi)核技術(shù)交換，使ATMEL擁有了80C51內(nèi)核的使用權(quán)，其生產(chǎn)出的AT89系列單片機不僅與80C51有極好的兼容性，而且其具有極高的性能價格比。5.145.4.1 AT89C2051的主要性能特點指令與MCS-51完全兼容；內(nèi)帶2KB可編程閃速存儲器（FLASH MEMORY

27、）可重復擦寫1000次；數(shù)據(jù)保留10年；工作電壓范圍2.7-6V；工作頻率0-24MHz；兩級程序加密鎖定；128M內(nèi)部RAM；15條可編程雙向I/O口線；2個16位定時器計數(shù)器；5個中斷源；可編程串行UART通道；輸出口可直接驅(qū)動LED；片內(nèi)含模擬比較器；低功耗的閑置和掉電模式。AT89C2051是AT89系列單片機中的一種精簡產(chǎn)品。它是將AT89C51的P0口、P2口、EAVpp、ALEPROG、PSEN口線省去后，形成的一種僅20個引腳的單片機，相當于早期INTEL8031的最小應用系統(tǒng)。這對于一些不太復雜的控制場合，僅用一片AT89C2051就足夠了，是正真意義上的“單片機“。由于將多

28、功能8位CPU和2KB的閃速存儲器集成在單個芯片中，使其成為一種高效的微控制器。AT89C2051的出現(xiàn)為很多規(guī)模不太大的嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種極佳的選擇方案，使傳統(tǒng)的51系列單片機的體積大、功耗大、可選模式少等諸多困擾設計工程師們的致命弱點不復存在。5.4.2 引腳功能介紹AT89C2051引腳外形如圖5.4所示。（論文） 12 第 12 頁 34頁圖5.4 AT89C2051引腳外形Vcc：電源端。GND：接地。P1口（P1.0-P1.7）：是一個8位雙向IO口，其中P1.2-P1.7提供內(nèi)部上拉電阻，P1.0和P1.1需外接上拉電阻。P1.0和P1.1也可做為片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸

29、入（AIN0）和反向輸入（AIN1）。P1口輸出緩沖器能提供20mA的灌電流，可以直接驅(qū)動LED。P1口寫入“1”后可用作輸入。P3口：引腳P3.0至P3.7（P3.5除外）是7個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向IO口線。原P3.6不能使用，已連接片內(nèi)比較器輸出端。與P1口相同，P3口也能提供20mA的灌電流，并可直接驅(qū)動LED顯示器。與80C51相同，P3口也有第2功能，P3.0作為串行數(shù)據(jù)接收RXD；P3.1作為串行數(shù)據(jù)發(fā)送TXD；P3.2為外部中斷0申請INT0；P3.3為中斷1申請INT1；P3.4為定時器計數(shù)器0輸入；P3.5為定時器計數(shù)器1輸入；P3.7無第二功能RD。RST：復位輸入。要使芯

30、片可靠復位，要保持RST引腳2個機器周期的高電平。（論文）XTAL1：反向振蕩放大的輸入及內(nèi)部時鐘電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩放大器的輸出。5.4. 程序存儲器鎖定 13 第 13 頁 34頁AT89C2051片內(nèi)有2個鎖定位，可以不編程（U），也可以編程（P），以獲得一些附加的特性，如表5.1所列。表5.1 程序存儲器鎖定5.4.4 閑置模式在閑置模式下，CPU自身處于休眠狀態(tài)。該模式是軟件生成的。在該模式期間，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器都保持不變。閑置模式可以允許由中斷或硬件復位終止。如果不采用外部上拉，P1.0和P1.1應置0；如果采用外部上拉，則置1.應注意的是，當閑置模式

31、被硬件復位中止時，器件要從閑置處恢復程序的執(zhí)行，執(zhí)行2個機器周期后，內(nèi)部復位算法才起作用。此時，硬件禁止訪問內(nèi)部RAM，但允許訪問端口引腳。為了排除閑置被復位中止時對端口意外寫入的可能性，跟在生成閑置模式后的指令不應是對端口引腳的讀寫操作。5.4.5 掉電模式在掉電模式下，振蕩器停止工作，生成掉電狀態(tài)的指令是最后執(zhí)行的一條指令。片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器保持其值不變直到掉電模式終止。從掉電模式退出的唯一辦法是硬件復位。復位將重新定義特殊功能寄存器（SFR），但不會影響片內(nèi)RAM。在Vcc沒有恢復到其正常工作電壓之前，不應進行復位，且復位的保持時間應足夠長，使振蕩能重新開始工作并穩(wěn)定下來。同樣，

