單片機課程設(shè)計紅外報警器的設(shè)計

1、 單片機原理及應(yīng)用課程課程設(shè)計課 題 ：紅外報警器的設(shè)計姓 名 ： 學(xué) 號 ：班 級 ：日 期 ：2012年3月21日 評 閱 人 ： 實驗成績 ： 目 錄一、 設(shè)計背景 3二、 設(shè)計方案 3三、 實驗部分電路 6四、 設(shè)計心得與體會 9五、 參考文獻(xiàn)與附錄9一、設(shè)計背景 隨著時代的進步，人們對自己所處環(huán)境的安全性有了更高的要求，尤其是在家居方面，不得不時刻留意那些不速之客，這就要求人們找到一種有效的自動報警方式，紅外線的隱蔽性和保密性非常符合這些要求。紅外報警器，它能檢測到物體的侵入或者故障，并報警引起人們的警覺，以便排除故障。紅外線報警器分主動式和被動式兩種。 主動式紅外線報警器，是報警器

2、主動發(fā)出紅外線，紅外線碰到障礙物，就會反彈回來，被報警器的探頭接收。當(dāng)有物體觸犯了這根看不見的紅線的時候，探頭檢測到有異常，就會報警。 被動式報警器少了一項功能，就是發(fā)射紅外線。物理學(xué)上告訴我們，當(dāng)物體的溫度高于 0k 的時候，就會發(fā)出紅外線，即任何物體都能發(fā)出紅外線。而其后的原理，被動式報警器和主動式是一樣的。 溫度越高的物體輻射出的紅外線越強，紅外線報警器接收到環(huán)境中存在高出背景強度的輻射時就觸發(fā)報警。本課程設(shè)計即是對于主動式紅外報警器的設(shè)計，即通過紅外收發(fā)管實現(xiàn)紅外報警的功能，加強對紅外報警器的了解。二、設(shè)計方案1、概述設(shè)計包括硬件和軟件兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、報警、記錄和顯示等模

3、塊子函數(shù)。就電路而言，即硬件由單片機、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成，因?qū)嶒炏渖弦呀?jīng)含有各部分電路，只需用導(dǎo)線對其進行正確的連接即可。軟件是各種工作程序的總稱，通過硬件和軟件實現(xiàn)設(shè)計需求。因單片機是設(shè)計的中心模塊，因此紅外報警系統(tǒng)是單片機系統(tǒng)的一種實際應(yīng)用。2、總體設(shè)計從設(shè)計要求得出該設(shè)計包含如下結(jié)構(gòu)：紅外探頭收發(fā)電路、單片機核心電路、中斷電路、led顯示電路、發(fā)光二極管顯示、聲音報警電路及相關(guān)的控制管理軟件組成，關(guān)系如下圖示： 處理器采用51系列單片機。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。紅外發(fā)射管接高電平發(fā)射紅外線，有物體侵入時接收管接收到紅外線，變?yōu)榈碗娖?。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、

4、識別判決等環(huán)節(jié)發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。3、系統(tǒng)硬件選擇 本設(shè)計中用到的器件如下：mcs51核心板、紅外收發(fā)管、三檔開關(guān)、led數(shù)碼顯示管、發(fā)光二極管、按鍵、蜂鳴器等。4、軟件的程序?qū)崿F(xiàn) 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所示：信號是否移除是否中斷報警監(jiān)測外部有無信號輸入初始化：報警器不響，紅燈滅，綠燈亮，計時為0開始始顯示記錄報警時間，報警器響，紅燈亮，綠燈滅。手動記錄次數(shù)加1顯示報警時間歸0，報警器不響，紅燈亮 程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機檢測到外部送過來的脈沖信號后，表示有物體通過監(jiān)測區(qū)，經(jīng)單片機內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警電路報警，報警持續(xù)進行并開始計時，手動記錄

5、次數(shù)加1，直到物體移除(此時紅燈滅，報警器不響，綠燈亮，計時時間變?yōu)?)或者手動按鍵中斷報警(報警器不響，紅燈依然亮，計時時間歸0)直到物體移除，紅燈滅，綠燈亮，然后程序開始進行循環(huán)工作，檢測下次的觸發(fā)信號，使報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。 手動停止報警中斷服務(wù)程序工作流程如下所示：四、實驗部分電路1 、mcs-51核心實驗板mcs-51 核心實驗板電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示，包括mcs-51 系列cpu，usb 和rs232串行通訊接口，發(fā)光二極管、數(shù)碼管、按鍵、a/d 和d/a 器件等。為減小印刷電路板面積，核心實驗板上的數(shù)碼管采用動態(tài)顯示方法，a/d 和d/a 均選用串行接口器件。2、紅外收發(fā)電

