電子技術(shù)-震動(dòng)防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...震動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì)專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)2014年11月1日目錄TOC\o"1-3"\u摘要1引言21.緒論31.1設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和意義31.1.1設(shè)計(jì)防盜報(bào)警器的內(nèi)容31.1.2設(shè)計(jì)防盜報(bào)警器的意義31.2防盜報(bào)警器的分類及其介紹31.2.1被動(dòng)式紅外傳感器31.2.2主動(dòng)式紅外探測器32.硬件電路的設(shè)計(jì)42.1家居防盜報(bào)警器的硬件組成42.2家居防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)42.2.1電源設(shè)計(jì)42.2.2人體紅外采集電路設(shè)計(jì)52.2.3控制、顯示電路設(shè)計(jì)63.軟件的設(shè)計(jì)133.1keil應(yīng)用133.2protel99se應(yīng)用133.3程序流程圖154.系統(tǒng)分析與調(diào)試16結(jié)論18參考文獻(xiàn)19致謝20附錄1原理圖21附錄2仿真圖22附錄3源程序23震動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì)摘要：本文中介紹了一些比擬常見的安防報(bào)警系統(tǒng)及應(yīng)用。此處來設(shè)計(jì)其中比擬實(shí)用的振動(dòng)報(bào)警器。提出了兩種設(shè)計(jì)方案——純電路式及基于單片機(jī)式。此次主要以基于單片機(jī)的振動(dòng)報(bào)警器為中心，簡要介紹了單片機(jī)的開展和應(yīng)用，闡述了電路與程序的設(shè)計(jì)方法。期望可以到達(dá)當(dāng)檢測到有振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲的目的。整個(gè)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡單、容易實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)出的振動(dòng)報(bào)警器適用于家庭報(bào)警。該報(bào)警器具有誤報(bào)率較低、安裝和配置容易、本錢低、能量消耗少、使用非常方便的特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)的原理是震動(dòng)傳感器將震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過LM393電壓比擬器，輸出電平信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)電平信號(hào)做出報(bào)警輸出，數(shù)碼管顯示出信號(hào)發(fā)出的具體范圍?？梢詰?yīng)用于家居防盜、倉庫防盜等多種防盜場合，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和良好的市場前景。關(guān)鍵詞：震動(dòng)報(bào)警，單片機(jī)，防盜系統(tǒng)1.緒論自改革開放以來，隨著科技的普及，人們的生活和文化知識(shí)水平得到了很大的提升，但是同時(shí)一些不穩(wěn)定的社會(huì)因素也隨之而來了，這樣就促成了人們對安防意識(shí)的加強(qiáng)。而隨著安防技術(shù)的不斷開展，安防報(bào)警系統(tǒng)也開場應(yīng)用于家庭生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、機(jī)動(dòng)車、通信、防災(zāi)等領(lǐng)域，安防設(shè)備的種類也越來越多，主要是根據(jù)環(huán)境的需要不同而安裝適宜的安防設(shè)備。而安防設(shè)備中除了如監(jiān)控?cái)z像類的設(shè)備是由人工監(jiān)視并對看到的事情做出相應(yīng)的處理之外，最多見的還是安防報(bào)警系統(tǒng)，可以到達(dá)自動(dòng)報(bào)警去提醒人們某個(gè)事件的發(fā)生。1.1安防報(bào)警系統(tǒng)簡介按照壞境需要來分，安防報(bào)警系統(tǒng)主要可以分為電路防盜報(bào)警、機(jī)動(dòng)車用報(bào)警器、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用報(bào)警器和日常生活用報(bào)警器[1]等。1.1.1電路防盜報(bào)警器電路防盜報(bào)警有很多種類，例如斷線式防盜報(bào)警器、感應(yīng)式防盜報(bào)警器、紅外線反射式防盜報(bào)警器、觸摸式防盜報(bào)警器、無線防盜報(bào)警器、振動(dòng)式防盜報(bào)警器、聲控式防盜報(bào)警器等多種報(bào)警器都屬于防盜報(bào)警電路。這些報(bào)警電路比擬簡單，是由電路來實(shí)現(xiàn)報(bào)警的，而且實(shí)用型比擬普遍。以斷線式防盜報(bào)警器為例，它的本錢比擬低，制作比擬容易，可適用的范圍比擬大，它被廣泛應(yīng)用于家庭、商店、倉庫或者果園、魚塘等防盜監(jiān)控場所中。斷線式防盜報(bào)警器電路是由檢測電路、報(bào)警控制電路、音頻放大電路組成。其檢測電路主要是時(shí)時(shí)檢測戒備線的狀態(tài)，假設(shè)發(fā)現(xiàn)戒備線被打斷，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，由報(bào)警控制電路來控制報(bào)警器工作，聲音經(jīng)過音頻放大電路放大后輸出發(fā)出警報(bào)聲音。