32、如果不采用外部上拉，P1.0和P1.1應置0，如果采用外部上拉，則置1. 155.5 電路設計為了發(fā)揮單片機強大的計算、控制能力，充分發(fā)揮軟件的優(yōu)勢，這里極大地簡化了電路，但可實現(xiàn)以前需要幾片甚至十幾片中小規(guī)模數(shù)字電路才能完成的任務。 電路原理如圖4.5所示，共有4個按鍵，即rst、ok、up、set。（論文） 14 第 14 頁 34頁圖5.5 電路原理圖Rst:系統(tǒng)復位鍵。Ok:輸入數(shù)據(jù)確認鍵。Up：顯示的數(shù)字增加鍵。Set：工作模式設定鍵，可設定關(guān)機、工作、輸入時間t1、輸入時間t2及輸入電話號碼5種模式。磁性開關(guān)即為裝于門或窗口的防盜感應開關(guān)，門關(guān)閉時常開，門打開時閉合接通。當然也可改

33、用其他的感應器件，如激光探測、超聲波感應、熱釋電感應、主動紅外線探測或無線門磁等，以實現(xiàn)全方位遠距離檢測。為了防止磁性開關(guān)離控制器較遠而產(chǎn)生引入干擾，使用了光耦作信號傳遞，效果良好。LED數(shù)碼管用于工作狀態(tài)指示或輸入數(shù)據(jù)指示。L1、L2接電話線，ZND為擊穿電壓120V的壓敏二極管，防止電路受雷電干擾。平時系統(tǒng)處于低功耗待機狀態(tài)（此時耗電僅2mA左右），有電話線上取電工作，并對3.6V/60mA鎳鉻電池充電，當輸入數(shù)據(jù)進行設定或進行設定或進行撥號報警時，耗電會達到10mA，這時主要由鎳鉻電池供電。由于有鎳鉻電池后備供電，即使電話線斷電也不會使已輸入的數(shù)據(jù)丟失。該機除用于防盜報警外，若對軟件進行

34、一些（論文）警電路，其工作原理前面已作詳細介紹。3.11 15 第 15 頁 34頁 修改，也可通過電話線進行遠程數(shù)據(jù)傳遞。三極管T1、T2及電阻R1、R2構(gòu)成撥號及報6 系統(tǒng)軟件設計6.1 主程序設計主程序的工作過程為：現(xiàn)行初始化工作，隨后根據(jù)輸入的鍵值分別散轉(zhuǎn)至對應的子程序（關(guān)機、警戒工作、輸入時間t1、輸入時間t2、輸入電話號碼）循環(huán)工作。T0為100ms定時中斷服務子程序，它實現(xiàn)精確的撥號脈沖時序。INT0外中斷服務值子函數(shù)用于實現(xiàn)功能選擇；而INT1外中斷服務子函數(shù)則檢測防盜器觸發(fā)開關(guān)的狀態(tài)。4.11 主程序狀態(tài)流程圖如圖6.1所示。圖6.1 主程序狀態(tài)流程圖/*-主函數(shù)-*/voi

35、d main()（論文） 16 第 16 頁 34頁 init_timer(); /*定時器T0初始化*/ EA=1;EX0=1; /*開總中斷，開外中斷0*/ P3_0=0; /*關(guān)閉線路（掛機）*/ P3_1=0;while(1) /*無限循環(huán)*/ switch(set) /*根據(jù)Set標志散轉(zhuǎn)*/ case 0:stop();break; /*關(guān)機*/case 1:work();break; /*警戒工作*/case 2:in_time1();break; /*輸入時間t1*/case 3:in_time2();break; /*輸入時間t2*/case 4:in_data();brea

