家庭用智能防盜報警系統(tǒng)設計本科課程設計報告

1、-. z摘要隨著信息技術(shù)的飛速開展以及人們生活水平的大幅度提高，人們對住宅的需求已從追求簡單的生存空間向著追求質(zhì)量、功能、效勞等多重需求過渡。同時，隨著人們的保護意識不斷增強，防盜措施的緊迫性也逐漸被提上了日程，防盜報警系統(tǒng)應運而生。 本文設計了住宅智能化中的紅外防盜報警系統(tǒng)。本系統(tǒng)以單片機89C51為核心，配以各種功能模塊，來滿足人們?nèi)粘Ｉ钪械钠桨残枨?，本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、本錢低，安裝比擬方便，抗干擾力強、靈敏度高，而且安裝較隱蔽，不易被覺察。該系統(tǒng)主要包括紅外探測電路、LCD控制電路、聲光報警電路及單片機控制電路等。自動檢測功能由紅外探測電路實現(xiàn)，當有盜賊穿過此裝

2、置時，紅外傳感器立即將檢測到的信號經(jīng)過信號處理后傳送給主機電路，由主機來判斷信號并驅(qū)動電路報警。報警功能由揚聲器、蜂鳴器等發(fā)聲裝置實現(xiàn)，同時通過RS-485通信報警給小區(qū)警衛(wèi)。本設計通過紅外傳感器探測人體紅外線信號，從而到達報警的功能，滿足了人們?nèi)粘Ｉ顚Ψ辣I報警功能的需要。關(guān)鍵詞：防盜報警，紅外探測，RS-485通信，聲光報警ABSTRACTWith the rapid development of munication technique and great improvement of peoples living standard, the need has been changed

3、from only the living space to multiform needs of quality, function, service and so on. At the same time, as the increasing of protecting awareness, security measures have gradually been put on the agenda. Anti-theft alarm system came into being. A kind of intelligent infrared anti-theft alarm system

4、 is designed for residential area. In order to meet the security needs of daily life, this system with various function modules cores with microcontroller 89C51. This system used Pyroelectric infrared sensor，it also has some advantages such as easy making, low cost, convenient installation, strong a

5、nti-interference ability, high sensitivity, and a more hidden installation and difficult to found. This system includes infrared detecting circuit, LCD control circuit, sound and light alarm circuit and MCU control circuit. Automatic detection can be pleted by infrared detecting circuit. When theft

6、is detected, the signal produced by infrared sensor will be transmitted to the signal processing module, and then this circuit sends the signal received to the main circuit which will judge it and drive the alarm module. Alarm function is realized by audible devices such as speaker, buzzer, etc., an

7、d it can be transmitted to sub-district guardhouse through RS-485 munications alerting. This system detects the infrared signal of human body by infrared sensor, so it has the alarming function. This system meets the need of anti-theft and alarm in peoples daily live.KEY WORDS：anti-theft and alarm,

8、infrared detecting, RS-485 munication, sound and light alarm畢業(yè)設計論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設計論文，是我個人在指導教師的指導下進展的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過奉獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設計論文的規(guī)定，即：按

9、照學校要求提交畢業(yè)設計論文的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設計論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽效勞；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡木植炕蛉咳?。作者簽名： 日 期：目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc296316091摘要 PAGEREF _Toc296316091 h IHYPERLINK l _Toc296316092ABSTRACT PAGEREF _Toc296316092 h IIHYPERLINK l _Toc296316094第1章緒論 PAGEREF _Toc296

10、316094 h 1HYPERLINK l _Toc2963160951.1 前言 PAGEREF _Toc296316095 h 1HYPERLINK l _Toc2963160961.2 防盜報警系統(tǒng)在國外的開展 PAGEREF _Toc296316096 h 1HYPERLINK l _Toc2963160971.3 防盜報警器的開展前景與趨勢 PAGEREF _Toc296316097 h 2HYPERLINK l _Toc2963160981.4 設計任務與要求 PAGEREF _Toc296316098 h2HYPERLINK l _Toc296316099第2章系統(tǒng)方案設計 PA

11、GEREF _Toc296316099 h 3HYPERLINK l _Toc2963161002.1 系統(tǒng)總體設計思路 PAGEREF _Toc296316100 h 3HYPERLINK l _Toc2963161012.2 系統(tǒng)方案設計 PAGEREF _Toc296316101 h 3HYPERLINK l _Toc2963161022.3 傳感器簡介 PAGEREF _Toc296316102 h 4HYPERLINK l _Toc2963161032.3.1 熱釋電紅外傳感器簡介 PAGEREF _Toc296316103 h 4HYPERLINK l _Toc2963161042

