基于單片機的紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

基于單片機的紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘要伴隨著經(jīng)濟的飛快開展，科學技術(shù)的開展速度令人側(cè)目。隨著人民生活水平日趨提高，大家對自己的個人財產(chǎn)的保護意識也是越來越重，因此，越來越多的家庭都安裝了報警監(jiān)控系統(tǒng)來保護自己的私有財產(chǎn)和人身平安。在眾多的報警系統(tǒng)當作，紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)憑借它很高的穩(wěn)定性和可靠性贏得了廣泛的市場。本設(shè)計采用了STC89C52單片機，把STC89C52作為了這個系統(tǒng)的核心來進行系統(tǒng)的設(shè)計，由于人的體溫恒定在37度左右，所以人體會發(fā)射出特定波長的紅外線，這種紅外線通過被HC-SR501人體紅外傳感器的檢測后，紅外線信號就會轉(zhuǎn)化成為電壓信號，通過單片機對信號進行經(jīng)過一系列的處理以后，就會驅(qū)動控制聲光報警電路進行報警。本設(shè)計使用HC-SR501人體感應(yīng)模塊來進行探測。HC-SR501靈敏度高、可靠性強、安裝簡單方便而且非常隱蔽，不容易人被發(fā)現(xiàn)。本文設(shè)計完成的紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)，比普通的報警監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾性能更好、安裝更方便、本錢低廉,是現(xiàn)代家庭防盜報警的最正確選擇。關(guān)鍵詞STC89C52；報警電路；HC-SR501模塊；晶體振蕩器ThedesignandimplementationofInfraredalarmmonitoringsystembasedonSCMAbstractAlongwiththe

fast

developmentofeconomy,

scienceandtechnologydevelopmentspeedis

surprising.

Withthepeople'slivingstandards

graduallyimprove,

everyonetohis

personalproperty

protectionconsciousnessis

moreandmoreheavy,

therefore,

moreandmorefamilies

haveinstalled

alarmmonitoring

systemto

theprotectionofprivatepropertyandthe

people'sownpersonalsafety.Inmanyofthe

alarmsystem

as,

infrared

alarmmonitoringsystem

withits

highstabilityandreliability

towinbroad

market.

ThisdesignusestheSTC89C52singlechip,

STC89C52as

the

core

ofthissystemto

systemdesign,

becauseofthe

constanttemperature

at37degrees,

so

thebodywill

emit

aspecificwavelengthof

infrared,

theinfrared

by

detectionofHC-SR501

humanbodyinfrared

sensor,

theinfraredsignal

willbe

convertedinto

voltagesignal,

throughthemicrocontrollerto

signal

after

aseriesofprocessing,

will

drivecontrolacousto-optic

alarming.

ThisdesignusesHC-SR501

humanbodyinductionmodule

todetect.

