畢業(yè)論文-基于AT89S52單片機紅外聲控報警器的設計

1、 緒論1.1研究背景隨著社會的快速發(fā)展，人們的生活水平也越來越高，因此如何保護人們的生命財產安全也成為了每個人關注的問題，因此，國內外防盜器的發(fā)展趨勢將會不斷發(fā)展。隨之而來的是各種各樣的防盜設備應運而生總體來說死有線的、無線的。從應用領域來進行分類，可以分為家居、汽車和便攜防盜器。紅外防盜器是各種防盜設備中應用最廣泛的設備之一，應用簡單、方便，但是，外界干擾也比較大。單片機以其高可靠性、高性能價格比、控制方便簡單和靈活性大等優(yōu)點，在工業(yè)控制系統(tǒng)、智能化儀器儀表等諸多領域得到廣泛應用。因此，采用單片機來控制紅外線元件來來達到報警功能，可靠性將大大提高，而且也可以通過編程實現防盜報警的多樣性，同時

2、，在紅外防盜系統(tǒng)中加入聲控防盜模塊也可以進一步提高防盜的可靠性。1.2研究意義隨著科學的不斷進步，各種各樣的智能控制系統(tǒng)越來越多，在眾多控制系統(tǒng)中，單片機扮演這重要的角色。當單片機接收到入侵信號后，進行判斷和運算得到相應的控制量去控制外圍執(zhí)行部件，實現報警功能。由于紅外線是不可見光，所以有很好的隱蔽性，因此采用紅外的方式將使報警系統(tǒng)更可靠、更安全。這種基于單片機控制的紅外報警器一旦發(fā)現入侵者可立即發(fā)出報警，好像在重要區(qū)域的周界出增加了一雙“電子眼”忠誠地守衛(wèi)著要害目標。保護人民群眾的生命財產安全，保障社會秩序，促進社會和諧發(fā)展。1.3研究內容本設計主要研究并設計一個基于單片機的紅外聲控報警系統(tǒng)

3、，并實現對AD數據的采集和聲光的報警控制?？刂葡到y(tǒng)主要是由AT89S52單片機、聲控電路、紅外電路、時鐘電路、實時時鐘電路、LED顯示與鍵盤輸入人機接口電路等部分組成。單片機通過AD轉換8路傳感器來所得到的信號，進行比較處理，并且能夠存儲各個通道的報警上限和報警時的數據儲存，并且在安全值內，輪回顯示當前通道的測量值和設定值，在安全值外，產生聲光報警，并且輪回顯示報警通道的當前值、設定值，并且通過時鐘電路對開始和結束時間進行設定。2 系統(tǒng)總體設計2.1設計任務設計制作一個紅外聲控模塊電路，具有當有人通過時實現報警，并通過發(fā)光二極管和揚聲器來報警。當紅外聲控模塊處于待機時，發(fā)光二極管和揚聲器不發(fā)光

4、也沒有聲響。鍵盤可設置防盜模塊的開始工作和結束的時間，也可手動直接開啟和結束其工作。合理布局安裝防盜設備，減少紅外、聲控設備誤報警的發(fā)生。 整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的，設置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL電平至單片機。在單片機內經軟件查詢、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。驅動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成相應動作。當報警延遲10S后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當警情消除后復位電路使系統(tǒng)復位，或者是在聲控報警10S鐘后有定時器實現自動消除報警。2.2系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)由聲控模塊、紅外模塊

5、、單片機控制模塊、揚聲器、時鐘控制模塊和LED模塊及鍵盤顯示電路組成。系統(tǒng)總體框圖如圖2.1所示。用戶可以通過鍵盤設置報警的條件，如啟動時間和結束時間，然后通過采集紅外、聲控的信號，然后通過LED燈和揚聲器來報警。圖2.1 系統(tǒng)總體框圖3 系統(tǒng)硬件選擇及特性3.1 主控制器的選擇按照系統(tǒng)的設計功能要求，本系統(tǒng)的設計必須采用單片機軟件系統(tǒng)實現，用單片機的自動控制能力來配合按鍵控制，來控制紅外、聲控模塊及顯示、揚聲器。對于單片機的選擇，如果用8031系列，由于它沒有內部RAM，系統(tǒng)又需要大量內存存儲數據，因而不可用；51系列單片機的ROM為4K，對于本文設計的系統(tǒng)可能有點小，這里選用AT89S52