12、.3.2 熱釋電紅外傳感器電路圖 PAGEREF _Toc296316104 h 5HYPERLINK l _Toc2963161052.3.3 被動式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性 PAGEREF _Toc296316105 h 6HYPERLINK l _Toc2963161062.4 51系列單片機的部組成 PAGEREF _Toc296316106 h 6HYPERLINK l _Toc2963161072.4.1 89C51單片機的部組成 PAGEREF _Toc296316107 h 7HYPERLINK l _Toc2963161082.4.2 89C51單片機引腳及功能 PAG

13、EREF _Toc296316108 h 8HYPERLINK l _Toc2963161092.5 RS485接口 PAGEREF _Toc296316109 h 10HYPERLINK l _Toc296316110第3章硬件設計 PAGEREF _Toc296316110 h 12HYPERLINK l _Toc2963161113.1 電源電路設計 PAGEREF _Toc296316111 h 12HYPERLINK l _Toc2963161123.2 熱釋電紅外傳感器原理 PAGEREF _Toc296316112 h 13HYPERLINK l _Toc2963161133.2

14、.1 傳感器選型 PAGEREF _Toc296316113 h 13HYPERLINK l _Toc2963161143.3 放大電路的設計 PAGEREF _Toc296316114 h 13HYPERLINK l _Toc2963161153.4 紅外探測信號輸入電路 PAGEREF _Toc296316115 h 14HYPERLINK l _Toc2963161163.5 鍵盤電路設計 PAGEREF _Toc296316116 h 17HYPERLINK l _Toc2963161173.6 時鐘電路的設計 PAGEREF _Toc296316117 h 17HYPERLINK l

15、 _Toc2963161183.7 復位電路的設計 PAGEREF _Toc296316118 h 18HYPERLINK l _Toc2963161193.8 聲光報警電路的設計 PAGEREF _Toc296316119 h 18HYPERLINK l _Toc2963161203.9 實時時鐘電路 PAGEREF _Toc296316120 h 19HYPERLINK l _Toc2963161213.9.1 實時時鐘芯片DS1302的構(gòu)造及工作原理 PAGEREF _Toc296316121 h19HYPERLINK l _Toc2963161223.9.2 引腳功能及構(gòu)造 PAGER

16、EF _Toc296316122 h 19HYPERLINK l _Toc2963161233.10 液晶顯示模塊設計 PAGEREF _Toc296316123 h 20HYPERLINK l _Toc2963161243.10.1 12864模塊引腳說明 PAGEREF _Toc296316124 h 21HYPERLINK l _Toc2963161253.10.2 接口時序 PAGEREF _Toc296316125 h 22HYPERLINK l _Toc2963161263.11 RS-485 通信的設計 PAGEREF _Toc296316126 h 23HYPERLINK l

17、_Toc2963161273.11.1 RS-485芯片選型 PAGEREF _Toc296316127 h 23HYPERLINK l _Toc2963161283.11.2 MA*485簡介 PAGEREF _Toc296316128 h 23HYPERLINK l _Toc2963161293.11.3 MA*485電路設計 PAGEREF _Toc296316129 h 25HYPERLINK l _Toc296316130第4章軟件設計 PAGEREF _Toc296316130 h 28HYPERLINK l _Toc2963161314.1 軟件的程序?qū)崿F(xiàn) PAGEREF _To

18、c296316131 h 28HYPERLINK l _Toc2963161324.2 主程序工作流程圖 PAGEREF _Toc296316132 h 28HYPERLINK l _Toc2963161334.2 中斷效勞程序工作流程圖 PAGEREF _Toc296316133 h 30HYPERLINK l _Toc2963161344.3 報警電路子程序流程圖 PAGEREF _Toc296316134 h 31HYPERLINK l _Toc2963161354.4 顯示電路子程序流程圖 PAGEREF _Toc296316135 h 32HYPERLINK l _Toc296316

19、1364.5 信號采集電路子程序流程圖 PAGEREF _Toc296316136 h 32HYPERLINK l _Toc296316137第5章結(jié)論與展望 PAGEREF _Toc296316137 h 34HYPERLINK l _Toc296316138致 PAGEREF _Toc296316138 h 35HYPERLINK l _Toc296316139參考文獻 PAGEREF _Toc296316139 h 36HYPERLINK l _Toc296316140附錄 PAGEREF _Toc296316140 h 37HYPERLINK l _Toc296316141附錄1 硬件

20、原理圖 PAGEREF _Toc296316141 h 37HYPERLINK l _Toc296316142附錄2 主要源程序代碼 PAGEREF _Toc296316142 h 39-. z第1章 緒論1.1前言隨著社會的不斷進步和科學技術(shù)、經(jīng)濟的不斷開展，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基于51單片機的家庭式電子防盜系統(tǒng)。1.2防盜報警系統(tǒng)在國外的開展從上世紀初，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

