基于AT89S51單片機(jī)的紅外防盜報警設(shè)計【畢業(yè)論文】 09166

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）報告題 目：基于at89s51單片機(jī)的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 系 別 專 業(yè) 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2013年 4 月基于at89s51單片機(jī)的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計摘要：本文主要研究了目前主流的彩色液晶顯示器件的構(gòu)造及工作原理，并以此為基礎(chǔ)，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)。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

2、存在一些缺點。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)at89s51。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。系統(tǒng)程序可以劃分為以下幾個模塊： 數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警和顯示等子函數(shù)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、紅外傳感器、數(shù)據(jù)采集、報警電路infrared burglar alarm

3、 design controls which basedon the monolithicintegrated circuitabstract：along with society's unceasing progress and science and technology,economical unceasing development, the people living standard obtainsthe very big enhancement, to private property protection consciousnessin unceasing enhanc

4、ement, thus set the new request to the securitymeasure. this design is for satisfy the family type electron securitysystem which the modern housing security needs to design.at present in the market condition equips mainly has the pressure totouch the hair style burglar alarm, the switch electron bur

5、glar alarmand the pressure shields light the hair style burglar alarmand so on each kind of alarm apparatus, but these kind of quite commonalarm apparatuses all have some shortcomings. installm the antijamming ability strong, thesensitivity high, safe was reliable. this kind of security installmenth

6、iding, was not easily discovered by the bandits and thieves.simultaneously its signal after monolithic integrated circuit systemprocessing the convenience and p the c machine correspondence, isadvantageous for the multiuser unification management.this design designs two parts including the hardware

7、and software. thehardware partially including the monolithic integrated circuit controlcircuit, infrared pokes head in the electric circuit, t the overall system is works under the systemsoftware control. the system program may divide into following severalmodules: the data acquisition, the keyboard

8、 control, reports to thepolice with the demonstration small steelyard function.key words: at89s51 monolithic integrated circuit, infrared sensor,data acquisition, alarm circuit目錄前言1第1章 方案選擇論證2 1.1單片機(jī)的選擇21.2顯示器工作原理及其選擇21.3液晶顯示和數(shù)碼顯示21.4 防盜報警選擇傳感器的選擇3第2章 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計42.1硬件系統(tǒng)總體設(shè)計42.2 at89c51芯片的介紹42.3 單片機(jī)復(fù)

9、位設(shè)置52.4 8255a芯片介紹62.4.1 8255a的引腳和結(jié)構(gòu)62.4.2 8255的工作方式62.4.3 8255的控制字82.5 at89c51與8255的接口電路92.6 顯示部分102.6.1七段顯示譯碼器102.6.2 單片機(jī)與7448譯碼驅(qū)動器及l(fā)ed的連接112.6.3外部地址鎖存器12第3章 檢測信號放大電路設(shè)計143.1紅外線探測信號放大電路設(shè)計143.2光電耦合器驅(qū)動接口153.3集成電路運算放大器173.4 精密多功能運算放大器ina105173.5 低功耗、雙運算放大器lm35819第4章 電源設(shè)計214.1 單片機(jī)系統(tǒng)電源214.2檢測部分電源21第5章 軟件

10、設(shè)計225.1 主程序設(shè)計225.2 核對子程序設(shè)計225.3 中斷子程序設(shè)計235.4 讀數(shù)子程序設(shè)計245.5 程序設(shè)計說明245.6 程序清單25致謝30參考文獻(xiàn)31原理圖32前言單片機(jī)現(xiàn)在已越來越廣泛地應(yīng)用于智能儀表、工業(yè)控制、日常生活等很多領(lǐng)域，可以說單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到人類的生活、工作的每一個角落，這說明它和我們每個人的工作、生活密切相關(guān)，也說明我們每個人都有可能和有機(jī)會利用單片機(jī)去改造你身邊的儀器、產(chǎn)品、工作與生活環(huán)境。紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，他在各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。由于他是不可見光，因此用他做防盜報警監(jiān)控器，具有良好的隱蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干擾