6、，它有8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器,AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器 1 。AT89S52單片機的主要特性如下2： （1）主要性能與MCS-51單片機產品兼容 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器 1000次擦寫周期 全靜態(tài)操作：0Hz-33Hz 三級加密程序存儲器 32個可編程I/O口線 三個16位定時器/計數器 八個中斷源 全雙工UART串行通道 低功耗空閑和掉電模式 （2）功能特性描述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存儲器2。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51產品指令

7、和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash, 256字節(jié)RAM， 32位 I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個 16位 定時器/計數器，一個6向量 2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。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、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式

8、下,RAM內容被保存，振蕩器被凍結, 單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復位為止3。（3）引腳圖AT89S52單片機有40個引腳，引腳圖如圖3.1所示。圖3.1 AT89S52引腳圖各引腳所表示的內容如下： VCC：電源 GND：接地 P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下, P0具有內部上拉電阻。在 flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1口：P1口是

9、一個具有內部上拉電阻的 8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅動4個 TTL邏輯電平。對 P1端口寫“1”時,內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因,將輸出電流(IIL)。此外,P1.0和P1.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入(P1.0/T2)和時器/計數器2的觸發(fā)輸入(P1.1/T2EX),具體如下表3.1所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 P1口引腳的第二功能如表3.1所示。表3.1 P1口引腳的第二功能表引腳號 第二功能P1.0T2(定時器/計數器T2的外部計數輸入),時鐘輸出P1.1T2EX(定時器

10、/計數器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制)P1.5MOSI(在系統(tǒng)編程用) P1.6MISO(在系統(tǒng)編程用) P1.7SCK(在系統(tǒng)編程用) P2口：P2口是一個具有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O口，P2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對 P2端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因,將輸出電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器(例如執(zhí)行MOVX DPTR) 時，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口使用很強的內部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX RI)訪問外部數據存儲

11、器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3口：P3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅動 4個TTL邏輯電平。對 P3端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因,將輸出電流(IIL)。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表3.2所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。P3口引腳的第二功能如表3.2所示。表3.2 P3口引腳的第二功能 引腳號 第二功能P3.0RXD(串行輸入)P3.1TXD(串

12、行輸出) P3.2INT0(外部中斷 0) P3.3INT1(外部中斷 1) P3.4T0(定時器0外部輸入) P3.5T1(定時器1外部輸入)P3.6WR(外部數據存儲器寫選通)P3.7RD(外部數據存儲器寫選通) RST：復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位。看門 狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。ALE/PROG:地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳(PROG)也用作

13、編程輸入脈沖。在一般情況下,ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖,可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而,特別強調,在每次訪問外部數據存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要通過將地址為8EH的SFR的第 0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置 “1”, ALE僅在執(zhí)行 MOVX或MOVC指令時有效。否則,ALE將被微弱拉高。這個 ALE使能標志位(地址為8EH的SFR的第0位)的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效4。 PSEN：外部程序存儲器選通信號（PSEN)是外部程序存儲器選通信號。當 AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而 在訪問外部數據存

14、儲器時，PSEN將不被激活。 EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令,EA必須接GND。為了執(zhí)行內部程序指令,EA應該接VCC。在flash編程期間,EA也接收12伏VPP電壓。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。存儲器結構 MCS-51器件有單獨的程序存儲器和數據存儲器。外部程序存儲器和數據存儲器都可以 64K尋址。程序存儲器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。 對于AT89S52，如果 EA接 VCC，程序讀寫先從內部存儲器(地址為 0000H1FFFH)開

15、始，接著從外部尋址，尋址地址為:2000HFFFFH。數據存儲器：AT89S52有 256字節(jié)片內數據存儲器。高 128字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。當一條指令訪問高于7FH的地址時，尋址方式決定 CPU訪問高 128字節(jié) RAM還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器(SFR) 5。例如，下面的直接尋址指令訪問0A0H(P2口)存儲單元： MOV 0A0H , #data 使用間接尋址方式訪問高 128字節(jié) RAM。例如,下面的間接尋址方式中，R0內容為 0A0H,訪問的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口(它的地