21、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(shù)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(xiàn)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(tǒng)的出現(xiàn)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(shù)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(quán)威部門，然后由權(quán)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(shù)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

22、的看出世界智能監(jiān)控防盜技術(shù)的開展簡況。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)報警效勞模式，聯(lián)網(wǎng)報警將整個北美的安防產(chǎn)業(yè)從橫向到縱向進展整合串并，形成了一個集中許多高科技手段和產(chǎn)業(yè)化管理水準的一體化綜合性產(chǎn)業(yè)。比方世界排名第一，北美最大的安防跨國公司-美國棋諾亞公司，它在世紀年代開場搞簡單的防盜報警，其當時的業(yè)務圍和技術(shù)水平跟中國現(xiàn)在很多安防企業(yè)是相當?shù)?。?0年代，它對其產(chǎn)業(yè)的整體開展方向做了很大的調(diào)整，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報警效勞商，建立了首家網(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)己成為十分先進的聯(lián)網(wǎng)報警效勞平臺，它在美國、加拿

23、大、英國、等多個國家和地區(qū)都有分公司，北美的客戶數(shù)已超過600萬，2003年防盜報警收入總產(chǎn)值達105億美元。1.3防盜報警器的開展前景與趨勢隨著社會的開展，農(nóng)村城鎮(zhèn)化和人員流動性增大，社會治安狀況更趨復雜，因此作為社會的根本單元平安防問題就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的機械式防盜網(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；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(tǒng)就應運而生，并日益受到廣泛的重視和運用。另外，為了進一步規(guī)住宅小區(qū)智能化建立，建立部特別制定了智能小區(qū)的等級標準，按照其要求智能小

24、區(qū)中必須具有平安防、信息管理、物業(yè)管理和信息網(wǎng)絡等系統(tǒng)。因此，小區(qū)平安防系統(tǒng)建立已逐漸納入許多小區(qū)建立的必備工程中。1.4設計任務與要求(1)該設計包括硬件和軟件設計兩個局部。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等模塊子函數(shù)。(2)本紅外線防盜報警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LCD控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)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(tǒng)可實現(xiàn)功能。當人員外出時，可把報警系統(tǒng)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

25、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(jīng)放大電路、比擬電路送至門限開關(guān)，翻開門限閥門送出TTL 電平至89C51單片機，經(jīng)單片機處理運算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲,并通過RS-485總線傳送給小區(qū)警衛(wèi)。第2章 系統(tǒng)方案設計2.1 系統(tǒng)總體設計思路本系統(tǒng)由五路熱釋電紅外探測器采集五路門、窗、陽臺等報警監(jiān)測點報警信號，將報警信號送入89C51控制芯片，觸發(fā)聲光報警，并通過串口通信將報警信號傳給小區(qū)警衛(wèi)，進展警情處理從而實現(xiàn)家庭用防盜報警系統(tǒng)的功能。根本工作原理如下:利用被動式熱釋電型紅外傳感器檢測人體輻射的紅外線，當檢測到紅外信號變化時，將其轉(zhuǎn)化為微弱的電信號，經(jīng)過信號處理電路

26、對電信號進展濾波、放大、比擬、輸出高電平作為告警信息送給CPU，CPU判斷是否報警，如果滿足報警條件，就會發(fā)出控制信號，完成聲音報警和發(fā)光報警。此外，CPU有一個全雙工的串行通信口，需通過RS-485總線通信將報警區(qū)域的地址傳送到小區(qū)監(jiān)控中心的PC機上，監(jiān)控中心可以及時的發(fā)現(xiàn)報警的具體地點，進展警情的處理。2.2 系統(tǒng)方案設計本設計包括硬件和軟件設計兩個局部。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路構(gòu)造可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LCD控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)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

27、就是設計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應用系統(tǒng)的一種應用。單片機應用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統(tǒng)的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。從設計的要求來分析該設計須包含如下構(gòu)造：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機、復位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框圖如圖2.1總體設計框圖所示：信號處理電路89C51單片機傳感器1傳感器5復位電路12864液晶顯示小區(qū)警衛(wèi)聲光報警電路. . . . . .RS485總線時鐘電路圖2.1 總體設計框圖處理器采用51系列單片機89C

28、51。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)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(jīng)放大電路、比擬電路送至門限開關(guān)，翻開門限閥門送出TTL 電平至51單片機。在單片機，經(jīng)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(qū)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。當報警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當警情消除后復位電路使系統(tǒng)復位，或者是在聲光報警10s鐘后有定時器實現(xiàn)自動消除報警。2.3 傳感器簡介 熱釋電紅外傳感器簡介被動式紅外探測器不需要附加紅外輻射光源，本身不向外界發(fā)射任何能量，而是由探測器直接探測來自移動目標的紅外輻射，因此才有被

