傳感器課程設(shè)計紅外(共30頁)

1、入侵(rqn)探測系統(tǒng)設(shè)計摘要(zhiyo)：隨著社會(shhu)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的提高，人們已經(jīng)不再僅僅滿足對住宅舒適、安逸的追求，對住所安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。本入侵探測系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器作為數(shù)據(jù)的采集傳感器，采用單片機(jī)作為主控核心，由聲音和燈光作為報警輸出，供電電源采用5V供電。該系統(tǒng)具有成本低、安裝簡便、系統(tǒng)功耗低、抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點，能夠達(dá)到安全準(zhǔn)確的實現(xiàn)預(yù)警的效果。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；紅外傳感器；數(shù)據(jù)采集；報警電路目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc438560669 第1章緒論 PAGEREF _Toc4

2、38560669 h 4 HYPERLINK l _Toc438560670 1.1 目的意義 PAGEREF _Toc438560670 h 4 HYPERLINK l _Toc438560671 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc438560671 h 4 HYPERLINK l _Toc438560672 第2章 相關(guān)技術(shù) PAGEREF _Toc438560672 h 7 HYPERLINK l _Toc438560673 2.1 紅外傳感器 PAGEREF _Toc438560673 h 7 HYPERLINK l _Toc438560674 2.1.1 紅外輻射及紅外

3、輻射源 PAGEREF _Toc438560674 h 7 HYPERLINK l _Toc438560675 2.2 熱釋電紅外傳感器 PAGEREF _Toc438560675 h 8 HYPERLINK l _Toc438560676 2.2.1 熱釋電紅外傳感器原理 PAGEREF _Toc438560676 h 8 HYPERLINK l _Toc438560677 2.3 單片機(jī) PAGEREF _Toc438560677 h 9 HYPERLINK l _Toc438560678 2.3.1 單片機(jī)簡介 PAGEREF _Toc438560678 h 9 HYPERLINK l

4、_Toc438560679 2.3.2 單片機(jī)特點 PAGEREF _Toc438560679 h 9 HYPERLINK l _Toc438560680 2.4 C語言簡介 PAGEREF _Toc438560680 h 12 HYPERLINK l _Toc438560681 2.4.1 C語言的產(chǎn)生與發(fā)展 PAGEREF _Toc438560681 h 12 HYPERLINK l _Toc438560682 2.4.2 C語言的特點 PAGEREF _Toc438560682 h 12 HYPERLINK l _Toc438560683 第3章 方案設(shè)計 PAGEREF _Toc438

5、560683 h 14 HYPERLINK l _Toc438560684 第4章 硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc438560684 h 15 HYPERLINK l _Toc438560685 4.1 單片機(jī)最小新系統(tǒng) PAGEREF _Toc438560685 h 15 HYPERLINK l _Toc438560686 4.2 人體紅外檢測傳感器電路 PAGEREF _Toc438560686 h 16 HYPERLINK l _Toc438560687 4.3 紅外模塊 PAGEREF _Toc438560687 h 18 HYPERLINK l _Toc438560688 4.4

6、 聲光報警模塊 PAGEREF _Toc438560688 h 19 HYPERLINK l _Toc438560689 4.5 電源模塊 PAGEREF _Toc438560689 h 20 HYPERLINK l _Toc438560690 第5章 軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc438560690 h 21 HYPERLINK l _Toc438560691 5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc438560691 h 21 HYPERLINK l _Toc438560692 5.2 中斷程序設(shè)計 PAGEREF _Toc438560692 h 22 HYPERLINK l _

7、Toc438560693 5.2.1 中斷概念 PAGEREF _Toc438560693 h 22 HYPERLINK l _Toc438560694 5.2.2 MCS-51的中斷系統(tǒng) PAGEREF _Toc438560694 h 22 HYPERLINK l _Toc438560695 5.2.2 中斷程序編寫 PAGEREF _Toc438560695 h 23 HYPERLINK l _Toc438560696 第6章 心得體會 PAGEREF _Toc438560696 h 25 HYPERLINK l _Toc438560697 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc4385606