11、能力強(qiáng)。這種監(jiān)控報警裝置廣泛應(yīng)用與博物館、單位要害部門和家庭的防護(hù)。 通常紅外線發(fā)射電路都是采用脈沖調(diào)制式。紅外接收電路首先將接收到的紅外光轉(zhuǎn)換為電信號，并進(jìn)行放大和解調(diào)出用于無線發(fā)射電路的調(diào)制信號。當(dāng)無人遮擋紅外光時，鎖相環(huán)輸出低電平，報警處于監(jiān)控狀態(tài)；一旦有人闖入便遮擋了紅外光，則鎖相環(huán)失鎖，輸出高電平，驅(qū)動繼電器接通無線發(fā)射電路，監(jiān)控室便可接收到無線報警信號，并可區(qū)分報警地點。當(dāng)我們考慮的范圍廣一點：若是在小區(qū)每一住戶內(nèi)安裝防盜報警裝置。當(dāng)住戶家中無人時，可把家庭內(nèi)的防盜報警系統(tǒng)設(shè)置為布防狀態(tài)，當(dāng)竊賊闖入時，報警系統(tǒng)自動發(fā)出警報并向小區(qū)安保中心報警3。周界報警系統(tǒng)：在小區(qū)的圍墻上設(shè)置主動

12、紅外對射式探測器，防止罪犯由圍墻翻入小區(qū)作案，保證小區(qū)內(nèi)居民的生活安全。第1章 方案選擇論證1.1單片機(jī)的選擇本設(shè)計采用低功耗，高性能的89c51單片機(jī),北京集成電路設(shè)計中心推出的biatu89c51的單片機(jī)。是一種低功耗，高性能的含有4k字節(jié)快檫寫可編程檫除只讀存儲器（eeporm）的8位cmos單片機(jī)，時鐘頻率高達(dá)24mhz，與8031的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。芯片上的eeprom允許在線（5v）電檫除，點寫入或采用通用的非易失存儲器對程序存儲器重復(fù)編程。此外，biatu89c51還支持由軟件選擇的二種掉電工作方式。非常適用于電池供電或其他要求低供耗場合。由于芯片內(nèi)的4程序存儲器可在線或用

13、編程器重復(fù)編程，受到了應(yīng)用設(shè)計者的歡迎，并得到較為廣泛的應(yīng)用。1.2顯示器工作原理及其選擇點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某一個字符時，相應(yīng)的發(fā)光二級管恒定地導(dǎo)通或截止，例如7段顯示器a,b,c,d,e,f導(dǎo)通,g截止，顯示0。這種顯示方式每一位都需要有一個8位輸出口控制，靜態(tài)顯示時，較小的電流可以得到較高的亮度且字符不閃爍，所以可以采用8255a的輸出口直接驅(qū)動。在單片機(jī)串行口方式0應(yīng)用中，也是采用靜態(tài)顯示方法。當(dāng)顯示器位數(shù)較少時采用靜態(tài)顯示的方法是適合的。當(dāng)位數(shù)較多是，用靜態(tài)顯示所需i/o口太多，一般采用動態(tài)顯示方法。所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮顯示器各個

14、位（掃描），對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共位只需要一個i/o口（稱為掃描口），控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個8位口（稱為段數(shù)據(jù)口），為了防止閃爍，顯示的時間在12ms。1.3液晶顯示和數(shù)碼顯示led是一種離子注入型全固體半導(dǎo)體發(fā)光器件，它的電壓低，正好與ttl電路匹配，發(fā)光效率高，壽命最長，是目前儀表數(shù)字顯示的主體。 lcd是低電壓驅(qū)動，極微小功耗，與c

15、mos功耗電路可直接匹配，是lsi的孿生兄弟，此外其極薄的扁平結(jié)構(gòu)立刻眼在極亮的環(huán)境光下使用，以及信息容量大，生產(chǎn)容易等等，都充分顯示了它的優(yōu)越性能。但是液晶顯示一個最大的缺點，是工作溫度范圍較窄，特別是低濕范圍不夠，液晶顯示器不宜施加直流電壓，一般來說，使用液晶顯示信息，需要液晶材料或器件，相應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三者統(tǒng)一。在本設(shè)計中只需要使用幾個數(shù)字來表示被盜地點，用液晶顯示就顯得浪費了，而數(shù)碼顯示就簡單便宜了。1.4 防盜報警選擇傳感器的選擇目前，用于防盜報警的傳感器,市場上大多為紅外線或微波類產(chǎn)品，分為主動式和被動式二種。由于誤報等原因本設(shè)計采用被動式探頭。它的工作原理比較簡單：發(fā)射器