其他的防盜報(bào)警器的工作原理電路組成與斷線式相似，只是其檢測電路局部不一樣。像觸摸式、聲控式的應(yīng)用有樓道感應(yīng)式燈泡等，只是報(bào)警電路換成了燈泡電路了。而感應(yīng)式、反射式可以應(yīng)用于監(jiān)測某一點(diǎn)有無生物接近等處，其主要部件為傳感器。無線防盜報(bào)警系統(tǒng)則參加了無線信號(hào)發(fā)送器及接收器，使得可監(jiān)控的距離更遠(yuǎn)而不受限于電路導(dǎo)線。1.1.2機(jī)動(dòng)車用報(bào)警器在現(xiàn)在的社會(huì)中，機(jī)動(dòng)車的數(shù)量越來越多，而為了機(jī)動(dòng)車的安全，機(jī)動(dòng)車用報(bào)警器就應(yīng)運(yùn)而生了。例如可以對汽車油壓、氣壓、溫度及速度進(jìn)展檢測的汽車多功能報(bào)警器，它可以在汽車油壓偏低、氣壓偏低或發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高、車速過快時(shí)而發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員排出故障、以便行車安全。而事實(shí)上，現(xiàn)在的機(jī)車中多已安裝了油量監(jiān)測報(bào)警器了，它會(huì)對機(jī)車油量進(jìn)展監(jiān)控，當(dāng)油量低于某值時(shí)會(huì)提示駕駛員加油，而如合肥等城市的公交車上已經(jīng)安裝了機(jī)車超速報(bào)警裝置，當(dāng)公交車車速大于某值時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)提示駕駛員已超速等。另外，還有一種常見的機(jī)動(dòng)車報(bào)警裝置，即當(dāng)機(jī)動(dòng)車在倒車時(shí)，會(huì)發(fā)出“倒車，請注意！〞的語音警示語，以提示車后的人進(jìn)展回避。以及汽車防盜報(bào)警器，它具有斷線和聲控觸發(fā)報(bào)警功能，當(dāng)車門、車窗被翻開，電源鎖被開啟，車體被移動(dòng)時(shí)，報(bào)警器會(huì)被觸發(fā)而發(fā)出響亮的警報(bào)聲。而現(xiàn)在很多的摩托車、電瓶車等大多都安裝了防盜報(bào)警系統(tǒng)。1.1.3工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用報(bào)警器在工業(yè)應(yīng)用方面，最常見的應(yīng)該是有毒物質(zhì)超限報(bào)警器了。如礦井中的瓦斯氣體超限報(bào)警器等。它能時(shí)時(shí)地去測量礦井中瓦斯氣體的濃度，并可以在含量即將超標(biāo)，可能會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)便發(fā)出警報(bào)，以提醒工人們可以迅速的離開。相似的還有可燃?xì)怏w報(bào)警器等。在農(nóng)業(yè)方面，有溫度、濕度超限報(bào)警器等。例如在大棚生產(chǎn)中，必須要保持一個(gè)適宜的溫度和濕度，此類報(bào)警器則是時(shí)時(shí)地測量大棚中的空氣濕度和溫度，并在過低或者過高時(shí)發(fā)出警報(bào)，提示人們做出相應(yīng)得對策。另外一方面，由于現(xiàn)在自然災(zāi)害比擬嚴(yán)重，而且發(fā)生的很突然，所以一些報(bào)警器也被制造出來，例如火山口溫度超限報(bào)警器、地震報(bào)警器等等。它們可以檢測火山口的溫度或者地殼中的變化，并采集數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的處理、比擬和推測，來預(yù)測當(dāng)?shù)厥欠駮?huì)發(fā)生自然災(zāi)害，以提前發(fā)出警報(bào)，減少傷亡。1.1.4日常生活用報(bào)警器報(bào)警器的應(yīng)用已經(jīng)深入到了我們的日常生活中，除了有水開報(bào)警器、制止吸煙報(bào)警器等等，比擬常見的有視力保護(hù)報(bào)警器。此報(bào)警器已經(jīng)普遍嵌入在臺(tái)燈中，它通過感應(yīng)一定范圍內(nèi)是否有物體進(jìn)入來判斷人們是否離書本距離太近了。當(dāng)感應(yīng)到時(shí)，則會(huì)發(fā)出警報(bào)，提示人們注意視力。而另外一個(gè)常見的應(yīng)用之處事在醫(yī)院中，為病人呼叫報(bào)警器。有的時(shí)候，醫(yī)生和護(hù)士是無法時(shí)刻呆在病人的身邊的，這樣的話，病人假設(shè)想有什么要求，需要醫(yī)生或者護(hù)士的時(shí)候，便可以按下報(bào)警器啟動(dòng)按鈕，總控制室會(huì)顯示“報(bào)警〞的病房號(hào)、病床號(hào)等并提供應(yīng)醫(yī)生和護(hù)士，這樣，他們就可以迅速的趕往病人處了。綜上所述，安防報(bào)警系統(tǒng)得應(yīng)用是很廣泛的?，F(xiàn)在除了保安等一些以人力為中心的安防部門之外，還有一種比擬流行的智能報(bào)警系統(tǒng)。在此處，將會(huì)設(shè)計(jì)一款智能振動(dòng)報(bào)警器。振動(dòng)報(bào)警器可以用于家庭門窗防盜2.硬件電路的設(shè)計(jì)2.1震動(dòng)報(bào)警器的硬件組成家居防盜報(bào)警器主要是由人體探測器(紅外探測信號(hào))、中央控制單元、數(shù)字顯示單元、報(bào)警電路、按鍵控制電路和電源電路等局部組成。其框圖如圖1所示。聲光報(bào)警模塊震動(dòng)傳感器模塊數(shù)碼管顯示模塊電源模塊按鍵模塊晶振電路單片機(jī)聲光報(bào)警模塊震動(dòng)傳感器模塊數(shù)碼管顯示模塊電源模塊按鍵模塊晶振電路單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位電路圖1震動(dòng)報(bào)警器的組成框圖按鍵的功能就是對報(bào)警器進(jìn)展布防或撤防，震動(dòng)報(bào)警傳感器有震動(dòng)檢測局部和LM393電壓比擬器組成。