基于單片機的熱釋紅外報警系統

畢業(yè)設計[論文]題目：基于單片機的熱釋紅外報警系統學院：電氣與信息工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化姓名：學號：指導老師：完成時間：摘要隨著社會的不斷進步和科學技術、經濟的不斷開展，人們生活水平得到很大的提高，入室搶劫案件時有發(fā)生，尤其是在現代化技術高度開展的今天，犯罪更趨智能化，手段更隱蔽，因此人們對自己所處環(huán)境的平安性提出了更高的要求。本設計就是為了滿足現代住宅防盜的需要而設計的熱釋紅外防盜系統。此次設計通過查閱資料、文獻檢索、資料整理，最終采用AltiumDesigner軟件進行電路原理圖設計，Keil進行軟件編程，采用Proteus軟件進行仿真。設計的系統采用了熱釋電紅外傳感器，主要包括硬件和軟件設計兩個局部。硬件主要包括單片機系統，熱釋電紅外傳感器探頭、放大比擬電路、鳴叫報警電路等局部。處理器采用51系列單片機AT89S52。整個系統是在系統軟件控制下工作的。軟件局部主要包括熱釋電傳感器輸出信號的采樣模塊、數據分析算法模塊、信息識別模塊。關鍵詞：單片機，紅外傳感器，報警電路AbstractWiththecontinuousdevelopmentofsocialprogressandscienceandtechnology,economy,people'slivingstandardhasbeengreatlyimproved,robberycaseshaveoccurred,especiallyinthehighlydevelopedmoderntechnologytoday,thecrimeismoreintelligent,moresubtle,sopeopleputforwardhigherrequesttothesafetyoftheenvironmentthe.ThisdesignistomeettheneedofHyundaiResidencesecurityandthedesignofthepyroelectricinfraredalarmsystem.Thisdesignthroughaccesstoinformation,documentretrieval,dataprocessing,finallyusingAltiumDesignersoftwareofthecircuitprinciplediagramdesign,Keilsoftwareprogramming,usingProteussimulationsoftware.Designofthesystemusingpyroelectricinfraredsensor,mainlyincludestwopartsofhardwareandsoftwaredesign.Thehardwaremainlyincludesthesinglechipsystem,pyroelectricinfraredsensor,anamplifyingcomparisoncircuit,buzzeralarmcircuitandotherparts.Theprocessoruses51seriessinglechipAT89S52.Thewholesystemisunderthecontrolofthesystemsoftwarework.Thesoftwareincludessamplingmodule,dataanalysismodule,informationrecognitionmodulepyroelectricsensoroutputsignal.Keywords:singlechip,infraredsensor,analarmcircuit目錄摘要IAbstractII1緒論11.1前言1防盜報警系統的構成1防盜報警器的分類2防盜報警系統在國內外的開展2防盜報警器的開展前景與趨勢41.2設計任務與要求4設計任務4設計要求52熱釋電紅外傳感器概述62.1熱釋電紅外線傳感器簡介62.2PIR的原理特性62.3PIR結構特性及安裝73AT89S52單片機概述93.1AT89S52單片機的結構9管腳說明11主要特性13振蕩器特性及存儲器結構143.2AT89S52單片機的工作周期143.3AT89S52單片機的工作過程和工作方式153.4AT89S52的指令系統184方案設計194.1系統概述194.2總體設計194.3系統硬件選擇204.4具體電路模塊設計20放大電路的設計20時鐘電路的設計21復位電路的設計21發(fā)光二極管報警電路的設計22聲音報警電路的設計225軟件編程及仿真235.1軟件簡介23軟件簡介及使用235.1.2Keil軟件簡介255.2軟件程序的實現26結論29參考文獻30致謝31附錄A基于單片機的熱釋電紅外報警系統原理圖32附錄B基于單片機的熱釋電紅外報警系統PCB圖33附錄C熱釋電紅外報警系統仿真圖34附錄D設計編程程序351緒論1.1前言隨著社會經濟的飛速開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，表現在不僅希望擁有舒適、溫馨的住所，而且對平安性、智能性等方面也提出了更高的要求。相反地，經濟的快速增長也帶來了相當大的負面社會效應，城鄉(xiāng)、區(qū)域收入差距進一步拉大，流動人口也開始迅速增加，盜竊、入室搶劫等刑事案件也呈現出了增長趨勢，人們越來越渴望有一個平安生活的空間，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，使得以往那種依靠安裝防盜門窗、或靠人防的防范方式越來越不能滿足人們日常防范的要求。這時，傳統的家庭住宅顯然己經遠遠不能滿足人們的需求。人們迫切需要一種智能型的家庭防盜報警系統，能可靠的進行日常平安防范工作，及時發(fā)現各種險情并通知戶主，以便將險情消滅在萌芽狀態(tài)，這樣人們便可安心工作，同時也保證了居民的生命財產不受損失。于是有關家庭、辦公室和倉庫等處的平安防范和自動報警系統的開發(fā)研制日益被科研單位和生產廠家所重視，現在市場上也出現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難于普及。而隨著電子通訊技術的飛速開展，單片微機以其具有體積小、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、數控機床、數據采集以及各種家用電器等方面得到了廣泛應用。因此利用單片機和一些簡單的外圍器件來開發(fā)一種適合于家庭的低價位、運行可靠的智能型平安防范報警系統平安防范系統，對室內出現入室盜竊等自動發(fā)出報警信息并通知戶主進行及時處理已經勢在必行。紅外線作為一種不可見光，有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用。紅外報警器大多數采用國外的先進技術,其功能也非常先進。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器,也即是本文將研究的產品。還有紅外監(jiān)控無線報警器,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。