16、按一定的頻率發(fā)射出脈沖式的紅外波束和微波，對方的接收器則按相同的頻率接收紅外波束或微波。當(dāng)一發(fā)一收的頻率經(jīng)中心控制器判別一致時，表明波束行進(jìn)的方向沒有物體存在。反之，光束行進(jìn)路徑上有異物遮擋，光束被反射、散射，接收器接受的信號就會丟失，從而發(fā)出報警信號。 而本設(shè)計輸入部分主要是各種各樣的傳感器。不同類型的探測器用不同的手段探測各種入侵行為，如人體的移動、物體的震動、玻璃的破碎和門窗的開關(guān)等，系統(tǒng)將所得的信號進(jìn)行邏輯判斷，發(fā)出警報。常用的傳感器有對射紅外探測器、磁控管（門磁）、震動開關(guān)、被動紅外探測器（pir）、雙鑒探測器、煙感、溫感探測頭等。這些傳感器不僅可以對室內(nèi)的門、窗、敞開的陽臺、固定玻

17、璃、保險箱等的異常情況進(jìn)行監(jiān)測，而且還能對家中的火警進(jìn)行監(jiān)測。在家中無人的情況下還具有探測有無物體移動的功能，以發(fā)現(xiàn)家中是否有偷竊等異常情況。這些器件有效地各施其則，為控制單元傳送現(xiàn)場的資料，提供報警控制。本設(shè)計采用熱釋紅外線傳感器，通過探測人體特有的紅外線來檢測盜情。第2章 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1硬件系統(tǒng)總體設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示，主機(jī)選用89c51單片機(jī)，地址鎖存器選用74ls373，數(shù)碼顯示部分選用共陰極數(shù)碼管，放大器、揚聲器及多點檢測電路選用8255并行i/o口。由于8255每片3個口，每個有8個點，故每片8255可監(jiān)測24個房間，若需要，還可以增加8255的數(shù)量。 圖2-1

18、：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件總圖2.2 at89c51芯片的介紹 at89系列單片機(jī)（簡稱89系列單片機(jī)）是atmel公司的8位flash單片機(jī)。這個系列單片機(jī)最吸引人的特點就是在片內(nèi)含有flash存儲器，因此它有著十分廣泛的用途，特別是在便攜式和需要特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用。89系列單片機(jī)是以8031核構(gòu)成的，所以與8051系列單片機(jī)相互兼容。這個系列對于以8051為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來說，進(jìn)行取代和構(gòu)造十分容易。89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與80c51相近，主要含有以下幾個部件：l 8031cpu；l 振蕩電路；l 總線控制部件；l 中斷控制部件；l 片內(nèi)flash存儲器；l 片內(nèi)ram；l 并行i/

19、o接口；l 定時器；l 串行i/o接口； 圖2-2：at89c51引腳圖2.3 單片機(jī)復(fù)位設(shè)置rst引腳是復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在rst引腳施加兩個機(jī)器周期（即24個晶振周期）以上的高電平，將器件復(fù)位。接口電路如圖2-3所示。 圖2-3：max708與89c51的接口電路圖圖2-3中的時鐘復(fù)位電路現(xiàn)在用的是一塊max708芯片，因為8255也需要復(fù)位，用該芯片可以使單片機(jī)和8255同時復(fù)位。所以,max708與at89c51及8255的接口電路如2-31：所示。 圖2-31：max708與89c51及8255a的接口電路圖2.4 8255a芯片介紹8255a是intel

20、公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個8位的并行i/o口分別稱為pa口、pb口、pc口又分為高4位口（pc7pc4）和低4位（pc3pc0），它們都可以通過軟件編程來改變i/o口的工作方式。8255a可以與單片機(jī)直接接口。2.4.1 8255a的引腳和結(jié)構(gòu) 8255a的引腳如圖a所示。8255a的結(jié)構(gòu)框圖如圖b所示。它由以下幾個部分組成： a b 2.4.2 8255的工作方式8255有3中工作方式，即方式0、方式1、方式2，如圖2-42所示。1、方式0（基本輸入/輸入方式）。這種方式不需要任何選通信號。兩個8位端口（口a和口b）和兩個4位端口（口c）。a口、b口及c口的高4位和低4位都

21、可以設(shè)定為輸入或輸出。作為輸出口時，輸出的數(shù)據(jù)都被鎖存；作為輸入口時，輸入數(shù)據(jù)不鎖存。在方式0時，各個端口的輸入、輸出可有16種不同的組合。2、方式1（選通輸入/輸出方式）。在這種方式下,a、b、c三個口分為兩組：a組包括a口和c口的高4位，a口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口，若懸河c口的高4位用來作為輸入/輸出操作的控制和同步信號；b組包括b口和c口的低4位，b口同樣由編程設(shè)定輸入或輸出口，c口的低4位用來作為輸入/輸出操作的控制和同步信號；任何一個端口都有可做為輸入或輸出；若只有一個端口工作于方式1，余下的13位，可以工作在方式0下；a口和b口的輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)都被鎖 表2-3 8255a端

