08電子8基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)論文2012.6.1

I摘要隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民的生活水平得到很大的提高，對(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)也在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)防盜措施提出了新的要求。因此，基于社會(huì)安全保障的需要，電子報(bào)警這門(mén)綜合技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是為了滿足現(xiàn)代家庭及小型辦公場(chǎng)所的防盜報(bào)警系統(tǒng)。由紅外報(bào)警模塊，單片機(jī)模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊塊構(gòu)成，能夠完成手動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)報(bào)警，警備設(shè)置與解除等相關(guān)功能。首先紅外報(bào)警模塊采用熱釋電紅外傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將探測(cè)到的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)成電信號(hào)供單片機(jī)模塊使用，包括信號(hào)檢測(cè)放大電路、報(bào)警執(zhí)行電路、LED顯示電路。其次單片機(jī)模塊主要負(fù)責(zé)整個(gè)防盜報(bào)警系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部程序的運(yùn)行，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入和輸出，系統(tǒng)信號(hào)的接收和發(fā)送，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件的應(yīng)用功能，包括人工暫停電路、晶振復(fù)位電路。最后網(wǎng)絡(luò)模塊將紅外報(bào)警模塊和單片機(jī)模塊輸出結(jié)果傳送至通信終端，供用戶(hù)控制終端作為參考進(jìn)行最終處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警結(jié)果的最終處理。本系統(tǒng)制作過(guò)成簡(jiǎn)單、成本低廉，安全可靠，同時(shí)方便和PC機(jī)通信，便于用戶(hù)進(jìn)行統(tǒng)一的查詢(xún)識(shí)別和控制管理。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；熱釋電紅外傳感器；數(shù)據(jù)采集；報(bào)警執(zhí)行電路AbstractWiththedevelopmentofsocietyandscienceandtechnology,therapiddevelopmentofeconomy,people'slivingstandardshavegreatlyincreased,totheprivatepropertyprotectionconsciousnessisalsoinconstantincrease,soforsecuritymeasuresputforwardnewrequirements.Therefore,basedontheneedsofsocialsecurity,electronicalarmthisdoorcomprehensivetechnologyarisesatthehistoricmoment.Thissystemisdesignedtomeetmodernfamiliesandsmallofficeofsecurityalarmsystem.Byinfraredalarmmodule,microcontrollermodule,thenetworkmoduleconsistsof,canperformmanualalarm,automaticalarm,policesetandterminationofrelatedfunctions.Firstinfraredalarmmoduleusespyroelectricinfraredsensorfordatacollection,willdetectsignalintoelectricalsignalsforsinglechipmicrocomputeractionmoduleuse,includingsignaldetectionamplifiercircuit,alarmexecutivecircuit,LEDdisplaycircuit.Secondsinglechipmicrocomputermodulemainlyresponsiblefortheentiresecurityalarmsystemcontrol,realizetheexecutionoftheprogramwithinthesystem,systemdatainputandoutput,thesystemofthesignaltransmitandreceive,realizethesystemsoftwareandtheapplicationofthesystemhardwarefunction,includingartificialsuspendedcircuit,crystalsresetcircuit.Finallythenetworkmodulewillinfraredalarmmoduleandsinglechipmicrocomputeroutputmoduleissenttoacommunicationsterminal,forusercontrolterminalsasreferenceforfinalprocessing,realizethesecurityalarmsystemalarmresultsfinalhandling.Thissystemproducedintosimple,cheap,safeandreliable,andconvenientandPCcommunicationsandisconvenientfortheusertoundertakeunityqueryidentificationandcontrolmanagement.Keywords:microcontroller;pyroelectricinfraredsensors;dataacquisition;alarmexecutivecircuit目錄摘要 I第一章緒論 11.1課題背景 11.2課題任務(wù)及要求 11.4相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)介紹 31.4.1單片機(jī)介紹 31.4.2傳感器介紹 121.4.3LED數(shù)碼管介紹 151.4.4定時(shí)器和計(jì)數(shù)器介紹 18第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 212.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 21第三章系統(tǒng)具體電路模塊的設(shè)計(jì) 233.1信號(hào)檢測(cè)與放大電路 233.2LED顯示電路 243.3報(bào)警執(zhí)行電路 253.4人工暫停電路 263.5晶振與復(fù)位電路 26第四章系統(tǒng)硬件電路和軟件電路的設(shè)計(jì) 284.1系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 284.2系統(tǒng)軟件電路的設(shè)計(jì) 284.2.1主程序工作流程圖 284.2.2中斷服務(wù)程序工作流程圖 304.3系統(tǒng)軟件仿真 31第五章系統(tǒng)存在問(wèn)題及解決方案 325.1存在問(wèn)題 325.2解決方案 325.2.1TC35i介紹 325.2.2RS-232介紹 335.2.3MAX232介紹 355.2.4GSM介紹 365.2.5解決設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述 39結(jié)束語(yǔ) 40致謝 41參考文獻(xiàn) 42附錄 43附錄A 43附錄B 44附錄C 47第一章緒論1.1課題背景隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們的生活水平較大程度的提高,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和安全防范意識(shí)的增強(qiáng),人們?cè)絹?lái)越注重自身所處的環(huán)境是否安全。當(dāng)家中無(wú)人或者僅有老人孩子在家時(shí),必須考慮家庭成員生命和財(cái)產(chǎn)的絕對(duì)安全。目前，許多住宅小區(qū)和小型辦公場(chǎng)所的安防主要依靠安裝防盜窗、防盜門(mén)以及人工防范。