36、k; /*輸入電話號碼*/ default:break;if(flag!=0x55) /*若flag標志變化，數(shù)碼管顯示E（錯誤）*/ P1=0x86;delay(1);6.2 變量定義及初始化模塊程序設計時需設立3個數(shù)組DATA20、X3、Y3。DATA20用于存放電話號碼（最長20位），X3用于存放時間t1(000-999s)，Y3用于時間t2(000-999s).另外還要設立三個軟件計數(shù)器data_flag、t1_flag、t2_flag。Data_flag用于統(tǒng)計輸入的電話號碼位長，t1_flag用于統(tǒng)計輸入時間t1位長，t2_flag用于統(tǒng)計輸入時間t2位長。6.7uchar DAT

37、A20; /* 存放電話號碼的數(shù)組*/ uchar X3; /*存放時間t1數(shù)組*/ uchar Y3; /*存放時間t2數(shù)組*/ uchar flag; /*RAM區(qū)防干擾標志*/ uchar data_flag=0; /*輸入電話號碼計數(shù)器（最長二十位）*/ uchar set=0; /*功能鍵值*/uchar m=0; /全局變量uchar n=0;uint f;uchar t1_flag=0; /*輸入時間1計數(shù)器（最長三位）*/ uchar t2_flag=0; /*輸入時間2計數(shù)器（最長三位）*/ uchar cnt_1=0; /*時間t1單元數(shù)學運算后暫存單元*/ uchar c

38、nt_2=0; /*時間t2單元數(shù)學運算后暫存單元*/ void delay(uint k); /*延時子函數(shù)聲明*/void stop(); /*關(guān)機子函數(shù)聲明*/（論文）void bh(); /*撥號子函數(shù)聲明*/*定時器T0初始化*/void init_timer()TMOD=0x01;TH0=-(50000/256);TL0=-(50000%256);IE=0x82; 17 第 17 頁 34頁6.3 啟動子程序模塊/*-啟動報警器進入警戒工作-*/4.12void work() uchar h;P1=0xdf; /*數(shù)碼管左上角顯示"1"*/ delay(1);i

39、f(set=1) /*進入時間1循環(huán)*/while(cnt_1<=X0*100+X1*10+X2)delay(1000);cnt_1+; /*計數(shù)器cnt_1累加*/ if(set!=1)EX1=0;cnt_1=0;break; /*如按下Set鍵，則退出此循環(huán)*/ else EX1=0;PCON=0x00;/*Set不為1，則關(guān)閉外中斷1，退出待機狀態(tài)*/if(set=1)if(cnt_1>=X0*100+X1*10+X2)EX1=1;cnt_1=0; /*時間1到，打開外中斷1，計數(shù)器歸零*/ /*進入待機。若有1秒以上開關(guān)動作，退出待機*/while(1)PCON=0x01;

40、if(f>=5)PCON=0x00;break;/*-*/ EX1=0; /*關(guān)閉外中斷1*/if(set=1) /*進入時間2循環(huán)*/while(cnt_2<=Y0*100+Y1*10+Y2)delay(1000);cnt_2+; /*計數(shù)器cnt_2累加*/if(set!=1)cnt_2=0;break; /*如按下Set鍵，則退出此循環(huán)*/ if(set=1)（論文） 18 第 18 頁 34頁 bh(); /*時間2到，調(diào)用撥號子程序*/ delay(3000);P3_7=0;/控制輸出端為低for(h=0;h<60;h+) /*發(fā)出60秒警音*/ for(f=0;f

41、<500;f+)f+;P3_1=!P3_1;P1=0x5f;delay(1);P3_1=0;P1=0x7f;delay(500);P3_7=1;/控制輸出端恢復高cnt_1=0;cnt_2=0; /*有關(guān)計數(shù)器、端口回到初始狀態(tài)*/ P3_0=0;P3_1=0;P1_7=1;for(f=0;f<3;f+)delay(60000);/*關(guān)閉3分鐘，以便進行電話報警*/ 6.4 撥號脈沖子程序模塊圖6.2撥號脈沖子程序框圖（論文）斷對方是否摘機來決定是否撥打下一個電話號碼。4.7 19 第 19 頁 34頁 撥號脈沖子程序首先判斷號碼是否有效，如有效，則進入下一步；第二步通過判/*-撥