22、口選擇及功能a0 a1操 作0 00 11 00 00 11 01 1x x1 1x x0 1 00 1 00 1 01 0 01 0 01 0 01 0 0x x 10 1 01 1 0a口 數(shù)據(jù)總線b口 數(shù)據(jù)總線c口 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 a口數(shù)據(jù)總線 b口數(shù)據(jù)總線 c口數(shù)據(jù)總線控制寄存器數(shù)據(jù)總線為三態(tài)非法狀態(tài)數(shù)據(jù)總線為三態(tài)3、方式2（雙向總線方式）。在這種方式下，a口為8位雙向總線，c口的pc3pc7用來作為輸入/輸出的同步控制信號。在這種情況下，b口和c口的pc0pc2只能編程方式為0或方式1工作。b c apb7pb0控制控制pa7pa0b組a組方式1 i/oi/obb c apb7pb

23、0控制控制pa7pa0i/oi/o雙向a口控制方式2c 圖2-42：8255的三種工作方式 a 方式0 b 方式1 c 方式22.4.3 8255的控制字8255有兩種控制字，即控制a口、b口、c口的工作方式的方式控制字和控制c口各位置位/復(fù)位控制字，兩種控制字寫入的控制寄存器相同，只是用d7位來區(qū)分哪一種控制字。d7=1時為c口置位/復(fù)位控制字。兩種控制字的格式和定義如下圖所示: a b a方式選擇控制字 b c口置/復(fù)位控制字2.5 at89c51與8255的接口電路在89c51單片機(jī)上擴(kuò)展一片8255a芯片，無需外加任何邏輯電路，其接口如圖2-5所示。圖中8255a的pa口地址為7ch，

24、pb口地址為7dh，pc口地址為7eh，控制字寄存器地址為7eh。這里8951單片機(jī)對8255采用了線性選址法。 圖2-5：89c51與8255a的接口電路圖2.6 顯示部分在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)種，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方供人們直觀讀取測量和運算的結(jié)果；另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此數(shù)字顯示是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分，本設(shè)計中發(fā)生盜情時要讓主人知道具體發(fā)生在哪點，所以直觀地用led顯示數(shù)字1、2、3、4，表示相對應(yīng)的地點，很是一目了然。并且采用7448譯碼驅(qū)動,為軟件提供了方便。2.6.1七段顯示譯碼器數(shù)字顯示通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成，如圖2-6:所

25、示。下面對顯示器和譯碼驅(qū)動器分別進(jìn)行介紹。數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有各種不同類型的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。常用的led顯示器有七段，這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。計數(shù)器譯碼器驅(qū)動器顯 示 器脈沖信號khz圖2-6： 數(shù)字顯示電路組成框圖圖2-61表示七段數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段組合，顯示015等阿拉伯?dāng)?shù)字。在實際應(yīng)用中，1015并不采用，而是兩位數(shù)字顯示器進(jìn)行顯示。a. 分段布置圖 b.段組合圖 c. 共陽極 d.共陰極圖2-61：七段數(shù)字顯示

26、發(fā)光段組合圖2.6.2 單片機(jī)與7448譯碼驅(qū)動器及l(fā)ed的連接現(xiàn)直接用7448譯碼驅(qū)動led顯示數(shù)字，直觀明了，在軟件方面也有優(yōu)點。7448的輸入接單片機(jī)一般i/o口，電阻起限壓作用。單片機(jī)與7448譯碼驅(qū)動器及l(fā)ed的接口電路如下所示。 圖2-62 單片機(jī)與7448譯碼驅(qū)動器及l(fā)ed的連接圖2.6.3外部地址鎖存器單片機(jī)中的16位地址，分為高8位（a15a8）和低8位（a70）。高8位由p2口輸出，低8位由p0輸出。而p0口同時又是數(shù)據(jù)輸入/輸出接口，故在傳送時采用分時方式，先輸出低8位地址，然后再傳送數(shù)據(jù)。但是，在對外部存儲器進(jìn)行讀/寫操作時，地址必須保持不變，這就需要適當(dāng)?shù)募拇嫫鞔娣诺?/p>