8、97 h 26 HYPERLINK l _Toc438560698 附件 PAGEREF _Toc438560698 h 27緒論(xln)1.1 目的意義隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對其住宅的要求也越來越高，表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適、溫馨的住所，而且對安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。相反地，經(jīng)濟(jì)的快速增長也帶來了相當(dāng)大的負(fù)面社會效應(yīng)，城鄉(xiāng)、區(qū)域收入差距進(jìn)一步拉大，流動人口也開始迅速增加，盜竊、入室(r sh)搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增長趨勢，人們越來越渴望有一個安全生活的空間，但是犯罪分子的作案手段越來越高明，他們甚至采用一些高科技的作案手段，傳統(tǒng)(chuntn

9、g)的依靠安裝防盜門窗、或靠人防的防范方式越來越不能滿足人們對安全防范的要求。這時，人們迫切需要一種智能型的家庭防盜報警系統(tǒng)，能可靠的進(jìn)行日常安全防范工作，及時發(fā)現(xiàn)各種險情并通知戶主，防范險情于未然，最大限度的保證居民的生命財產(chǎn)安全。于是有關(guān)家庭、辦公室和倉庫等處的安全防范和自動報警系統(tǒng)的開發(fā)研制日益被業(yè)界所重視，現(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了各種名目繁多的報警裝置，但多由于可靠性較差、功能單一或造價高而未得到廣泛應(yīng)用。而隨著電子通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，單片微機(jī)以其具有體積小、價格低、集成度高、性價比高等突出優(yōu)點已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機(jī)床、數(shù)據(jù)采集以及各種家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用。因此利用單片機(jī)和相

10、應(yīng)傳感器來開發(fā)一種適合于家庭的低價位、運行可靠的智能型安全防范報警系統(tǒng)安全防范系統(tǒng)，將具有廣泛的應(yīng)用前景。紅外線作為一種不可見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外報警器種類繁多、功能各異。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器,作為入侵探測系統(tǒng)的傳感器。還有紅外監(jiān)控?zé)o線報警器,超聲波防盜報警器,紅外線防盜報警器，高靈敏紅外報警器，觸摸式延時防盜報警器, 觸摸式防盜報警器,紅外報警器, 紅外線聲光報警器等。通過本入侵探測系統(tǒng)的設(shè)計充分的將所學(xué)到的理論知識應(yīng)到了實踐當(dāng)中。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從上世紀(jì)初，報警系統(tǒng)就已經(jīng)在北美稍具雛形。在北美，報警呼救箱放置在街頭

11、巷尾，在呼救時發(fā)出聲響提示，以尋求附近警察(jn ch)的幫助；同時，這種呼救箱直接連接到附近的警局，使得稍遠(yuǎn)一些的警察也能夠收到呼救信息。隨后，由于通信技術(shù)的發(fā)展，提供遠(yuǎn)程通信服務(wù)的電報公司加入到這個行業(yè)中，從而使得(sh de)報警信息可以通達(dá)到更遠(yuǎn)的地方；不過，這種電報方式畢竟難以普及，所以稍后出現(xiàn)的電話理所當(dāng)然地成為報警通訊的主要手段。而此后自動撥號系統(tǒng)的出現(xiàn)以及電話普及到千家萬戶，更使得通過電話線報警的方式得到了前所未有的發(fā)展。從以上過程來看，報警行業(yè)的發(fā)展是以工業(yè)技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)的，只有具備良好的通信手段，才能夠(nnggu)把各地的報警信息匯聚到相應(yīng)的權(quán)威部門，然后由權(quán)威部門負(fù)責(zé)分

12、配有限的警力來幫助到所有的社會個體。國外智能監(jiān)控防盜技術(shù)發(fā)展已處于一個較高水平階段，從具有代表性的北美發(fā)展過程，可以清楚的看出世界智能監(jiān)控防盜技術(shù)的發(fā)展概況。其具有以下特點，值得我們借鑒。目前，對北美的安防產(chǎn)業(yè)來說，最成功的經(jīng)營模式就是聯(lián)網(wǎng)報警服務(wù)模式，聯(lián)網(wǎng)報警將整個北美的安防產(chǎn)業(yè)從橫向到縱向進(jìn)行整合串并，形成了一個集中許多高科技手段和產(chǎn)業(yè)化管理水準(zhǔn)的一體化綜合性產(chǎn)業(yè)。比如世界排名第一，北美最大的安防跨國公司一美國棋諾亞公司，它在世紀(jì)年代開始搞簡單的防盜報警，其當(dāng)時的業(yè)務(wù)范圍和技術(shù)水平跟中國現(xiàn)在很多安防企業(yè)是相當(dāng)?shù)?。?0年代，它對其產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展方向做了很大的調(diào)整，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報警服務(wù)商，建立了