29、動式之稱。被動式紅外探測器是利用熱釋電效應進展探測的。被動式紅外探測器又稱為熱釋電紅外探測器，其主要工作原理便是熱釋電效應。熱釋電效應是指如果使*些強介電質(zhì)材料(如欽酸鋇、欽錯酸鉛P(zT)等)的外表溫度發(fā)生變化，則隨著溫度的上升或下降，材料外表發(fā)生極化，即外表上就會產(chǎn)生電荷的變化，從而使物質(zhì)外表電荷失去平衡，最終電荷變化將以電壓或電流形式輸出1。熱釋電紅外傳感器通過接收移動人體輻射出的特定波長的紅外線，可以將其轉(zhuǎn)化為與人體運動速度，距離，方向有關(guān)的低頻電信號。當熱釋電紅外傳感器受到紅外輻射源的照射時，其部敏感材料的溫度將升高，極化強度減弱，外表電荷減少，通常將釋放掉的這局部電荷稱為熱釋電電荷

30、。由于熱釋電電荷的多少可以反映出材料溫度的變化，所以由熱釋電電荷經(jīng)電路轉(zhuǎn)變成的輸出電壓也同樣可以反映出材料溫度的變化，從而探測出紅外輻射能量的變化。紅外探測器的光學系統(tǒng)可以將來自多個方向的紅外輻射能量聚焦在探測器上，這樣紅外探測器就可以探測到*一個立體探測空間熱輻射的變化。當防區(qū)域沒有移動的人體時，由于所有的背景物體(如墻壁、家具等)在室溫下紅外輻射的能量比擬小，而且根本上是穩(wěn)定的，所以不能觸發(fā)報警器。當有人體突然進入探測區(qū)域時，會造成紅外輻射能量的突然變化，紅外探測器將接收到的活動人體與背景物體之間的紅外熱輻射能量的變化轉(zhuǎn)化為相應的電信號，電信號的大小，決定于敏感元件溫度變化的快慢，經(jīng)過后級

31、比擬器與狀態(tài)控制器產(chǎn)生相應的輸出信號U，送往報警器，發(fā)出報警信號。紅外探測器的探測波長為814um，人體的紅外輻射波長正好處于這個圍之，因此能較好的探測到活動的人體。被動式紅外探測器屬于空間控制型探測器，其戒備圍在不同方向呈多個單波束狀態(tài)，組成錐體感熱區(qū)域，構(gòu)成立體戒備。由于被動式紅外技術(shù)具有監(jiān)測距離較遠，靈敏度較高，節(jié)能價廉等優(yōu)點，本課題采用紅外探測器作為報警探測器，并在設計中增加了自動聲光報警的功能，使報警系統(tǒng)更加趨于完善。 熱釋電紅外傳感器電路圖熱釋電紅外線(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

32、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(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路。圖2.2為熱釋電紅外傳感器的部電路框圖。圖2.2 熱釋電紅外傳感器的部電路框圖 被動式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性人體的體溫一般在37，所以會發(fā)出特定波長10um左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進展工作的。人體發(fā)射的紅外線通過菲尼爾濾光增強后聚焦到紅外感應源上。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，經(jīng)后續(xù)電路檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號民。該探頭具有

33、如下特點：由于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。為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射面通常覆蓋有特殊的菲尼爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。被動紅外探頭的傳感器包含兩個互相串聯(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具有一樣的作用，使其產(chǎn)生的釋電效應相互抵消，因此探測器無信號輸出。一旦人侵入探測區(qū)域，人體紅外輻射通過局部鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收，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)信號處理后即可報警。根據(jù)性能要求不同，菲尼爾濾光片具有不同的焦距感應距離，從而產(chǎn)生

34、不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密。2.4 51系列單片機的部組成AT89C51單片機是美國Atmel公司生產(chǎn)低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器EPROM和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片置通用8位中央處理器CPU和Flash 存儲單元，功能強大。AT89C51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領(lǐng)域2。MCS-51單片機是在一塊芯片中集成了CPU，RAM，ROM、定時器/計數(shù)器和多種功能的I/O線等一臺計算機所需要的根

35、本功能部件。MCS-51單片機包含以下幾個部件：MCS51系列單片機的典型芯片是89C51，所以以89C51為例來介紹MCS51系列單片機。8 位的 CPU，片有振蕩器和時鐘電路,工作頻率為112MHzAtmel 89C*為024MHz片有 128/256字節(jié) RAM片有 0K/4K/8K字節(jié) 程序存儲器ROM可尋址片外 64K字節(jié) 數(shù)據(jù)存儲器RAM可尋址片外 64K字節(jié) 程序存儲器ROM片 21/26個 特殊功能存放器SFR4個8位 的并行I/O口PIO1個 全雙工串行口SIO/UART2/3個16位 定時器/計數(shù)器TIMER/COUNTER可處理 5/6個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級置1個布爾處