27、8位地址，這個外接的寄存器就稱為地址鎖存器。在進(jìn)行外部存儲器擴(kuò)展時，凡具有輸入/輸出控制的8位寄存器均可作為地址鎖存器8。目前常用的地址鎖存器芯片有：74ls273、74ls373、8282等,引腳圖分別如2-63所示。引腳說明：l stb:數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號,高電平有效.當(dāng)該信號為高電平時,外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器,負(fù)跳變時,數(shù)據(jù)鎖存。l /oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號，低電平有效。當(dāng)該信號為低電平時，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號為高電平時，輸出線為高阻態(tài)。l d0d7：8位數(shù)據(jù)輸入線。l q0q7：8位數(shù)據(jù)輸出線。（a）74ls273 (b) 74ls373 (c)8282 圖2-6

28、3：地址鎖存器引腳圖89c51單片機(jī)p0口與地址鎖存器的連接方法如圖2.631所示。圖2.631中的b圖為74ls373的引腳圖，/oe為使能控制端，g為鎖存控制信號。74hc373有三種工作狀態(tài)：（1）當(dāng)/oe為低電平，g為高電平時，輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相同，即輸出跟隨輸入。（2）當(dāng)/oe為低電平，g由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，輸入端數(shù)據(jù)鎖入內(nèi)部寄存器中，內(nèi)部寄存器中的內(nèi)容與輸出端相同。當(dāng)g保持低電平時，即輸入端數(shù)據(jù)變化也不會影響輸出端狀態(tài)，從而實現(xiàn)了鎖存功能。（3）當(dāng)/oe為高電平時，鎖存器緩沖三態(tài)門封閉，即三態(tài)門輸出為高組態(tài)，輸入端d0d7和輸出端q0q7隔離，則不能輸出。(a)使用74ls27

29、3 (b)使用74ls373 (c)使用8282圖2.631 89c51單片機(jī)p0口與地址鎖存器的連接方法 第3章 檢測信號放大電路設(shè)計3.1紅外線探測信號放大電路設(shè)計紅外線探測信號放大電路設(shè)計中紅外線探測器能探測人體發(fā)出的紅外線，當(dāng)人進(jìn)入報警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。 該設(shè)計電路原理見圖3-1。由紅外線傳感器、晶體三極管、運算放大器、電壓比較器、v/i轉(zhuǎn)換器等組成。圖3-1：微弱信號放大電路(1) 檢測部分：傳感器采用帶菲涅耳透鏡的熱釋電紅外線傳感器。u2-熱釋電紅外線傳感器u3-低功耗雙運算放大電路lm358u4-電壓比較器lm

30、393u5-低漂移高增益運算放大器op27u6-v/i轉(zhuǎn)換器芯片ina105紅外線探測傳感器ic1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由u2的腳輸出微弱的電信號，經(jīng)三極管vt1等組成第一級放大電路放大，再通過c2輸入到運算放大器u3中進(jìn)行高增益、低噪聲放大，此時由u3的7腳輸出的信號已足夠強(qiáng)。u3作電壓比較器，它的第腳由r9、vd2提供基準(zhǔn)電壓，當(dāng)u3的1腳輸出的信號電壓到達(dá)u3的5腳時，兩個輸入端的電壓進(jìn)行比較，此時u4的1腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖?。此時lm393的1腳輸出的是一個方波信號，然后將之輸入到一個v/i轉(zhuǎn)換器ina105,它的輸出將是一個420ma的電流信號，以便于遠(yuǎn)距離傳輸。

31、u2采用進(jìn)口器件q74，波長為910um。u3采用運放lm358，具有高增益、低功耗。u4為雙電壓比較器lm393，低功耗、低失調(diào)電壓。其中c2、c5一定要用漏電極小的鉭電容，否則調(diào)試會受到影響。rp1是調(diào)整靈敏度的關(guān)鍵元件，應(yīng)選用線性高精度密封型。制作時，在u2傳感器的端面前安裝菲涅爾透鏡，因為人體的活動頻率范圍為0.110hz，需要用菲涅爾透鏡對人體活動頻率倍增。(2) 單片機(jī)系統(tǒng)部分檢測信號入單片機(jī)接口圖如圖3-11所示。紅外線探測放大電路與單片機(jī)的具體連接見附錄總圖。8255的每一個輸入輸出口都將接一個檢測來的信號信號，也就是每一路輸入都有一個檢測電路，它傳過來的是一個420ma的電流