42、號-*/void bh()data_flag=0; /*電話號碼計數(shù)器（二十位）歸零*/ P3_0=1; /*接通線路*/P1_7=0; /*數(shù)碼管小數(shù)點亮*/ delay(1000);while(DATAdata_flag<10) /*號碼小于10進入循環(huán)撥號狀態(tài)*/ if(DATAdata_flag=0) /*若號碼為0*/TR0=1; /*啟動T0定時器*/ if(n=20)data_flag+; /*進行20次中斷，產(chǎn)生10個脈沖*/ n=0;TR0=0;P3_0=1;P1_7=0;delay(500);if(DATAdata_flag>0) /*若號碼>0*/TR0

43、=1; /*啟動T0定時器*/ if(n=(DATAdata_flag)*2)/*進行號碼x2次中斷，產(chǎn)生號碼個脈沖*/ data_flag+;n=0;TR0=0;P3_0=1;P1_7=0;delay(500);TR0=0;6.5 INT0外中斷服務子函數(shù)（論文）20 第 20 頁 34頁圖6.3 INT0外中斷服務子函數(shù)狀態(tài)流程INT0外中斷服務子函數(shù)用來間斷set是否按下，如按下則set鍵加1，當鍵值大于等于5時，鍵值就會回到0，并且系統(tǒng)進入低功耗待機狀態(tài)。7.12 /*INT0中斷服務子函數(shù)*/void zd_int0()interrupt 0delay(10);if(P3_2=0)s

44、et+; /功能鍵值遞增if(set>=5)set=0; /鍵值的范圍04if(set=1)flag=0x55; /向RAM區(qū)的標志flag寫入55HPCON=0x00;f=8;again:if(P3_2=0)goto again; /若按鍵未釋放，則等待 6.6 INT1外中斷服務子函數(shù)（論文）21 第 21 頁 34頁圖6.4 INT1外中斷服務子函數(shù)狀態(tài)流程INT1外中斷服務子函數(shù)主要用來查詢門控開關(guān)，它對門控開關(guān)進行多次查詢，直到第10次為止。6/*INT1中斷服務子函數(shù)*/void zd_int1()interrupt 2uchar h;f=0;for(h=0;h<10;

45、h+) /*檢查磁性開關(guān)（P3_3狀態(tài)）10次，共1秒*/delay(100);if(P3_3=0)f+;6.7 關(guān)機子程序模塊關(guān)機子程序模塊用以完成電話撥號防盜報警器進入待機工作狀態(tài)的任務（退出警戒），以實現(xiàn)主人回家后使其不再進行警戒。4/*-關(guān)機-*/void stop()if(flag=0x55)P1=0xfb;else P1=0x86; /數(shù)碼管右下角顯示"1"。 delay(1);if(flag=0x55)PCON=0x01; /*進入節(jié)電待機狀態(tài)*/delay(1);6.8 完整代碼（論文） 22 第 22 頁 34頁 #include <AT89x051

46、.H> /器件配置文件#define uchar unsigned char /變量類型的宏定義#define uint unsigned intuchar code DATA_7SEG10=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,;/*0-9數(shù)碼管段碼*/ uchar DATA20; /* 存放電話號碼的數(shù)組*/ uchar X3; /*存放時間t1數(shù)組*/ uchar Y3; /*存放時間t2數(shù)組*/ uchar flag; /*RAM區(qū)防干擾標志*/ uchar data_flag=0; /*輸入電話號碼計數(shù)器（最長二十位

47、）*/ uchar set=0; /*功能鍵值*/uchar m=0; /全局變量uchar n=0;uint f;uchar t1_flag=0; /*輸入時間1計數(shù)器（最長三位）*/ uchar t2_flag=0; /*輸入時間2計數(shù)器（最長三位）*/ uchar cnt_1=0; /*時間t1單元數(shù)學運算后暫存單元*/ uchar cnt_2=0; /*時間t2單元數(shù)學運算后暫存單元*/ /*/ void delay(uint k); /*延時子函數(shù)聲明*/void stop(); /*關(guān)機子函數(shù)聲明*/void bh(); /*撥號子函數(shù)聲明*/*/*定時器T0初始化*/void i