工作方式是通過LM393判斷震動(dòng)傳感器是否有信號(hào)，有信號(hào)就輸出電平給單片機(jī)。單片機(jī)處理后再判斷接收的是否為按鍵的信號(hào)還是探測器的異常信號(hào)，再分別處理，假設(shè)是異常信號(hào)則開啟報(bào)警電路與顯示電路，假設(shè)是按鍵的信號(hào)就是實(shí)現(xiàn)撤防或布防的功能。2.2家居防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)2.2.1電源設(shè)計(jì)考慮采用典型的變壓器降壓，全波整流，電容濾涉及集成電路穩(wěn)壓的思路進(jìn)展設(shè)計(jì)。由于單片機(jī)及后續(xù)的無線接收電路等都用5V作為工作電源，所以在經(jīng)整流和濾波電路后再用三端集成穩(wěn)壓電路進(jìn)展穩(wěn)壓，為后續(xù)電路提供穩(wěn)定可靠的5V直流電源，三端穩(wěn)壓集成電路采用LM7805。具體電路圖如圖5。圖5電源電路圖2.2.2震動(dòng)采集電路設(shè)計(jì)使用振動(dòng)傳感器來檢測門窗的振動(dòng)，并使用LM393比擬器比擬傳感器電壓和設(shè)置電壓值，當(dāng)有震動(dòng)時(shí)，輸出信號(hào)，單片機(jī)來承受LM393傳遞來的信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)來控制報(bào)警電路。原理框圖如以下列圖。圖2方案二原理框圖用程序使單片機(jī)時(shí)刻檢測傳感器傳來的信號(hào)，并根據(jù)此信號(hào)來控制報(bào)警電路是否報(bào)警。震動(dòng)檢測局部原理圖如以下列圖：2.2.3控制、顯示電路設(shè)計(jì)由于控制、顯示、報(bào)警電路都是圍繞單片機(jī)進(jìn)展，所以放在一起闡述。STC89C51為主要的中央處理系統(tǒng)，單片機(jī)是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計(jì)算機(jī)，這些元件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘部件的集成和I/O接口電路。由于單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、可靠性高、開發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代電子技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能儀表中單片機(jī)是應(yīng)用最多、最活潑的領(lǐng)域之一。在控制領(lǐng)域中,現(xiàn)如今人們更注意計(jì)算機(jī)的底本錢、小體積、運(yùn)行的可靠性和控制的靈活性。在各類儀器、儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動(dòng)化程度和精度，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，簡化儀器儀表的硬件構(gòu)造，提高其性能價(jià)格比?！惨弧砈TC89C51主要功能、性能參數(shù)如下：〔1〕內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)51內(nèi)核，機(jī)器周期：增強(qiáng)型為6時(shí)鐘，普通型為12時(shí)鐘;〔2〕工作頻率范圍：0~40MHZ，相當(dāng)于普通8051的0~80MHZ;〔3〕STC89C51RC對應(yīng)Flash空間：4KB;〔4〕內(nèi)部存儲(chǔ)器〔RAM)：256B;〔5〕定時(shí)器\計(jì)數(shù)器：3個(gè)16位；〔6〕通用異步通信口〔UART〕1個(gè)；〔7〕中斷源:8個(gè)；〔8〕有ISP(在系統(tǒng)可編程〕\IAP(在應(yīng)用可編程),無需專用編程器\仿真器；〔9〕通用I\O口：32\36個(gè)；〔10〕工作電壓：3.8~5.5V；〔11〕外形封裝：40腳PDIP、44腳PLCC和PQFP等?！捕砈TC89C51單片機(jī)的引腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)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(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)展校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1〞時(shí)，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(shí)，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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)展存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1〞時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)展讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)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〔ILL〕這是由于上拉的緣故。