單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、分 類 號：TP315 單位代碼：10452學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)姓 名 秦琴 學(xué) 號 200615440203年 級 2006專 業(yè) 通信工程系 （院） 信息學(xué)院指導(dǎo)教師 徐波2010年 4 月 23日Anti-theft alarm system based on MCU controlByQin QinSupervisor: Xu BoApril 2010誠 信 聲 明本人呈交給臨沂師范學(xué)院的這篇畢業(yè)論文，除了所注參考文獻(xiàn)和世所公認(rèn)的文獻(xiàn)外，全部是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下的設(shè)計(jì)成果。學(xué)生簽名：日 期：經(jīng)檢查該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）為獨(dú)立完成，不存在抄襲現(xiàn)象。指導(dǎo)老

2、師簽名：日期基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對防盜、防劫、防火保安設(shè)備的需求量大大增加。針對偷盜、搶劫、火災(zāi)、煤氣泄漏等事故進(jìn)行檢測和報(bào)警的系統(tǒng)，其需求也越來越高。本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)對防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)要求能對16個(gè)以上的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行自動監(jiān)測。是以單片機(jī)為核心構(gòu)成防盜報(bào)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(bào)警檢測，若有報(bào)警事故發(fā)生，可向外界發(fā)出聲光報(bào)警信號。設(shè)計(jì)運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)了一新穎紅外線防盜報(bào)警器。而本設(shè)計(jì)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

3、類型的情況。具體到設(shè)計(jì)時(shí),又分硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)主要分兩大部分：單片機(jī)部分和檢測部分。軟件設(shè)計(jì)分主程序設(shè)計(jì)和中斷子程序設(shè)計(jì)。在完成正文部分后，主要工作就是要進(jìn)行調(diào)試，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)現(xiàn)象，軟件和硬件都要作必要的修改。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；報(bào)警器；傳感器基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)Abstract With the economic development, people's security, anti-robbery, fire greatly increased the demand for security equipment. For theft, robbery, f

4、ire, gas leakage detection and alarm incident systems, their needs become more sophisticated. This design is the use of microcomputer control of the anti-theft alarm system, the system requirements can be more than 16 monitoring points for automatic monitoring. Is a single chip as the core component

5、s of anti-theft alarm system, in order to complete user keyboard input, digital (Ke Han Zi LCD) Xian Shi, Guzhangzhuangtai Zhishiweizhu, complete Baojingjiance, if Baojing accident could have happened to Waijie audible and visual alarms signal. Design using microcontroller technology to design a new

6、 infrared burglar alarm. The input of this part of the design is mainly a variety of sensors. Different types of detectors with a variety of different means of detecting intrusions; the different roles of the sensors can also detect different types of situations. Specific to the design, is divided i

7、nto hardware and software design, hardware design, two main parts: MCU part and test part. Software design and interrupt subroutine sub main program design. After completing the body of the main work is to debug, the phenomenon is expected to achieve design, software and hardware must make the neces

8、sary changes.Key words：single-chip microcomputer；alarm；sensor基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目 錄前 言 . 1第1章方案選擇論證 . 31.1單片機(jī)的選擇 . 31.2顯示器工作原理及其選擇 . 31.3液晶顯示和數(shù)碼顯示 . 31.4 防盜報(bào)警選擇傳感器的選擇 . 4第2章單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) . 52.1硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) . 52.2AT89C51芯片的介紹 . 52.2.1引腳功能 . 62.2.2 結(jié)構(gòu)原理 . 72.2.3AT89C51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器相關(guān)的控制寄存器介紹 . 92.2.4MAX708芯片介紹 . 92.3

9、 單片機(jī)復(fù)位設(shè)置 . 102.4 8255A芯片介紹 . 112.4.1 8255A的引腳和結(jié)構(gòu) . 112.4.2 8255的工作方式 . 122.4.3 8255的控制字 . 152.5 AT89C51與8255的接口電路 . 152.6 顯示部分 . 162.6.1七段顯示譯碼器 . 162.6.2 7448譯碼驅(qū)動 . 172.6.3 單片機(jī)與7448譯碼驅(qū)動器及LED的連接 . 182.6.4外部地址鎖存器 . 19第3章檢測信號放大電路設(shè)計(jì) . 213.1 熱釋紅外線傳感器典型電路 . 213.2 紅外光敏二極管警燈電路 . 223.2.1 光敏二極管控制電路 . 233.3紅外線