1.1.1防盜報警系統的構成防盜報警系統是用物理方法或電子技術，自動探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內的侵入行為，產生報警信號，并提示值班人員發(fā)生報警的區(qū)域部位，顯示可能采取對策的系統。防盜報警系統是預防搶劫、盜竊等意外事件的重要設施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報警信號在安?？刂浦行臏蚀_顯示出事地點，使于迅速采取應急措施。防盜報警系統與出入口控制系統、閉路電視監(jiān)控系統、訪客對講系統和電子巡更系統等一起構成了平安防范系統。防盜報警系統由探測器、傳感器、控制器、報警器、顯示器幾局部構成，如圖1.1所示。控制器實現對熱釋電紅外探測器和振動位移傳感器的循環(huán)掃描，并控制報警信號處理電路作出相應狀態(tài)處理，如果有報警信號的話，延時1～2秒對該端口進行一次掃描確保真的有險情時立即發(fā)出報警信號，控制報警電路報警，同時通過數碼顯示單元顯示具體的事發(fā)位置?？刂破骺刂破鲌缶黠@示器探測器傳感器圖1.1防盜報警系統構成圖1.1.2防盜報警器的分類〔1〕報警探測器按工作原理主要可分為紅外報警探測器、微波報警探測器、被動式紅外/微波報警探測器、玻璃破碎報警探測器、振動報警探測器、超聲波報警探測器、激光報警探測器、磁控開關報警探測器、開關報警探測器、視頻運動檢測報警器、聲音探測器等許多種類?！?〕報警探測器按工作方式可分為主動式報警探測器和被動式報警探測器?！?〕報警探測器按探測范圍的不同又可分為點控報警探測器、線控報警探測器、面控報警探測器和空間防范報警探測器?！?〕防盜探測器是否采用電源分類可分為無源和有源兩種?！?〕從防盜探測器與報警主機〔后端處理器〕的連接方式可分有線與無線。除了以上區(qū)分以外，還有其他方式的劃分。在實際應用中，根據使用情況不同，合理選擇不同防范類型的報警探測器，才能滿足不同的平安防范要求。報警探測器作為傳感探測裝置，用來探測入侵者的入侵行為及各種異常情況。在各種各樣的智能建筑和普通建筑物中需要平安防范的場所很多。這些場所根據實際情況也有各種各樣的平安防范目的和要求。因此，就需要各種各樣的報警探測器，以滿足不同的平安防范要求。1.1.3防盜報警系統在國內外的開展從上世紀初，報警系統就已經在北美稍具雛形。在北美，報警呼救箱放置在街頭巷尾，在呼救時發(fā)出聲響提示，以尋求附近警察的幫助；同時，這種呼救箱直接連接到附近的警局，使得稍遠一些的警察也能夠收到呼救信息。隨后，由于通信技術的開展，提供遠程通信效勞的電報公司參加到這個行業(yè)中，從而使得報警信息可以通到達更遠的地方；不過，這種電報方式畢竟難以普及，所以稍后出現的理所當然地成為報警通訊的主要手段。而此后自動撥號系統的出現以及普及到千家萬戶，更使得通過線報警的方式得到了前所未有的開展。從以上過程來看，報警行業(yè)的開展是以工業(yè)技術開展為根底的，只有具備良好的通信手段，才能夠把各地的報警信息會聚到相應的權威部門，然后由權威部門負責分配有限的警力來幫助到所有的社會個體。國外智能監(jiān)控防盜技術開展已處于一個較高水平階段，從具有代表性的北美開展過程，可以清楚的看出世界智能監(jiān)控防盜技術的開展概況。其具有以下特點，值得我們借鑒。目前，對北美的安防產業(yè)來說，最成功的經營模式就是聯網報警效勞模式，聯網報警將整個北美的安防產業(yè)從橫向到縱向進行整合串并，形成了一個集中許多高科技手段和產業(yè)化管理水準的一體化綜合性產業(yè)。比方世界排名第一，北美最大的安防跨國公司一美國棋諾亞公司，它在世紀年代開始搞簡單的防盜報警，其當時的業(yè)務范圍和技術水平跟中國現在很多安防企業(yè)是相當的。到70年代，它對其產業(yè)的整體開展方向做了很大的調整，變?yōu)槁摼W報警效勞商，建立了首家網管中心，尤其是在年代引用了大量的網管技術、系統集成技術和電子技術，現己成為十分先進的聯網報警效勞平臺，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，北美的客戶數己超過600萬，2003年防盜報警收入總產值達105億美元。1979年公安部在石家莊市召開了“全國刑事技術預防專業(yè)工作會議〞，會議提出要大力開展平安技術防范工作，技防作為公安業(yè)務的組成局部就這樣正式提出來。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，這是我國技術防范工作的初級階段。當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。值班人員判斷出罪犯在行竊，及時報告了領導和有關部門，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，根據當時的防盜報警技術的開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，防盜報警技術提高到一個新水平。84年以后安防事業(yè)在中國進入了普及與提高階段，而且開展迅速。相繼各個博物館、銀行、商場、超市、居民小區(qū)都陸續(xù)建立了平安防范系統。進入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、門外和建筑物之外。在防護區(qū)和禁區(qū)內采用3種以上不同探測原理的探測器構筑多道防線，與此同時防遮擋功能的探測器也問世了，促進了入侵探測器技術的開展。目前，全國的平安技術根本上和國際接上了軌。在現代計算機技術、自動控制技術和現代通信技術的支持下，安防系統也是一個很完善的計算機控制系統，防盜報警系統，電視監(jiān)控系統，聲音系統，門禁系統和巡更系統統一由一臺計算機進行管理，標志我國的安防事業(yè)進入一個新階段。1.1.4防盜報警器的開展前景與趨勢隨著社會的開展，農村城鎮(zhèn)化和人員流動性增大，社會治安狀況更趨復雜，因此作為社會的根本單元“平安防范問題就顯得尤為重要〞。傳統的機械式〔防盜網、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；影響火災救援通道；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平安防盜報警器系統就應運而生，并日益受到廣泛的重視和運用。另外，為了進一步標準住宅小區(qū)智能化建設，建設部特別制定了智能小區(qū)的等級標準，按照其要求智能小區(qū)中必須具有平安防范、信息管理、物業(yè)管理和信息網絡等系統。因此，小區(qū)平安防范系統建設已逐漸納入許多小區(qū)建設的必備工程中。數字化、無線化、集成化是防盜報警系統進一步開展的要求，所以我們不難發(fā)現防盜報警的技術開展趨勢：〔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，以適應惡劣氣候；〔2〕更多樣的功能：如探測器可調頻、防遮擋、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裝潢需求；〔4〕更智能化的設計：方便地設/撤防，人性化的操作界面；〔5〕更強大的聯網功能；〔6〕更方便的擴展性。