36、理器和1個布爾累加器CyMCS-51指令集含 111條指令32.4.1 89C51單片機的部組成圖2.3畫出了89C51單片機的部系統(tǒng)組成的根本框圖： 外時鐘源 外部事件計數(shù)2*16位定時/計數(shù)器時鐘電路256B RAM4KB ROM 89C51 單片機中斷控制串行接口并行接口64KB 總線控制器 中斷 INT0 INT1 控制 并行口 串行通訊圖2.3 MCS51單片機系統(tǒng)組成根本框圖由圖2.3可以看出，MCS51系列單片機89C51是由中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、輸入/輸出I/O口電路、定時器/計數(shù)器等假設干部件組成，再配置一定的外圍電路，如時鐘電路、復位電路等，

37、即可構(gòu)成一個根本的微型計算機系統(tǒng)4。2.4.2 89C51單片機引腳及功能共40條引腳，分為端口、控制、電源三類：(1) 端口線：4個8位端口共32條引腳，用于傳輸數(shù)據(jù)、地址、控制、狀態(tài)等信息。P0口P0.0P0.7：多功能端口，用于傳輸數(shù)據(jù)、地址。P0口在傳輸數(shù)據(jù)信息時，輸入帶緩沖、輸出帶鎖存，使用非常方便。P1口P1.0P1.7：單功能端口，用于數(shù)據(jù)輸入/輸出傳輸。P2口P2.0P2.7：多功能端口，用于傳輸?shù)刂沸畔⒒蜃鳛槠胀↖/O端口。P3口P3.0P3.7：多功能端口，用于傳輸控制信息或作為普通I/O端口。傳輸控制信息時：P3.0：R*D，串口輸入P3.1：T*D，串口數(shù)出P3.2：I

38、NT0，外部中斷0輸入P3.3：INT1，外部中斷1輸入P3.4：T0，計數(shù)器0輸入P3.5：T1，計數(shù)器1輸入P3.6：WR，寫控制信號線P3.7：RD，讀控制信號線(2)電源線：共2條，VCC、VSS(GND)。(3)控制線：共6條，傳送控制信號。ALE：地址鎖存，用于區(qū)分在多功能端口傳送的數(shù)據(jù)/地址信息，ALE=0/1：數(shù)據(jù)/地址。EA：允許訪問外程序存儲器。EA=0/1：片外/片存儲器有效。PSEN：片外ROM選通。RST：芯片復位線。*TAL1、*TAL2：外接石英晶體輸入線5。圖2.4為89C51單片機的引腳圖：圖2.489C51單片機引腳構(gòu)造2.5 RS485接口RS485采用差

39、分信號負邏輯，2V6V表示1”，- 6V- 2V表示0”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制是全雙工通訊方式，兩線制是半雙工通訊方式。在RS485通信網(wǎng)絡中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。 主要特點為：單+5V電源供電；低功耗時工作電流120500uA，靜態(tài)電流120uA；關(guān)閉方式，由低電流關(guān)機模式，靜態(tài)電流為0.1uA；驅(qū)動器有過載保護功能；共模輸入電壓圍-7+12V。RS485總線電氣性能如下表2.1所示：表2.1 RS-485總線具體參數(shù)性能指標RS485總線工作模式差分傳輸平衡傳輸允許的收發(fā)器數(shù)目32受芯片驅(qū)動能力限制最大電纜長度4000英尺1219M最高數(shù)據(jù)速

40、率10Mbps最小驅(qū)動輸出電壓圍1.5V最大驅(qū)動輸出電壓圍5V最大輸出短路電流250mA最大輸入電流1.0mA/12Vin驅(qū)動器輸出阻抗54歐輸入端電容50pF接收器輸入靈敏度200mV接收器最小輸入阻抗12k接收器輸入電壓圍-7V+12V接收器輸出邏輯高200mV接收器輸出邏輯低2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細說明。SCLK為時鐘輸入端11。 圖3.12為DS1302的引腳功能圖： 圖3.12 實時時鐘電路3.10液晶顯示模塊設計12864漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，置8192

41、個中文漢字16*16點陣、128個字符8*16點陣及64*256點陣顯示RAMGDRAM。圖3.13為12864模塊的引腳構(gòu)造及其與單片機的連接12：圖3.13 12864引腳構(gòu)造和接口3.10.1 12864模塊引腳說明12864點陣液晶顯示模塊LCM就是由128*64個液晶顯示點組成的一個128列*64行的陣列。每個顯示點對應一位二進制數(shù)，1表示亮，0表示滅。存儲這些點陣信息的RAM稱為顯示數(shù)據(jù)存儲器。要顯示*個圖形或漢字就是將相應的點陣信息寫入到相應的存儲單元中。圖形或漢字的點陣信息由自己設計，問題的關(guān)鍵就是顯示點在液晶屏上的位置行和列與其在存儲器中的地址之間的關(guān)系。由于多數(shù)液晶顯示模塊