尤其是在現(xiàn)代化技術(shù)高度發(fā)展的今天,犯罪更趨智能化,手段更隱蔽,所以采用以電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的安全防范技術(shù)的器材設(shè)備，并將其構(gòu)成—個(gè)系統(tǒng),將發(fā)揮防盜報(bào)警的功能作用,保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。使用防盜報(bào)警器可以最大限度地降低犯罪成功率，提升社會(huì)安全系數(shù)，改善人民生活環(huán)境和條件，避免各種犯罪所帶來(lái)的不必要的損失，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。1.2課題任務(wù)及要求本防盜報(bào)警器采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建覆蓋家庭及小型辦公場(chǎng)所的信息安全交互平臺(tái)。能夠完成手動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)報(bào)警，警備設(shè)置與解除等相關(guān)功能,實(shí)現(xiàn)家庭及小型辦公場(chǎng)所安全的電子化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化。本設(shè)計(jì)是建立在單片機(jī)體系框架的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于家庭及小型辦公場(chǎng)所的防盜報(bào)警裝置，以一套完善的現(xiàn)代信息技術(shù)支持應(yīng)用系統(tǒng)，為家庭及小型辦公場(chǎng)所提供基本的安全的保障，防止犯罪的發(fā)生。本防盜報(bào)警器主要分為以下內(nèi)容：該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采樣收集、信號(hào)放大處理、報(bào)警動(dòng)作執(zhí)行、報(bào)警次數(shù)顯示、人工暫停控制等模塊子函數(shù)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)由熱釋電紅外傳感器、報(bào)警執(zhí)行電路、單片機(jī)控制電路、LED控制顯示電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶(hù)終端完成信息采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警、本地顯示等功能。系統(tǒng)終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、顯示模塊、通信模塊等部分組成。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中須應(yīng)用紅外線技術(shù)，紅外線具有較強(qiáng)的隱蔽性，在監(jiān)控區(qū)域紅外線可以方便地檢測(cè)到是否有人出入。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：第一是能有效判斷是否有人員進(jìn)入；第二是盡可能大地增加防護(hù)監(jiān)控范圍。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要技術(shù)目標(biāo)。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能：當(dāng)用戶(hù)外出時(shí)，可把報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在啟動(dòng)狀態(tài)，探測(cè)器進(jìn)行工作,當(dāng)有人闖入監(jiān)控區(qū)時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到的動(dòng)作信號(hào)，通過(guò)設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜信號(hào)變換成電信號(hào)，然后將電信號(hào)經(jīng)放大電路、比較電路送至門(mén)限開(kāi)關(guān)，門(mén)限開(kāi)關(guān)打開(kāi)并送出TTL電平至AT89C51單片機(jī)，經(jīng)過(guò)AT89C51單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路使其發(fā)出報(bào)警，報(bào)警信號(hào)可采用聲光信號(hào)，并顯示報(bào)警次數(shù)[1]，以便用戶(hù)終端進(jìn)行查找咨詢(xún)。1.3課題內(nèi)容及安排在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了全面優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警的基本功能，采用基于單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)。單片機(jī)是一種集成在電路芯片，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(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)集成度高。單片機(jī)包括CPU、4KB容量的ROM（8031無(wú)）、128B容量的RAM、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化;可靠性高，可工作到10^6~10^7小時(shí)無(wú)故障;處理功能強(qiáng)，速度快。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。鑒于以上分析，本人選擇了使用以單片機(jī)技術(shù)為主來(lái)實(shí)現(xiàn)這一課題，所采用的是AT89C51單片機(jī)。本文安排如下：第一章：緒論，概述論文寫(xiě)作背景。第二章：介紹系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。第三章：介紹系統(tǒng)具體模塊設(shè)計(jì)方案。第四章：介紹系統(tǒng)硬件電路和軟件電路設(shè)計(jì)方案。第五章：介紹系統(tǒng)存在問(wèn)題及解決方案。1.4相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)介紹1.4.1單片機(jī)介紹單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專(zhuān)用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專(zhuān)用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢(xún)r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTELi960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專(zhuān)用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專(zhuān)用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專(zhuān)用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。單片機(jī)比專(zhuān)用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類(lèi)生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車(chē)上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò)PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類(lèi)的數(shù)量還要多。單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類(lèi)似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤(pán)作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢(qián)也是低的，一般不超過(guò)10元即可，用它來(lái)做一些控制電器一類(lèi)不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影，它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó)50年代開(kāi)發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來(lái)搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)編寫(xiě)的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級(jí)匯編語(yǔ)言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語(yǔ)言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語(yǔ)言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡(jiǎn)單，就是單片機(jī)沒(méi)有家用計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒(méi)有像硬盤(pán)那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。