10、探測信號放大電路設(shè)計(jì) . 243.3.1光電耦合器驅(qū)動接口 . 263.3.2 集成電路運(yùn)算放大器 . 273.3.3精密多功能運(yùn)算放大器INA105 . 273.3.4 低功耗、雙運(yùn)算放大器LM358 . 29第4章軟件設(shè)計(jì) . 314.1主程序設(shè)計(jì) . 314.2 核對子程序設(shè)計(jì) . 324.3 中斷子程序設(shè)計(jì) . 324.4 讀數(shù)子程序設(shè)計(jì) . 33基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.5 程序設(shè)計(jì)說明 . 344.6 程序清單 . 35結(jié) 論 . 39參考文獻(xiàn) . 40致謝 . 41基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)前 言單片機(jī)現(xiàn)在已越來越廣泛地應(yīng)用于智能儀表、工業(yè)控制、日常生活等很多領(lǐng)域

11、，可以說單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到人類的生活、工作的每一個(gè)角落，這說明它和我們每個(gè)人的工作、生活密切相關(guān)，也說明我們每個(gè)人都有可能和有機(jī)會利用單片機(jī)去改造你身邊的儀器、產(chǎn)品、工作與生活環(huán)境。紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，他在各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。由于他是不可見光，因此用他做防盜報(bào)警監(jiān)控器，具有良好的隱蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干擾能力強(qiáng)。這種監(jiān)控報(bào)警裝置廣泛應(yīng)用與博物館、單位要害部門和家庭的防護(hù)。通常紅外線發(fā)射電路都是采用脈沖調(diào)制式。紅外接收電路首先將接收到的紅外光轉(zhuǎn)換為電信號，并進(jìn)行放大和解調(diào)出用于無線發(fā)射電路的調(diào)制信號。當(dāng)無人遮擋紅外光時(shí)，鎖相環(huán)輸出低電平，報(bào)警處于監(jiān)控狀態(tài)；

12、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(qū)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(bào)警信號，并可區(qū)分報(bào)警地點(diǎn)。當(dāng)我們考慮的范圍廣一點(diǎn)：若是在小區(qū)每一住戶內(nèi)安裝防盜報(bào)警裝置。當(dāng)住戶家中無人時(shí)，可把家庭內(nèi)的防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置為布防狀態(tài)，當(dāng)竊賊闖入時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動發(fā)出警報(bào)并向小區(qū)安保中心報(bào)警。周界報(bào)警系統(tǒng)：在小區(qū)的圍墻上設(shè)置主動紅外對射式探測器，防止罪犯由圍墻翻入小區(qū)作案，保證小區(qū)內(nèi)居民的生活安全。有的防盜報(bào)警系統(tǒng)還連有上位機(jī)。將探測器發(fā)回的現(xiàn)場信號按防區(qū)的類型與主機(jī)的工作狀態(tài)（布防、撤防）作出邏輯判斷，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警。一個(gè)防盜系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在報(bào)警主機(jī)的功能上。本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)

13、對防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)要求能對16個(gè)以上的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行自動監(jiān)測。是以單片機(jī)為核心構(gòu)成防盜報(bào)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(bào)警檢測，若有報(bào)警事故發(fā)生，可向外界發(fā)出聲光報(bào)警信號。系統(tǒng)基本框圖如下所示:1基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)防盜報(bào)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(diǎn)進(jìn)行自動監(jiān)測。一旦出現(xiàn)盜情，由單片機(jī)接收有效信號，并發(fā)出報(bào)警命令，即進(jìn)行聲光報(bào)警，并指示被盜地點(diǎn)，提醒有關(guān)人員進(jìn)行有關(guān)措施。該防盜報(bào)警系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。若更換其他的傳感器，該系統(tǒng)還可以用于火災(zāi)報(bào)警、煤氣泄漏等報(bào)警。2基于單片機(jī)控制防