13、首家網(wǎng)管中心，尤其是在年代引用了大量的網(wǎng)管技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和電子技術(shù)，現(xiàn)己成為十分先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)報警服務(wù)平臺，它在美國、加拿大、英國、香港、臺灣等多個國家和地區(qū)都有分公司，北美的客戶數(shù)己超過600萬，2003年防盜報警收入總產(chǎn)值達(dá)105億美元。1979年公安部在石家莊市召開了“全國刑事技術(shù)預(yù)防專業(yè)工作會議”，會議提出要大力開展安全技術(shù)防范工作，技防作為公安業(yè)務(wù)的組成部分就這樣正式提出來。其實我國的技防工作早在60年代就開始了，那時候由于形勢所迫，博物館，銀行都自發(fā)采用各式各樣的防范手段，這是我國技術(shù)防范工作的初級階段。當(dāng)時主要采用的手段是聲控報警。罪犯撬玻璃的聲音，砸展柜的聲音傳到了值班室。值班

14、人員判斷出罪犯在行竊，及時報告了領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門，組織保衛(wèi)人員和警力將罪犯包圍后將其擒獲。82年公安部和公安部第一研究所，根據(jù)當(dāng)時的防盜報警技術(shù)的發(fā)展為故宮很多展廳安裝了主動紅外、被動紅外、微波、超聲波、聲控等防盜探測器，形成了多種探測手段的防盜報警系統(tǒng)(xtng)，防盜報警技術(shù)提高到一個新水平。84年以后安防事業(yè)在中國進(jìn)入了普及與提高階段，而且(r qi)發(fā)展迅速。相繼各個博物館、銀行、商場、超市、居民小區(qū)都陸續(xù)建立了安全防范(fngfn)系統(tǒng)。進(jìn)入90年代，人們注意到周界防范的重要性，要利用周邊的圍墻，鐵柵欄等屏障建立周界防范，如果沒有條件形成大周界也要建立建筑物的墻體、窗戶、門外和建筑物之

15、外。在防護(hù)區(qū)和禁區(qū)內(nèi)采用3種以上不同探測原理的探測器構(gòu)筑多道防線，與此同時防遮擋功能的探測器也問世了，促進(jìn)了入侵探測器技術(shù)的發(fā)展。目前，全國的安全技術(shù)基本上和國際接上了軌。在現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的支持下，安防系統(tǒng)也是一個很完善的計算機(jī)控制系統(tǒng)，防盜報警系統(tǒng)，電視監(jiān)控系統(tǒng)，聲音系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)和巡更系統(tǒng)統(tǒng)一由一臺計算機(jī)進(jìn)行管理，標(biāo)志我國的安防事業(yè)進(jìn)入一個新階段。隨著社會的發(fā)展，農(nóng)村城鎮(zhèn)化和人員流動性增大，社會治安狀況更趨復(fù)雜，因此作為社會的基本單元“安全防范問題就顯得尤為重要”。傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）家居防衛(wèi)在實際使用中暴露出一些明顯的問題，如：影響樓房美觀，市容整潔

