基于單片機(jī)的紅外防盜系統(tǒng)

1、畢 業(yè) 論 文課題名稱：紅外線報警器 學(xué)生姓名： 學(xué) 號：專 業(yè)：電子信息工程 班 級：電子指導(dǎo)教師： 2010年04月摘 要隨著時代的不斷進(jìn)步 ,人們對環(huán)境的安全性提出更高的要求 ,很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng) ,大大提高了小區(qū)的安全程度 ,有效保證居民的人身財產(chǎn)安全.目前國內(nèi)使用的各類防盜、保安報警器基本都是以超聲波、主動式紅外發(fā)射/接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ).而這里所設(shè)計的被動式紅外報警器則采用了美國的傳感元件熱釋電紅外傳感器.這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線 ,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?同時 ,它還能鑒別出運動的生物與其它非生物.熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報警裝置,

2、也可以用于自動控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域.本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時它的信號經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動執(zhí)行報警電路、LED控制電路等部分組成。處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；紅外傳感器；數(shù)據(jù)采集；報警電路目 錄摘 要11. 緒論41.1 課題背景41.2 防盜報警系統(tǒng)的發(fā)展概況42. 紅外防盜

3、報警器52.1 引言52.2 設(shè)計任務(wù)及要求52.3 基礎(chǔ)知識介紹52.3.1 常見的幾種紅外傳感器介紹72.3.2熱釋電紅外傳感器的原理92.3.3 PIR的原理特性112.3.3 AT89C51單片機(jī)的概述113 方案設(shè)計133.1 總體設(shè)計思路133.2 具體電路模塊設(shè)計143.2.2 放大電路的設(shè)計143.2.3 時鐘電路的設(shè)計143.2.4 復(fù)位電路的設(shè)計153.2.5 發(fā)光二極管報警電路的設(shè)計153.2.6 聲音報警電路的設(shè)計163.3 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明163.4 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)163.4.1 主程序工作流程圖163.4.2設(shè)計編程程序184. 軟件仿真195. 設(shè)計總結(jié)2

4、0致 謝20參考文獻(xiàn)23附錄 單片機(jī)控制的紅外防盜報警器24紅外防盜報警器的設(shè)計1. 緒論1.1 課題背景 隨著時代的不斷進(jìn)步, 人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不時刻留意那些不速之客?，F(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng), 因而大大提高了小區(qū)的安全程度 , 有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全。由于紅外線是不可見光, 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。此外,在電子防盜、人體探測等領(lǐng)域中,被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。1.2 防盜報警系統(tǒng)的發(fā)展概況目前，國內(nèi)市場上的防盜報警

5、系統(tǒng)大部分是國外品牌，國內(nèi)防盜報警產(chǎn)品廠商發(fā)展時間比較短，真正取得長足發(fā)展也是在2000年以后，特別是在2004年國內(nèi)有些廠商迅速成長，投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模都在迅速發(fā)展和擴(kuò)大。但是與國外廠商相比還有很大差距?，F(xiàn)階段，大部分工程商安裝防盜報警產(chǎn)品時傾向于國外品牌，其中，安裝的國外產(chǎn)品主要來自美國、日本和韓國，這三個國家的產(chǎn)品占據(jù)我國報警市場的近80%的市場份額。這主要是因為，在產(chǎn)品供給市場上，絕大部分國外品牌來自美國和日韓，防盜報警產(chǎn)品在這些國家的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品功能穩(wěn)定、性能完善，再加上進(jìn)入我國是時間較早，所以在我國市場上占有相當(dāng)大的份額。智能化住宅保安系統(tǒng)具有較高的自動化技術(shù)水平及完善的

6、功能，安全性、可靠性高。每個住戶單元的防盜、防災(zāi)報警裝置通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與小區(qū)管理中心的監(jiān)控計算機(jī)連接起來，實現(xiàn)不問斷監(jiān)控。安防報警包括：門禁系統(tǒng)、紅外門磁報警、火災(zāi)報警、煤氣泄漏報警、緊急求助、閉路電視監(jiān)控、周邊防越報警、對講防盜門系統(tǒng)等。2. 紅外防盜報警器2.1 引言隨著社會的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產(chǎn)的保護(hù)意識在不斷的增強(qiáng)，因而對防盜措施提出了新的要求。本設(shè)計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計的家庭式電子防盜系統(tǒng)。就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報警器、開關(guān)電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都