14、盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第1章 方案選擇論證1.1單片機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)采用低功耗，高性能的89C51單片機(jī),北京集成電路設(shè)計(jì)中心推出的BIATu89C51的單片機(jī)。是一種低功耗，高性能的含有4K字節(jié)快檫寫可編程檫除只讀存儲器（EEPORM）的8位CMOS單片機(jī)，時(shí)鐘頻率高達(dá)24MHZ，與8031的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。芯片上的EEPROM允許在線（5V）電檫除，點(diǎn)寫入或采用通用的非易失存儲器對程序存儲器重復(fù)編程。此外，BIATu89C51還支持由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。由于芯片內(nèi)的4程序存儲器可在線或用編程器重復(fù)編程，受到了應(yīng)用設(shè)計(jì)者的歡迎，并得到較為廣泛的

15、應(yīng)用。1.2顯示器工作原理及其選擇點(diǎn)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(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二級管恒定地導(dǎo)通或截止，例如7段顯示器a,b,c,d,e,f導(dǎo)通,g截止，顯示0。這種顯示方式每一位都需要有一個(gè)8位輸出口控制，靜態(tài)顯示時(shí)，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(qū)動。在單片機(jī)串行口方式0應(yīng)用中，也是采用靜態(tài)顯示方法。當(dāng)顯示器位數(shù)較少時(shí)采用靜態(tài)顯示的方 法是適合的。當(dāng)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(diǎn)亮顯示器各個(gè)位（掃描），對于顯示器的每一位來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一

16、次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個(gè)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(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共位只需要一個(gè)I/O口（稱為掃描口），控制顯示器的各位所 顯示的字型也需一個(gè)8位口（稱為段數(shù)據(jù)口），為了防止閃爍，顯示的時(shí)間在12ms。1.3液晶顯示和數(shù)碼顯示LED是一種離子注入型全固體半導(dǎo)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(qū)動，極微小功耗，與CMOS功耗電路可直接匹配，是LSI的孿生兄弟，此外其極

17、薄的扁平結(jié)構(gòu)立刻眼在極亮的環(huán)境光下使用，以及信息容量大，生產(chǎn)容易 3基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等等，都充分顯示了它的優(yōu)越性能。但是液晶顯示一個(gè)最大的缺點(diǎn)，是工作溫度范圍較窄，特別是低濕范圍不夠，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(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三者統(tǒng)一。在本設(shè)計(jì)中只需要使用幾個(gè)數(shù)字來表示被盜地點(diǎn)，用液晶顯示就顯得浪費(fèi)了，而數(shù)碼顯示就簡單便宜了。1.4 防盜報(bào)警選擇傳感器的選擇目前，用于防盜報(bào)警的傳感器,市場上大多為紅外線或微波類產(chǎn)品，分為主動式和被動式二種。由于誤報(bào)等原因本設(shè)計(jì)采用被動式探頭。它的工作原理比較簡單：發(fā)射器按一定的頻率發(fā)射出

18、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(dāng)一發(fā)一收的頻率經(jīng)中心控制器判別一致時(shí)，表明波束行進(jìn)的方向沒有物體存在。反之，光束行進(jìn)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(bào)警信號。而本設(shè)計(jì)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(guān)等，系統(tǒng)將所得的信號進(jìn)行邏輯判斷，發(fā)出警報(bào)。常用的傳感器有對射紅外探測器、磁控管（門磁）、震動開關(guān)、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(nèi)的門、窗、敞開的陽臺、固定玻璃、保險(xiǎn)箱等的異常情

19、況進(jìn)行監(jiān)測，而且還能對家中的火警進(jìn)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(bào)警控制。本設(shè)計(jì)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。4基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第2章單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)由于該系統(tǒng)主要用于多點(diǎn)集中檢測報(bào)警，故應(yīng)能對受監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測，為防止誤報(bào)警，當(dāng)檢測到某點(diǎn)有盜請時(shí)該系統(tǒng)應(yīng)延時(shí)再進(jìn)行檢測一次，若確有盜情方可報(bào)警，并用數(shù)字指示出被盜地點(diǎn)。該系統(tǒng)的傳感器可選用接觸式、斷開式等開關(guān)量傳感器；系統(tǒng)終端部分選用音響報(bào)警電路及數(shù)碼顯示電路；其中數(shù)碼顯示由譯碼驅(qū)動