16、址也是0A0H)。 MOV R0 , #data 堆棧操作也是簡介尋址方式。因此,高128字節(jié)數據RAM也可用于堆?？臻g。 （5）中斷 AT89S52有6個中斷源：兩個外部中斷(INT0和INT1),三個定時中斷(定時器0、1、2)和一個串行中斷。中斷允許控制寄存器如表3.3所示。表3.3 中斷允許控制寄存器符號位地址功能EAIE.7中斷總允許控制位。EA=0，中斷總禁止；EA=1，各中斷由各自的控制位設定。 -IE.6預留 ET2 IE.5定時器2中斷允許控制位 ES IE.4串行口中斷允許控制位 ET1 IE.3定時器1中斷允許控制位 EX1 IE.2外部中斷1允許控制位 ET0 IE.1

17、定時器0中斷允許控制位 EX0 IE.0外部中斷0允許控制位每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE中的相關中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個中斷允許總控制位EA,它能一次禁止所有中斷。如表3.3所示，IE.6位是不可用的。對于AT89S52， IE.5位也是不能用的。用戶軟件不應給這些位寫1。它們?yōu)锳T89系列新產品預留。定時器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。程序進入中斷服務后， 這些標志位都可以由硬件清0。實際上，中斷服務程序必須判定是否是TF2或 EXF2激活中斷，標志位也必須由軟件清0。定時器0和定時器 1標志位TF0和TF1在計數溢出

18、的那個周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來6。然而，定時器2的標志位TF2在計數溢出的那個周期的S2P2被置位，在同一個周期被電路捕捉下來。3.2 時鐘控制模塊的選擇該系統(tǒng)報警器啟動和結束時間需要通過時鐘模塊進行計時控制，本系統(tǒng)設計有兩種時鐘控制模塊可供選擇使用。一是使用專用時鐘芯片，使用微控制器控制專用時鐘芯片實現計時控制，這種方案有著計時精度高、控制簡單的優(yōu)點，而且更易于實現日期/時間顯示、定時烹調等計時擴展功能；二是采用MCU內部定時器，AT89S52內部含有3個定時器，可以利用一個定時器與程序計數器相結合的方式，在系統(tǒng)晶振的驅動下，產生標準時鐘頻率。綜上比較由于

19、MCU內部定時器具有較好的靈活性、較少的電路器件和較高的性價比，而且通過精確的軟件補償使精度完全可以滿足控制需要，所以選擇該定時器完成設計。 3.3 紅外元器件的選擇紅外線掃描是此報警器系統(tǒng)的重要組成部分，這兒有收發(fā)一體化元件和獨立收、發(fā)紅外元件兩種。如果使用發(fā)射接收一體化元件，這是一個把接收與發(fā)射做在一起的元件如TCRT5000，使用時不用考慮接收端與發(fā)射端是否對齊，因此使用這種元件，會使電路變的更方便；第二個是使用獨立的發(fā)射、接收紅外元件，這是兩個元件，一個是接收的，一個是發(fā)射的，在使用安裝這種元件時，要把接收端與發(fā)射端的對齊才能使用，這樣會帶來給多的不便。 由于發(fā)射接收一體化元件使用起來

20、會更方便，所以選擇TCRT5000來完成設計。紅外元器件的主要性能如下：光感測器是利用光敏元件將光訊號轉換為電訊號的感測器?，F在常用光敏元件的感應波長在可見光波長附近，如紅外線波長和紫外線波長。光感測器不只是應用于光的測量，更常用于作為探測元件，組成其它類型的感測器，對非電量或溫度進行檢測，只要將這些非電量轉換為光訊號的變化，便可實現對非電量的檢測。目前典型的光感測器有紅外感測器、紫外線感測器色彩感測器、CCD圖像感測器等，但具體每種光感測器采用的光敏元件和工作原理是有一定的差別7。紅外線感測器采用熱電型紅外線光敏元件和量子型紅外線光敏元件來制作。我們常用來作防盜報警、來客告知和非接觸開關等。

21、紅外線領域的熱釋電感測器就是采用熱電型紅外線光敏元件來制作。還有一種有兩個管即發(fā)射管和接收管的紅外感應器，這兩個管的外型像發(fā)光二極管，紅外接收管的反向暗阻，一般都在幾十兆以上，而在有紅外照射的情況下，電阻會降至200k至500k左右（由光照強度和管子的特性決定）。常用的紅外系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍

22、、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣：用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉距法來粗略判定8。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路9。接收管PT334性能指標10：有效波長范圍：840-1200

23、nm； 導電電流：2.0mA-20mA；飽和特性：Vce(sat）0.4V；上升/下降時間：15us；紅外線發(fā)射管：IR333-A；電壓：1.2-1.5V。3.4 鍵盤電路的選擇用戶可以通過鍵盤設置報警的條件，而對于鍵盤電路的選擇也是有兩種，一是獨立式鍵盤電路，獨立式鍵盤的各個按鍵相互獨立，每個按鍵獨立地與一根數據輸入線（即單片機并行口或其他接口芯片的并行口相連）。在按鍵較多的情況下由于其占用的I/O口線多而不采用獨立式鍵盤電路；二是矩陣式鍵盤電路，矩陣式鍵盤采用行列式結構，按鍵設置在行列的交點上，當口線數量為8時，可以將4根口線定義為行線，另4根口線定義為列線，形成44鍵盤，可以配置16個按

24、鍵11。由于設計中采用數個鍵盤，故采用矩陣式鍵盤電路。3.5發(fā)聲器件的選擇系統(tǒng)采用一個蜂鳴器來作為報警系統(tǒng)， 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場來驅動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅動它，單片機IO引腳輸出的電流較小，單片機輸出的TTL電平基本上驅動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路12。S52增強型單片機實驗板通過一個三極管2N3906來放大驅動蜂鳴器.。蜂鳴器的正極接到VCC（5V）電源上面，蜂鳴器的負極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級B經過限流電阻R7后由單片機的P1.3引腳控制，當P1.3輸出高電平時，三極管Q1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當

25、P1.3輸出低電平時，三極管Q1導通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制P1.3腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關閉13。在本系統(tǒng)中蜂鳴器模塊電路如圖3.2所示。圖3.2 蜂鳴器模塊電路蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，它廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電話機等電子產品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型14。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴

26、片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成，當接通電源后（1.515V直流工作電壓），多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲15。此次設計用到的蜂鳴器是電磁式蜂鳴器，如圖3.3所示。圖3.3電磁式蜂鳴器4系統(tǒng)硬件電路設計4.1紅外報警電路設計系統(tǒng)采用一個發(fā)光二極管來作為報警系統(tǒng)，發(fā)光二極管顯示電路圖如圖4.1所示。當p1.2=1時，二極管獲得一個高電平，又因二極管另一端接地，所以二極管被點亮。圖4.1 發(fā)光二極管顯示電路本次采用PT334、IR333紅外傳感元件，來判斷元件之間光線是否有斷開的采集并轉換成電平信號，直接輸出數字量

27、，可以直接和單片機進行通訊，然后單片機根據這個信號做出報警反應，紅外接收電路如圖4.2所示，電源為電路提供5V的電壓。圖4.2 紅外接收電路4.2聲控電路設計本次采用聲控元件駐極體話筒也叫咪咪頭作為聲控傳感器，來實現對聲音的采集和轉換，直接輸出數字量，可以直接把數據傳給單片機，與單片機進行通訊，大大簡化了電路的復雜度。聲控模塊電路如圖4.3所示。圖 4.3聲控模塊電路由于實際電容器的電容量很小，輸出的電信號極為微弱，輸出阻抗極高，可達數百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個專用的場效應管和一個二極管復合組成阻抗變換器。 駐極體話筒的特性如下：1.駐極體話筒

28、具有體積小，頻率范圍寬，高保真和成本低的特點，目前，已在通訊設備，家用電器等電子產品中廣泛應用。話筒的基本結構由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極（被稱為背電極）構成。駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當聲波引起駐極體薄膜振動而產生位移時；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數始終保持恒定，根據公式：Q =CU 所以當C變化時必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號