一個(gè)可視化高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十KB的大?。?duì)于家用PC的硬盤(pán)來(lái)講沒(méi)什么，可是對(duì)于單片機(jī)來(lái)講是不能接受的。單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來(lái)運(yùn)行，家用PC的也是承受不了的。ATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式。AT89C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)1時(shí)，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(shí)，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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)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。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表1-1所示：P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。引腳替代功能說(shuō)明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請(qǐng)P3.3INT1外部中斷1申請(qǐng)P3.4T0定時(shí)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入P3.6外部RAM寫(xiě)選通P3.7外部RAM讀選通表1-1P3口替代功能ALE/：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)端。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/VP：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，應(yīng)不接。圖1-1AT89C51功能方塊圖可以說(shuō)，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器等組成。還有一類(lèi)計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱(chēng)微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類(lèi)頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱(chēng)前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開(kāi)發(fā)者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過(guò)程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程，即一條條執(zhí)行的指令的過(guò)程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類(lèi)的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問(wèn)題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件——存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱(chēng)為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個(gè)部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器PC（包含在CPU中），在開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，PC在中的內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長(zhǎng)度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。單片機(jī)的應(yīng)用有六大重要部分:第一，總線；我們知道，一個(gè)電路總是由元器件通過(guò)電線連接而成的，在模擬電路中，連線并不成為一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楦髌骷g一般是串行關(guān)系，各器件之間的連線并不很多，但計(jì)算機(jī)電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協(xié)調(diào)，所以需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨(dú)連線，則線的數(shù)量將多得驚人，所以在微處理機(jī)中引入了總線的概念，各個(gè)器件共同享用連線，所有器件的8根數(shù)據(jù)線全部接到8根公用的線上，即相當(dāng)于各個(gè)器件并聯(lián)起來(lái)，但僅這樣還不行，如果有兩個(gè)器件同時(shí)送出數(shù)據(jù)，一個(gè)為0，一個(gè)為1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是不允許的，所以要通過(guò)控制線進(jìn)行控制，使器件分時(shí)工作，任何時(shí)候只能有一個(gè)器件發(fā)送數(shù)據(jù)（可以有多個(gè)器件同時(shí)接收）。器件的數(shù)據(jù)線也就被稱(chēng)為數(shù)據(jù)總線，器件所有的控制線被稱(chēng)為控制總線。在單片機(jī)內(nèi)部或者外部存儲(chǔ)器及其它器件中有存儲(chǔ)單元，這些存儲(chǔ)單元要被分配地址，才能使用，分配地址當(dāng)然也是以電信號(hào)的形式給出的，由于存儲(chǔ)單元比較多，所以，用于地址分配的線也較多，這些線被稱(chēng)為地址總線。第二，數(shù)據(jù)、地址、指令；之所以將這三者放在一起，是因?yàn)檫@三者的本質(zhì)都是一樣的——數(shù)字，或者說(shuō)都是一串‘0’和‘1’組成的序列。換言之，地址、指令也都是數(shù)據(jù)。指令：由單片機(jī)芯片的設(shè)計(jì)者規(guī)定的一種數(shù)字，它與我們常用的指令助記符有著嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，不可以由單片機(jī)的開(kāi)發(fā)者更改。地址：是尋找單片機(jī)內(nèi)部、外部的存儲(chǔ)單元、輸入輸出口的依據(jù)，內(nèi)部單元的地址值已由芯片設(shè)計(jì)者規(guī)定好，不可更改，外部的單元可以由單片機(jī)開(kāi)發(fā)者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見(jiàn)程序的執(zhí)行過(guò)程）。數(shù)據(jù)：這是由微處理機(jī)處理的對(duì)象，在各種不同的應(yīng)用電路中各不相同。第三，P0口、P2口和P3的第二功能用法；初學(xué)時(shí)往往對(duì)P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認(rèn)為第二功能和原功能之間要有一個(gè)切換的過(guò)程，或者說(shuō)要有一條指令，事實(shí)上，各端口的第二功能完全是自動(dòng)的，不需要用指令來(lái)轉(zhuǎn)換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號(hào)，當(dāng)微處理機(jī)外接RAM或有外部I/O口時(shí)，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機(jī)一執(zhí)行到MOVX指令，就會(huì)有相應(yīng)的信號(hào)從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說(shuō)明。