16、；影響火災(zāi)救援通道；給犯罪分子提供了便利的翻越條件；時間久了會有高空墜物的危險等。所以作為新一代的智能安全防盜報警器系統(tǒng)就應(yīng)運而生，并日益受到廣泛的重視和運用。另外，為了進(jìn)一步規(guī)范住宅小區(qū)智能化建設(shè)，建設(shè)部特別制定了智能小區(qū)的等級標(biāo)準(zhǔn)，按照其要求智能小區(qū)中必須具有安全防范、信息管理、物業(yè)管理和信息網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)。因此，小區(qū)安全防范系統(tǒng)建設(shè)已逐漸納入許多小區(qū)建設(shè)的必備項目中。數(shù)字化、無線化、集成化是防盜報警系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的要求，所以我們不難發(fā)現(xiàn)防盜報警的技術(shù)發(fā)展趨勢： （1）更穩(wěn)定可靠：如探測器可抗RFI/EMI（電磁干擾/射頻干擾）、防雷電等，以適應(yīng)惡劣氣候；（2）更多樣的功能：如探測器可調(diào)頻、防

17、遮擋、防噴蓋、防破壞等； （3）更精美、小巧的外觀：以符合品味日益提高的室內(nèi)裝潢需求； （4）更智能化的設(shè)計：方便地設(shè)/撤防，人性化的操作界面； （5）更強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能；（6）更方便(fngbin)的擴(kuò)展性。 上述發(fā)展趨勢，事實上都建立在數(shù)字化、無線化、集成化的三大(sn d)核心技術(shù)基礎(chǔ)上。第2章 相關(guān)(xinggun)技術(shù)2.1 紅外傳感器2.1.1 紅外輻射及紅外輻射源（1）紅外輻射紅外輻射俗稱紅外線，它是一種不可見光，由于是位于可見光中紅色光意外的光線，故稱紅外線。它的波長范圍大致為0.761000m，紅外線在電磁波譜中的位置如圖2-1所示。工程上又把紅外線所占據(jù)的波段分為四部分，即近

18、紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外。圖2-1 電磁波譜圖 紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射，一個熾熱物體線外輻射的能量(nngling)大部分是通過紅外線輻射出來的。物體的溫度(wnd)越高，輻射出來的紅外線越多，輻射的能量就越強(qiáng)。紅外光的本質(zhì)與可見光或電磁波性質(zhì)一樣，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性，它在真空中(kngzhng)也以光速傳播，并具有明顯的波粒二相性。 紅外輻射和所有電磁波一樣，是以波的形式在空間直線傳播的。大氣是紅外輻射的主要傳播介質(zhì)，當(dāng)紅外線在大氣中傳播時，大氣層對不同波長的紅外線存在不同的吸收帶，紅外線氣體分析儀就是利用該特性工作的，空氣中對稱的雙原子氣體，如N 、O 、H

19、等不吸收紅外線。而紅外線在通過大氣層時，有三個波段透過率高，它們是22.6m、35m和814m，統(tǒng)稱它們?yōu)椤按髿獯翱凇?。這三個波段對紅外探測技術(shù)特別重要，因此紅外探測器一般都工作在這三個波段（大氣窗口）之內(nèi)。（2）紅外輻射源發(fā)射紅外電磁波的物體和器件，皆稱紅外輻射源。它通常分為以下幾類：標(biāo)準(zhǔn)輻射源，包括絕對黑體模型、能斯脫燈和硅碳棒等，常用于實驗室中紅外儀器和系統(tǒng)標(biāo)定；工業(yè)用輻射源，包括碳弧燈、鎢燈、電發(fā)光輻射器、電加熱的桿狀和面狀輻射器、氣體加熱輻射器等；自然紅外源，包括太陽、月亮、行星、大氣和云層等；發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器、固體和氣體激光器等；紅外裝置或系統(tǒng)需要探測的輻射源，包括飛機(jī)發(fā)動

20、機(jī)、機(jī)殼或或尾噴管的輻射、彈道火箭、航天飛機(jī)、人造地球衛(wèi)星、機(jī)動車輛和人體等。2.2 熱釋電紅外傳感器2.2.1 熱釋電紅外傳感器原理熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管，其目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。故引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計時應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。主要是由一種高熱電系數(shù)(xsh)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷(toc)、鉭酸鋰、硫酸(li

21、sun)三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。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(yīng)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(shè)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(xué)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20米范圍內(nèi)人的行動。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)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

22、接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。人體輻射的紅外線中心波長為910-um，而探測元件的波長靈敏度在0.220-um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)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710-um，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。2.3 單片機(jī)2.3.1 單片機(jī)簡介 單片機(jī)嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），早期也稱為單片微型計算機(jī)（Sin