1.2設計任務與要求1.2.1設計任務1.該設計包括硬件和軟件設計兩個局部。模塊劃分為數據采集、鍵盤控制、報警等模塊子函數。2.本紅外線防盜報警系統由熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數據傳送、功能設定、本地報警等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、功能設定模塊等局部組成。3.系統可實現功能。當人員外出時，可把報警系統設置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來,當有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比擬電路送至門限開關，翻開門限閥門送出TTL電平至AT89S52單片機，經單片機處理運算后驅動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲。4.紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設計的要點：其一是能有效判斷是否有人員進入；其二是盡可能大地增加防護范圍。當然，系統工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標。至于報警可采用聲光信號。設計要求現在社會治安問題嚴峻，各種入室搶竊、偷盜事件時有發(fā)生,治安問題更加突出。為了防護自己，越來越多的家庭采用智能防盜報警產品。防盜報警系統是利用探測器裝置對建筑物內外重要地點和區(qū)域進行布防、探測。當探測器探測到非法入侵，報警器工作狀態(tài)變?yōu)閳缶癄顟B(tài)，產生報警聲。本論文的目的就是設計出一種符合上述要求的防盜報警系統。本文所研制的報警器的功能要求如下:〔1〕可實現非法入侵報警；〔2〕采用熱釋電紅外傳感器，增加報警可靠性；〔3〕蜂鳴器報警，并能通過一定延時自動取消報警，而且能手動取消報警。2熱釋電紅外傳感器概述2.1熱釋電紅外線傳感器簡介熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代開展起來的一種新型高靈敏度探測元件。是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路。如圖2.1示為熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖。圖2.1熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖2.2PIR的原理特性熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內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，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內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、下兩局部各分成假設干等份，制成一種具有特殊光學系統的透鏡，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)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)〞進入“高靈敏區(qū)〞，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。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。一旦人侵入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過局部鏡面聚焦，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，經信號處理而輸出電壓信號。在該探測技術中，所謂“被動〞是指探測器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外報警器的特點是能夠響應入侵者在所防范區(qū)域內移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報警器產生報警信號，從而完成報警功能。2.3PIR結構特性及安裝圖2.2雙探測元件熱釋電紅外傳感器圖2.2是一個雙探測元熱釋電紅外傳感器的結構示意圖。使用時D端接電源正極，G端接電源負極，S端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為0.2-20μm。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干預濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號通過一個由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16Hz，下限截止頻率為0.16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱〔通常僅有１mV左右〕，而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式〔脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為0.1-10Hz左右〕，所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。本設計運用集成運算放大器來進行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。本設計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結構。在這種傳感器內部，兩個靈敏元件反相連接，當人體靜止時兩元件極化程度相同，互相抵消。但人體移動時，兩元件極化程度不同，凈輸出電壓不為0，從而到達了探測移動人體的目的。圖2.3被動紅外探測被動紅外探測器光學系統包括菲涅爾透鏡、拋物面反射鏡、遮擋片三種類型。菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射〔反射〕在PIR上；第二個作用是將警戒區(qū)內分為假設干個明區(qū)和暗區(qū)。菲涅爾透鏡是凸透鏡，將物體的紅外影像投射在熱電元件外表。熱釋電紅外傳感器其熱釋電器件及前置放大電路封裝在圓型金屬帽內，金屬帽頂部方型開孔鑲嵌有抗冷白光的硅紅外濾光片，底部有金屬引腳，分別為電源引腳，地線引腳，熱電信號輸出腳。3AT89S52單片機概述3.1AT89S52單片機的結構AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。圖3.1為AT89S52單片機的根本組成功能方塊圖。有圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成局部，其中包括CPU、存儲器、可編程I/O口、定時器/計數器、串行口等，各局部通過內部總線相連。下面介紹幾個主要局部。時鐘電路程序存儲器時鐘電路程序存儲器8KBROM數據存儲器256BRAM/SFR3×16位定時器/計數器AT89S52CPU64KB總線擴展控制器并行I/O串行口中斷控制系統外時鐘源外部事件計數外中斷控制P3P2P1P0RXDTXD1.中央處理器〔CPU〕中央處理器是單片機最核心的局部，是單片機的大腦和心臟，具有運算和控制功能。AT89S52的CPU是一個字長為8位的中央處理單元，即它對數據的處理是按字節(jié)為單位進行的。2.數據存儲器〔內部RAM〕芯片中共有256B的RAM單元，但其中后128個單元〔80H-0FFH〕被專用存放器占用，能作為存放器提供用戶使用的只是前128個單元〔00-7FH〕，用于存放可讀寫的數據。因此常說的內部數據存儲器是指前128個單元，簡稱內部RAM。3.程序存儲器〔內部ROM〕芯片內部有8KB的掩膜ROM，可用于存放程序、原始數據和表格等，因此稱為程序存儲器，簡稱內部ROM。4.定時器/計數器出于控制應用的需要，芯片內部共有兩個16位的定時器/計數器以實現定時或計數功能，并以其定時或計數結果對單片機進行控制。5.并行I/O口AT89S52共有4個8位的I/O口〔P0、P1、P2、P3口〕，可以實現數據的并行輸入/輸出。6.串行口AT89S52有1個全雙工的可編程串行口，以實現單片機和其他設備之間的串行數據傳送。該串行口功能較強，既可以作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可以作為同步移位存放器使用。7.中斷控制系統AT89S52的中斷系統功能較強，可以滿足一般控制應用的需要。它共有5個中斷源：2個外部中斷源/INTO和/INT1；3個內部中斷源，即2個定時/計數中斷，1個串行口中斷。8.時鐘電路AT89S52單片機芯片內部有時鐘電路，但石英晶體和微調電容需要外接。時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列，系統允許的最高晶振頻率為12MHz。9.內部總線上述部件只有通過內部總線將其連接起來才能構成一個完整的單片機系統。總線在圖中以帶箭頭的空心線表示。系統的地址信號、數據信號和控制信號分別通過系統的三大總線—地址總線、數據總線和控制總線進行傳送，總線結構減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。由上所述，AT89S52雖然是一塊芯片，但它包括了構成計算機的根本部件，因此可以說它是一臺簡單的計算機。管腳說明圖3.2AT89S52引腳圖VCC：電源GND:接地P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1〞時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，P0具有內部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1〞時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入〔P1.0/T2〕和時器/計數器2的觸發(fā)輸入〔P1.1/T2EX〕，具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。表3.1P1口第二功能定義引腳號第二功能P1.0T2〔定時器/計數器T2的外部計數輸入〕，時鐘輸出P1.1T2EX〔定時器/計數器T2的捕捉/重載發(fā)信號和方向控制〕P1.5MOSI〔在系統編程用〕P1.6MISO〔在系統編程用〕P1.7SCK〔在系統編程用〕P2口：P2口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1〞時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器〔例如執(zhí)行MOVX@DPTR〕時，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口使用很強的內部上拉發(fā)送1。在使用8位地址〔如MOVX@RI〕訪問外部數據存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時，P2口接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1〞時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。P3口亦作為AT89S52特殊功能〔第二功能〕使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。表3.2P3口第二功能定義引腳號第二功能P3.0RXD〔串行輸入〕P3.1TXD〔串行輸出〕P3.2(外部中斷0)P3.3(外部中斷1)P3.4T0〔定時器0外部輸入〕P3.5T1定時器1外部輸入〕P3.6(外部數據存儲器寫選通)P3.7(外部數據存儲器寫選通)RST：復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊存放器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。ALE/：地址鎖存控制信號〔ALE〕是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳()也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1〞，ALE操作將無效。這一位置“1〞，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時有效。否那么，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位〔地址為8EH的SFR的第0位〕的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。：外部程序存儲器選通信號()是外部程序存儲器選通信號。當AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時，將不被激活。/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，必須接GND。為了執(zhí)行內部程序指令，應該接VCC。在flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.1.2主要特性?與MCS-51單片機產品兼容?8K字節(jié)在系統可編程Flash存儲器?1000次擦寫周期?全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz?三級加密程序存儲器?32個可編程I/O口線?三個16位定時器/計數器?八個中斷源?全雙工UART串行通道?