事實(shí)上‘不能作為通用I/O口使用’也并不是‘不能’而是（使用者）‘不會(huì)’將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETBP3.7的指令，并且當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行到這條指令時(shí)，也會(huì)使P3.7變?yōu)楦唠娖?，但使用者不?huì)這么去做，因?yàn)檫@通常會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。第四，程序的執(zhí)行過(guò)程；單片機(jī)在通電復(fù)位后8051內(nèi)的程序計(jì)數(shù)器（PC）中的值為‘0000’，所以程序總是從‘0000’單元開(kāi)始執(zhí)行，也就是說(shuō)：在系統(tǒng)的ROM中一定要存在‘0000’這個(gè)單元，并且在‘0000’單元中存放的一定是一條指令。第五，堆棧是一個(gè)區(qū)域，是用來(lái)存放數(shù)據(jù)的，這個(gè)區(qū)域本身沒(méi)有任何特殊之處，就是內(nèi)部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數(shù)據(jù)的方式，即所謂的‘先進(jìn)后出，后進(jìn)先出’，并且堆棧有特殊的數(shù)據(jù)傳輸指令，即‘PUSH’和‘POP’，有一個(gè)特殊的專(zhuān)為其服務(wù)的單元，即堆棧指針SP，每當(dāng)執(zhí)一次PUSH指令時(shí)，SP就（在原來(lái)值的基礎(chǔ)上）自動(dòng)減2，每當(dāng)執(zhí)行一次POP指令，SP就（在原來(lái)值的基礎(chǔ)上）自動(dòng)加2。由于SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開(kāi)始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設(shè)置在規(guī)定的內(nèi)存單元中，如在程序開(kāi)始時(shí)，用一條MOVSP，#5FH指令，就是把堆棧設(shè)置在從內(nèi)存單元60H開(kāi)始的單元中。一般程序的開(kāi)頭總有這么一條設(shè)置堆棧指針的指令，因?yàn)殚_(kāi)機(jī)時(shí)，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開(kāi)始往后，而08H到1FH這個(gè)區(qū)域正是8031的第二、三、四工作寄存器區(qū)，經(jīng)常要被使用，這會(huì)造成數(shù)據(jù)的混亂。不同作者編寫(xiě)程序時(shí)，初始化堆棧指令也不完全相同，這是作者的習(xí)慣問(wèn)題。當(dāng)設(shè)置好堆棧區(qū)后，并不意味著該區(qū)域成為一種專(zhuān)用內(nèi)存，它還是可以象普通內(nèi)存區(qū)域一樣使用，只是一般情況下編程者不會(huì)把它當(dāng)成普通內(nèi)存用了。第六，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程；這里所說(shuō)的開(kāi)發(fā)過(guò)程并不是一般書(shū)中所說(shuō)的從任務(wù)分析開(kāi)始，我們假設(shè)已設(shè)計(jì)并制作好硬件，下面就是編寫(xiě)軟件的工作。在編寫(xiě)軟件之前，首先要確定一些常數(shù)、地址，事實(shí)上這些常數(shù)、地址在設(shè)計(jì)階段已被直接或間接地確定下來(lái)了。如當(dāng)某器件的連線設(shè)計(jì)好后，其地址也就被確定了，當(dāng)器件的功能被確定下來(lái)后，其控制字也就被確定了。然后用文本編輯器（如EDIT、CCED等）編寫(xiě)軟件，編寫(xiě)好后，用編譯器對(duì)源程序文件編譯，查錯(cuò)，直到?jīng)]有語(yǔ)法錯(cuò)誤，除了極簡(jiǎn)單的程序外，一般應(yīng)用仿真機(jī)對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試，直到程序運(yùn)行正確為止。運(yùn)行正確后，就可以寫(xiě)片（將程序固化在EPROM中）。在源程序被編譯后，生成了擴(kuò)展名為HEX的目標(biāo)文件，一般編程器能夠識(shí)別這種格式的文件，只要將此文件調(diào)入即可寫(xiě)片。從單片機(jī)的發(fā)展歷程看，未來(lái)單片機(jī)技術(shù)將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、外圍電路內(nèi)裝化及片內(nèi)儲(chǔ)存器容量增加的方向發(fā)展[2]。1.4.2傳感器介紹傳感器指的是“能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器按照其用途分為壓力敏和力敏傳感器位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅髂芎膫鞲衅?、速度傳感器加速度傳感器、射線輻射傳感器和熱敏傳感器、24GHz雷達(dá)傳感器等；按照其原理分為振動(dòng)傳感器濕敏傳感器、磁敏傳感器和氣敏傳感器、真空度傳感器生物傳感器等；按照其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)分為模擬傳感器、數(shù)字傳感器、膺數(shù)字傳感器、開(kāi)關(guān)傳感器等。傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。線性度是指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱(chēng)為最小二乘法擬合直線。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。用S表示靈敏度。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差遲滯是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓坑尚〉酱螅ㄕ谐蹋┘拜斎肓坑纱蟮叫。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對(duì)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等，這個(gè)差值稱(chēng)為遲滯差值。重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。漂移是指?jìng)鞲衅鞯钠剖侵冈谳斎肓坎蛔兊那闆r下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱(chēng)為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周?chē)h(huán)境（如溫度、濕度等)。分辨率是指?jìng)鞲衅骺筛惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說(shuō)，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過(guò)分辨率時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱(chēng)為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。本論文采用的是熱釋電紅外傳感器。熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測(cè)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(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路[3]。熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)制成的探測(cè)元件，在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)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(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9--10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)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(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7--10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)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(hào)處理而輸出電壓信號(hào)。