20、器譯碼驅(qū)動。本章節(jié)主要介紹單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及其相關(guān)芯片的概述和各部分的接口電路。2.1硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示，主機(jī)選用89C51單片機(jī)，地址鎖存器選用74LS373，數(shù)碼顯示部分選用共陰極數(shù)碼管，放大器、揚(yáng)聲器及多點(diǎn)檢測電路選用8255并行I/O口。由于8255每片3個(gè)口，每個(gè)有8個(gè)點(diǎn)，故每片8255可監(jiān)測24個(gè)房間，若需要，還可以增加8255的數(shù)量。圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件總圖2.2AT89C51芯片的介紹AT89系列單片機(jī)（簡稱89系列單片機(jī)）是ATMEL公司的8位Flash單片機(jī)。這個(gè)系列單片機(jī)最吸引人的特點(diǎn)就是在片內(nèi)含有Flash存儲器，因此它有著十分廣泛的用途，特

21、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。5基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)89系列單片機(jī)是以8031核構(gòu)成的，所以與8051系列單片機(jī)相互兼容。這個(gè)系列對于以8051為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來說，進(jìn)行取代和構(gòu)造十分容易。89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與80C51相近，主要含有以下幾個(gè)部件： 1.8031CPU；2.振蕩電路；3.總線控制部件；4.中斷控制部件；5.片內(nèi)Flash存儲器； 6.片內(nèi)RAM；7.并行I/O接口；8.定時(shí)器； 9.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（1）P0口8位、漏極開路的雙向I/O口。當(dāng)使用片外存儲器及擴(kuò)展I/O口時(shí)

22、，P0口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用。 P0口也可做通用I/O口使用，但需要加上拉電阻，變?yōu)闇?zhǔn)雙向口。當(dāng)作為普通輸入時(shí)，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P0口可驅(qū)動8個(gè)TTL負(fù)載。（2）P1口8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P1口是為用戶準(zhǔn)備的I/O雙向口。（3）P2口8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)使用片外存儲器或外擴(kuò)I/O口時(shí)，P2口輸出高8位地址。P2口也也可做通用I/O口使用。用做輸入時(shí)，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P2口可驅(qū)動4個(gè)TTL負(fù)載。 （4）P3口8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。P3口也可做通用I/O口使用。用做輸入時(shí)，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P3口還提供各種替代功能，如表

23、2.1所示。6基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2、控制信號線（1）RST復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，在RST引腳施加兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)晶振周期）以上的高電平，將器件復(fù)位。（2）當(dāng)當(dāng)（3） 外部程序存儲器訪問允許信號EA（External Access Enable）。 信號接地時(shí)，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器，地址為0000HFFFFH；片外程序存儲器讀選通信號PSEN（Program Stroe Enable）,低電平有有效時(shí)，程序存儲器內(nèi)容被送至P0口（數(shù)無效。 接VCC時(shí)，對ROM的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。 效。在片外程序存儲器

24、取址期間，當(dāng) 據(jù)總線）；在訪問外部RAM時(shí)，（4）低字節(jié)地址鎖存信號ALE（Address Latch Enable）。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE下降沿將P0口輸出的低8位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)分時(shí)傳送。此外，ALE端連續(xù)輸出正脈沖，頻率為晶振頻率的1/6，可用做外部定時(shí)脈沖使用，但要注意，每次訪問外RAM時(shí)要丟失一個(gè)ALE脈沖。3、電源線（1）VCC電源電壓輸入引腳。（2）GND電源地。4、外部晶振引線（1）XTAL1片內(nèi)振蕩器反向放大器和時(shí)鐘發(fā)生線路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩器，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。2.2.2 結(jié)構(gòu)原理AT89C51基本組成框圖如圖2.3所示。下

