基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) /339/33 /339/331緒論1.1單片機(jī)介紹單片機(jī)又稱單片微控制器,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。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)原理及結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機(jī)內(nèi)部也用和計(jì)算機(jī)功能類似的模塊，比如CPU，存儲(chǔ)器，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都比我們的家用計(jì)算機(jī)弱很多，相對(duì)而言價(jià)錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩

2、、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。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是一些獨(dú)特的功能，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年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，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)通過你編寫的程

3、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)匯編語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語言已經(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)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。一個(gè)可視化高級(jí)語言編寫的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十K的尺寸！對(duì)于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對(duì)于單片機(jī)來講是不能接受的。單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編語言雖然原始卻還是在大量使用。1.2單片機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì)單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、

4、MCU、SOC三大階段。SCM即單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocomputer)階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。2.2.MCU即微控制器(MicroControllerUnit)階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路及界面電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SOC化趨勢(shì)。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)?？傮w看來，單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可分為三個(gè)階

5、段：第一階段(19761978年)：初級(jí)單片機(jī)微處理階段。第二階段(19781982)：高性能單片機(jī)微處理階段。第三階段(1982現(xiàn)在)：8位單片機(jī)微處理改良型及16位單片機(jī)微處理階段。縱觀20多年的發(fā)展過程，單片機(jī)正朝著多功能、多選擇、高速度、低功耗、低價(jià)格、擴(kuò)大存儲(chǔ)容量和加強(qiáng)I/O功能及結(jié)構(gòu)兼容方向發(fā)展。預(yù)計(jì)今后的發(fā)展趨勢(shì)會(huì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：多功能。在單片機(jī)中盡可能地把應(yīng)用所需的存儲(chǔ)器、各種功能的I/O口都集成在一塊芯片內(nèi)，成為名副其實(shí)的單片機(jī)。高性能。為了提高速度和執(zhí)行效率，在單片機(jī)中開始使用RISC、流水線和DSP等設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的系統(tǒng)明顯地優(yōu)于同類型的微處理器。低電壓、低功耗。

6、單片機(jī)大量應(yīng)用于攜帶式產(chǎn)品和家電消費(fèi)類產(chǎn)品，低電壓和低功耗的特性尤為重要，許多單片機(jī)已可在1.2V或0.9V的電壓下工作，功耗已非常低，在一粒紐扣電池下就可以長(zhǎng)期運(yùn)行。低價(jià)格。單片機(jī)應(yīng)用的另一顯著特點(diǎn)是量大面廣。因此，世界各個(gè)公司在提高單片機(jī)性能的同時(shí)，也十分注意降低價(jià)格。提高性價(jià)比是各公司競(jìng)爭(zhēng)的主要策略。單片機(jī)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，家用電器，智能化儀器儀表，甚至電子玩具等各個(gè)領(lǐng)域，它具有體積小、功能多、價(jià)格低廉、使用方便、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。因此，越來越受到各個(gè)行業(yè)的重視。總之，單片機(jī)技術(shù)經(jīng)歷了這些年的發(fā)展有了很大的進(jìn)步和提高。隨著科技的發(fā)展，我們有理由相

7、信單片機(jī)技術(shù)一定有更美好的未來。1.3研究的目的和意義隨著微電子技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于居住環(huán)境的安全、方便、舒適提出了越來越高的要求，因此智能化住宅隨之出現(xiàn)，也隨著改革開放的深入和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、提高，城市外來流動(dòng)人口大量增加，帶來許多不安定因素，刑事案件特別是入室盜竊、搶劫居高不下，因此家庭智能安全防范系統(tǒng)是智能化社區(qū)建設(shè)中不可缺少的一項(xiàng)，而以往的做法是安裝防盜門、防盜網(wǎng)，但普遍存在有礙美觀，不符合防火要求，而且不能有效地防止犯罪分子對(duì)住宅的入侵，故利用高科技的電子防盜報(bào)警系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生。目前家庭住宅的主要防范措施是利用防盜門，商店的防盜措施主要是監(jiān)控器和出門口的紅外報(bào)警器