當(dāng)人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)，然后使該信號(hào)通過(guò)一個(gè)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(cè)信號(hào)電壓十分微弱（通常僅有1mV左右），而且是一個(gè)變化的信號(hào)，同時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定，通常為0.1-10Hz左右），所以應(yīng)對(duì)熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。熱釋電紅外傳感器本身不發(fā)任何類(lèi)型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。但其容易受各種熱源、光源干擾，被動(dòng)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。當(dāng)環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。熱釋電紅外傳感器抗干擾性能分為以下幾個(gè)方面：在防小動(dòng)物干擾方面上，探測(cè)器安裝在推薦的使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上的小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。在抗電磁干擾方面上：探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。在抗燈光干擾方面上：探測(cè)器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受3米外H4鹵素?zé)敉高^(guò)玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。熱釋電紅外線傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感,而對(duì)于橫切方向(即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感。在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)靈敏度極為重要的環(huán)節(jié)。1.4.3LED數(shù)碼管介紹LED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的2個(gè)8數(shù)碼管字樣了。如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫(huà)常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過(guò)30mA。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起連接到電源正極的稱(chēng)為共陽(yáng)數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱(chēng)為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。LED數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類(lèi)似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類(lèi)，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌?lèi)型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車(chē)站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O埠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O埠多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I/O口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89C51單片機(jī)可用的I/O口才32個(gè)呢。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。透過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅，黃，藍(lán)，綠，白，七彩效果。單色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化，LED數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。通過(guò)電腦下flash、動(dòng)畫(huà)、文字等文件，或使用動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)個(gè)性化動(dòng)畫(huà)，播放各種動(dòng)感變色的圖文效果；可放在PCB電路板上按紅綠蘭順序呈直線排列，以專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片控制，構(gòu)成變化無(wú)窮的色彩和圖形。外殼采用阻燃PC塑料制作，強(qiáng)度高，抗沖擊，抗老化，防紫外線，防塵，防潮。LED護(hù)欄管具有功耗小，無(wú)熱量，耐沖擊，長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，配合控制器，即可實(shí)現(xiàn)流水，漸變，跳變，追逐等效果。如果應(yīng)用于大面積工程中，連接電腦同步控制器，還可顯示圖案，動(dòng)畫(huà)視頻等效LED數(shù)碼全彩燈管可以組成一個(gè)模擬LED顯示屏，模擬顯示屏可以提供各種全彩效果及動(dòng)態(tài)顯示圖像字符，可以采用脫機(jī)控制或計(jì)算機(jī)連接實(shí)行同步控制；可以顯示各式各樣的全彩動(dòng)態(tài)效果?？刂葡到y(tǒng)采用三泰VISS專(zhuān)用燈光編程軟件編輯，數(shù)碼管控制花樣更改方便，只需將編輯生成的花樣格式文件復(fù)制進(jìn)CF卡即可，數(shù)碼管控制器可以單獨(dú)控制，也可多臺(tái)聯(lián)機(jī)控制，數(shù)碼管安裝編排方式任意，適合各種復(fù)雜工程需求。數(shù)碼管、控制器以及電源等以標(biāo)準(zhǔn)公母插頭連接，方便快捷，并具有獨(dú)特的外形設(shè)計(jì)，全新的戶(hù)外防水結(jié)構(gòu)。LED數(shù)碼管的規(guī)格分為圓形、半圓形和D形；直徑分為30mm、40mm、50mm、80mm、100mm、110mm；其顏色分為單紅，黃，藍(lán)，綠，白，七彩；外殼顏色以乳白為主；具有防水，防塵，防紫外線，耐壓，耐破裂，耐高低溫，耐燃，超強(qiáng)抗沖擊老化的性能。LED數(shù)碼管的防護(hù)等級(jí)一般為IP65級(jí)；其工作電壓范圍一般在24V-220V；工作功率通常在8-12W；工作環(huán)境基本為-40度-+75度；正常壽命約為80,000小時(shí)以上。LED主要用于樓體墻面，廣告招牌、高檔的DISCO、酒吧、夜總會(huì)、會(huì)所的門(mén)頭廣告牌等。特別適合應(yīng)用于廣告牌背景、立交橋、河、湖護(hù)欄、建筑物輪廓等大型動(dòng)感光帶之中，可產(chǎn)生彩虹般絢麗的效果。用護(hù)欄管裝飾建筑物的輪廓，可以起到突出美彩亮化建筑物的效果。事實(shí)證明，它已經(jīng)成為照明產(chǎn)品中的一只奇葩，綻放在動(dòng)感都市。1.4.4定時(shí)器和計(jì)數(shù)器介紹人類(lèi)最早使用的定時(shí)工具是沙漏或水漏，但在鐘表誕生發(fā)展成熟之后，人們開(kāi)始嘗試使用這種全新的計(jì)時(shí)工具來(lái)改進(jìn)定時(shí)器，達(dá)到準(zhǔn)確控制時(shí)間的目的。1876年，英國(guó)外科醫(yī)生索加取得一項(xiàng)定時(shí)裝置的專(zhuān)利，用來(lái)控制煤氣街燈的開(kāi)關(guān)。它利用機(jī)械鐘帶動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制煤氣閥門(mén)。起初每周上一次發(fā)條，1918年使用電鐘計(jì)時(shí)后，就不用上發(fā)條了。定時(shí)器確實(shí)是一項(xiàng)了不起的發(fā)明，使相當(dāng)多需要人控制時(shí)間的工作變得簡(jiǎn)單了許多。人們甚至將定時(shí)器用在了軍事方面，制成了定時(shí)炸彈，定時(shí)雷管?，F(xiàn)在的不少家用電器都安裝了定時(shí)器來(lái)控制開(kāi)關(guān)或工作時(shí)間?？煞譃橐韵聨追N：接通延時(shí)型定時(shí)器：接通延時(shí)型定時(shí)器是各種PLC中最常見(jiàn)最基本的定時(shí)器，這種定時(shí)器在SIEMENS的PLC中，稱(chēng)為SD型定時(shí)器。