32、信號，接一個250歐姆的電阻使其轉(zhuǎn)換成1v5v的電壓信號，此電路中只可能為1v和5v兩種情況，再通過一個電壓比較器lm393,當(dāng)lm393（u7）的2腳為5v時，輸出為高電平，光電耦合器導(dǎo)通，8255的輸入口將為低電平（其余時刻為高電平），表示檢測到有人。 圖3-11檢測信號與單片機(jī)接口圖3.2光電耦合器驅(qū)動接口 晶體管輸出型光電耦合器的受光器是光電晶體管。光電晶體管除了沒有使用基極外跟普通晶體管一樣，取代基極電流的是以光作為晶體管的輸入。當(dāng)電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光時，光電晶體管受光的影響在cb間和ce間有電流流過，這兩個電流基本上受光的照度控制，常用ce極間的電流作為輸出電流，輸出電流受vc

33、e的電壓影響很小，在vce增加時，稍有增加。光電晶體管的集電極電流ic與發(fā)光二極管的電流if之比稱為光電耦合器和電流傳輸比ctr。不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器的電流傳輸比相差很大。 晶體管輸出型光電耦合器可做為開關(guān)運用,這時發(fā)光二極管和光電晶體管平常都處于關(guān)斷狀態(tài)。在發(fā)光二極管通過電流脈沖時，發(fā)光二極管在電流持續(xù)的時間內(nèi)導(dǎo)通。光電耦合器也可做線性耦合器運用,在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流,再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上,引起其亮度的變化,這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號。輸出電流也就將隨輸入的信號電壓線性變化。圖3-2是使用4n25的光電耦合器的接口電路圖。4n25起到耦

34、合脈沖信號和隔離單片機(jī)系統(tǒng)與輸出部分的作用，使兩部分的電流信號獨立。輸出部分的地線接機(jī)殼或接大地，而8031系統(tǒng)的電源地線浮空，不與交流電源的地線相接。這樣可以避免輸出部分電源變化對單片機(jī)電源的影響，減少系統(tǒng)所受的干擾,提高系統(tǒng)的可靠性。由于光電耦合器是電流輸出型，不受輸出端工作電壓的影響，因此可用于不同電平的轉(zhuǎn)換。 圖3-2：光電耦合器4n25的接口電路光電耦合器常用于較遠(yuǎn)距離的信號隔離傳送。一方面可以起到隔離兩個系統(tǒng)地線作用，使兩個系統(tǒng)的電源相互獨立，消除地位不同所產(chǎn)生的影響。另一方面，光電耦合器的發(fā)光二極管是電流 驅(qū)動器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形式。由于電流環(huán)電路是低阻抗電路，它對噪聲

35、的敏感度低，因此提高了通迅系統(tǒng)的抗干擾能力。3.3集成電路運算放大器集成電路運算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多極直接耦合器放大電路，它的類型很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，圖3-31表示集成運放的內(nèi)部電路組成框圖。圖3-32集成電路運算放大器代表符號。圖中輸入級一般是由bjt、jfet或mosfet組成的差分式放大電路，利用它的對稱特性可以提高整個電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個輸入端構(gòu)成整個電路的反相輸入端和同相輸入端。電壓放大級的主要作用是提高電壓增益，它可由一級或多級放大電路組成，輸出級一般由電壓跟隨放大器或互補電壓跟隨器組成，以降低輸出電阻，提高帶

36、負(fù)載能力。偏置電路是為各級提供合適的工作電流。此外還有一些輔助環(huán)節(jié)，如電平移動電路、過載保護(hù)電路以及高頻補償環(huán)節(jié)等。3.4 精密多功能運算放大器ina105ina105精密多功能運算放大器是集成運放與外圍元件有機(jī)結(jié)合、并利用集成工藝與激光調(diào)阻技術(shù)相結(jié)合所形成的不同于常規(guī)集成運放的放大器件。利用這種新器件的不同組合連結(jié)，可以組成各種很有特色的精密應(yīng)用電路。該器件核心部分是一個精密運算放大器，其失調(diào)電壓典型值僅為50µv，共模抑制比大大于86db，失調(diào)電壓漂移5µv/。與常規(guī)集成運放不同的是，它在芯片上同時制作了四個電阻，分別連接運放的兩個輸入端，如圖3.41所示。這四個電阻通

37、過激光調(diào)阻技術(shù)將它精確到25k。這樣利用四個電阻的不同連接，就能組成很有特色的應(yīng)用電路，而且一般無需再外接精密電阻。圖3-31： 集成電路運放大器內(nèi)部組成原理框圖 圖3-32：集成電路運算放大器代表符號 由于激光調(diào)阻值精度極高，用它組成增益為1的電壓跟隨器（緩沖器）時，其增益誤差小于0.01%,非線性誤差小于0.001%。該器件最大工作電壓為±18v,工作溫度范圍為070(后綴為p及u)及2585(后綴為m)。1、具有差動輸入的電壓電流變換器電路圖3.42是具有差動輸入的電壓電流變換器電路.輸入的差動電壓分別為v1 、v2。輸出的電流i0=（v1 v2）（1/25k+1/r）。式中r