42、的驅(qū)動電路是由一片行驅(qū)動器和兩片列驅(qū)動器構(gòu)成，所以12864液晶屏實際上是由左右兩塊獨立的64*64液晶屏拼接而成，每半屏有一個512*8 bits顯示數(shù)據(jù)RAM。下表3.1所示具體說明了12864模塊的引腳構(gòu)造：邏輯工作電壓(VDD)：4.55.5V電源地(GND)：0V工作溫度(Ta)：060(常溫) / -2075寬溫12表3.1 12864模塊引腳說明引腳號引腳名稱功能說明1 VCC模塊的電源地2 VDD 模塊的電源正端3 VLLCD驅(qū)動電壓輸入端調(diào)比照度 4 RS(CS) 并行的數(shù)據(jù)H/指令L選擇信號串行的片選信號 5 R/W(SID) 并行的讀H/寫(L)選擇信號串行的數(shù)據(jù)口 6

43、E(CLK) 并行的使能信號串行的同步時鐘 7 DB0 并行數(shù)據(jù)0 8 DB1 并行數(shù)據(jù)1 9 DB2 并行數(shù)據(jù)2 10 DB3 并行數(shù)據(jù)3 11 DB4 并行數(shù)據(jù)4 12 DB5 并行數(shù)據(jù)5 13 DB6 并行數(shù)據(jù)6 14 DB7 并行數(shù)據(jù)7 15 PSB 并/串行接口選擇：H-并行；L-串行 16 NC 空腳17 /RST復位低電平有效18 NC 空腳19 LED_A 背光源正極20 LED_K 背光源負極 接口時序8位并行連接時序圖:(1)MPU寫資料到模塊圖3.14 MPU寫資料到模塊(2)MPU從模塊讀出資料圖3.15 MPU從模塊讀出資料3.11RS-485 通信的設計RS-485

44、芯片選型由于PC機是系統(tǒng)的主控機，主機PC和單片機之間采用的是RS-485總線標準進展通信，所以在電路設計時采用RS-485通信收發(fā)器芯片為MA*485，它是MA*IM公司生產(chǎn)的用于RS-485通信的低功率收發(fā)器件，半雙工通信方式，每種芯片都有一個驅(qū)動器和一個收發(fā)器組成。MA*485簡介MA*485是一個8個引腳的芯片，它是一個標準的RS485收發(fā)器，只能進展半雙工的通訊，含一個輸出驅(qū)動器和一個信號接收器。MA*485具有低功耗設計，靜態(tài)電流僅為300uA。MA*485具有三態(tài)輸出特性，在使用MA*485時，總線最多可以同時連接32個MA*485芯片。圖3.16是MA*485的俯視圖和邏輯圖。

45、 圖 3.16MA*485邏輯圖下面是MA*485的引腳定義：RO引腳1：接收信號的輸出引腳?？梢园褋碜訟和B引腳的總線信號，輸出給單片機。是S電平，可以直接連接到單片機。RE引腳2：接收信號的控制引腳。當這個引腳低電平時，RO引腳有效，MA*485通過RO把來自總線的信號輸出到單片機；當這個引腳高電平時，RO引腳處于高阻狀態(tài)。DE引腳3：輸出信號的控制引腳。當這個引腳低電平時，輸出驅(qū)動器無效；當這個引腳高電平時，輸出驅(qū)動器有效，來自DI引腳的輸出信號通過A和B引腳被加載到總線上。是S電平，可以直接連接到單片機。DI引腳4：輸出驅(qū)動器的輸入引腳。是S電平，可以直接連接到單片機。當DE是高電平時

46、，這個引腳的信號通過A和B腳被加載給總線。GND引腳5：電源地線。A引腳6：連接到RS485總線的A端。B引腳7：連接到RS485總線的B端。VCC引腳8：電源線引腳。圖3.17 MA*485典型半雙工RS-485網(wǎng)絡MA*485電路設計RS485 總線長距離通訊時易受強信號干擾，所以應加保護措施，可選擇的方法如下隔離保護方法：采用高頻變壓器、光耦等元件實現(xiàn)接口的電氣隔離。將瞬態(tài)高壓轉(zhuǎn)移到隔離接口中的電隔離層上，不會產(chǎn)生損害性的浪涌電流，起到保護接口的作用。電路設計中可以考慮采用高速光耦6N137芯片，也可以優(yōu)化普通光耦電路參數(shù)的設計，使之能工作在最正確狀態(tài)。16N137簡介6N137光耦合器