8、。隨著人們認(rèn)識(shí)的深入，利用智能防盜、防火、防煤氣將成為人們的首要選擇，智能安防也是安防行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。本系統(tǒng)采用常用的AT89S52單片機(jī)系列作為系統(tǒng)的核心控制部分，是一個(gè)利用紅外傳感器作為信號(hào)輸入控制部分的多路智能報(bào)警器。當(dāng)有不明物體經(jīng)過某一發(fā)射器及接收器中間時(shí)，會(huì)有控制信號(hào)輸入單片機(jī)，進(jìn)而輸出刺耳的報(bào)警聲來引起相關(guān)人員的注意，同時(shí)利用顯示器來顯示不明物體的地理位置，這樣很大程度上減少了搜索時(shí)間，從而提高了實(shí)效性。達(dá)到了信號(hào)接收靈敏度高，顯示反映快，報(bào)警聲音響的效果。設(shè)計(jì)方案的確定方案一：可編程邏輯電路控制實(shí)現(xiàn)采用數(shù)字邏輯芯片。本方案具有延時(shí)電路、顯示電路、報(bào)警模塊等多個(gè)功能模塊各個(gè)狀態(tài)保持

9、或轉(zhuǎn)移的條件依賴于鍵盤控制信號(hào)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示。圖2-1可編程邏輯電路結(jié)構(gòu)圖本方案由于鍵盤控制信號(hào)繁多，系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)以及相互轉(zhuǎn)移更是復(fù)雜，用純粹的數(shù)字電路或小規(guī)模的可編程邏輯電路實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)有一定的困難，需要用中大規(guī)模的可編程邏輯電路，因此，本設(shè)計(jì)并未采用這種方案。方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制實(shí)現(xiàn)本方案采用單片機(jī)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心。采用了AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。報(bào)警電路圖2-2單片機(jī)控制原理圖AT89S52主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制及協(xié)調(diào)工作。具體設(shè)計(jì)方案如下：首先，主要是從外部獲取控制信號(hào)，其次，在單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及其控制，數(shù)據(jù)處理完畢之后單片機(jī)便將控制信號(hào)輸出到

10、報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，將顯示數(shù)據(jù)輸出到顯示電路進(jìn)行顯示等。這樣的設(shè)計(jì)使安裝和調(diào)試工作可以并行進(jìn)行，極大地縮短了總體設(shè)計(jì)和制造的時(shí)間，為發(fā)揮部分的制作以及其他功能擴(kuò)展提供了充足的內(nèi)部空間和更多的外部接口。設(shè)計(jì)方案的確定經(jīng)過方案一及方案二的對(duì)比，最終采用方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路，來完成多路智能報(bào)警器的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總機(jī)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的基本功能，本系統(tǒng)必須包含四個(gè)基本功能模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊傳感器模塊報(bào)警模塊顯示模塊其中單片機(jī)控制模塊主要用于回應(yīng)傳感器信號(hào)和進(jìn)行顯示程控；傳感器模塊主要用于感應(yīng)是否有物體通過，并形成電平信號(hào)輸出；報(bào)警模塊主要用于報(bào)警聲響提示；顯示模塊主要用于顯示報(bào)警地點(diǎn)。

11、為完善系統(tǒng)的功能同時(shí)能夠達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，本系統(tǒng)必須包含以下功能模塊：1.復(fù)位電路：實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位控制2.振蕩電路：提供所需的單片機(jī)時(shí)鐘頻率3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖本系統(tǒng)基本原理結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)基本原理結(jié)構(gòu)圖由以上系統(tǒng)基本原理框架圖可以看出，本系統(tǒng)的外圍電路相對(duì)比較簡(jiǎn)單，功能的實(shí)現(xiàn)主要是從外部獲取控制信號(hào)之后在單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理完畢之后單片機(jī)便將控制信號(hào)輸出到報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，將顯示數(shù)據(jù)輸出到顯示電路進(jìn)行顯示。所以本系統(tǒng)的單片機(jī)數(shù)據(jù)處理方面的程序相對(duì)比較復(fù)雜一些，所有的感應(yīng)信號(hào)和顯示數(shù)據(jù)的處理和輸入控制都是在單片機(jī)中進(jìn)行處理，這就要求在設(shè)計(jì)程序的時(shí)候要認(rèn)真思考單片