23、gle Chip Microcomputer）單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、AD轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。用最通俗的語言給出單片機(jī)的定義。單片機(jī)就是一塊集成芯片，但這塊集成芯片具有一些特殊的功能，而它的功能的實現(xiàn)要靠我們使用者自己來編程完成。我們編程的目的就是控制這塊芯片的各個(gg)引腳在不同時間輸出不同的電平（高電平或低電平，關(guān)于電平在后面會講到），進(jìn)而控制與單

24、片機(jī)各個引腳相連接的外圍電路的電氣狀態(tài)。根據(jù)(gnj)系統(tǒng)的要求以及自己掌握的知識選擇(xunz)了STC89C51作為系統(tǒng)的主控。2.3.2 單片機(jī)特點STC89C51的特點：STC89C51是STC公司采用CMOS工藝生產(chǎn)的低功耗、高性能8位單片機(jī)，與MCS-51單片機(jī)兼容，其功能特點為：4K字節(jié)閃爍存儲器(FLASH)，可進(jìn)行1000次寫、擦除操作。靜態(tài)操作，外接OHZ-24MHZ晶振。三層程序存儲器瑣。128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)。32跟可編程輸/輸出線。兩個6位定時/計數(shù)器。六個中斷源。一個可編程串口。支持低功耗模式和掉電模式。STC89C51引腳排列如圖2-2所示，各引腳的功

25、能如下：VCC：供電電壓。GND：接地。PO口：PO口為一個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l時，被定義為高阻輸入。PO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)/地址的第八位。在FLASH編程時，PO口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗時，PO輸出原碼，此時PO外部必須被拉高。 圖2-3 AT89C51引腳排列(pili)圖P1口：P1口是一個內(nèi)部提供(tgng)上拉電阻的8位雙向1/O口，P1口緩沖器能接收(jishu)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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉

26、的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向1/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，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，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，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，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向1/

27、O口，可接收輸出4個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(ILL)這是由于上拉的緣故。P3口也可作為STC89C51的一些特殊功能口，如下為管腳的備選功能:P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出(shch)口)P3.2 /INTO(外部(wib)中斷0)P3.3 /INT1(外部(wib)中斷1)P3.4 TO(記時器0外部輸入)P3.5 T1(記時器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口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RS

28、T：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.4 C語言簡介 2.4.1 C語言的產(chǎn)生與發(fā)展 C語言是1972年由美國的Dennis Ritchie設(shè)計發(fā)明的,并首次在UNIX操作系統(tǒng)的 DEC PDP-11 計算機(jī)上使用。它由早期的編程語言BCPL (Basic Combind Programming Language)發(fā)展演變而來。在1970年,AT&T貝爾實驗室的Ken hompson根據(jù)BCPL語言設(shè)計出較先進(jìn)的并取名為B的語言,最后導(dǎo)致了C語言的問世。 隨著微型

29、計算機(jī)的日益普及,出現(xiàn)了許多C語言版本。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn), 使得這些C語言之間出現(xiàn)了一些不一致的地方。為了改變這種情況,美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究所(ANSI)為C語言制定了一套ANSI標(biāo)準(zhǔn),成為現(xiàn)行的C語言標(biāo)準(zhǔn)。2.4.2 C語言的特點 C語言發(fā)展如此迅速, 而且成為最受歡迎的語言之一,主要因為它具有強(qiáng)大的功能。許多著名的系統(tǒng)軟件, 如PC-DOS,DBASE 都是由C語言編寫的。用C語言加上一些匯編語言子程序, 就更能顯示C語言的優(yōu)勢了。歸納起來C語言具有下列特點: 1. C是中級(zhngj)語言它把高級語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級語言的實用性結(jié)合(jih)起來。C語言(yyn)可以象匯編語言一樣