25、面簡要說明各部分的組成及功能：7基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖2.3 AT89C51基本組成框圖(1)中央處理器單片機(jī)的中央處理器（CPU）是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制操作。中央處理器主要包括運(yùn)算器和控制器。運(yùn)算器主要用來實(shí)現(xiàn)算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作。其中包括算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序狀態(tài)字PSW和兩個(gè)暫存器等?？刂破魇亲R別指令并根據(jù)指令性質(zhì)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)內(nèi)各組成單元進(jìn)行工作的部件。控制器主要包括程序計(jì)數(shù)器PC（Program Counter）、PC增量器、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)及控制邏輯電路等。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(jìn)行定時(shí)和邏輯

26、控制。(2)存儲器單片機(jī)內(nèi)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(diào)試成功之后就永久性地駐留在程序存儲器中，在停機(jī)斷電狀態(tài)下代碼也不會丟失。程序存儲器在操作運(yùn)行過程中只讀不寫，因而又被稱為只讀存儲器ROM（Read Only Memory）。用隨機(jī)存儲器RAM（Random Access Memory）來存儲程序運(yùn)行期間的工作變量和數(shù)據(jù)，所以又被稱為數(shù)據(jù)存儲器。一定容量的RAM集成在單片機(jī)內(nèi)，提高了單片機(jī)的運(yùn)行速度，也降低了功耗。標(biāo)準(zhǔn)AT89單片機(jī)的程序存儲器采用4KB的快速擦寫存儲器Flash Memory,編程和擦除完全是電氣實(shí)現(xiàn)

27、。標(biāo)準(zhǔn)AT89單片機(jī)含有128*8位RAM，采用單字節(jié)地址。實(shí)際上片內(nèi)的字節(jié)地址空間是256個(gè)（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8基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)CPU與外圍設(shè)備的信息的交換都要通過接口電路來進(jìn)行。這主要是解決CPU的高速處理能力和外部設(shè)備低速運(yùn)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(shí)也提高了CPU對外的驅(qū)動能力，輸出接口電路具有鎖存器和驅(qū)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(shí)鐘振蕩電路單片機(jī)芯片內(nèi)部

28、有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容都需要外接。AT89C51的晶振頻率為高為24MHz。2.2.3AT89C51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器相關(guān)的控制寄存器介紹(1)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器TCON(2)工作方式控制寄存器TMODTMOD用于設(shè)定定時(shí)器/計(jì)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：C/T 計(jì)數(shù)方式/定時(shí)方式選擇位。C/T=0，選擇定時(shí)工作方式；C/T=1，選擇計(jì)數(shù)工作方式。M1和M0 工作方式選擇位。M1M0=00，選擇工作方式0；M1M0=01，選擇工作方式1；M1M0=10，選擇工作方式2；M1M0=11，選擇工作方式3。(3)中斷允許寄存器IE(

29、4)中斷優(yōu)先級寄存器IP2.2.4MAX708芯片介紹MAX708 具有比較器、手動復(fù)位、兩組復(fù)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(shí)輸出高電平有效和低電平有效的復(fù)位信號。復(fù)位信號可由VCC電壓、手動復(fù)位輸入、或由獨(dú)立的比較器觸發(fā)。獨(dú)立的比較器可用于監(jiān)視第二個(gè)電源信號，為處理器提供電壓跌落的預(yù)警功能。這一功能是為器件發(fā)出復(fù)位信號前的正常關(guān)機(jī)、向操作者發(fā)送警報(bào)、或電源切換而考慮的。1、特性9基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(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(dú)立比較器； (3)手動復(fù)位輸入； (4)需要100uA的

30、電源電流； (5)復(fù)位域值為：2.63V、2.93V、3.08V； 2、引腳圖MAX708的引腳圖如右所示：圖2.4 MAX708 的管腳圖2.3 單片機(jī)復(fù)位設(shè)置RST引腳是復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，在RST引腳施加兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)晶振周期）以上的高電平，將器件復(fù)位。接口電路如圖2.5所示。圖2.5 MAX708與89C51的接口電路圖圖2.5中的時(shí)鐘復(fù)位電路現(xiàn)在用的是一塊MAX708芯片，因?yàn)?255也需要復(fù)位，用該芯片可以使單片機(jī)和8255同時(shí)復(fù)位。所以,MAX708與AT89C51及8255的接口電路如2.6所示。10基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖2.6 M