12、機(jī)存儲(chǔ)空間的合理分配和管腳的分配問題。3.3硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3.3.1系統(tǒng)控制器AT89S521.AT89S52的特點(diǎn)及主要性能：及MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。2.AT89S52單片機(jī)的功能及應(yīng)用AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flas

13、h,256字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6矢量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8位微控制器,8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程FlashAT89S52oAT89S52管腳圖如圖3-2所示?，F(xiàn)在單片機(jī)的應(yīng)用日益廣泛深入，諸如在智能儀器儀表、家用電器和軍事設(shè)備的智能化以及實(shí)時(shí)過程控制等方面，單片

14、機(jī)扮演著越來越重要的角色，具有廣闊的應(yīng)用前景。(RXD)(TXD)(TRTd)(7ntT)(TO)(T1)(WFL)P1.5匚P1.0匚P1.1匚P1.2匚RST匚P3.0匚P3.1匚P3.2匚P3.3匚P3.4匚P3.5匚P3.6匚RD)P3.7匚XTAL2匚XTAL1匚GND匚214023933843753663b734833g3210311130122913281427152616251724182319222021VGCPO.O(ADO)PO.1(AD1-)PO.2(AD2)PO.3(AD3)PO.4(AD4PO.5(AD5)PD.6(AD6-)PD.7(AD7JEVPPALE/PRO

15、GP2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A1O)P2.1(A3)P2.0(AS)圖3-2AT89S52引腳圖3.3.2外圍電路本設(shè)計(jì)除應(yīng)用單片機(jī)作為控制芯片外，還運(yùn)用了74LS48、74LS138芯片組成顯示模塊作為外圍電路，同時(shí)也根據(jù)需求設(shè)置了特定的晶振電路、紅外傳感電路及報(bào)警電路。在顯示模塊中，主要用到了74LS48（七段譯碼器）作為段選信號(hào)控制芯片和74LS138（3線一8線譯碼器）作為位選信號(hào)控制芯片。報(bào)警電路則由一蜂鳴器、三極管、紅燈顯示及若干電阻電容組成。紅外傳感電路部分，由紅外發(fā)射二極管、紅外接收三極管及若干電阻電容組

16、成。3.4外圍電路設(shè)計(jì)3.4.1振蕩電路振蕩電路及單片機(jī)的時(shí)鐘電路一起構(gòu)成單片機(jī)的時(shí)鐘方式，根據(jù)硬件電路的不同，連接方式分為內(nèi)部時(shí)鐘電路方式和外部時(shí)鐘電路方式。外部時(shí)鐘方式一般應(yīng)用于多塊單片機(jī)同時(shí)工作，以便同步運(yùn)行，本系統(tǒng)采用的是內(nèi)部時(shí)鐘電路方式，其電路連接圖如圖3-3所示。C2-C133pX133pU1CRYSTAL1918XTAL1XTAL2RSTPO.O/ADOP0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD73938373635343332PSEN21222324252627281011121314151617P2.6/A1

17、4由此可計(jì)算出系統(tǒng)各時(shí)鐘周期的具.體數(shù)12P1.0P3.0/RXD23P1.1P3.1/TXD34P1.2P3.2/INT04P1.3P3.3/INT156P1.4P3.4/T067P1.5P3.5/T178P1.6P3.6/WR8P1.7P3.7/RDP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11因此晶AT89C51圖3-3振蕩電路29根據(jù)AT89S52芯片特點(diǎn)，其振蕩頻率的最佳選擇范圍為:EA3m33MHZ,振選用12MHz頻率，其中C1和C2取3OpF,值:振蕩周期=1/12ys；時(shí)鐘周期=2X(1/12|is)=1/6|is；機(jī)器周期(SM)=12X(1/12s)=1陰；