38、為外接電阻，改變不同的r值可獲得不同的i0值。2、精密420ma電流變送器電路圖3.43是一種由010v變化的電壓（由傳感器經(jīng)放大器輸出的電壓）經(jīng)本電路轉(zhuǎn)變?yōu)?20ma的變換器電路。電路設(shè)計成在0v時為4ma電流，而在10v為20ma電流的電壓-電流變換電路。其中ref為10v的基準(zhǔn)電源。 圖3-41：ina105精密多功能運算放大器電路 圖 3-42：具有差動輸入的電壓電流變換器電路 圖3-43：精密420ma電流變送器電路3.5 低功耗、雙運算放大器lm3581、概述lm358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模

39、式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。引腳圖如圖3-5所示。 圖3-5：lm358引腳圖2、lm358的特性(1)內(nèi)部頻率補償 (2)直流電壓增益高(約100db) (3)單位增益頻帶寬(約1mhz) (4)源電壓范圍寬：單電源(330v)；雙電源(±1.5一±15v) (5)低功耗電流，適合于電池供電 (6)低輸入偏流 (7)低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 (8)共模輸入電壓范圍寬，包括接地 (9)差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍(10)輸出電壓擺幅大(0至vcc-1.5v)第

40、4章 電源設(shè)計4.1 單片機(jī)系統(tǒng)電源at89c51的工作電源電壓為5（1±0.2）v且典型值為5v。該裝置采用912v直流電源供電，由t降壓，全橋u整流，c6濾波，檢測電路采用ic6 7806供電。本裝置交直流兩用，自動無間斷轉(zhuǎn)換，無后顧之憂。原理圖如圖4-1所示。 圖4-1：單片機(jī)系統(tǒng)電源原理圖 當(dāng)交流停電時，打開主機(jī)背后的直流電源開關(guān)即可（要在主機(jī)的電池盒內(nèi)按電池極性裝好電池）。4.2檢測部分電源 原理同單片機(jī)電源，如圖4-2所示。 圖4-2:檢測電源原理簡圖第5章 軟件設(shè)計5.1 主程序設(shè)計讀a口狀態(tài)左移1位至cc=1？8位檢測完？讀下一個口狀態(tài)開t0，開中斷3口檢測完？初始化

41、本設(shè)計是利用單片機(jī)對防盜報警系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)要求能對16以上個點進(jìn)行自動監(jiān)測。利用8255a擴(kuò)展i/o口，8255a有三個位并行口，程序?qū)a、pb和pc，依次進(jìn)行循環(huán)檢測。因8255a每個位并行口又有8個輸入輸出口，所以一片8255可擴(kuò)展24個i/o口，程序?qū)?4個i/o口進(jìn)行巡回監(jiān)測。一旦有盜情，調(diào)用中斷子程序發(fā)出報警信號。主程序流程圖如圖5-1所示。nynyyn 圖5-1:主程序流程圖5.2 核對子程序設(shè)計當(dāng)有盜情時，立即進(jìn)行聲光報警，并顯示被盜地點。為防止誤報警，當(dāng)檢測到某點有盜請時該系統(tǒng)應(yīng)延時再進(jìn)行檢測一次，若確有盜情方可報警，并用數(shù)字指示出被盜地點。核對子程序的流程圖如5-2所示

42、。 開 始n保存第一次讀數(shù)延時重讀相同口調(diào)用報警子程序 有警否？y結(jié) 束 圖5-2:核對子程序流程圖5.3 中斷子程序設(shè)計 （1）要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時間。利用定時器計時這個半周期時間，每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的i/o反相，然后重復(fù)計時此半周期時間再對i/o反相，就可在i/o腳上得到此頻率的脈沖。定時時間為1s 報警蜂鳴聲音為1khz=(1/(500us*2)。所以中斷為500us，中斷一次21h加1，直到256*500us，22h加1，到22h.3為1，即256*500us*8=1.024s。約1秒間隔會使led反轉(zhuǎn)一次，而蜂鳴