31、AX708與89C51及8255A的接口電路圖2.4 8255A芯片介紹8255A是INTEL公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個(gè)8位的并行I/O口分別稱為PA口、PB口、PC口又分為高4位口（PC7PC4）和低4位（PC3PC0），它們都可以通過軟件編程來改變I/O口的工作方式。8255A可以與單片機(jī)直接接口，具體接口電路圖如圖2.10所示。2.4.1 8255A的引腳和結(jié)構(gòu)8255A的引腳如圖2.7a所示。8255A的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.7b所示。它由以下幾個(gè)部分組成：1、數(shù)據(jù)端口A、B、C8255A有三個(gè)位并行口，PA、PB和PC。都可以選擇作為輸入輸出工作模式，但在功能和結(jié)構(gòu)上有一

32、些差異。（1） PA口：一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器；一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。（2） PB口：一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器；一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。（3） PC口：一個(gè)8位的輸出鎖存器；一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。通常PA口、PB口作為輸入輸出口，PC可作為輸入輸出口，也可在軟件的控制下，分為兩個(gè)4位的端口，作為端口A、B選通方式操作時(shí)的狀態(tài)控制信號。2、D0D7：8位三態(tài)雙向輸入/輸出通道是8255A與CPU接口的數(shù)據(jù)總線。3、RESET：高電平動作。復(fù)位時(shí)，8255A的PA、PB、PC口與控制寄存器將被消除，PA、PB、PC口皆被設(shè)定為輸入口模式。4、/CS：芯片選擇，低電平動作。當(dāng)/CS

33、=0時(shí)，8255A被選擇；當(dāng)/CS=1時(shí)，8255A無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸。5、/RD：讀取使能，低電平動作。/RD=0且/CS=0時(shí)，CPU從8255A讀取數(shù)據(jù)。6、/WR：寫入使能，低電平動作。/WR=0且/CS=0時(shí)，CPU將數(shù)據(jù)寫入8255A。7、A0、A1：地址選擇線，用來選擇8255A的PA口、PB口、PC口和控制寄存器。如表2.2所示。表2.2 地址選擇11基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(1)8255A的方塊圖包括4個(gè)部分：（如圖2.7b所示）數(shù)據(jù)總線緩沖器（Data Bus Buffer）讀/寫控制邏輯（R/W Control Logic）A、B組控制

34、單元(Group A & Group B Control)PA口、PB口、PC口（PA0PA7,PB0PB7,PC0PC7）(2)數(shù)據(jù)總路線緩沖器：三態(tài)雙向8位用來傳輸數(shù)據(jù),為CPU和8255間的接口。當(dāng)CPU執(zhí)行“讀取”或“寫入”時(shí)，都經(jīng)由此數(shù)據(jù)總線緩沖器傳送或接收數(shù)據(jù)碼、控制命令碼等。(3)讀/寫控制邏輯：其功能是用來控制數(shù)據(jù)與控制字的傳輸。從CPU接收到A0、A1、/RD、/WR、/CS及RESET等控制信號，然后產(chǎn)生各種不同動作。當(dāng)RESET復(fù)位時(shí)，控制寄存器被清除，且PA、PB、PC口被設(shè)定為輸入口，因此RESET引腳應(yīng)與CPU的RESET接在一起，產(chǎn)生一致的復(fù)位動作。/CS