30、對位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作,而這三者是計算機(jī)最基本的工作單元。2. C是結(jié)構(gòu)式語言結(jié)構(gòu)式語言的顯著特點是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化,即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。C 語言是以函數(shù)形式提供給用戶的,這些函數(shù)可方便的調(diào)用,并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向,從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。3. C語言功能齊全C語言具有各種各樣的數(shù)據(jù)類型,并引入了指針概念,可使程序效率更高。另外C語言也具有強(qiáng)大的圖形功能,支持多種顯示器和驅(qū)動器。而且計算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大,可以實現(xiàn)決策目的。 4. C語言適用范圍大 C語言還有一個突出的優(yōu)點就是適合于多

31、種操作系統(tǒng),如DOS、UNIX,也適用于多種機(jī)型。C語言將在以后的單片機(jī)學(xué)習(xí)中起到關(guān)鍵作用，也是以后學(xué)習(xí)應(yīng)用的關(guān)鍵。學(xué)習(xí)好C語言對學(xué)習(xí)其它語言也有幫助如：C+、C#等等。第3章 方案設(shè)計系統(tǒng)組成框圖如圖3-1所示，本系統(tǒng)為實現(xiàn)既定功能以及考慮到方便可實施性，將系統(tǒng)分為以下(yxi)幾個模塊電路：電源電路、熱釋電紅外傳感器電路(dinl)、紅外障礙(zhng i)檢測傳感器電路、STC89C51最小系統(tǒng)、蜂鳴器報警電路、燈光報警電路、按鍵電路等。電源電路紅外障礙檢測傳感器電路蜂鳴器報警STC89C51燈光報警熱釋電紅外傳感器電路按鍵圖3-1 系統(tǒng)框圖熱釋電紅外傳感器電路、紅外障礙檢測傳感器電路：

32、主要用作體統(tǒng)的探測。STC89C51：作為系統(tǒng)的主控核心。蜂鳴器報警電路、燈光報警電路：作為系統(tǒng)的輸出報警。 探測器安裝在用戶家里需要防范的部位，例如門窗、廚房，臥室等，當(dāng)系統(tǒng)開機(jī)時，一旦有物體入侵是將觸發(fā)紅外檢測模塊，此時將啟動人體紅外檢測模塊檢測若確定為人闖入將觸發(fā)蜂鳴器報警同時紅色報警等不斷閃爍，此時可以通過按鍵來解除警報或通過按鍵設(shè)置來關(guān)閉系統(tǒng)。第4章 硬件(yn jin)設(shè)計本入侵探測系統(tǒng)硬件部分由電源電路(dinl)、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、檢測電路以及聲光報警電路組成。4.1 單片機(jī)最小新系統(tǒng)(xtng)51單片機(jī)最小系統(tǒng)為51單片機(jī)能正常工作的最少元件組成的系統(tǒng)，51單片機(jī)最小系統(tǒng)

33、一般包括：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。如圖4-1所示。圖4-1 單片機(jī)最小系統(tǒng) 說明： 復(fù)位電路：在振蕩器運行時，有兩個機(jī)器周期（ 24 個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 P0P3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 ROM 的 00H 處開始運行程序。復(fù)位操作不會對內(nèi)部 RAM 有所影響。晶振電路(dinl)：晶振是片內(nèi)振蕩器的反相(fn xin)放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1，

34、而 XTAL2 懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻， 如晶振為 12MHz， 時鐘頻率(pnl)就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取 30PF 左右。輸入輸出引腳：P0 端口 P0.0-P0.7 P0 是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口，端口置 1（對端口寫 1）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅(qū)動 8 個 TTL。對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接收指令字節(jié);校驗程序時輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口是分時轉(zhuǎn)換的地址(低 8 位)/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。P1 端口 P1.0P

35、1.7 P1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 TTL。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接收低 8 位地址信息。（前面的流水燈既是采用到了P1口的輸出功能）P2 端口 P2.0P2.7 P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 TTL。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接收高 8 位地址和控制信息。在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高 8 位地址。而在訪問8 位地址的外部數(shù)

36、據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。P3 端口 P3.0P3.7 P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 TTL。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接控制信息。除此之外 P3 端口還用于一些專門功能。上拉電阻簡單來說就是把電平(din pn)拉高，通常用 4.7 10K 的電阻接到 Vcc 電源，下拉電阻則是把電平(din pn)拉低，電阻接到 GND 地線上。4.2 人體紅外檢測(jin c)傳感器電路 人體紅外檢測傳感器模塊為集成模塊型號為HC-SR501。本模塊是基于紅外線技術(shù)的自動