47、是一款用于單通道的高速光耦合器，其部有一個850 nm波長AlGaAs LED和一個集成檢測器組成，其檢測器由一個光敏二極管、高增益線性運放及一個、肖特基鉗位的集電極開路的三極管組成。具有溫度、電流和電壓補償功能，高的輸入輸出隔離，LSTTL/TTL兼容，高速(典型為10MBd)，5mA的極小輸入電流。26N137工作參數(shù)最大輸入電流，低電平：250uA 最大輸入電流，高電平：15mA 最大允許低電平電壓(輸出高)：0.8v 最大允許高電平電壓：VCC最大電源電壓、輸出：5.5V 扇出(TTL負載)：8個(最多) 工作溫度圍：-40C +85C典型應用：高速數(shù)字開關(guān)，馬達控制系統(tǒng)和A/D轉(zhuǎn)換等

48、 6N137光耦合器的部構(gòu)造、管腳如以下圖所示。圖3.18 6N137部構(gòu)造需要注意的是，在6N137光耦合器的電源管腳旁應有個0.1uF的去耦電容。在選擇電容類型時，應盡量選擇高頻特性好的電容器，如瓷電容或鉭電容，并且盡量靠近6N137光耦合器的電源管腳；另外，輸入使能管腳在芯片部已有上拉電阻，無需再外接上拉電阻。6N137光耦合器的使用需要注意兩點：第一是6N137光耦合器的第6腳Vo輸出電路屬于集電極開路電路，必須上拉一個電阻；第二是6N137光耦合器的第2腳和第3腳之間是一個LED，必須串接一個限流電阻。3工作原理信號從腳2和腳3輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)片光通道傳到光敏二極管，反向偏置

49、的光敏管光照后導通，經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個輸入端，與門的另一個輸入為使能端，當使能端為高時與門輸出高電平，經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當輸入信號電流小于觸發(fā)閾值或使能端為低時，輸出高電平，但這個邏輯高是集電極開路的，可針對接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。腳6是集電極開路輸出端，通常加上拉電阻RL。雖然輸出低電平時可吸收電路達13mA，但仍應當根據(jù)后級輸入電路的需要選擇阻值。因為電阻太小會使6N137耗電增大，加大對電源的沖擊，使旁路電容無法吸收，而干擾整個模塊的電源，甚至把尖峰噪聲帶到地線上，一般可選2K5.1k，假設后級是TTL輸入電路，且只有1到2個負載，則用47k

50、或15k也行。圖3.1為RS-485通信與單片機的電路連接：圖3.19 MA*485與單片機電路的連接第4章 軟件設計4.1 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當硬件根本定型后，軟件的相應子程序模塊就大體定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件主程序，它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件子程序，它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。下面分別說明各個子程序的編寫原理：聲光報警子程序：當搜索到報警要求的信號后，調(diào)用報警子程序即可完成報警功能。其報警原理：控制三極管的

51、導通和關(guān)斷時間來驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，輸出高電平信號使發(fā)光二極管發(fā)光。串行口通信子程序：單片機和微機進展通信時，首先要設置串行口的波特率為9600,1位停頓位，無奇偶校驗。串口通信程序可以采用查詢和中斷方式，由于單片機發(fā)送子程序的查詢和中斷方式的資源占用是一樣的，故發(fā)送采用查詢，接收子程序采用中斷13。4.2 主程序工作流程圖按上述工作原理和硬件構(gòu)造分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如以下圖4.1所示：完畢是否還有檢測信號等待下次報警聲光報警完畢聲光報警是否持續(xù)10秒啟動聲光報警電路開場報警開場檢測有無信號輸入系統(tǒng)初始化q 圖4.1 主程序工作流程圖主程序代碼設計：MAIN: MOV IE,#81H 。C

52、PU開放中斷，INT0允許中斷 SETB IT0 。外部中斷為邊沿觸發(fā)方式 MOV SP,#30H 。指針入口地址 SETB P3.0 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH 。使P1口全部置1 MOV P2,#00H 。P2口清零 CLR P1.2 LP: JNB P1.0,LA 。監(jiān)測輸入信號，是否有輸入信號 LA: ACALL DELAY 。延時消抖 JNB P1.0,ALARM。再次監(jiān)測輸入信號，假設有輸入信號轉(zhuǎn)入報警子程序 AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET4.2

53、 中斷效勞程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當單片機檢測到外部熱釋電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(jīng)過單片機部程序處理后，驅(qū)動聲光報警電路開場報警，報警持續(xù)10秒鐘后自動停頓報警,然后程序開場循環(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(xiàn)報警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停頓的聲光報警的作用。手工按鍵停頓報警中斷效勞程序工作流程圖14，如以下圖4.2所示；中斷源發(fā)出中斷申請關(guān)中斷、保護現(xiàn)場INT0端有輸入信號關(guān)閉報警恢復現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖4.2 中斷效勞程序工作流程圖4.3 報警電路子程序流程圖報警電路控制端由單片