7、存在一些缺點。而本設(shè)計中所使用的紅外線是不可見光，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。這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，同時，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報警裝置，也可用于制動控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域。2.2 設(shè)計任務(wù)及要求(1)該設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。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(jī)控制電路、LED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(shè)定、本地報警等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出

8、模塊、通信模塊、功能設(shè)定模塊等部分組成。(3)系統(tǒng)可實現(xiàn)功能。當(dāng)人員外出時，可把報警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來,當(dāng)有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設(shè)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、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理運算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲1。(4)紅外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)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(shè)計的要點：其一是能有效判斷是否有人員進(jìn)入；其二是盡可能大地增加防護(hù)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指標(biāo)。至于報警可采用聲光信號。

9、2.3 基礎(chǔ)知識介紹通過了解此基礎(chǔ)知識，會對防盜報警器設(shè)計的原件選擇有一個明確的思路，通過比較運用最佳原件，也對防盜報警器的設(shè)計有個整體思路。2.3.1 常見的幾種紅外傳感器介紹（1）紅外探測器：紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測器，按照探測的機(jī)理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時，可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相應(yīng)的電量變化。（2）紅外測溫產(chǎn)品：HEITRONICS 擁有40多年非

10、接觸紅外測溫經(jīng)驗，50多種紅外測溫儀和非接觸紅外測溫系統(tǒng)可滿足不同行業(yè)用戶的特殊需求,提供最優(yōu)非接觸紅外測溫解決方案。在高性能和高品質(zhì)的紅外測溫產(chǎn)品市場，來自德國的HEITRONICS以其在尖端領(lǐng)域應(yīng)用中良好的品質(zhì)紀(jì)錄，被廣泛公認(rèn)為是世界一流的紅外測溫產(chǎn)品供應(yīng)者而受到信任。HEITRONICS 系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于冶金，玻璃,造紙, 紡織, 橡膠, 木材, 制陶,塑料 涂層, 瀝青 建筑, 電子, 食品,石化，水泥等工業(yè)制造、科學(xué)研究和實驗領(lǐng)域。 HEITRONICS紅外測溫儀部分產(chǎn)品KT19系列-50C - 3000C 智能型紅外測溫儀 智能測溫系統(tǒng) 19種光譜范圍 實時數(shù)字處理 5 ms響

11、應(yīng)時間 光學(xué)瞄準(zhǔn) ,帶激光瞄準(zhǔn) LCD顯示 可編程 ,RS232串行接口KT15D系列-50C - 3000C 通用型紅外測溫儀 通用測溫專家 19種光譜范圍 實時數(shù)字處理 響應(yīng)時間50ms 可編程 RS232串行接口 緊湊型結(jié)構(gòu)KTX系列0C - 2000C 集成型紅外測溫儀 響應(yīng)時間50ms 全金屬外殼 抗電磁干擾 HD版適合在180C惡劣環(huán)境下工作 LS12系列-50C - 3000C 線性掃描式測溫儀 19種光譜范圍 實時數(shù)字處理 可編程 RS232串行接口 獨立使用遠(yuǎn)端軟件遙控 KT18S50C - 2500C 光譜式紅外測溫儀 響應(yīng)時間10ms 距離目標(biāo)系數(shù)為400:1 光學(xué)瞄準(zhǔn)

12、硅探測器(3)壓電傳感器壓電傳感器(Piezoelectric sensor)是一種典型的有源傳感器,它是以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ),在外力作用下,電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷,從而實現(xiàn)外力與電荷量間的轉(zhuǎn)換,達(dá)到非電量的電測目的.壓電傳感器的應(yīng)用:可分為單向力,雙向力和三向力傳感器.壓電傳感器的物理基礎(chǔ)是壓電效應(yīng),壓電敏感元件感受力的作用而產(chǎn)生電壓或電荷輸出,即根據(jù)輸出電壓或電荷的大小和極性,就可確定作用力的大小和方向.由此可見,壓電傳感器可以直接用于測力,或測與力相關(guān)的壓力 位移 振動加速度等.(4)磁電傳感器磁電傳感器可分為兩大類,一類是基于鐵芯線圈電磁感應(yīng)原理的磁電感應(yīng)式傳感器,一類是基于半導(dǎo)體