低功耗空閑和掉電模式?掉電后中斷可喚醒?看門狗定時器?雙數據指針?掉電標識符3.1.3振蕩器特性及存儲器結構〔1〕振蕩器特性AT89S52單片機有一個用于構成內部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構成自激振蕩器。從外部時鐘源驅動器件的話，XTAL2可以不接，而從XTAL1接入。由于外部時鐘信號經過二分頻觸發(fā)后作為外部時鐘電路輸入的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有其它要求，最長低電平持續(xù)時間和最少高電平持續(xù)時間等還是要符合要求的?！?〕存儲器結構MCS-51器件有單獨的程序存儲器和數據存儲器。外部程序存儲器和數據存儲器都可以64K尋址。程序存儲器:如果引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。對于89S52，如果接VCC，程序讀寫先從內部存儲器〔地址為0000H～1FFFH〕開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000H~FFFFH。數據存儲器:AT89S52有256字節(jié)片內數據存儲器。高128字節(jié)與特殊功能存放器重疊。也就是說高128字節(jié)與特殊功能存放器有相同的地址，而物理上是分開的。當一條指令訪問高于7FH的地址時，尋址方式決定CPU訪問高128字節(jié)RAM還是特殊功能存放器空間。直接尋址方式訪問特殊功能存放器〔SFR〕。例如，下面的直接尋址指令訪問0A0H〔P2口〕存儲單元MOV0A0H,#data使用間接尋址方式訪問高128字節(jié)RAM。例如，下面的間接尋址方式中，R0內容為0A0H，訪問的是地址0A0H的存放器，而不是P2口〔它的地址也是0A0H〕。MOV@R0,#data堆棧操作也是簡介尋址方式。因此，高128字節(jié)數據RAM也可用于堆?？臻g。3.2AT89S52單片機的工作周期單片機有了硬件和軟件就可以在控制器發(fā)出的控制信號作用下有條不紊地工作，控制信號必須定時發(fā)出，為了定時計算機內部必須有一個準確的定時脈沖。這種定時脈沖是由晶體振蕩器產生的，并組成下面幾種工作周期，如圖3.3所示。圖3.3振蕩周期、狀態(tài)周期、機器周期和指令周期振蕩周期：是指為單片機提供時鐘脈沖信號的振蕩源的周期。即由單片機的晶體振蕩器產生的時鐘脈沖的周期。狀態(tài)周期：每個狀態(tài)周期為振蕩周期的2倍,是振蕩周期經二分頻后得到的。在一個狀態(tài)周期中有兩個時鐘脈沖，通常稱它為P1、P2。機器周期：一個機器周期包含6個狀態(tài)周期S1~S6,也就是12個振蕩周期。在一個機器周期內,CPU可以完成一個獨立的操作。指令周期：它是指CPU完成一條操作所需的全部時間。控制部件是單片機的神經中樞，以主振頻率為基準〔主振周期即為振蕩周期〕，控制器控制CPU的時序，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，它將各個硬件環(huán)節(jié)組織在一起。一般情況下，算術邏輯操作發(fā)生在時相P1期間，而內部存放器之間的傳送發(fā)生在時相P2期間，這些內部時鐘信號無法從外部觀察，故用XTAL2引腳振蕩信號作參考。3.3AT89S52單片機的工作過程和工作方式單片機工作過程遵循現代計算機的工作原理〔馮·諾依曼原理〕，即程序存儲和程序控制。存儲程序是指人們必須事先把計算機的執(zhí)行步驟序列〔即程序〕及運行中所需的數據,通過一定的方式輸入并存儲在計算機的存儲器中。程序控制是指計算機能自動地逐一取出程序中的指令，加以分析并執(zhí)行規(guī)定的操作。單片機的工作方式有：復位、程序執(zhí)行、掉電保護和低功耗、編程、校驗與加密等方式。1．復位方式通過某種方式,使單片機內各存放器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復位。復位方式是單片機的初始化操作。單片機除了正常的初始化外，當程序運行出錯或由于操作錯誤而使系統處于死循環(huán)時，也需要按復位鍵重啟機器。MCS—51單片機復位后,程序計數器PC和特殊功能存放器復位的狀態(tài)如圖3-7所示。復位不影響片內RAM存放的內容,而ALE在復位期間將輸出高電平。由圖3-7可以看出，復位后：(1)〔PC〕=0000H表示復位后程序的入口地址為0000H，即單片機復位后從0000H單元開始執(zhí)行程序；(2)〔PSW〕=00H，其中RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，表示復位后單片機選擇工作存放器0組；(3)〔SP〕=07H表示復位后堆棧在片內RAM的08H單元處建立；(4)P0口～P3口鎖存器為全1狀態(tài)，說明復位后這些并行接口可以直接作輸入口，無須向端口寫1。單片機在時鐘電路工作以后,在RST/VPD端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，那么復位信號持續(xù)時間應不小于2us。復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位以及“看門狗〞復位三種類型。前兩種見圖3-8所示?！翱撮T狗〞電路那么是一種集成有單片機的電源監(jiān)測、按鍵復位以及對程序運行進行監(jiān)控，防止程序“跑飛〞而出現死機而設計的電路。2．程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式是單片機的根本工作方式。由于復位后PC=0000H，因此程序執(zhí)行總是從地址0000H開始，為此就得在0000H處開始的存儲單元安放一條無條件轉移指令，以便跳轉到實際程序的入口去執(zhí)行。3．待機方式待機方式也稱空閑方式，是一種節(jié)電工作方式。在待機工作方式中，振蕩器保持工作，時鐘脈沖繼續(xù)輸出到中斷、串行口、定時器等功能部件，使它們繼續(xù)工作，但時鐘脈沖不再送到CPU，因而CPU停止工作。4．掉電方式掉電方式，也被稱為停機方式。在掉電方式中，振蕩器工作停止，單片機內部所有功能部件停止工作。它同樣是一種為降低功耗而設計的節(jié)電工作方式。待機方式和掉電方式都是為了進一步降低功耗而設計的節(jié)電工作方式，它們特別適合于電源功耗要求很低的應用場合。這類系統往往是直流供電或停電時依靠備用電源供電，以維持系統的持續(xù)工作。CHMOS型單片機的節(jié)電方式是由特殊功能存放器PCON控制，其具體使用可參考相關書籍和手冊。5.編程和校驗方式對于內部集成有EPROM可以進入編程或校驗方式。〔1〕內部EPROM編程編程時，時鐘頻率應定在3-6MHz的范圍內，其余各有關引腳的接法和用法如下：P1口和P2口的P2.0~P2.3為EPROM的4k地址輸入，P1為8位地址；P2.4~P2.6以及PSEN應為低電平；P0口為編程數據輸入；P2.7和RST應為高電平；RST的高電平可為2.5V，其余的都以TTL的上下電平為準；EA/VPP端加+21V的編程脈沖，此電壓要求穩(wěn)定，不能大于21.5V，否那么會損壞EPROM在出現正脈沖期間，ALE/PROG端加上50ms的負脈，完成一次寫入。