6、路發(fā)射端r_out接5v高電平使發(fā)射管一直發(fā)射紅外線，當(dāng)接收管為低電平是意味著有信號輸入。將r_in接到p2.0口檢測，若p2.0為低電平則有信號侵入，報警開始。所以p2.0口為低電平有效。3、蜂鳴器電路將sdin接到p2.3口，經(jīng)檢測為低電平有效，即當(dāng)p2.3口為低電平時蜂鳴器響。4、數(shù)碼管顯示電路mcs51 核心實驗板上的6個數(shù)碼管顯示器，工作于動態(tài)顯示方式，3個數(shù)碼管為一組，共2 組。電路原理如下圖所示。顯示器接口方式分為串行和并行兩種，由跳線器s2 來選擇串行還是并行顯示。當(dāng)跳線器s2 連接到“p”的位置時，數(shù)碼管顯示器工作在并行接口方式。當(dāng)s2 連接到“s”的位置時，工作在串行接口方

7、式。其中數(shù)碼管顯示的控制線使用的是p1口的p1.0p1.3 引腳。本實驗使用的是并行動態(tài)顯示。實現(xiàn)時間和次數(shù)的顯示。前三位顯示次數(shù)，后三位顯示時間。中間用小數(shù)點隔開。5、led發(fā)光二極管電路將c_l1接p2.1代表正常工作時的綠燈，c_l2接p2.2代表故障時的紅燈。因發(fā)光二極管低電平有效，根據(jù)此用程序控制發(fā)光二極管的亮滅從而顯示監(jiān)測到的狀態(tài)。6、按鍵電路本實驗使用的是按鍵k4，對于與p1.7口，低電平有效，即低電平時有按鍵按下，實現(xiàn)記錄次數(shù)加1 ，按鍵電平的檢測是1s進行一次，所以在實際應(yīng)用是要把握好將鍵按下時的時間。另外還有一個三檔開關(guān)，實現(xiàn)中斷控制，接到p2.7，低電平有效，即低電平時表

8、示進行了中斷。各單元的具體程序?qū)崿F(xiàn)見附錄。四、設(shè)計心得與體會我的單片機課程設(shè)計題目是: 紅外報警器的設(shè)計,要求能利用紅外收發(fā)管探測物體并報警顯示和記錄，紅外收發(fā)管以前沒接觸過，所以我就上網(wǎng)查了一下紅外收發(fā)管的工作原理以及它的應(yīng)用，現(xiàn)在的紅外報警技術(shù)已比較成熟，網(wǎng)上的資料很多，總結(jié)了一下前人的經(jīng)驗，我們就試著進行初步設(shè)計。剛開始是準(zhǔn)備做一個家居使用的紅外報警器，實現(xiàn)起來比較簡單，來到學(xué)校后，同學(xué)提出了一個比較新的思路，做一個電力系統(tǒng)的紅外報警器，若電力系統(tǒng)故障則報警，報警器響，紅燈亮，警示工作人員，同時記錄故障持續(xù)的時間。如系統(tǒng)故障自動排除則紅燈滅，綠燈亮，報警解除，若不能自動排除，則工作人員中

9、斷報警，此時紅燈亮，但報警器不響，故障排除后，紅燈滅，綠燈亮，顯示工作正常。同時，還增加了一個按鍵手動記錄故障的次數(shù)，目的的記錄不可排除故障的次數(shù)。參考教材和網(wǎng)上資料，我們把最初的程序完成了，但這僅僅是紙上談兵，沒經(jīng)過實踐的東西都是虛幻的。第一次去實驗室調(diào)試程序，結(jié)果不甚令人滿意，主要表現(xiàn)在時間和次數(shù)的顯示問題，顯示非?；靵y，沒有規(guī)律，我們嘗試的修改了程序，把串行動態(tài)顯示部分改成并行動態(tài)顯示，但還是和原來一樣，達(dá)不到所要求的效果。回來后重新研究了一遍程序，向同學(xué)請教，發(fā)現(xiàn)是中斷程序有問題，我們把中斷程序進行了修改。第二次去實驗室調(diào)試是比較成功的，當(dāng)然還存在著一些小問題，但問題就是來解決的，不斷