29、，實現聲電的變換。駐極體話筒的結構圖如圖4.4所示。圖4.4駐極體話筒的結構圖2.駐極體話筒的特性參數工作電壓：1.5-12v，常用的有1.5v，3v，4.5v三種； 工作電流：0.1mA-1mA之間； 輸出阻抗一般小于2K(歐姆)；靈敏度：單位（伏/帕），國產的分為4檔，紅點（靈敏度最高）黃點，藍點，白點（靈敏度最低）；頻率響應：一般較為平坦；指向性：全向。等效噪聲級：小于35分貝。4.3鍵盤電路設計本系統(tǒng)采用行列式矩陣鍵盤電路如圖4.5所示。鍵盤的列線一端經電阻接+5V電源，另一端接單片機的輸入口，各行線接輸出口，另一端懸空。為判斷有沒有鍵被按下，可先經輸出口向所有列線輸出低電平，然后再經

30、輸入口輸入各行線狀態(tài)。若各列線狀態(tài)皆為低電平，則表明沒有鍵按下；若各列線狀態(tài)中有低電平出現，則表明有鍵按下。圖4.5行列式矩陣鍵盤電路在掃描鍵盤過程中應該注意一下問題：（1）當操作者按下或松開按鍵時，按鍵會產生機械抖動。這種抖動經常發(fā)生在按下或松開的瞬間，一般持續(xù)幾到十幾毫秒，抖動時間隨按鍵的結構不同而不同，在掃描鍵盤鍵盤過程中，必須想辦法消除按鍵抖動，否則會引起錯誤。消除按鍵抖動可以用硬件電路來實現，例如，用R-S觸發(fā)器來鎖定按鍵的狀態(tài)，以消除抖動的影響。也可以利用現成的專用消抖電路，如MC14490就是六路消抖電路。較為簡單的方法是用軟件延時方法來消除按鍵的抖動，也就是說一旦發(fā)現有鍵按下，

31、就延時20ms以后再檢測按鍵的狀態(tài)。這樣就避開按鍵發(fā)生抖動的那一段時間，使CPU能可靠地讀按鍵狀態(tài)。在編制鍵盤掃描程序時，只要發(fā)現按鍵狀態(tài)有變化，即無論是按下還是松開，程序都應當延時20ms以后在進行其他操作。 （2）在鍵盤掃描時，應防止按一次鍵而有多個對應鍵值輸入的情況。這種情況的發(fā)生是由于掃描速度和鍵處理速度較快，當某一個按下的鍵還未松開時，鍵掃描程序和鍵處理程序已經執(zhí)行多遍。這樣由于程序執(zhí)行和按鍵動作不同步而造成按一次鍵有多個鍵值輸入的錯誤狀態(tài)。為避免發(fā)生這種情況，必須保證一次鍵，CPU只對該鍵作一次處理。為此，在鍵掃描程序中不僅要檢測是否有按鍵按下，在有按鍵按下的情況，做一次處理，而且

32、在鍵處理完畢后，還應檢測按下的鍵是否松開，只有當按下的鍵松開以后，程序才往下執(zhí)行。這樣每按一個鍵，只作一個鍵處理，使兩者達到同步，消除按一次按鍵有多次鍵值輸入的錯誤情況。開關編號對應的鍵值如表4.1所示。 表4.1鍵值表 開關編號鍵值開關編號鍵值S10X11S90X44S20X12S100X81S30X14S110X82S40X21S120X84S50X22S130X18S60X24S140X28S70X41S150X48S80X42S160X885系統(tǒng)軟件設計5.1 主程序流程圖主程序流程圖如圖5.1所示。本系統(tǒng)軟件設計采用循環(huán)查詢來處理紅外與聲控模塊，一旦觸發(fā)就通過中斷來處理信息，并給出警

33、報。圖5.1主程序流程圖5.2 各個子程序流程圖5.2.1 紅外線掃描子程序流程圖紅外線掃描子程序流程圖如圖5.2所示。 圖5.2紅外線掃描子程序流程圖 圖5.3聲控掃描子程序流程圖5.2.2 聲控掃描子程序流程圖聲控掃描子程序流程圖如圖5.3所示。5.2.3鍵盤處理子程序流程圖鍵盤處理子程序流程圖如圖5.4所示。圖5.4鍵盤處理子程序流程圖1. 鍵盤程序流程圖（1）A鍵開始子程序流程圖如圖5.5所示。圖5.5 A鍵開始子程序流程圖（2）B鍵暫停子程序流程圖如圖5.6所示。圖5.6 B子程序流程圖（3）C鍵系統(tǒng)設置子程序流程圖如圖5.7所示。圖5.7 C鍵系統(tǒng)設置子程序流程圖（4）D鍵復位子程