P3.0RXD〔串行輸入口〕P3.1TXD〔串行輸出口〕P3.2/INT0〔外部中斷0〕P3.3/INT1〔外部中斷1〕P3.4T0〔記時(shí)器0外部輸入〕P3.5T1〔記時(shí)器1外部輸入〕P3.6/WR〔外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通〕P3.7/RD〔外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通〕P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。I/O口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)以完成不同的操作。這是由硬件自動(dòng)完成的，不需要我們操心，1然后再實(shí)行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯(cuò)，為什么看上面的圖，如果不對端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q^為1加到場效應(yīng)管柵極的信號(hào)為1，該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時(shí)即使引腳上輸入的信號(hào)為1，也會(huì)因端口的低阻抗而使信號(hào)變低使得外加的1信號(hào)讀入后不一定是1。假設(shè)先執(zhí)行置1操作，則可以使場效應(yīng)管截止引腳信號(hào)直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入，由于在輸入操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作，所以這類I/O口被稱為準(zhǔn)雙向口。STC89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。接下來讓我們再看另一個(gè)問題，從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差異，除了P1口外P0P2P3口都還有其他的功能。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，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(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想制止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE制止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器〔0000H-FFFFH〕，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源〔VPP〕。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。STC89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。在STC89C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體〔簡稱晶振〕，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。電容的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5-30pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.2-12MHz間選擇，典型值為12MHz和11.0592MHz。當(dāng)在STC89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作，按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)過電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。最小系統(tǒng)如圖10所示。圖10單片機(jī)最小系統(tǒng)電路最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心局部，通過對其進(jìn)展存儲(chǔ)器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。STC89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單﹑可靠。用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，構(gòu)造如圖2-3所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。時(shí)鐘電路復(fù)位電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路51系列單片機(jī)I/O接口時(shí)鐘電路復(fù)位電路STC89C51單片機(jī)I/O口圖11單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖(1)時(shí)鐘電路STC89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖2-4所示。在STC89C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5~30pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.2~12MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。圖12STC89C51內(nèi)部時(shí)鐘電路(2)復(fù)位電路當(dāng)在STC89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作(假設(shè)該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài))。