18、指令周期=14ys。振蕩電路的輸出端及單片機(jī)的XTAL1、XTAL2兩個(gè)界面相連接XTAL1(19腳),接外部晶體和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)，它是振蕩電路反響放大器的輸入端；XTAL218腳)接外部晶體和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器輸出端，若采用外部時(shí)鐘電路，則該腳懸空。在檢查單片機(jī)的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有正常的脈沖信號(hào)輸出?；趩纹瑱C(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) /3310/33 #/3310/333.4.2復(fù)位電路1.復(fù)位狀態(tài)介紹復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是將程序計(jì)數(shù)器PC初始化為0000H,使單片機(jī)從0000H單元開始

19、執(zhí)行程序。當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，經(jīng)常要求進(jìn)入復(fù)位工作狀態(tài)，所以系統(tǒng)的復(fù)位電路必須能夠準(zhǔn)確、可靠地進(jìn)行工作。單片機(jī)在復(fù)位后，除了影響PC之外，也影響到某些寄存器，比如單片機(jī)復(fù)位后，P0P3輸出高電平，且這些準(zhǔn)雙向都處于輸入狀態(tài)，堆棧指針SP指向07H,同時(shí)部分專用寄存器也重新恢復(fù)到復(fù)位狀態(tài)值，但是復(fù)位并不影響單片機(jī)內(nèi)部的RAM狀態(tài)。具體如表3-1所示。表3-1單片機(jī)復(fù)位后的初始狀態(tài)寄存器寄存器寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTH100HACC00HP0P3FFHPSW00HIPXX00,0000BSP07HIE0XX0,0000BDPTR0000HTMOD00HTCON00HSCON00HTL00

20、0HSBUF不定TH000HPCON0XXX,0000BTL100H2.復(fù)位電路方案選擇一般復(fù)位電路可以分為兩種，即上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式，上電自動(dòng)復(fù)位是在接通電源之后就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化，按鍵手動(dòng)復(fù)位又可以分為兩種，即電平方式和脈沖方式，按鍵電平方式復(fù)位電路是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻及Vcc基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)電源接通而實(shí)現(xiàn)的，而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，本系統(tǒng)采用的是按鍵電平方式復(fù)位電路，可在系統(tǒng)通電后隨時(shí)復(fù)位系統(tǒng)，系統(tǒng)的復(fù)位電路如圖3-4所示。RESETVCCVCC_EL_rTc22uF+*RST/VpDR2lkQ=f

21、VSS89S52R1200QGND圖3-4按鍵電平方式復(fù)位電路3.5傳感器電路3.5.1傳感器件選擇及原理介紹傳感器亦稱變換器，目前一般對(duì)傳感器的理解往往是指非電物理量及電量的轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)主要用來感應(yīng)監(jiān)控路段是否有不明物體，因此用紅外光電傳感器。紅外傳感器按其工作模式可大致分為主動(dòng)式及被動(dòng)式，主動(dòng)式紅外傳感器自帶紅外光源，通過對(duì)光源的遮擋、反射、折射等光學(xué)手段可以完成對(duì)被探測(cè)物體位置的判別。被動(dòng)式紅外傳感器本身沒有光源，通過接受被探測(cè)物體的特征光譜輻射來測(cè)量被探測(cè)物的位置、溫度或進(jìn)行紅外成像。本系統(tǒng)選用主動(dòng)式傳感器，主動(dòng)式紅外傳感外觀圖如圖3-5所示。紅外發(fā)射二極管紅外接收三極管1地2+5V3