54、機的P2.4端來完成，高電平有效。當P2.4輸出高電平時，NPN三極管導通，驅(qū)動揚聲器產(chǎn)生聲音報警信號，同時電路中的LED導通，發(fā)光二極管被點亮，進展發(fā)光報警。聲光報警電路子程序流程圖如以下圖4.3所示：開場初始化P2.4是否為高電平電路啟動聲光報警報警完畢圖4.3 報警電路子程序流程圖子程序設計：PINT0: CLR E*0 。外部中斷0效勞程序開場，屏蔽外部中斷 PUSH PSW PUSH ACC JNB P3.2,LN 。監(jiān)測是否有中斷輸入 LN: LCALL DELAY 。延時消抖 JNB P3.2,LN1 AJMP LN2 。無中斷輸入,中斷返回 LN1: SETB P3.0 CLR

55、 P3.1 CLR P1.2 。使報警完畢，指示燈亮 POP ACC POP PSW SETB E*0 。開放外部中斷0 LCALL LP 。在中斷繼續(xù)檢測是否有輸入信號 LN2: RETI END4.4 顯示電路子程序流程圖本設計除了實現(xiàn)防盜報警的功能外，還具有實時日歷時鐘顯示的功能。在設計中采用了液晶12864顯示模塊15。以下圖4.4所示為顯示電路子程序流程圖：開場A0是否為高電平初始化LCD實時時鐘顯示顯示完畢圖4.4 顯示電路子程序流程圖4.5 信號采集電路子程序流程圖本設計需要采集五路報警信號門、窗、陽臺等報經(jīng)檢測點，設計中采用了熱釋電紅外傳感器進展輸入信號的采集。圖4.5為信號采

56、集流程圖。開場信號經(jīng)處理輸出高電平盜賊入侵初始化單片機INT0口進展數(shù)據(jù)采集采集完畢？信號采集完畢圖4.5 信號采集電路子程序流程圖第5章 結(jié)論與展望本設計研究了一種基于51單片機技術(shù)的家庭智能防盜報警器。該防盜報警器通過以89C51單片機為工作處理器核心，外接熱釋電紅外傳感器，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)圍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)單片機部軟件編程處理后，單片機輸出控制

57、信號，驅(qū)動聲光報警電路開場報警。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。隨著現(xiàn)代人們平安意識的增強以及科學技術(shù)的快速開展，相信報警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應用。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，使我覺得不管從理論知識還是從實際操縱中都學到了不少知識。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，它讓我接觸更多平時沒有接觸過的科學儀器設備、元器件以及獲得相關(guān)的儀器調(diào)試經(jīng)歷，同時我也發(fā)現(xiàn)自己在這方面很多缺乏之處。體會到理論知識對實踐有很大的指導作用，學會了高效率的查閱資料、運用工具書、利用網(wǎng)絡查找資料，各種參數(shù)都需要自己去調(diào)整。偶爾還會遇到錯誤的資料現(xiàn)象，這就要求我們應更加注重實踐環(huán)節(jié)

58、。在畢業(yè)設計中，我們應當注意重點與細節(jié)的關(guān)系。 致四年的讀書生活在這個季節(jié)即將畫上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開場。四年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走的辛苦卻也收獲滿囊。本研究及學位論文是在我的導師龐中華教師的親切關(guān)心和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和鼓勵著我。龐教師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)心，在此謹向教師致以誠摯的敬意和崇高的敬意。我還要感在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克制一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即

59、將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。從開場進入課題到論文的順利完成，由多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請承受我誠摯的意！最后，再次對關(guān)心、幫助我的教師和同學表示衷心的感！參考文獻唐文彥.傳感器.工業(yè)大學, 2007. 1516伊念東.單片機根底實用教程.中國地質(zhì)大學, 2005茂泰.智能儀器原理及應用.電子工業(yè)，1999. 4346吳政江.單片機控制紅外線防盜報警器.師學院學報, 2001, 27(12): 5559宋文緒. 傳感器與檢測技術(shù). 高等教育, 2004全利. 單片機原理及接口技術(shù). 航空航天大學, 2004. 7578薛均義. 彥斌. MCS-51系列單片微

60、型計算機及其應用. 交通大學, 2005康華光.電子技術(shù)根底模擬局部. 高等教育, 2004徐愛鈞,秀華. 單片機高級語言C51應用程序設計. : 航空航天大學, 2006. 9799鄧凱. 智能化住宅安防系統(tǒng)的應用. 冶金礦山設計與建立, 2000. 9899晶. Prote199高級應用: 人民郵電, 2000. 101103Vizimuller P. RF design guide-systems, circuits, and equations, Boston:1995Yang Y., Yi J., Woo Y., and Kim B. Optimum design for linea