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充放電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST(9)端與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見圖2-5。時(shí)鐘頻率用11.0592MHZ時(shí)C取10uF,R取10kΩ。圖13STC89C51復(fù)位電路〔四〕STC89C51中斷技術(shù)概述中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)中斷請求源提出的服務(wù)請求，并作出快速響應(yīng)、及時(shí)處理。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)中斷請求源發(fā)出中斷請求時(shí)，如果中斷請求被允許，單片機(jī)暫時(shí)中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中斷服務(wù)請求。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請求后，再回到原來被中止的程序之處〔斷點(diǎn)〕，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。圖14為整個(gè)中斷響應(yīng)和處理過程。 圖14中斷響應(yīng)和處理過程如果單片機(jī)沒有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時(shí)間可能會(huì)浪費(fèi)在查詢是否有服務(wù)請求發(fā)生的定時(shí)查詢操作上。采用中斷技術(shù)完全消除了單片機(jī)在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大地提高了單片機(jī)的工作效率和實(shí)時(shí)性。顯示電路是由一位共陽數(shù)碼管顯示，單片機(jī)控制數(shù)碼管每段的上下電平，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。常用的七段顯示器的構(gòu)造如圖以下列圖所示。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器(如圖9所示)，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器(如圖c所示)。1位顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管a~g控制七個(gè)筆畫〔段〕的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡單，使用方便。此外，要畫出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能進(jìn)展正確的字型段碼編碼。才能顯示出正確的數(shù)字來?！瞐〕外形〔b〕共陽極(C)共陰極圖15數(shù)碼管引腳數(shù)碼管使用本卷須知說明：〔1〕數(shù)碼管外表不要用手觸摸，不要用手去弄引角；〔2〕焊接溫度：260度；焊接時(shí)間：5S〔3〕外表有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來。該設(shè)計(jì)有報(bào)警電路，布放狀態(tài)下檢測到人時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)聲提示，LED同時(shí)會(huì)亮起，直到主人按下撤防，才會(huì)停頓鳴叫，控制引腳接在P1.2引腳上，利用三極管當(dāng)做開關(guān)電路可以保護(hù)單片機(jī)，還可以起到放大電流的作用，當(dāng)三極管基極為高電平時(shí)，發(fā)射極截止，為低電平時(shí)，發(fā)射極導(dǎo)通。報(bào)警模塊如圖16所示。圖16聲光報(bào)警模塊3.軟件的設(shè)計(jì)3.1keil應(yīng)用KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、構(gòu)造性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能表達(dá)高級(jí)語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹KeilC51開發(fā)系統(tǒng)各局部功能和使用。Keil_c軟件界面如圖17：圖17Keil_c軟件界面該軟件是一款集編程和仿真于一體的軟件，它支持匯編、C語言及二者的混合編程。3.2protel99se應(yīng)用Protel99SE是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件。Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源--地層和16個(gè)機(jī)加工層。Protel99SE軟件的特點(diǎn)：可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表；強(qiáng)大的全局編輯功能；在原理圖中選擇一級(jí)器件，PCB中同樣的器件也將被選中；同時(shí)運(yùn)行原理圖和PCB，在翻開的原理圖和PCB圖間允許雙向穿插查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò)既可以進(jìn)展正向注釋元器件標(biāo)號(hào)〔由原理圖到PCB〕，也可以進(jìn)展反向注釋〔由PCB到原理圖〕，以保持電氣原理圖和PCB在設(shè)計(jì)上的一致性；滿足國際化設(shè)計(jì)要求〔包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出，GB4728國標(biāo)庫〕；*方便易用的數(shù)?