22、信號(hào)圖3-5主動(dòng)式紅外傳感器外觀圖11/3311/33基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) /3313/33 /3313/33 /3312/333.5.2傳感器電路的分析設(shè)計(jì)本系統(tǒng)分立型的紅外傳感器是由紅外發(fā)射二極管和紅外接收三極管組成，一般測(cè)量距離可達(dá)十幾米。當(dāng)沒有物體阻擋時(shí)，接受三極管的輸出端的電壓在4.6V左右，當(dāng)有物體經(jīng)過時(shí)，輸出電壓為0.4V左右，由于有電平脈沖變化，此時(shí)單片機(jī)檢測(cè)到有信號(hào)輸入，因此可以輸出相應(yīng)的顯示和報(bào)警信號(hào)。具體電路如圖3-6所示。vccXvcc51VCC飛-|圖3-6傳感器原理理想情況下傳感器電路輸出信號(hào)波形如圖3-7所

23、示。OUT:4.6V|0.4V_不明物不明物不明物不明物不明物體經(jīng)過體經(jīng)過體經(jīng)過聯(lián)經(jīng)過挪體經(jīng)過圖3-7傳感器電路輸出波形圖3.6顯示電路設(shè)計(jì)3.6.1選擇顯示器件在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的一種基本方式。常用的顯示器主要有：發(fā)光二極管顯示器，簡(jiǎn)稱LED(LightEmittingDiode)；液晶顯示器，簡(jiǎn)稱LCD(LiquidCrystalDisplay)；熒光管顯示器。近年來也開始實(shí)用簡(jiǎn)易的CRT(CathodeRayTube)顯示器，顯示一些漢字及圖形。前三種顯示器都有兩種顯示結(jié)構(gòu)：段顯示(7段，“米”字型等)和點(diǎn)陣顯示(5X7,5X8,8X8點(diǎn)陣等)。綜合

24、本多路防盜報(bào)警系統(tǒng)需求，對(duì)顯示器件的選擇為發(fā)光二極管(7段共陰極LED顯示器)。3.6.2顯示原理介紹7段LED可構(gòu)成字型“8”，另外，還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二極管以顯示數(shù)字、符號(hào)及小數(shù)點(diǎn)。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中，7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆劃(段)ag,另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。如圖4-8所示，共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽級(jí)LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極接低電平時(shí)，發(fā)

25、光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。+5Vabgdp(2)共陽極基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) /3315/33 #/3315/33 /3314/33圖3-8LED結(jié)構(gòu)及外形圖若將公共陰極接地，而在ag各段的陽極加上不同電壓，就會(huì)使各段的發(fā)光情況不同，形成不同的發(fā)光字符。加在7段陽極上的電壓可以用數(shù)字量表示，如果某一段的陽極為數(shù)字量1，則這個(gè)段就發(fā)光；如為0，則不發(fā)光。數(shù)字量及段的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-2所示。表3-2七段LED字形碼顯示字符共陽極字符碼共陰極字符碼03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH

26、82H707HF8H87FH80H3.6.3元器件的選擇1.4線一7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器74LS48（BCD輸入，有上拉電阻）本系統(tǒng)利用單片機(jī)P1口中的P1.0P1.3作為74LS48驅(qū)動(dòng)器的段選信號(hào)輸出端，為了能夠正常輸出數(shù)字選段，從上述芯片簡(jiǎn)介中可知，LT、BI/ROB、RBT必須置成高電平，才能讓系統(tǒng)正常輸出顯示數(shù)據(jù)。74LS48引腳圖如圖3-9所示。具體功能如表3-3所示。匚匚匚匚匚【:LT一欝一Bl/65432109P-Lr-QDADNJGrnr-lr-lmmlrn圖3-974LS48引腳圖表3-34線一七段譯碼/驅(qū)動(dòng)器一一74LS48功能表十進(jìn)制數(shù)LTABCDBI/ROBabcdefg0

27、HLLLLHHHHHHHL1HLLLHHLHHLLLL2HLLHLHHHLHHLH3HLLHHHLHHHLLH4HLHLLHLHHLLHH5HLHLHHHLHHLHH6HLHHLHLLHHHHH7HLHHHHHHHLLLL基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) /3317/33 #/3317/33 /3316/338HHLLLHHHHHHHH9HHLLHHHHHLLHH2.3線一8線譯碼器74LS138其引腳圖如圖3-10所示。ynY2V4Y14TTkLU3AQABQBCQCDQDBI/RBOQERBIQFR210kC1圖C33-11系統(tǒng)顯示圖22pU1