〔2〕EPROM程序校驗在程序的保險位未設置前，無論在寫入的當時或寫入以后，均可將片上程序存貯器的內容讀出進行檢驗，在讀出時，除P2.7腳保持為TTL低電平之外，其他引腳與寫入EPROM的連接方式相同。要讀出的程序存貯器單元地址由P1口和P2口的P2.0~P2.3送入，P2口的其他引腳及保持低電平，ALE、EA和RST接高電平，檢驗的單元內容由P0口送出。在檢驗操作時，需在P0的各位外部加上電阻10k??！?〕程序存貯器的保險位AT89S52內部有一個保險位，亦稱保密位，一旦將該位寫入便建立了保險，就可禁止任何外部方法對片內程序存貯器進行讀寫。將保險位寫入以建立保險位的過程與正常寫入的過程相似，僅只P2.6腳要加TTL高電平而不是像正常寫入時加低電平，而P0、P1和P2的P2.0~P2.3的狀態(tài)隨意，加上編程脈沖后就可使保險位寫入。保險位一旦寫入，內部程序存貯器便不能再被寫入和讀出校驗，而且也不能執(zhí)行外部存貯器的程序。只有將EPROM全部擦除時，保險位才能被一起擦除，也才可以再次寫入。通過以上對單片機硬件系統的簡單介紹，應該已經掌握了單片機的內部結構及工作的原理和過程，但是單片機要實現它的強大控制功能特性，只有硬件是不能工作的，還必須依靠它的指令才能發(fā)揮單片機的強大作用。下面介紹單片機的指令系統。3.4AT89S52的指令系統1.機器指令的編碼格式指令是規(guī)定計算機進行某種操作的命令，一條指令只能完成有限的的功能，為使計算機完成一定的或復雜的功能就需要一系列指令。計算機能夠執(zhí)行的各種指令的集合稱為指令系統。單片機的主要功能也是有指令系統表達的。機器指令通常由兩局部組成，即操作碼和操作數〔或操作數地址〕。操作碼用于規(guī)定指令的操作功能，如加、減、乘、除等。操作數是指參與操作的數據，它可能是一個具體的數據，也可能是地址或符號。2.匯編語言指令格式匯編指令由操作碼或偽操作碼、目的操作數和源操作數構成，標準書寫格式如下：[標號：]操作碼/偽操作碼[操作數][；注釋]〔1〕[]表示該項為可選項?！?〕標號：又稱指令地址符號。它是用戶設定的符號，代表著該指令所在的地址?！?〕操作碼/偽操作碼：是英文縮寫的指令助記符。它規(guī)定了指令的操作功能，它所對應的匯編語句稱為指令性語句，在匯編后有具體的目標代碼。而偽操作碼說明匯編程序如何完成匯編工作，任何一條指令都必須有操作碼或偽操作碼，不得省略?！?〕操作數：是指參加操作的數據或數據所在的地址。在指令系統中，操作數可以是1個、2個或3個，也可以沒有。不同功能的指令，操作數作用不同。例如，傳送指令多數有兩個操作數，寫在左邊的稱為目的操作數〔表示操作結果存放的單元地址〕，寫在右邊的稱為元操作數〔支出操作數的來源〕。例如，一條傳送指令的書寫格式為：MOVA，#10H；表示將#10H存儲單元的內容送到累加器A中。操作碼/偽操作碼和操作數之間必須用空格分開，操作數與操作數之間必須用逗號分開?！?〕注釋：是為該條指令作的說明，以便于閱讀。3.尋址方式尋址方式包括立即尋址、直接尋址、存放器尋址、存放器間接尋址、變址尋址、相對尋址、位尋址等共7種尋址方式，且每一種尋址方式所涉及的存儲器空間各有不同。指令中的源操作數可以使用七種尋址方式中的任何一種，但是目的操作數只能使用存放器尋址、存放器間接尋址、直接尋址和位尋址四種方式。4方案設計4.1系統概述本系統采用了熱釋電紅外線傳感器，它的制作簡單、本錢低，安裝比擬方便，而且防盜性能比擬穩(wěn)定、抗干擾能力強、靈敏度高、平安可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現，便于多用戶統一管理和用戶操作。為了探測移動人體，通常使用雙元件型熱釋電紅外線傳感器，在這種傳感器內部，兩個靈敏元件反相連接，當人體靜止時兩元件極化程度相同，互相抵消。但人體移動時，兩元件極化程度不同，凈輸出電壓不為0，從而到達了探測移動人體的目的。該設計包括硬件和軟件設計兩個局部。模塊化分為數據采集、鍵盤控制、報警等模塊子函數。電路結構做成可劃分為：熱釋電紅外傳感器、家庭智能報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理數據傳送、功能設定、本地報警等功能。就此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元，所以此系統也是單片機應用系統的一種應用。4.2總體設計從設計的要求來分析該設計包含如下結構：熱釋電紅外傳探頭電路、報警電路、復位電路、LED顯示控制電路及相關的控制管理軟件組成；它們之間的構成框圖如圖4.1總體設計框圖所示：AT89S52復位電路信號檢測電路報警執(zhí)行電路LED發(fā)光顯示放大驅動驅動圖4.1總體設計框圖處理器采用51系列單片機AT89S52。整個系統是在系統軟件控制下工作的。設置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比擬電路送至門限開關，翻開門限閥門送出TTL電平至AT89S52單片機。在單片機內，經軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。驅動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成相應動作。4.3系統硬件選擇從以上的分析可知在本設計中要用到如下器件：AT89S52、熱釋電紅外傳感器、LED、按鍵、蜂鳴器等一些單片機外圍應用電路，以及單片機的手工復位電路等等。所需元器件如表4.1：表4.1所需元器件信息名稱型號數量電阻1K4電阻10K1紅外模塊3TR1電容30pF2電容10uF1發(fā)光二極管LED3三極管90141集成電路AT89S521石英晶振12MHZ1按鍵*3蜂鳴器8R1管座dip4014.4具體電路模塊設計該系統的硬件設計原理圖見附錄A，硬件焊接PCB圖見附錄B。4.4.1放大電路的設計如下圖為最根本的放大電路，Vi是輸入電壓信號，Vo是輸出放大的電壓信號。如圖4.2圖4.2放大電路圖4.4.2時鐘電路的設計XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。因為一個機器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us。如圖4.3所示。圖4.3時鐘電路4.4.3復位電路的設計復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后,在RESET端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，那么復位信號持續(xù)時間應不小于2us。本設計采用的是外部手動按鍵復位電路。如圖4.4所示圖4.4復位電路4.4.4發(fā)光二極管報警電路的設計由4個發(fā)光二極管接上電阻后連上單片的RXD的引腳，外接VCC，當單片機的RXD引腳被置低電平后，發(fā)光二極管被點亮，起到報警作用。