；旌戏抡妗布嫒軸PICE3f5〕；支持用CUPL語言和原理圖設(shè)計(jì)PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的JED下載文件；*PCB可設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層；強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動(dòng)〞設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查；智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪；提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版；放置漢字功能；可以輸入和輸出DXF、DWG格式文件，實(shí)現(xiàn)和AutoCAD等軟件的數(shù)據(jù)交換；智能封裝導(dǎo)航〔對于建設(shè)復(fù)雜的PGA、BGA封裝很有用〕；方便的打印預(yù)覽功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印結(jié)果；圖18protel99se畫圖界面3.3程序流程圖布防程序延時(shí)到否按下撤防鍵啟動(dòng)報(bào)警電路顯示地址報(bào)警地址查詢撤防信號(hào)布防程序有布防信號(hào)無初始化開場布防程序延時(shí)到否按下撤防鍵啟動(dòng)報(bào)警電路顯示地址報(bào)警地址查詢撤防信號(hào)布防程序有布防信號(hào)無初始化開場有無信號(hào)?有無信號(hào)?是是否否是是否否是是否否延時(shí)延時(shí)是否是否4.系統(tǒng)分析與調(diào)試本設(shè)計(jì)是在KeilC環(huán)境下開發(fā)的，KeilC軟件支持C語言的編程及調(diào)試，運(yùn)用方便，是做C語言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選。設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用這個(gè)軟件，在簡單的學(xué)習(xí)和了解KeilC后，在編譯完KeilC后，再運(yùn)用STC_ISP_V480軟件燒錄到開發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序的連接。在燒錄前要對STC_ISP_V480進(jìn)展一些必要的設(shè)置。第一步：設(shè)置MCUType為STC89C51RC；第二步：翻開編寫好并編譯的程序文件，它是以.hex為后綴的文件；第三步：選擇對應(yīng)的COM端口，〔可在我的電腦的設(shè)備管理處查看COM選項(xiàng)〕；第四步：點(diǎn)擊Download/下載，等提示請給MCU上電時(shí)，翻開開發(fā)板上的開關(guān)，它就自行燒錄了。KeilC程序運(yùn)行如圖4-1所示，下載圖如圖4-2所示：圖19keilC運(yùn)行圖圖20程序燒錄運(yùn)行圖在完成對程序的調(diào)試及燒錄之后，還要對功能進(jìn)展測試，首先用萬用表測試電源和地有沒有短路，然后再對設(shè)計(jì)進(jìn)展通電。最開場要對主控板進(jìn)展測試，因?yàn)樗呛诵?，按下按鍵看下數(shù)碼管是否顯示正常，當(dāng)顯示“b〞會(huì)顯示30s，當(dāng)“b〞滅掉之后按下“sos〞按鍵看系統(tǒng)會(huì)不會(huì)報(bào)警，如果報(bào)警則系統(tǒng)根本正常，再按下“c〞撤防。按鍵功能正常后，在測試人體感應(yīng)局部，按下布放后，將設(shè)計(jì)放在無人的地方〔或是用東西蓋住〕，當(dāng)“b〞滅掉之后，讓人體感應(yīng)模塊感應(yīng)人體，主控時(shí)機(jī)顯示“一〞。本次設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題及解決方法：萬用表檢測是否短路時(shí)，發(fā)現(xiàn)有短路顯現(xiàn)，經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管接錯(cuò)，數(shù)碼管的兩個(gè)“com〞接口是相通的，都接電源或只接一個(gè)。我將兩個(gè)分別接了電源和地，改正后，無短路現(xiàn)象。程序燒錄不了，當(dāng)用同學(xué)的電腦燒錄時(shí)，可以燒錄，最后發(fā)現(xiàn)是串口的com端口選擇錯(cuò)誤，每個(gè)電腦的端口都不一樣的。要用“串口調(diào)試助手〞測試。蜂鳴器一直在響，問題應(yīng)該出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)哪里。最后確定是三極管出了問題，設(shè)計(jì)中應(yīng)該用pnp型三極管結(jié)果誤選了npn型的，換過之后可以正常報(bào)警。當(dāng)布防滅掉之后就報(bào)警，人體感應(yīng)模塊根本沒有檢測到人體為什么會(huì)報(bào)警呢通過電路的排除和查閱資料，最終確定是人體感應(yīng)模塊的延時(shí)調(diào)到了最大，由于剛開機(jī)的時(shí)候會(huì)檢測到人體，就一直有電平輸出，放在無人的地方時(shí)，還處于延時(shí)狀態(tài)，當(dāng)布防后，還保持輸出信號(hào)，所以會(huì)報(bào)警。結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對所學(xué)的單片機(jī)以及電路制圖等方面的知識(shí)得到了穩(wěn)固，并且有了進(jìn)一步的深入了解。通過查閱和收集了大量的相關(guān)資料，通過計(jì)算和分析，終于將設(shè)計(jì)圓滿的完成。在設(shè)計(jì)過程中，讓我發(fā)現(xiàn)僅僅有理論知識(shí)是完全不夠的，實(shí)踐的東西也是相當(dāng)重要的。只有將理論和實(shí)踐很好的