37、控制模塊，采用德國原裝進(jìn)口LHI778 探頭設(shè)計，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，超低電壓工作模式，廣泛應(yīng)用于各類自動感應(yīng)電器設(shè)備，尤其是干電池供電的自動控制產(chǎn)品。模塊實物圖如圖4-2所示。原理圖如圖4-3所示。圖4-2 人體紅外檢測傳感器圖 4-3 人體(rnt)紅外檢測傳感器原理圖模塊(m kui)特點：全自動感應(yīng)(gnyng):人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平， 人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平， 輸出低電平。2、 光敏控制（可選擇，出廠時未設(shè)）：可設(shè)置光敏控制，白天或光線強(qiáng)時不感應(yīng)。 3、 溫度補(bǔ)償(可選擇，出廠時未設(shè))：在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至 3032，探測距離稍變短，溫度補(bǔ)償可作一定的性能補(bǔ)償。

38、4、 兩種觸發(fā)方式：a、不可重復(fù)觸發(fā)方式:即感應(yīng)輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變成低電平；b、可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)。 5、 具有感應(yīng)封鎖時間(默認(rèn)設(shè)置:2.5S 封鎖時間)：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后（ 高電平變成低電平）， 可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號。此功能可以實現(xiàn)“感應(yīng)輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，

39、可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。(此時間可設(shè)置在零點幾秒 幾十秒鐘)。 6、 工作電壓范圍寬：默認(rèn)工作電壓 DC4.5V-20V。 7、 微功耗:靜態(tài)電流50 微安，特別適合干電池供電的自動控制產(chǎn)品。 8、 輸出高電平信號：可方便與各類電路實現(xiàn)對接。電氣參數(shù)如下表：產(chǎn)品型號HC-SR501人體感應(yīng)模塊工作電壓范圍直流電壓4.5-20V靜態(tài)電流50uA電平輸出高 3.3V/低 0V觸發(fā)方式L 不可重復(fù)觸發(fā)/H 重復(fù)觸發(fā)延時時間0.5-200S(可調(diào))可制作范圍零點幾秒-幾十分鐘封鎖時間2.5S(默認(rèn))可制作范圍零點幾秒-幾十秒電路板外形尺寸32mm*24m

40、m感應(yīng)角度100 度錐角工作溫度-15-+70 度感應(yīng)透鏡尺寸直徑:23mm(默認(rèn)) 4.3 紅外模塊(m kui)紅外模塊采用對管的方式設(shè)計(shj)當(dāng)遇到障礙物是紅外光反射，紅外光接收管接收到紅外光然后再通過LM393比較(bjio)器比較看是否是收到紅外光信號。原理圖如圖4-4所示。圖 4-4 紅外模塊原理圖4.4 聲光報警模塊(m kui)聲光報警模塊由三極管驅(qū)動蜂鳴器作為(zuwi)聲音報警同時采用紅燈作為光報警。當(dāng)有有人(yu rn)闖過安裝有入侵探測系統(tǒng)的門窗是將觸發(fā)蜂鳴器報警以及紅色燈光閃爍。原理圖如圖4-5所示。圖 4-5 聲光報警模塊原理圖4.5 電源模塊 本系統(tǒng)所有模塊均

41、為5V電源且通過計算采用1A電源既可使系統(tǒng)正常工作。且5V電源在家庭中非常普遍所以系統(tǒng)在電源方面具有很大的適應(yīng)性。同時也為用戶節(jié)約了電源的費用進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的成本。如圖4-6所示。圖 4-6 系統(tǒng)(xtng)電源第5章 軟件設(shè)計本系統(tǒng)(xtng)采用(ciyng)STC89C51作為(zuwi)系統(tǒng)主控，使用C語言編寫單片機(jī)程序。本系統(tǒng)主要用到單片的基本輸出端口以及中斷端口，程序設(shè)計難度主要在中斷部分。5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計本系統(tǒng)單片機(jī)采用中斷檢測的方式來檢測是否觸發(fā)紅外檢測和人體紅外檢測。同時控制蜂鳴器響起和LED燈閃爍。系統(tǒng)軟件流程圖如下圖所示。程序開始首先初始化中斷然后檢測是否有中斷產(chǎn)生