28、XTAL118XTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD739383736353433323.6.4報(bào)警電路設(shè)計(jì)R310kC2X133pCRYSTAL293031PSENALEEAP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A152122232425262728Q1PNP本設(shè)計(jì)把單片機(jī)的P3.7口作為報(bào)警控制的輸出口，當(dāng)傳感器探測(cè)到有不明物體R0k45P1.3P3.3/INT1113456P1.4P3.4/T01145時(shí)，

29、會(huì)有控制信號(hào)輸入，此時(shí)P3.7為低電平電平，三極管導(dǎo)通，蜂鬲器工作發(fā)聲。AT89C52報(bào)警是通過編程使P3.7口輸出符合一定規(guī)律方波振蕩信號(hào)使蜂鳴器按照一定的規(guī)律發(fā)聲，人耳聽起來就象是音樂一樣。根據(jù)延時(shí)程序的設(shè)定，報(bào)警器的報(bào)警聲音將持續(xù)1秒，在報(bào)警期間顯示電路將顯示發(fā)生的地點(diǎn)，報(bào)警聲結(jié)束時(shí)，顯示電路也全部基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) #/3318/33 /3318/3319181:RYSTAL29303112345678U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2393837歸零，進(jìn)入新一輪的等寺狀態(tài)。報(bào)警電路圖如圖3-12所示。RSTPSENALEE

30、AP1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TP3.2/INP3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP37/RD2122232428151617R1LSIPEAKER2N2905Q1AT89C5210k圖3-12報(bào)警電路圖P3端口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖期可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL輸入，對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻

31、把端口拉倒高電位，這時(shí)可用作輸入口。3.6.5硬件部分的總體實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)主要是從外部通過紅外傳感器檢測(cè)通過物體，獲取控制信號(hào)，并在單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理完畢之后單片機(jī)便將各個(gè)控制信號(hào)輸出到報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，將顯示數(shù)據(jù)輸出到顯示電路進(jìn)行顯示。從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能。系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)總圖請(qǐng)見附錄B：多路智能報(bào)警器原理總圖。基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) #/3320/33 /3320/33 /3319/33系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)初始化、傳感器信號(hào)檢測(cè)、顯示及報(bào)警。4.1編程語言的選擇對(duì)于AT89S52單片機(jī)，有匯編、C語言和BA

32、SIC等語言可以用于開發(fā)本系統(tǒng)的程序。C語言的優(yōu)點(diǎn)是編程容易，但其具體過程、數(shù)據(jù)流程很難清晰的反映在程序上；利用BASIC語言開發(fā)程序時(shí)，其程序復(fù)雜且執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)，給開發(fā)帶來很多不便，使程序開發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)。由于本系統(tǒng)的程序比較少，故可以利用匯編語言的優(yōu)點(diǎn)，利用仿真軟件清晰的模擬數(shù)據(jù)流程，設(shè)計(jì)起來容易修改程序，使開發(fā)比較容易。本系統(tǒng)的編寫是采用匯編語言來完成的。4.2系統(tǒng)程序流程圖本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思路如下流程圖4-1所示：圖4-1系統(tǒng)程序流程圖4.3部分模塊軟件程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)初始化模塊在主程序執(zhí)行前，必須進(jìn)行必要的初始化設(shè)置，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理主要用到20個(gè)數(shù)據(jù)空間，并考慮到避開單片機(jī)原有的地址資源分配，