43、則一秒鳴一次，得到“嘀.嘀.”的報警聲，同時led閃爍，聲光報警。 （2）利用89c51的內(nèi)部定時器使其工作在計數(shù)模式mode2下。 中斷子程序流程圖如圖5-3所示。nyy21h加1c=1？22h.3=0？p2.0=1，cpl p2.1p2.0=022h加1中斷返回int0入口n 圖5-3:中斷子程序流程圖5.4 讀數(shù)子程序設(shè)計控制字送8255讀入數(shù)據(jù)結(jié)束讀過程入 口子程序返回讀數(shù)子程序主要用來讀入8255輸入口的信息,并檢測是否有報警信號。其流程圖如圖5-4所示。 圖5-4：子程序流程圖5.5 程序設(shè)計說明8255方式控制字為 10011011 bit7 1為置方式標(biāo)志有效bit6，5 00

44、為a口方式0，基本輸入輸出方式bit4 1為a口為輸入方式bit3 1為c口上半部pc4pc7為輸入方式bit2 0為b口方式0，基本輸入輸出方式bit1 1為b口為輸入方式 bit0 1為c口下半部pc0pc3為輸入方式 8255 片選端接p2.7，地址a0，a1接單片機(jī)a0，a1（p0.0，p0.1）a口地址為7ffch （0111 1111 1111 1100）b口地址為7ffdh （0111 1111 1111 1101）c口地址為7ffeh （0111 1111 1111 1110）控制寄存器地址為7fffh（0111 1111 1111 1111）t0選擇定時方式2 控制字為 00

45、000010 定時時間為500us 報警蜂鳴聲音為1khz=(1/(500us*2)定時常數(shù)tc=6 fosc=6mhz tc=256-(6m*500us)/12=256-250=630h 為存放盜情地點數(shù) 124 21h22h 為控制led閃爍 和間斷蜂鳴聲報警 原理：中斷為500us，中斷一次21h加1，直到256*500us，22h加1，到22h.3為1，即256*500us*8=1.024s。約1秒間隔會使led反轉(zhuǎn)一次，而蜂鳴則一秒鳴一次，得到“嘀.嘀.”的報警聲，同時led閃爍，聲光報警。5.6 程序清單org 0000h ;程序起始地址 ljmp mainorg 000bh ;中

46、斷int0起始地址ljmp intt0org 0100hmain:mov tmod,#02h mov th0,#6movtl0,#6clrtr0 ;關(guān)t0clret0 ;關(guān)t0中斷clrea ;關(guān)中斷clr p2.0 ;關(guān)ledmova, #10011011節(jié) ;送8255方式控制字mov dptr,#7fffh ;控制寄存器地址movxdptr,a mov30h,#0mov21h,#0mov 22h,#0movp1, 30h ;顯示00，無盜情check:movdptr,#7ffchmovr7, #3 ;pa,pb,pc,3個口check1:movxa,dptrmovr0, #8 ;一次要檢

47、測8位movr4,#0 ;移位次數(shù)movr1, a ;保存狀態(tài)next:inc r4 ;移位次數(shù)inc 30hmova, 30hda a ;組合bcd碼mov30h,aclrcmova, r1rlca ;左移一位 cmovr1,a ;保存移位后狀態(tài)jcturnonalarm ;為1 報警jmpgonextturnonalarm:mov a,r4mov24h, a ;保存移位次數(shù)lcalldelay1 ;延時再檢測movxa,dptr ;重新讀狀態(tài)shift:rlcadjnzr4,shift ;檢測jc alarm ;仍然為1 報警mova,24hmovr4,a ;不為1 重載移位次數(shù)jmpgo

48、nextalarm:mov a，r4mov 24h，asetbea ;開中斷setbet0setb tr0movp1，30h ;顯示地點lcall delay ;延時 可保證多個地點有盜情，每次有段時間顯示gonext:djnzr0,next ;8位未完繼續(xù)檢測incdpl ;地址加1，檢測下一個口djnzr7,check1 ;3口未檢測完mov30h, #0jmpcheck ;下一輪檢測delay： ;延時movr2,#200de1:movr3,#200de2:djnzr3,de2djnzr2,de1retdelay1: ;延時1movr5,#40de3:djnzr5,de3retintt0:inc 21hjncgocmpinc 22hgocmp:jnb22h.3,reversal ;約1秒clrp2.0 ;關(guān)ledreti reversal:setbp2.0 ;開ledcplp2.1 ;取反，1khz頻率reti ;中斷返回end致謝 首先要在這里感謝張春艷老師，本文是在她的悉心指導(dǎo)下完成的。張老師強(qiáng)烈的責(zé)任心，認(rèn)真的治學(xué)態(tài)