34、序流程圖如圖5.8所示。圖5.8 D鍵復位子程序流程圖（5）E鍵停止子程序流程圖如圖5.9所示。圖5.9 E鍵停止子程序流程圖6系統(tǒng)整機調試及誤差分析6.1系統(tǒng)整機調試在J2處加上電源并按下按鍵A鍵，系統(tǒng)就可以開始工作。1)當啟動系統(tǒng)時，沒有按下A鍵（開始）的話，系統(tǒng)沒有工作，蜂鳴器和發(fā)光二極管也不工作。2)具有5種按鍵功能，A鍵開始，B鍵暫停，C鍵設置系統(tǒng)的運行時間，D鍵復位， E鍵停止。3)C鍵設置功能，按下C鍵后，可通過鍵盤上的1-9的九個數字進行設置啟動的時間和結束的時間，時間到后，停止運行。4)報警功能，當電路觸發(fā)報警時，蜂鳴器會響，發(fā)光二極管發(fā)亮。6.2 誤差分析1)防盜報警器故障

35、引起的誤報警 產品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內，不能完成規(guī)定的功能，稱為故障。故障的類型有損壞性故障和漂移性故障。損壞性故障包括性能全部失效和突然失效。這類故障通常是由元器件的損壞或生產工藝不良(如虛焊等)造成。 漂移性故障是指元器件的參數和電源電壓的漂移所造成的故障。例如：溫度過高會導致電阻阻值的變化，此時設備表現為時好時壞。事實上，環(huán)境溫度、元件制造工藝、設備制造工藝、使用時間、儲存時間及電源負載等因素都可能導致元器件參數的變化，產生漂移性故障。無論是損壞性故障還是漂移性故障都將使系統(tǒng)誤報警，要減少由此產生的誤報警必須提高產品的設計水平和工藝水平，在作系統(tǒng)設計的同時，還需作可行性設計，如冗

36、余設計、三防設計(防潮、防鹽霧、防霉菌)等。在此基礎上，提高產品制造過程的可行性，如對元器件質量的嚴格篩選。2)報警器設計引起的誤報警 設計要求十分熟悉報警器的原理、特點、適用范圍和局限性。排布元件時要注意元件與元件之間的干擾。3)報警器安裝引起的誤報警報警器安裝位置、安裝角度、防護措施以及系統(tǒng)布線等方面。例如：將被動紅外入侵探測器對著空調、換氣扇安裝時，將會引起系統(tǒng)的誤報警；室外用主動紅外探測器如果不作適當的遮陽防護(有遮陽罩的最好也作防護)，勢必會引起系統(tǒng)的誤報警；報警線路與動力線、照明線等強電線路間距小于1.5m時，而未加防電磁干擾措施，系統(tǒng)亦將產生誤報警。4)用戶使用不當引起的誤報警由

37、于用戶使用不當常常會引起報警系統(tǒng)的誤報警。例如：打開報警器后發(fā)射與接收之間有物體阻隔5)環(huán)境引起的誤報警由于環(huán)境引起的誤報警是指報警系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下產生的，從原理上講是不可避免的，而事實又是不需要的，屬于誤報警。例如：老鼠在防范區(qū)出沒；寵物在居室內走動等其它聲音或者物體經過而觸發(fā)，造成誤報警。隨著傳感技術、計算機技術的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的推廣應用，報警系統(tǒng)智能化程度將不斷提高，環(huán)境噪擾引起的誤報警現象必將隨之降低。結論系統(tǒng)以AT89S52芯片為核心部件，根據電子線路綜合測試、數字電子技術以及單片機原理的知識，通過軟件實現了紅外聲控報警的可編程智能定時控制，且各項功能基本達到了設計要求，例如實現了按鍵設置時間倒計時，蜂鳴器和發(fā)光二級管的報警，以及結束系統(tǒng)工作等基本要求。在系統(tǒng)的設計過程中，力求硬件線路簡單，充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點，并最大限度挖掘單片機片內資源，來滿