如圖4.5所示圖4.5發(fā)光二極管報警電路4.4.5聲音報警電路的設計如下列圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片機的P25引腳上，構成聲音報警電路，如圖10示為聲音報警電路。如圖4.6所示圖4.6聲音報警電路5軟件編程及仿真5.1軟件簡介本設計通過利用Proteus仿真，將所編寫的程序用Keil軟件編譯，所仿真圖見附錄C。5.1.1Proteus軟件簡介及使用Protues軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件〔該軟件中國總代理為廣州風標電子技術〕。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。該軟件具有4大功能模塊一.智能原理圖設計〔ISIS〕豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)立新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持總線結構：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰；可輸出高質量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。二.完善的電路仿真功能〔Prospice〕1、ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標準SPICE3F5，實現數字/模擬電路的混合仿真；2、超過27000個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(fā)布的仿真器件。3、多樣的鼓勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻〔使用wav文件〕、指數信號、單頻FM、數字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入。4、豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數字圖案發(fā)生器、頻率計/計數器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器等；5、生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結合動態(tài)器件〔如電機、顯示器件、按鈕〕的使用可以使仿真更加直觀、生動；6、高級圖形仿真功能〔ASF〕：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進行一致性分析。三．獨特的單片機協同仿真功能〔VSM〕1.支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；2.支持通用外設模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM〔COM口物理接口模型〕還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現雙向異步串行通信；3.實時仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；4.編譯及調試：支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境〔如IAR、Keil和Hitech〕結合，進行高級語言的源碼級仿真和調試；四.軟件仿真：支持當前的主流單片機，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。1〕提供軟件調試功能2〕提供豐富的外圍接口器件及其仿真RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，局部SPI器件，局部IIC器件。這樣很接近實際。在訓練學生時，可以選擇不同的方案，這樣更利于培養(yǎng)學生。3〕提供豐富的虛擬儀器利用虛擬儀器在仿真過程中可以測量外圍電路的特性，培養(yǎng)學生實際硬件的調試能力。電路功能仿真：在PROTUES繪制好原理圖后，調入已編譯好的目標代碼文件：*.HEX，可以在PROTUES的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。通過以上介紹讓我深入了解了該軟件的使用，本次課設的仿真原理圖參見附錄。5.1.2Keil軟件簡介一.系統概述KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。KeilC51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能表達高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹KeilC51開發(fā)系統各局部功能和使用。二.KeilC51單片機軟件開發(fā)系統的整體結構C51工具包的整體結構，其中uVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)立生成庫文件，也可以與庫文件一起經L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉換成標準的Hex文件，以供調試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨立的Keil仿真器時，考前須知：*仿真器標配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。*仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統。*仿真芯片的31腳〔/EA〕已接至高電平，所以仿真時只能使用片內ROM，不能使用片外ROM，但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM〔其CPU的/EA引腳接至低電平〕的目標系統中使用。三．應用Keil進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟編寫源程序并保存—建立工程并添加源文件—設置工程—編譯/匯編、連接，產生目標文件—程序調試。Keil使用“工程〞〔Project〕的概念，對工程〔而不能對單一的源程序〕進行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設置、編譯/匯編及連接產生目標文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單File-New…，在源程序編輯器中輸入匯編語言或C語言源程序〔或選擇File-Open…，直接翻開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔〕并保存，注意保存時必須在文件名后加上擴展名.asm〔.a51〕或.c；然后選擇菜單Project-NewProject…，建立新工程并保存〔保存時無需加擴展名，也可加上擴展名.uv2〕；工程保存后會立即彈出一個設備選擇對話框，選擇CPU后點確定返回主界面。