13、材料磁敏效應(yīng)的磁敏傳感器磁敏管的應(yīng)用:不但具有很高的磁靈敏度,同時能識別磁場極性;而且體積小 功耗低,因而具有廣泛的應(yīng)用前景.(5)光電傳感器光電傳感器(Photoelectric sensor)是一種將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置,它具有結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,精度高,反應(yīng)快等優(yōu)點,在現(xiàn)代測量和自動控制系統(tǒng)中,應(yīng)用非常廣泛,是一種很有發(fā)展前途的新型傳感器.(6)人體熱釋電紅外傳感器介紹和應(yīng)用:在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動式熱釋電紅外探測器的應(yīng)用非常廣泛，因其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。（7）無線紅外傳感器無線紅外傳感器又名無線紅外探測器無線智能幕簾/廣角紅外探測器采用

14、美國軍用紅外傳感器進(jìn)行信號采集探測與摩托羅拉芯片組合集成單片機(jī)智能技術(shù)控制，自動溫度補(bǔ)償，微電流省耗，無誤報，無漏報，探測距離遠(yuǎn)，工作穩(wěn)定，性能可靠，外形精巧，美觀大方。機(jī)內(nèi)設(shè)置電源外撥開關(guān)，外出設(shè)防可以接通電源，達(dá)到更加省電的效果。 它是根據(jù)人體紅外光譜而工作，當(dāng)人體在其接收范圍內(nèi)活動時，探測器輸出報警信號，廣泛用于銀行、倉庫和家庭等場所的安全防范。它是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測部分采用報警器用傳感器和紅外專用處理IC。高頻發(fā)射部分采用最新聲表面（S）穩(wěn)頻技術(shù)，配合成熟的外圍電路，使得產(chǎn)品具有紅外探測靈敏度好、誤報率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率大的特點。工作原理：紅外廣角型探頭的防范區(qū)

15、域是以其透鏡始點，向前散發(fā)120度，長12米的圓錐形的探測區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，只要是熱能動物在區(qū)域內(nèi)活動，其散發(fā)的紅外熱能將被吸收。 幕簾型探頭工作原理：紅外幕簾型探頭的防范區(qū)域是以其透鏡始點，向前散發(fā)120度，長12米的圓錐形的探測區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，只要是熱能動物在區(qū)域內(nèi)活動，其散發(fā)的紅外熱能將被吸收2.3.2熱釋電紅外傳感器的原理熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代發(fā)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(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，

16、便可驅(qū)動各種控制電路2。如圖1示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖。圖1 熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖本設(shè)計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計電路如圖2示, 在VCC電源端利用C1和R2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當(dāng)檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖2熱釋電紅外傳感器原理圖熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等

17、配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 ，該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化 ，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的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 ，該電阻阻抗高達(dá)104M，故引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式，即源極跟隨器來完成阻抗變換。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，

18、然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。2.3.3 PIR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(shù)制成的探測元件，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。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(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7-10um，正好適合于人體紅

19、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(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，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)信號處理而輸出電壓信號。2.3.3 AT89C51單片機(jī)的概述（1）AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)AT89C51單片機(jī)是美國Atmel公司生產(chǎn)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128 bytes的隨機(jī)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(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令

20、系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大3。AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。圖2為AT89C51單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。由圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機(jī)的主要組成部分，其中包括CPU、存儲器、可編程I/O口、定時器/計數(shù)器、串行口等，各部分通過內(nèi)部總線相連。下面介紹幾個主要部分。振蕩器和時序OSC程序存儲器4 KB ROM數(shù)據(jù)存儲器256 B RAM/SFR定時器/計數(shù)器 2 16 AT89C51CPU64 KB總線 擴(kuò)展控制器可編程 I/O可編程全雙工串行口內(nèi)中斷外時鐘源 外部事件計數(shù) 外中斷 控制

21、 并行口 串行通信圖3 AT89C51 功能方塊圖（2）AT89C51的管腳說明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)，因為受引腳數(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1時，被定義為高阻輸入。P0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，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉

22、電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出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I/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)

23、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I/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。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INT0（外部中斷0）P3.3 INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通

24、）P3.7 （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。RST：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。ALE/：當(dāng)訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。PSEN：外部程序

25、存儲器的選通信號端。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/VP：當(dāng)保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，應(yīng)不接。（3）振蕩特性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)振蕩器。石

26、晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。（4）芯片擦除整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM

27、的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。我們常見的單片機(jī)就是51系列，但是他們根據(jù)類型和特性不同分為好多種,此次設(shè)計我們選擇了AT89C51單片機(jī)。MCS-51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國最流行的單片機(jī)，所以很多場合會看到8031的名稱。INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給

28、了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機(jī)，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行的單片機(jī)。89C51的特性像上面都羅列了，它的只讀存儲器即ROM是電可擦除的，也稱為FLASHROM，這就方便了我們的使用，3 方案設(shè)計3.1 總體設(shè)計思路本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機(jī)控制電路、LED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(shè)定、本地報警等功能。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計的中心單元，所以此系

29、統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等幾個階段。從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機(jī)、復(fù)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4總體設(shè)計框圖所示： AT89C51復(fù)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(qū)動驅(qū)動圖4 總體設(shè)計框圖 處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)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

30、電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，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(shè)備完成相應(yīng)動作。當(dāng)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(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)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4。3.2 具體電路模塊設(shè)計圖5 熱釋電紅外傳感器原理圖3.2.2 放大電路的設(shè)計如圖6所示為最基本的放大電路，Vi是輸入電壓信號，Vo是輸出放大的電壓信號。圖6 放大電路圖3.2.3 時鐘電路的設(shè)計XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的

31、輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)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(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。因為一個機(jī)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(jī)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(jī)器周期為1us5。如圖7所示為時鐘電路。圖7 時鐘電路圖3.2.4 復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，單片機(jī)在時鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給出2個機(jī)器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作6。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)不小于2us7。本設(shè)計采

32、用的是外部手動按鍵復(fù)位電路。如圖8示為復(fù)位電路。圖8 復(fù)位電路圖3.2.5 發(fā)光二極管報警電路的設(shè)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(dāng)單片機(jī)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8。圖9所示為發(fā)光二極管報警電路。圖9 發(fā)光二極管報警電路圖3.2.6 聲音報警電路的設(shè)計如下圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片機(jī)的TXD引腳上，構(gòu)成聲音報警電路，如圖10示為聲音報警電路。圖10 聲音報警電路圖3.3 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明硬件電路的設(shè)計見附圖示，從以上的分析可知在本設(shè)計中要用到如下器件： AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、按鍵

33、、反相器74LS04、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)的手工復(fù)位電路等。其中D1為電源工作指示燈，D2是正常工作指示燈，D3D6是起報警指示作用，當(dāng)RXD腳被置低電平時，D3D6亮紅燈開始報警，同樣，TXD腳置高電平時聲音報警電路開始工作。電路設(shè)有2個按鍵，S1鍵作為倒計時的暫停鍵, S2鍵作為作為電路復(fù)位鍵。3.4 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)3.4.1 主程序工作流程圖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11所示；系統(tǒng)初始化聲光報警結(jié)束檢測有無信號輸入報警是否持續(xù)10秒開始啟動聲光報警電路開始報警是否還有檢測信號等待下次報警結(jié)束YNNYYN來的脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控

34、區(qū)，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)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(jìn)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，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。手工按鍵停止報警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖12所示；中斷源發(fā)出中斷申請關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場INTO端有輸入信號關(guān)閉報警恢復(fù)現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖12 中斷服務(wù)程序工作流程圖3.4.2設(shè)計編程程序1. 主程序清單如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200HMAIN: MOV

35、IE,#81H ;CPU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，若有輸入信號轉(zhuǎn)入報警子程序 AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ R1,

36、LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;開始報警使運行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報警啟動CPL P3.0CPL P3.1;10S鐘定時: MOV 51H,#14H ;10S循環(huán)次數(shù) MOV TMOD,#01H ;定時器T0定時 方式1 MOV TL0,#0B0H ;置50ms定時初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0 ;啟動T0 L2:JBC TF0,L1 ;查詢記數(shù)溢出 SJMP L2 L1:MOV TL0 #0B0H MOV TH0 #3CH DJNZ 51H,L2 ;未到10S繼續(xù)循環(huán) SETB P3.0 ;10s到關(guān)閉報警 CLR P3.1 CLR P1.2 ;報警結(jié)束，正常運行綠指示燈亮 LJMP LP ;循環(huán),繼續(xù)工作 2. 外部中斷INTO服務(wù)程序：PINT0: CLR EX0 ;外部中斷0服務(wù)程序開始，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