33、因此，把地址從40H開始以后的20個(gè)空間進(jìn)行清零處理，用來做信號(hào)的控制處理單元。又因?yàn)樾枰玫轿粚ぶ?，因此把可位尋址?0H地址清零，作為位尋址單元用。初始化程序如下：ORG0000HLJMPMAINMAIN:MOVR0,#40H清40H-53H共20個(gè)存儲(chǔ)器單兀MOVR1,#14HCLEAR:MOVR0,#00HINCR0DJNZR1,CLEARMOV20H,#00H清20H，為判斷信號(hào)做位操作用MOVP0,#00H清P0口MOVP1,#00H清P1口MOVP2,#00H清P2口系統(tǒng)顯示模塊本系統(tǒng)利用40H到47H作為段選碼和位選碼的存儲(chǔ)單元，當(dāng)檢查到傳感器有信號(hào)輸入時(shí)，立即進(jìn)行信號(hào)判斷，隨

34、之根據(jù)信號(hào)判斷的路數(shù)，對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行段選及位選的組合，從而輸出相應(yīng)的路數(shù)。部分顯示電路如下：MOV40H,#80H選通第一位MOV41H,#90H選通第二位MOV42H,#0A0H選通第三位MOV43H,#0B0H選通第四位基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) #/3322/33 /3322/33 /3321/33MOV44H,#01H顯示數(shù)字1MOV45H,#02H顯示數(shù)字2MOV46H,#03H顯示數(shù)字3MOV47H,#04H顯示數(shù)字4DISPLAY1:SETBP3.7啟動(dòng)蜂鳴器MOVA,44HMOVR2,40HORLA,R2顯示第一位，數(shù)字為1M

35、OVP1,ALCALLDL5S調(diào)用延時(shí)程序5秒CLRP2.0關(guān)閉蜂鳴器LCALLSPEAKER1調(diào)用語音程序，發(fā)聲為1路LCALLDISPLAY6調(diào)用短暫閃爍顯示LJMPSTART返回主程序3.系統(tǒng)延時(shí)模塊圖4-2延時(shí)流程圖延時(shí)子程序，執(zhí)行一次時(shí)間為1SDL1S:MOVR5,#08HLOOPE:MOVR6,#0FAHLOOPF:MOVR7,#0FAHLOOPG:DJNZR7,LOOPGDJNZR6,LOOPFDJNZR5,LOOPE基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) /3323/33 #/3323/33結(jié)論設(shè)計(jì)了一個(gè)多路智能報(bào)警器電路，系統(tǒng)主要包括以下模塊電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊

36、、傳感器模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊四部分?？刂颇K外圍，有為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)位模塊電路和振蕩電路，使系統(tǒng)更穩(wěn)定，更實(shí)用。系統(tǒng)能夠從外部獲取控制信號(hào)并在單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理完畢之后單片機(jī)便將控制信號(hào)輸出到報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，將顯示數(shù)據(jù)輸出到顯示電路進(jìn)行顯示。實(shí)現(xiàn)顯示報(bào)警地點(diǎn)并通過蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲響的功能。較好地滿足了現(xiàn)代報(bào)警器數(shù)字化和信息化的安防需求。由于本人的水平有限，設(shè)計(jì)中存在不足之處。如果知識(shí)面更全面，本系統(tǒng)可以進(jìn)行如下改進(jìn)：1.增加語言報(bào)警部分，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警更人性化和準(zhǔn)確化。2.可以使用攝像頭進(jìn)行監(jiān)視，從而達(dá)到系統(tǒng)的可視化。實(shí)現(xiàn)紅外遙控，便于人機(jī)對(duì)話。增強(qiáng)紅外傳感的敏感性，保證感應(yīng)。

37、基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) #/3324/33 /3324/33致謝在即將畢業(yè)之際，畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲，我想借此機(jī)會(huì)對(duì)關(guān)心和支持我的所有人表示感謝!三年來，我認(rèn)真地學(xué)習(xí)了專業(yè)課程基礎(chǔ)知識(shí)，具有一定的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)和獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是一種整體性的，系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)，我真的是很努力地在做，但還是感到力不從心，因而這次設(shè)計(jì)在深度和廣度上都有一定的局限性，不過，我認(rèn)為還是提高了認(rèn)識(shí)，學(xué)到了東西。所以我要感謝所有的任課老師，是您們的教育和培養(yǎng)，才使我學(xué)有所獲。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我遇到很多問題，通過向老師求教、和同學(xué)討論解決問題，我知道真正完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)是不容易的，在鞏固專業(yè)