48、nit_timer()TMOD=0x01;TH0=-(50000/256);TL0=-(50000%256);IE=0x82;/*/*100mS定時中斷服務子函數(shù)*/void zd0()interrupt 1P3_0=!P3_0; /P3.0每100ms取反一次，送出脈沖 P1_7=!P1_7; /數(shù)碼管小數(shù)點同步閃爍n+;TH0=-(50000/256);TL0=-(50000%256);/*/*INT0中斷服務子函數(shù)*/void zd_int0()interrupt 0（論文） 23 第 23 頁 34頁 delay(10);if(P3_2=0)set+; /功能鍵值遞增if(set>

49、;=5)set=0; /鍵值的范圍04if(set=1)flag=0x55; /向RAM區(qū)的標志flag寫入55HPCON=0x00;f=8;again:if(P3_2=0)goto again; /若按鍵未釋放，則等待/*/*INT1中斷服務子函數(shù)*/void zd_int1()interrupt 2uchar h;f=0;for(h=0;h<10;h+) /*檢查磁性開關(guān)（P3_3狀態(tài)）10次，共1秒*/delay(100);if(P3_3=0)f+;/*/ /*-關(guān)機-*/void stop()if(flag=0x55)P1=0xfb;else P1=0x86; /數(shù)碼管右下角顯示

50、"1"。 delay(1);if(flag=0x55)PCON=0x01; /*進入節(jié)電待機狀態(tài)*/delay(1);/*/ /*延時1ms*K子函數(shù)*/void delay(uint k)uint i,j;for(i=0;i<k;i+)for(j=0;j<60;j+);/*/ /*-輸入時間t1-*/void in_time1()P1=0xf7;delay(1); /*數(shù)碼管顯示"一"*/ if(P3_5=0)（論文） 24 第 24 頁 34頁 delay(10); /*按下OK鍵確認并點亮小數(shù)點*/ if(P3_5=0)P1=0x7f;

51、m=0;t1_flag=0;delay(500);while(t1_flag<3)if(P3_4=0)delay(10);if(P3_4=0) /*按下UP鍵數(shù)碼管作0-9遞增顯示*/m+;if(m=10)m=0;P1=DATA_7SEGm;delay(300);P1=DATA_7SEGm;delay(1); /*若不按下UP鍵數(shù)碼管也作0-9顯示*/if(P3_5=0)delay(10);if(P3_5=0) /*按下OK鍵顯示的數(shù)據(jù)存入數(shù)組X中*/Xt1_flag=m;t1_flag+;P1=0x7f;delay(500);if(t1_flag>=3)t1_flag=0; /*

52、時間1計數(shù)器>=3時歸零*/ /*/ /*-輸入時間t2-*/void in_time2()P1=0xb7;delay(1); /*數(shù)碼管顯示"二"*/ if(P3_5=0)delay(10); /*按下OK鍵確認并點亮小數(shù)點*/ if(P3_5=0)P1=0x7f;m=0;t2_flag=0;delay(500);while(t2_flag<3)if(P3_4=0)delay(10);if(P3_4=0) /*按下UP鍵數(shù)碼管作0-9遞增顯示*/m+;if(m=10)m=0;P1=DATA_7SEGm;delay(300);P1=DATA_7SEGm;dela

53、y(1); /*若不按下UP鍵數(shù)碼管也作0-9顯示*/if(P3_5=0)（論文） 25 第 25 頁 34頁 delay(10);if(P3_5=0) /*按下OK鍵顯示的數(shù)據(jù)存入數(shù)組Y中*/Yt2_flag=m;t2_flag+;P1=0x7f;delay(500);if(t2_flag>=3)t2_flag=0; /*時間2計數(shù)器>=3時歸零*/ /*/ /*-輸入電話號碼-*/void in_data()uchar g;P1=0xb6;delay(1); /*數(shù)碼管顯示"三"*/ if(P3_5=0)delay(10);if(P3_5=0)P1=0x7f;m=0;data_flag=0; /*按下OK鍵確認并點亮小數(shù)點*/for(g=0;g<20;g+)DATAg=10;delay(500); /*同時DATA數(shù)組中全部寫入10*/while(1)if(P3_4=0)delay(10); /*按下UP鍵數(shù)碼管作0-9遞增顯示*/if(P3_4=0)m+;if(m=10)m=0;P1=DATA_7SEGm;delay(300);P1=DATA_7SEGm;delay(1);/*若不按下UP鍵數(shù)碼管也作0-9顯示*/if(P3_5=0)delay(10);if(P3_5=0