42、，若有則檢測是否由人體紅外檢測模塊輸出的中斷若是則發(fā)出報警。開始觸發(fā)中斷？YES是否按鍵按？下？聲光報警YESNOYESNO觸發(fā)中斷？中斷初始化并開啟中斷5.2 中斷(zhngdun)程序設(shè)計5.2.1 中斷(zhngdun)概念 中斷技術(shù)就是為了解決資源競爭的一個可行的方法，采用中斷技術(shù)可使多項任務(wù)共享一個資源。CPU正在(zhngzi)執(zhí)行原程序，突然，被意外事情打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行新程序。CPU執(zhí)行新程序結(jié)束后，又回到原程序中繼續(xù)執(zhí)行。這樣的過程就叫中斷。 圖5-1 中斷流程圖 圖 5-2 中斷嵌套圖5.2.2 MCS-51的中斷系統(tǒng) 中斷過程是在硬件基礎(chǔ)上再配以相應(yīng)的軟件而實現(xiàn)的，不同的計算

43、機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)和軟件指令是不完全相同的，因此，中斷系統(tǒng)也是不相同的。與中斷有關(guān)的寄存器有4個,分別為中斷源寄存器TCON和SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級控制寄存器IP。有中斷源5個，5個中斷源的排列順序由中斷優(yōu)先級控制寄存器IP和順序查詢邏輯電路共同決定，5個中斷源分別對應(yīng)5個固定的中斷入口地址。MCS-51的5個中斷源詳述如下： （1）0INT：外部中斷0請求，由P3.2腳輸入。通過IT0腳（TCON.0）來決定是低電平有效還是下跳變有效。一旦輸入信號(xnho)有效，則向CPU申請中斷，并建立IE0標(biāo)志。 （2）1INT：外部中斷1請求，由P3.3腳輸入。通過IT1腳（TCON

44、.2）來決定是低電平有效還是下跳變有效。一旦輸入信號有效，則向CPU申請(shnqng)中斷，并建立IE1標(biāo)志。 （3）TF0：定時器T0溢出中斷請求。當(dāng)定時器T0產(chǎn)生溢出時，定時器T0中斷請求標(biāo)志位（TCON.5）置位（由硬件自動(zdng)執(zhí)行），請求中斷處理。 （4）TF1：定時器T1溢出中斷請求。當(dāng)定時器T1產(chǎn)生溢出時，定時器T1中斷請求標(biāo)志位（TCON.7）置位（由硬件自動執(zhí)行），請求中斷處理。 （5）RI或TI：串行中斷請求。當(dāng)接收或發(fā)送完一串行幀時，內(nèi)部串行口中斷請求標(biāo)志位RI（SCON.0）或TI（SCON.1）置位（由硬件自動執(zhí)行），請求中斷。 中斷處理過程 包含：中斷請求、

45、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)、中斷返回四個階段.中斷請求：中斷源將相應(yīng)請求中斷的標(biāo)志位置“1”，表示發(fā)出請求，并由CPU 查詢。 中斷響應(yīng)：在一條指令的最后一個周期按優(yōu)先級順序查詢中斷標(biāo)志，為“1”并滿足響應(yīng)條件時響應(yīng)。 中斷服務(wù)：根據(jù)入口地址轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序，保護(hù)現(xiàn)場、執(zhí)行中斷主體、恢復(fù)現(xiàn)場。 中斷返回：中斷服務(wù)完后，計算機(jī)返回原來的斷點位置，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。 每一個中斷源都對應(yīng)有一個中斷請求標(biāo)志位來反映中斷請求狀態(tài)，這些標(biāo)志位分布在特殊功能寄存器TCON和SCON中。5.2.2 中斷程序編寫/* INT0中斷函數(shù) */void counter0(void) interrupt 0 using 1 EX0=0; LedNumVal_1+; EX0=1;/* INT1中斷(zhngdun)函數(shù) */void counter1(void) interrupt 2 using 2 EX1=0; LedNumVal_2