35、、/RD與/WR均為低電平使能,當(dāng)/CS=0時(shí),8255A被使能,A0、A1為寄存器尋址輸入線，配合/RD、/WR用來選擇3個(gè)輸入輸出寄存器、控制寄存器,并控制信息傳送方向。如表2.3所示。（4）A組和B組控制電路：這是兩組根據(jù)CPU的命令字控制8255工作方式的電路。每組控制電路從讀、寫控制邏輯接受各種命令，從內(nèi)部數(shù)據(jù)接受控制字（即指令）并發(fā)出適當(dāng)?shù)拿畹较鄳?yīng)的端口。A組控制電路控制A口及C口的高4位；B組控制電路控制B口及C的低4位。2.4.2 8255的工作方式8255有3中工作方式，即方式0、方式1、方式2，如圖2.8所示。1、方式0（基本輸入/輸入方式）。這種方式不需要任何選通信號。

36、兩個(gè)8位端口（口A和口B）和兩個(gè)4位端口（口C）。A口、B口及C口的高4位和低4位都可以設(shè)定為輸入或輸出。作為輸出口時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)都被鎖存；作為輸入口時(shí)，輸入數(shù)據(jù)不鎖存。在方式0時(shí)，各個(gè)端口的輸入、輸出可有16種不同的組合。12基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2、方式1（選通輸入/輸出方式）。在這種方式下,A、B、C三個(gè)口分為兩組：A組包括A口和C口的高4位，A口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口，若懸河C口的高4位用來作為輸入/輸出操作的控制和同步信號；B組包括B口和C口的低4位，B口同樣由編程設(shè)定輸入或輸出口，C口的低4位用來作為輸入/輸出操作的控制和同步信號；任何一個(gè)端口都有可做為輸入或輸出；

37、若只有一個(gè)端口工作于方式1，余下的13位，可以工作在方式0下；A口和B口的輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)都被鎖存。圖2.7 8255A引腳和結(jié)構(gòu)圖b. 內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)13基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3、方式2（雙向總線方式）。在這種方式下，A口為8位雙向總線，C口的PC3PC7用來作為輸入/輸出的同步控制信號。在這種情況下，B口和C口的PC0PC2只能編程方式為0或方式1工作。圖2.8 8255的三種工作方式A 方式0 b 方式1 c 方式214基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.4.3 8255的控制字8255有兩種控制字，即控制A口、B口、C口的工作方式的方式控制字和控制C口各位置位/復(fù)位控制字，兩種

38、控制字寫入的控制寄存器相同，只是用D7位來區(qū)分哪一種控制字。D7=1時(shí)為C口置位/復(fù)位控制字。兩種控制字的格式和定義如下圖所示:a b圖2.9 8255的控制字格式a方式選擇控制字 b C口置/復(fù)位控制字2.5 AT89C51與8255的接口電路在89C51單片機(jī)上擴(kuò)展一片8255A芯片，無需外加任何邏輯電路，其接口如圖2.10所示。圖中8255A的PA口地址為7CH，PB口地址為7DH，PC口地址為7EH，控制字寄存器地址為7EH。這里8951單片機(jī)對8255采用了線性選址法。15基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖2.10 89C51與8255A的接口電路圖2.6 顯示部分在數(shù)字測量儀表和各

39、種數(shù)字系統(tǒng)種，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方供人們直觀讀取測量和運(yùn)算的結(jié)果；另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此數(shù)字顯示是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分，本設(shè)計(jì)中發(fā)生盜情時(shí)要讓主人知道具體發(fā)生在哪點(diǎn)，所以直觀地用LED顯示數(shù)字1、2、3、4，表示相對應(yīng)的地點(diǎn)，很是一目了然。并且采用7448譯碼驅(qū)動,為軟件提供了方便。2.6.1七段顯示譯碼器數(shù)字顯示通常由譯碼器、驅(qū)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(qū)動器分別進(jìn)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(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)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

40、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(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。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?dāng)?shù)字。在實(shí)際應(yīng)用中，1015并不采用，而是兩位數(shù)字顯示器進(jìn)行顯示。a. 分段布置圖 b.段組合圖16基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)VCCc. 共陽極 d.共陰極2.6.2 7448譯碼驅(qū)動 如前所述,分段式數(shù)碼管是利用不同發(fā)光段組合的方式顯示不同數(shù)碼管的。因此，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(jīng)譯碼器譯出，然后經(jīng)驅(qū)動器點(diǎn)亮對應(yīng)的段。例如，對于8421碼的0011狀態(tài)，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為3，則譯