10、調(diào)試，不斷修改，程序也越來越接近完美，最終實現(xiàn)了預(yù)期的效果。單片機課設(shè)是我接觸的第一個課程設(shè)計，意義非凡。通過這次課設(shè)，我不僅加深了對單片機課程的理解，也接觸了一塊新的天地：紅外報警技術(shù)。調(diào)試程序的過程中，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，培養(yǎng)了我團隊協(xié)作，動手實踐的能力，當(dāng)然，不能說我們的實驗是完美的，有很多方面都可以改進，有很多問題可以探討。但總體上還是令人滿意的。人生就是一個不斷學(xué)習(xí)，不斷成長的過程，雖然會有挫折，但我們要勇于面對，就像程序中的那些不合理一樣，弄明白了，就迎刃而解了。五、參考文獻(xiàn)和附錄 1、參考文獻(xiàn)【1】單片機原理及應(yīng)用（第二版） 姜志海 黃玉清 劉連鑫 編著 電子工業(yè)出版社【2】mc

11、s51系列 單片機原理及應(yīng)用 實驗指導(dǎo)書【3】百度文庫 基于89s51的紅外報警器課程設(shè)計2、附錄timc0 equ 63htimc1equ 64hdata_h equ 61hdata_l equ 62hd_dat0 equ 6ahd_dat1equ 6bhd_dat2 equ 6chd_dat3equ 6dhd_dat4equ 6ehd_dat5equ 6fh org 0000h ljmp startorg 000bh ljmp timorg 0100hstart: mov sp,#30hmov p0,#0 clr p1.1clr p1.2mov r0,#d_dat0 mov r1,#01h

12、 mov tmod, #02h mov timc0,#0mov timc1,#0 mov data_h,#0sete p2.3 ;p2.3報警信號，高電平有效setb p2.1 ;p2.1綠燈紅燈信號setb p2.2 ;p2.2紅燈信號main: lcall dispdetect:setb p2.0 jnb p2.0, count;有輸入信號則跳轉(zhuǎn)，檢測是否有中斷報警信號clr p2.1setb p2.2setb p2.3clr et0clr tr0mov data_l,#0;無輸入信號報警解除，紅燈滅，綠燈亮，定時器關(guān)閉,報警時間清零 ajmp maincount: setb p1.7jb

13、 p1.7, off_alarm inc data_hoff_alarm: setb p2.7 jb p2.7,alarm;有輸入信號且無中斷報警信號，則跳轉(zhuǎn)報警setb p2.3setb p2.1 clr p2.2clr et0clr tr0 mov data_l,#0 ;中斷報警后，報警停止，紅燈保持亮的狀態(tài)，綠燈滅，關(guān)閉定時器，報警次數(shù)加1,報警時間清零ajmp mainalarm: inc data_l;有報警信號且無中斷報警信號，則報警且紅燈亮，報警時間加1s clr p2.3clr p2.2 setb p2.1 delay: mov tl0,#6 mov th0,#6 setb e

14、t0 setb tr0setb eadelay1: mov a, timc0 cjne a,#40,delay1mov timc0,#0 inc timc1 mov a, timc1 cjne a,#100,delay1mov timc1,#0 ajmp main ;利用定時器，每隔1s檢測一次輸入信號和中斷信號待添加的隱藏文字內(nèi)容2tim: lcall dispinc timc0 retidisp: lcall diver ;顯示子程序，小數(shù)點前顯示報警次數(shù)，小數(shù)點后顯示報警時間lcall disp1 retdisp1: mov a, r1 mov p0, a setb p1.2nop clr p1.2 mov a,r0 mov dptr,#dispd movc a,a+dptr cjne r1,#4h,ndpadd a,#80hndp:movp0,a setbp1.1 nop clrp1.1 inc r0 mova,r1 clrcrlca movr1,a cjner1,#40h,disp2 movr0,#d_dat0 movr1,#1disp2: nop retdispd:db3fh,06h,5bh,4fh,6