斷開(kāi)延時(shí)型定時(shí)器：這種定時(shí)器是當(dāng)輸入條件00000為ON時(shí)無(wú)延時(shí)作用，只有在輸入條件00000為OFF時(shí)產(chǎn)生延時(shí)作用。在SIEMENS的PLC中，稱(chēng)為SF型定時(shí)器。保持型接通延時(shí)定時(shí)器：這種定時(shí)器是當(dāng)輸入條件00000為ON后，即產(chǎn)生鎖存功能，即使輸入條件00000又變?yōu)镺FF，仍視輸入條件為ON，當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值等于設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器動(dòng)作，這種定時(shí)器在SIEMENS的PLC中，稱(chēng)為SS型定時(shí)器。脈沖型定時(shí)器：這種定時(shí)器是當(dāng)輸入條件00000為ON后，定時(shí)器即時(shí)動(dòng)作，但經(jīng)過(guò)定時(shí)器所設(shè)定的時(shí)間后，即使輸入條件00000仍為ON，定時(shí)器卻變?yōu)镺FF狀態(tài)。即這種定時(shí)器ON狀態(tài)的維持時(shí)間是由設(shè)定值決定的。如果00000為ON的時(shí)續(xù)時(shí)間小于定時(shí)器的設(shè)定值，定時(shí)器的ON狀態(tài)維持時(shí)間為輸入條件00000為ON的持續(xù)時(shí)間。這種定時(shí)器在SIEMENS的PLC中，稱(chēng)為SP型定時(shí)器。擴(kuò)張型脈沖定時(shí)器：這種定時(shí)器與脈沖型定時(shí)器的區(qū)別是，只要輸入條件00000出現(xiàn)了ON狀態(tài)，不管其持續(xù)時(shí)間多長(zhǎng)，均可使定時(shí)器為ON的維持的時(shí)間與定時(shí)器的設(shè)定值一致。這種定時(shí)器在SIEMENS的PLC中，稱(chēng)為SE型定時(shí)器。計(jì)數(shù)是一種最簡(jiǎn)單基本的運(yùn)算，計(jì)數(shù)器就是實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算的邏輯電路，計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中主要是對(duì)脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量、計(jì)數(shù)和控制的功能，同時(shí)兼有分頻功能，計(jì)數(shù)器是由基本的計(jì)數(shù)單元和一些控制門(mén)所組成，計(jì)數(shù)單元?jiǎng)t由一系列具有存儲(chǔ)信息功能的各類(lèi)觸發(fā)器構(gòu)成，這些觸發(fā)器有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器等。計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，如在電子計(jì)算機(jī)的控制器中對(duì)指令地址進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便順序取出下一條指令，在運(yùn)算器中作乘法、除法運(yùn)算時(shí)記下加法、減法次數(shù)，又如在數(shù)字儀器中對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)等等。計(jì)數(shù)器可以用來(lái)顯示產(chǎn)品的工作狀態(tài)，一般來(lái)說(shuō)主要是用來(lái)表示產(chǎn)品已經(jīng)完成了多少份的折頁(yè)配頁(yè)工作。它主要的指標(biāo)在于計(jì)數(shù)器的位數(shù)，常見(jiàn)的3位和4位的。很顯然，3位數(shù)的計(jì)數(shù)器最大可以顯示到999，4位數(shù)的最大可以顯示到9999。如果按照計(jì)數(shù)器中的觸發(fā)器是否同時(shí)翻轉(zhuǎn)分類(lèi)，可將計(jì)數(shù)器分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器兩種。如果按照計(jì)數(shù)過(guò)程中數(shù)字增減分類(lèi)，又可將計(jì)數(shù)器分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器，隨時(shí)鐘信號(hào)不斷增加的為加法計(jì)數(shù)器，不斷減少的為減法計(jì)數(shù)器，可增可減的叫做可逆計(jì)數(shù)器。另外還有很多種分類(lèi)不一一列舉，但是最常用的是第一種分類(lèi)，因?yàn)檫@種分類(lèi)可以使人一目了然，知道這個(gè)計(jì)數(shù)器到底是什么觸發(fā)方式，以便于設(shè)計(jì)者進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)。在數(shù)字電子技術(shù)中應(yīng)用的最多的時(shí)序邏輯電路。計(jì)數(shù)器不僅能用于對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，還可以用于分頻、定時(shí)、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列以及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等。但是并無(wú)法顯示計(jì)算結(jié)果，一般都是要通過(guò)外接LCD或LED屏才能顯示。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)劃分為數(shù)據(jù)采集、信號(hào)放大處理、人工鍵盤(pán)控制、報(bào)警執(zhí)行、報(bào)警次數(shù)顯示等子模塊。系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感電路、報(bào)警執(zhí)行電路、單片機(jī)控制電路、LED控制顯示電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶(hù)終端完成信息采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警、本地顯示等以應(yīng)用功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心模塊是AT89C51單片機(jī)，所以本系統(tǒng)也是單片機(jī)控制系統(tǒng)的一種在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。單片機(jī)控制系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、以及外部控制電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序組成的系統(tǒng)。單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、擴(kuò)展設(shè)計(jì)四個(gè)階段。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求來(lái)分析本系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)成框圖如圖2-1總體設(shè)計(jì)框圖所示：AT89C51復(fù)位電路信號(hào)檢測(cè)電路LED數(shù)字顯示報(bào)警執(zhí)行電路LED發(fā)光顯示放大驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)圖2-1總體設(shè)計(jì)框圖本系統(tǒng)是在單片機(jī)AT89C51和系統(tǒng)軟件共同控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)空區(qū)域上的紅外探頭將外來(lái)人員身上所發(fā)出紅外光譜信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大電路、比較電路送至門(mén)限開(kāi)關(guān)，門(mén)限開(kāi)關(guān)打開(kāi)送出TTL電平至AT89C51單片機(jī)。在單片機(jī)控制電路內(nèi)，經(jīng)系統(tǒng)軟件檢測(cè)識(shí)別后發(fā)出外來(lái)入侵報(bào)警狀態(tài)的控制信號(hào)。此時(shí)驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大并啟動(dòng)聲光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)報(bào)警動(dòng)作。