41、碼驅(qū)動器應(yīng)使a、b、c、d、g各段點(diǎn)亮，即對應(yīng)于某一組數(shù)碼，譯碼器應(yīng)有確定的幾個(gè)輸出端有信號輸出，這是分段式數(shù)碼管電路的主要特點(diǎn)。下面介紹常用的7448七段顯示譯碼器。7448七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅(qū)動共陰極顯示器。7448的功能如表2.4所示。它有3個(gè)輔助控制端LT、RBI、BI/RBO，現(xiàn)分別簡要說明如下：滅燈輸入BI/RBOBI/RBO是特殊控制端，有時(shí)作為輸入，有時(shí)作為輸出。當(dāng)BI/RBO作為輸入使用且BI=0時(shí)，無論其他輸入端是什么電平，所有各段輸出ag均為0，所以字型熄滅。 試燈輸入LT當(dāng)LT=0時(shí)，BI/RBO是輸出端，且RBO=1，此時(shí)，無論其他輸入端是什么狀態(tài)，所

42、有各段輸出ag均為1，顯示字型為動態(tài)滅零輸入RBI當(dāng)LT=1，RBI=0且輸入代碼DCBA=0000時(shí)，各段輸出ag均為低電平，與BCD碼相應(yīng)的字型0熄滅，故稱“滅零”。利用LT=1，RBI=0可以實(shí)現(xiàn)某一位0的“消隱”。此時(shí)BI/RBO是輸出端，且RBO=0。動態(tài)滅零輸出RBOBI/RBO作為輸出使用時(shí)，受控于LT和RBI。當(dāng)LT=1且RBI=0，輸入代碼DCBA=0000時(shí)RBO=0；若LT=0或者LT=1且RBI=1，則RBO=1。該端主要用于顯示多位數(shù)字時(shí)，多個(gè)譯碼之間的連接。17 。該輸入端常用于檢查7448本身及顯示器的好壞?；趩纹瑱C(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從功能表可以看出，對輸入

43、代碼0000，譯碼條件是：LT和RBI同時(shí)等于1，而對其他輸入代碼則要求LT=1，這時(shí)候譯碼器各段ag輸出的電平是由輸入BCD碼決定的，并且滿足顯示字型的要求。2.6.3 單片機(jī)與7448譯碼驅(qū)動器及LED的連接現(xiàn)直接用7448譯碼驅(qū)動LED顯示數(shù)字，直觀明了，在軟件方面也有優(yōu)點(diǎn)。7448的輸入接單片機(jī)一般I/O口，電阻起限壓作用。單片機(jī)與7448譯碼驅(qū)動器及LED的接18基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)口電路如下所示。圖2.13 單片機(jī)與7448譯碼驅(qū)動器及LED的連接圖2.6.4外部地址鎖存器單片機(jī)中的16位地址，分為高8位（A15A8）和低8位（A70）。高8位由P2口輸出，低8位由P0

44、輸出。而P0口同時(shí)又是數(shù)據(jù)輸入/輸出接口，故在傳送時(shí)采用分時(shí)方式，先輸出低8位地址，然后再傳送數(shù)據(jù)。但是，在對外部存儲器進(jìn)行讀/寫操作時(shí)，地址必須保持不變，這就需要適當(dāng)?shù)募拇嫫鞔娣诺?位地址，這個(gè)外接的寄存器就稱為地址鎖存器。在進(jìn)行外部存儲器擴(kuò)展時(shí)，凡具有輸入/輸出控制的8位寄存器均可作為地址鎖存器8。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。引腳說明：1. STB:數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號,高電平有效.當(dāng)該信號為高電平時(shí),外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器,負(fù)跳變時(shí),數(shù)據(jù)鎖存。2. /OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，低電平有效。當(dāng)該信號為低電平時(shí)，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號為高電平時(shí)，輸出線為高阻態(tài)。 3. D0D7：8位數(shù)據(jù)輸入線。 4. Q0Q7：8位數(shù)據(jù)輸出線。19基于單片機(jī)控制防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（a）74LS273 (