38、知識(shí)發(fā)熱同時(shí)也讓我學(xué)到了堅(jiān)持和努力。在這里我要謝謝我的指導(dǎo)老師溫洪昌老師的悉心教導(dǎo)，在此表示深深的敬意及感謝，并對(duì)多年來教導(dǎo)過我的老師表示深深的謝意和敬意。還有在設(shè)計(jì)過程中幫助和啟發(fā)我的同學(xué)老師表示深深的感謝！基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) /3325/33 #/3325/33參考文獻(xiàn)黃劼，徐曉秋單片機(jī)原理及界面技術(shù)M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2008.6.于彤傳感器原理及應(yīng)用：項(xiàng)目式教學(xué)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社2007.11（2009.1重印）.何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置及界面技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.1990.丁元杰.單片機(jī)微機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：機(jī)

39、械工業(yè)出版社.1999.李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2004.李朝青.單片機(jī)原理及界面技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.1999.沈任元，吳勇常用電子元器件簡(jiǎn)明手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002.邱關(guān)源電路（第四版）M.北京：高等教育出版社.1999.康華光，陳大欽電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）M.北京：高等教育出版社.1999.康華光，鄒壽彬電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）M.北京：高等教育出版社.2000.基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) /3327/33 #/3327/33 /3326/33附錄附錄A多路智能報(bào)警

40、器程序清單清零程序ORG0000HLJMPMAINMAIN:MOVR0,#40H清40H53H共20個(gè)存儲(chǔ)器單兀MOVR1,#14HCLEAR:MOVR0,#00HINCR0DJNZR1,CLEARMOV20H,#00H清20H,為判斷信號(hào)做位操作用MOVP1,#00H清P1口MOVP2,#00H清P2口設(shè)置位選碼MOV40H,#80H選通第一位MOV41H,#90H選通第二位MOV42H,#0A0H選通第三位MOV43H,#0B0H選通第四位設(shè)置段選碼MOV44H,#01H顯示數(shù)字1MOV45H,#02H顯示數(shù)字2MOV46H,#03H顯示數(shù)字3MOV47H,#04H顯示數(shù)字4主程序STAR

41、T:MOVP2,#0fHMOVA,P2MOV20H,A把信號(hào)送位操作地址JNB00H,DISPLAY1如果(00H)=0,則跳轉(zhuǎn)到DISPLAY1JNB01H,DISPLAY2如果(01H)=0,則跳轉(zhuǎn)到DISPLAY2JNB02H,DISPLAY3如果(02H)=0,則跳轉(zhuǎn)到DISPLAY3JNB03H,DISPLAY4如果(03H)=0,則跳轉(zhuǎn)到DISPLAY4LCALLDISPLAY5LJMPSTART顯示程序顯示程序1DISPLAY1:CLRP3.7MOVA,44HMOVR2,40HORLA,R2MOVP1,ALCALLDL3SSETBP3.7LJMPSTART返回主程序顯示程序2DI

42、SPLAY2:CLRP3.7MOVA,45HMOVR2,41HORLA,R2MOVP1,ALCALLDL3SSETBP3.7LJMPSTART返回主程序顯示程序3基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) #/3328/33 /3328/33DISPLAY3:CLRP3.7MOVA,46HMOVR2,42HORLA,R2MOVP1,ALCALLDL3SSETBP3.7LJMPSTART顯示程序4DISPLAY4:CLRP3.7MOVA,47HMOVR2,43HORLA,R2MOVP1,ALCALLDL3SSETBP3.7LJMPSTART顯示程序5返回主程序返回主程序DISPLAY5:MOVA,#80HMOVP1,ALCALLDL1MSMOVA,#90HMOVP1,ALCALLDL1MSMOVA,#0A0HMOVP1,A基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能報(bào)警器設(shè)計(jì) /3329/33 /3329/33LCALLDL1MSMOVA,#0B0HMOVP1,ALCA