當(dāng)報(bào)警延遲10s后自動(dòng)解除報(bào)警，也可以人工暫停解除報(bào)警信號(hào)，當(dāng)危險(xiǎn)解除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位，或者是在聲光報(bào)警10s后通過(guò)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消除報(bào)警[4]，最后通過(guò)LED控制電路顯示報(bào)警次數(shù)，方便用戶(hù)查詢(xún)。第三章系統(tǒng)具體電路模塊的設(shè)計(jì)3.1信號(hào)檢測(cè)與放大電路當(dāng)有人闖入時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到動(dòng)作，設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，然后經(jīng)放大電路將電信號(hào)放大傳給單片機(jī)，其中反相器74LS04（反相器是最簡(jiǎn)單的門(mén)電路，它只有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入和輸出都只有高電位和低電位（在數(shù)字電路中稱(chēng)之為高電平和低電平)兩種相反的狀態(tài)，如果高電平用“1”表示，低電平用“0”表示，反相器輸出與輸入之間特定的邏輯關(guān)系就是輸入為1，則輸出為0；輸入為0，則輸出為1，輸出總是輸入的否定）其實(shí)現(xiàn)原理：通過(guò)紅外探頭PIR將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，經(jīng)放大電路、比較電路送至門(mén)限開(kāi)關(guān)，再通過(guò)反向器74LS04送出TTL電平至AT89C51單片機(jī)[5]。電路結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1信號(hào)檢測(cè)與放大電路圖3.2LED顯示電路針對(duì)報(bào)警次數(shù)的顯示，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化基于單片機(jī)AT89C51的LED顯示電路，實(shí)現(xiàn)是顯示報(bào)警次數(shù)信號(hào)的功能。其中共陰數(shù)碼管DS1（數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。此設(shè)計(jì)采用的是共陰數(shù)碼管，陰極數(shù)碼管是指八段數(shù)碼管的八段發(fā)光二極管的陰極（負(fù)極）都連在一起，可分別控制對(duì)應(yīng)的各段）當(dāng)查詢(xún)P1.0有高電平時(shí)，進(jìn)行報(bào)警處理，7段LED數(shù)碼管顯示報(bào)警次數(shù)，當(dāng)報(bào)警次數(shù)超過(guò)10次，清零。同時(shí)通過(guò)P3.0和P3.1口設(shè)置進(jìn)行聲光報(bào)警[6]。電路結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2LED顯示電路圖3.3報(bào)警執(zhí)行電路針對(duì)聲光報(bào)警實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化基于單片機(jī)AT89C51報(bào)警執(zhí)行電路。此電路接受單片機(jī)傳送來(lái)的電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警從而達(dá)到報(bào)警效果。紅色發(fā)光二極管D3,D4,D5,D6（發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)ED。由鎵（Ga）與砷（As）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦裕７澍Q器LS（蜂鳴器的作用：蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器的分類(lèi)，蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。本設(shè)計(jì)采用的則是壓電式蜂鳴器,壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.5~2.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)P3.1口將高電平信號(hào)送至放大電路然后傳給聲音報(bào)警設(shè)備LS（蜂鳴器），從而達(dá)到聲音報(bào)警的效果。電路結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3報(bào)警執(zhí)行電路圖3.4人工暫停電路針對(duì)中斷系統(tǒng)的顯示，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化基于單片機(jī)AT89C51的手工暫停電路。通過(guò)按按鈕S1能夠?qū)崿F(xiàn)手工解除警報(bào)信號(hào)。電平信號(hào)經(jīng)放大電路到聲光報(bào)警器后，當(dāng)報(bào)警延時(shí)10s一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)解除，同樣也可以通過(guò)按下zanting鍵，單片機(jī)接收INT0的中斷信號(hào)，調(diào)用INT0中斷子程序，從而解除報(bào)警[7]。電路結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。圖3-4人工暫停電路圖3.5晶振與復(fù)位電路通過(guò)振蕩得到一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率。利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到10秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用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(nèi)蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。復(fù)位則是通過(guò)某種方式,使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱(chēng)為復(fù)位。復(fù)位方式是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)除了正常的初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或由于操作錯(cuò)誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時(shí)，也需要按復(fù)位鍵重啟機(jī)器。單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后,在RST/VPD端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于2us。復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位以及“看門(mén)狗”復(fù)位三種類(lèi)型。“看門(mén)狗”電路則是一種集成有單片機(jī)的電源監(jiān)測(cè)、按鍵復(fù)位以及對(duì)程序運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，防止程序“跑飛”而出現(xiàn)死機(jī)而設(shè)計(jì)的電路[8]。圖3-5晶振與復(fù)位電路圖第四章系統(tǒng)硬件電路和軟件電路的設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄A所示。4.2系統(tǒng)軟件電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包含一個(gè)主程序，一個(gè)定時(shí)中斷中程序，一個(gè)外部中斷子程序共三個(gè)組成。軟件電路的設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄B所示。4.2.1主程序工作流程圖該程序設(shè)計(jì)主要是通過(guò)探測(cè)紅外信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)AT89C51將控制電平傳給聲光報(bào)警系統(tǒng)。