這時工程管理窗口的文件頁〔Files〕會出現“Target1〞，將其前面+號展開，接著選擇SourceGroup1，右擊鼠標彈出快捷菜單，選擇“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’〞，出現一個對話框，要求尋找并參加源文件〔在參加一個源文件后，該對話框不會消失，而是等待繼續(xù)參加其它文件〕。參加文件后點close返回主界面，展開“SourceGroup1〞前面+號，就會看到所參加的文件，雙擊文件名，即可翻開該源程序文件。緊接著對工程進行設置，選擇工程管理窗口的Target1，再選擇Project-OptionforTarget‘Target1’〔或點右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項〕，翻開工程屬性設置對話框，共有8個選項卡，主要設置工作包括在Target選項卡中設置晶振頻率、在Debug選項卡中設置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在Output選項卡中選中“CreatHexFi〞；其它選項卡內容一般可取默認值。工程設置后按F7鍵〔或點擊編譯工具欄上相應圖標〕進行編譯/匯編、連接以及產生目標文件。

成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單Debug-Start/StopDebugSession〔或按Ctrl+F5鍵〕進入程序調試狀態(tài)。5.2軟件程序的實現按上述工作原理和硬件結構分析可知系統主程序工作流程圖如下列圖5.1所示：入口入口初始化監(jiān)測外部有無信號輸入啟動聲光報警電路開始報警聲光報警是否持續(xù)10秒聲光報警結束是否還有檢測信號等待下次報警結束是否是否否是圖5.1主程序工作流程圖本主程序實現的功能是：當單片機檢測到外部熱釋點傳感器送來的脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經過單片機內部程序處理后，驅動聲光報警電路開始報警，報警持續(xù)10秒鐘后自動停止報警,然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報警從而使報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實現報警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。手工按鍵停止報警中斷效勞程序工作流程圖，如圖5.2所示：中斷源發(fā)出中斷申請中斷源發(fā)出中斷申請關中斷、保護現場INTO端有輸入信號，關閉報警恢復現場、開中斷中斷返回圖5.2中斷效勞程序工作流程圖定時器/計時器0中斷子函數:voidT0_time()interrupt1{ TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; num++; if(num==20) { num=0; num1++; //一秒自加一次 }}結論本課題研究設計了一種基于單片機技術的智能防盜報警器。該防盜報警器通過以AT89C52單片機為工作處理器核心，外接熱釋電紅傳感器，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，經單片機內部軟件編程處理后，單片機輸出控制信號，驅動聲光報警電路開始報警，同時通過顯示電路顯示出報警次數，以便人們識別了解報警情況。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，同時它的信號經過單片機系統處理前方便和PC機通信，便于多用戶統一管理。隨著現代人們平安意識的增強以及科學技術的快速開展，相信報警器必將在更廣闊的領域得到更深層次的應用。到目前為止我的畢業(yè)設計也即將告一段落了，在這次的畢業(yè)設計中，自己也學習到了很多以前沒有沒有經歷過的知識，讓我更加清楚了理論知識和實踐能力的差異了，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨立思考能力，進一步提高了自己在實際設計過程中研究問題、發(fā)現問題、解決問題的能力，同時，也發(fā)現了自己的缺乏之處，和一些問題的存在，并有待進一步學習和開展，讓自己在未來的工作和學習之中更快的適應和提高自己。參考文獻[1]張毅剛，彭喜元，彭宇.單片機原理及應用[J].北京：高等教育出版社，2023[2]房漢雄，王艷春.基于51系列單片機的被動式熱釋電型紅外防盜報警器的設計[J],齊齊哈爾大學學報.2023,1(24):41[3]羅晴蘭.RS-485總線通信技術在紅外線報警系統中的應用[J].電工電氣,2005,5:27[4]肖景和.實用傳感器電路[J].傳感器技術，2005,8〔11〕：74-76[5]周海波.基于HN911的紅外線報警系統[J].長江工程職業(yè)技術學學,2023,3(25):55[6]李全利.單片機原理及接口技術[M].北京:北京航空航天大學出版社[7]薛均義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計算機及其應用[M].西安交通大學出版社[8]宋文緒.傳感器與檢測技術[M].北京:高等教育出版社,2004.[9]余錫存.單片機原理及接口技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2000.[10]唐桃波,陳玉林.基于AT89C51的智能無線安防報警器[J].電子設計應用,2003,5(6):49～51致謝本文是在賀偉老師的悉心指導下完成的。從畢業(yè)設計題目的選擇、到選到課題的研究和論證，再到本畢業(yè)設計的編寫、修改，每一步都有賀老師的細心指導和認真的解析。在賀老師的指導下，我在各方面都有所提高，老師以嚴謹求實，一絲不茍的治學態(tài)度和勤勉的工作態(tài)度深深感染了我，給我巨大的啟迪，鼓舞和鞭策，并成為我人生路上值得學習的典范。使我的知識層次又有所提高。同時感謝所有教育過我的專業(yè)老師，你們傳授的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉也是完本錢論文的根底。也感謝我同一組的組員和班里的同學是你們在我遇到難題是幫我找到大量資料，解決難題。再次真誠感謝所有幫助過我的老師同學。通過這次畢業(yè)設計不僅提高了我獨立思考問題解決問題的能力而且培養(yǎng)了認真嚴謹，一絲不茍的學習態(tài)度。同時，也感謝系里面給我們提供了非常難得的學習實驗機房環(huán)境。一并表示感謝。由于經驗匱乏，能力有限，設計中難免有許多考慮不周全的地方，希望各位老師多加指教。附錄A基于單片機的熱釋電紅外報警系統原理圖圖A1熱釋電紅外報警系統原理圖附錄B基于單片機的熱釋電紅外報警系統PCB圖圖B1熱釋電紅外報警系統PCB圖附錄C熱釋電紅外報警系統仿真圖圖C1熱釋電紅外報警系統仿真圖附錄D設計編程程序/******************