本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到外部熱釋點(diǎn)傳感器送來(lái)的脈沖信號(hào)后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過(guò)單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警點(diǎn)路開(kāi)始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)10秒鐘后自動(dòng)停止報(bào)警，同時(shí)顯示出報(bào)警次數(shù)以便人們查詢(xún)，然后程序開(kāi)始循環(huán)工作，檢測(cè)是否還有下次觸發(fā)信號(hào)，等待報(bào)警從而使報(bào)警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時(shí)，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到10秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖4-1所示。系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化聲光報(bào)警結(jié)束LED顯示報(bào)警次數(shù)顯示出報(bào)警次數(shù)顯示出報(bào)警次數(shù)檢測(cè)外部有無(wú)信號(hào)輸入聲光報(bào)警是否持續(xù)10秒開(kāi)始啟動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警并顯示報(bào)警的次數(shù)是否還有檢測(cè)信號(hào)等待下次報(bào)警結(jié)束YNNYYN圖4-1主程序工作流程圖4.2.2中斷服務(wù)程序工作流程圖本中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到外部熱釋電傳感器送來(lái)的脈沖信號(hào)后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)域，從而經(jīng)過(guò)單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)10秒鐘后自動(dòng)停止報(bào)警,然后程序開(kāi)始循環(huán)工作，檢測(cè)是否還有下次觸發(fā)信號(hào)，等待報(bào)警從而使報(bào)警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時(shí)，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到10秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。手工按鍵停止報(bào)警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖4-2所示；中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng)中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng)關(guān)閉中斷并保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)INTO端有輸入信號(hào)關(guān)閉報(bào)警系統(tǒng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)并開(kāi)中斷中斷返回圖4-2中斷服務(wù)程序工作流程圖4.3系統(tǒng)軟件仿真本系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)利用Proteus仿真，將所編寫(xiě)的程序用Keil軟件編譯，所仿真原理圖見(jiàn)附錄C。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要求達(dá)到的目標(biāo)是在接收到紅外傳感器帶來(lái)的低電平信號(hào)，可使圖中的綠燈由暗變亮，紅燈產(chǎn)生報(bào)警，可觀察到紅燈一閃一閃的。當(dāng)報(bào)警結(jié)束后，綠燈亮起,并且顯示報(bào)警次數(shù)。第五章系統(tǒng)存在問(wèn)題及解決方案通過(guò)前四章的設(shè)計(jì)基本上已經(jīng)完成基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)步驟，此章為擴(kuò)展部分，主要說(shuō)明基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)，使其功能更加完善，應(yīng)用更加廣泛，自身更加完美。5.1存在問(wèn)題本系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的比較棘手的問(wèn)題就是誤報(bào)警的問(wèn)題，例如，有用戶(hù)所熟識(shí)的人來(lái)訪無(wú)意觸發(fā)防盜報(bào)警系統(tǒng)，再者有寵物誤入防盜監(jiān)控區(qū)域造成報(bào)警等等，上述情況都會(huì)給用戶(hù)的工作學(xué)習(xí)甚至是生活造成不必要的麻煩和時(shí)間金錢(qián)上的損失。5.2解決方案5.2.1TC35i介紹TC35i是德國(guó)SIEMENS（西門(mén)子）公司的一款雙頻900/1800MHZ高度集成的GSM模塊。在GSM網(wǎng)絡(luò)日臻完善的今天，TC35i秉承了西門(mén)子一貫的優(yōu)秀品質(zhì)，它易于集成，可以在較短的時(shí)間內(nèi)花費(fèi)較少的成本開(kāi)發(fā)出新穎的產(chǎn)品。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無(wú)線公話以及無(wú)線POS終端等領(lǐng)域都能看到TC35i無(wú)線模塊在發(fā)揮作用，是產(chǎn)品質(zhì)量和性能的保證。這些產(chǎn)品可以很容易向GPRS領(lǐng)域過(guò)度，將會(huì)發(fā)現(xiàn)花費(fèi)較少的成本就能享受到GPRS技術(shù)帶給您的方便快捷。TC35i新版西門(mén)子工業(yè)GSM模塊是一個(gè)支持中文短信息的工業(yè)級(jí)GSM模塊,工作在EGSM900和GSM1800雙頻段,電源范圍為直流3.3～4.8V,電流消耗——休眠狀態(tài)為3.5mA，空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)為300mA(平均)，2.5A峰值；可傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào),功耗在EGSM900(4級(jí))和GSM1800(1級(jí))分別為2W和1W,通過(guò)接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。SIM電壓為3V/1.8V，TC35i的數(shù)據(jù)接口(CMOS電平)通過(guò)AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),可選波特率為300b/s～115kb/s,自動(dòng)波特率為1.2kb/s～115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(ShortMessageService,短消息),可通過(guò)AT命令或關(guān)斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)?？煽焖?、安全地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)和傳真。模塊的供電電壓如果低于3.3V會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。同時(shí)模塊在在發(fā)射時(shí)，電流峰值可高達(dá)2A。同時(shí)在此電流峰值時(shí)，電源電壓（送入模塊的電壓）下降值不能超過(guò)0.4V。所以該模塊對(duì)電源的要求較高，電源的內(nèi)阻+FFC聯(lián)接線的電阻必需小于200mΩ。單片機(jī)通過(guò)兩根I/O口控制TC35的開(kāi)關(guān)機(jī)、復(fù)位等，通過(guò)串口與TC35進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通信速率為9600Kbps，采用8位異步通訊方式，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。TC35i模塊輸入輸出的TTL正電平邏輯不是+5V，而是+2.9V，因此必要時(shí)加端口保護(hù)。5.2.2RS-232介紹RS-232是個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常RS-232接口以9個(gè)引腳(DB-9)或是25個(gè)引腳(DB-25)的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組RS-232接口，分別稱(chēng)為COM1和COM2。接口的需要注意的是：第一，信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。第二，傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps；因此在51CPLD開(kāi)發(fā)板中，綜合程序波特率只能采用19200波特，也是這