HC-SR501

hastheadvantagesofhighsensitivity,

strongreliability,

simpleandconvenientinstallation

andvery

subtle,

noteasy

befound.Inthispaperthedesign

ofthe

infrared

alarmsystem,

alarmmonitoring

systemsthan

ordinary

betteranti-jammingperformance,

moreconvenientinstallation,

lowcost,

isthebestchoicefor

themodernfamily

anti-theft

alarm.KeywordsSTC89C52;alarmcircuit;HC-SR501module;crystaloscillator目錄第1章緒論11.1引言11.2選題背景1第2章紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)根底知識22.1系統(tǒng)描述22.2STC89C52單片機22.2.1STC89C52單片機的結(jié)構(gòu)32.2.2STC89C52的特點42.2.3STC89C52單片機的根本結(jié)構(gòu)52.3HC-SR501人體感應(yīng)模塊62.3.1人體感應(yīng)模塊的工作原理：7HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊的電氣參數(shù)72.3.3HC-SR501人體感應(yīng)模塊的特性82.3.4人體感應(yīng)模塊的使用說明82.3.5HC-SR501人體感應(yīng)器的感應(yīng)范圍及安裝要求9第3章紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案103.1紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思路103.2紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)涉及的模塊103.2.1系統(tǒng)電源模塊113.2.2放大電路113.2.3復(fù)位電路123.2.4時鐘電路123.2.5蜂鳴器報警電路133.2.6LED指示電路13第4章基于單片機的紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計14主程序的總體流程圖144.2主程序的C語言編程14第5章軟件仿真185.1硬件調(diào)試185.2軟件調(diào)試195.3系統(tǒng)調(diào)試19結(jié)論20致謝21參考文獻22附錄A譯文23STC89C52處理芯片23第1章緒論1.1引言隨著社會經(jīng)濟的開展，科技不斷的在進步，其中電子技術(shù)開展速度令人側(cè)目，在短短的幾十年里面，電子產(chǎn)品從無到有，從有到多，如今滲透了社會的各個領(lǐng)域，人們的生活的各個方面都含有電子產(chǎn)品的影子，電子技術(shù)及產(chǎn)品大大簡化了人們的生活方式。隨著社會生產(chǎn)力的開展，社會信息化程度也越來越高，而這一切又反過來促使電子技術(shù)和產(chǎn)品的不斷的高速開展，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。比方8年前小小的一張SD卡容量是128MB，如今卻已經(jīng)到達128GB以上。這令人咋舌的開展速度促使電子技術(shù)被應(yīng)用得越來越廣泛，也越來越平民化。所以說電子技術(shù)正在一點一點不斷地滲透進我們的生活，改變了人們的生活方式。我們的生活與電子技術(shù)緊密的結(jié)合在一起，世界已經(jīng)離不開電子技術(shù)！1.2選題背景改革開放以后，中國的經(jīng)濟在飛速的開展，人民的生活水平也到達了一個較高的水準，這導致人們對自己私有財產(chǎn)的保護意識在不斷的加強。面對科技開展，盜竊方式層出不窮，因此對于防盜措施要求也是越來越高。本設(shè)計的目的是為了實現(xiàn)預(yù)防盜竊，給予人們對自己私有財產(chǎn)和人生平安的一個有力保障。目前市面上的報警器都存在著許多問題，由于工作原理和設(shè)計的限制，大多數(shù)報警器都存在著誤報率高、可靠性低、范圍小、靈敏度低等問題，另外，安裝閉路監(jiān)控電路防盜系統(tǒng)的線路非常的復(fù)雜，對于安裝技術(shù)要求比擬高，硬件本錢和維護本錢太高了，不適合在一般家庭當中安裝使用，不利于廣泛推廣利用。而本設(shè)計所采用的是探測紅外線的紅外傳感器來探測，由于紅外線是不可見光，所以這個系統(tǒng)有很高的保密性和隱蔽性，因此被廣泛應(yīng)用于報警防盜等平安等裝置之中。在探測區(qū)域內(nèi)，一旦人體所輻射出的紅外線被人體紅外感應(yīng)模塊檢測到，模塊將人體輻射出的紅外線吸收，通過一系列的處理后使其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?。本設(shè)計的系統(tǒng)由STC89C52為核心，通過組織報警電路、HC-SR501人體感應(yīng)模塊、復(fù)位電路這幾個局部組合而成的一個系統(tǒng)。第2章紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)根底知識2.1系統(tǒng)描述本設(shè)計是STC89C52單片機為核心來設(shè)計的紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)，如果在人體紅外傳感器的探測范圍之中有檢測到人體所產(chǎn)生的紅外輻射時，傳感器就會將紅外輻射信號進行一系列的轉(zhuǎn)化，經(jīng)過轉(zhuǎn)化后就會產(chǎn)生一個與之相對應(yīng)的電信號繼而輸出。當沒有人在里面的運動檢測區(qū)域時，通過人體紅外傳感器的輸出信號是低的，一旦在區(qū)域范圍內(nèi)的檢測到時，傳感器所輸出的電信號立刻由低電平向高電平轉(zhuǎn)換，同時把這個高電平信號輸入到單片機當中，這個信號會被當作單片機的外部觸發(fā)信號來進行一系列的處理，經(jīng)過單片機的內(nèi)部軟件的一系列編程處理之后，STC89C52單片機將會輸出一個控制信號，由這個信號來控制報警電路進行報警。這個設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)由信號檢測電路、復(fù)位電路、STC89C52單片機報警執(zhí)行電路組合而成。經(jīng)過我的分析和總結(jié)，總體框圖如下圖：復(fù)位電路復(fù)位電路信號檢測電路放大CPUSTC89C52執(zhí)行報警電路驅(qū)動圖系統(tǒng)框圖2.2STC89C52單片機這個設(shè)計的核心是STC89C52單片機，我所使用的STC89C52是宏晶公司所生產(chǎn)的，這一款單片機是性價比非常高。單片機的最高時鐘工作頻率能夠到達驚人的80Mhz，片內(nèi)的Flash只讀程序存儲器可以反復(fù)的寫入和擦除十萬屢次，SCT89C51兼容80C51引腳結(jié)構(gòu)以及標準的MCS-51，這塊單片機能夠做到在系統(tǒng)可編程，因為單芯片集成的8位CPU和ISP閃存存儲單元，通過在計算機程序的控制可以用代碼下載到單片機中，這樣就不需要去特意的去買通用編程器節(jié)省了很多不需要的開支，而且速度更快。2.2.1STC89C52單片機的結(jié)構(gòu)宏晶生產(chǎn)STC89C52完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機指令，它是一款低功耗、高速、超強抗干擾的單片機。STC89C52有四種封裝形式：44針腳的PLCC和LQFP、PQFP形式；40針腳的PDIP形式。圖2.2PDIP-40引腳圖圖2.3PLCC-44封引腳圖圖2.4LQFP-44和PQFP-44引腳圖2.2.2STC89C52的特點(1)精簡指令集結(jié)構(gòu)的8051CPU(3)工作頻率范圍：0到48MHz.(4)2-12K字節(jié)的內(nèi)部應(yīng)用程序空間(5)片上集成512字節(jié)RAM(6)23/27通用的I/O端口，每個I/O端口的驅(qū)動能力都可以到達20mA，但最大驅(qū)動能力不能超過55mA(7)將能夠在系統(tǒng)中做的，上面的編程應(yīng)用程序不需要特殊的程序，通過串口〔P3.0、P3.1〕可以直接通過電腦下載到單片機，這個過程僅僅只需要幾秒鐘就可以完成(8)EEPROM功能(9)看門狗(10)在STC89C52當中集成了專用的復(fù)位電路(11)當下載用戶程序的時候，可以選擇應(yīng)用外部晶體/時鐘或者內(nèi)部R/C振蕩器。(12)具有兩個十六位的定時器/計數(shù)器(13)外部中斷2路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，斷電可由外部提供的低電平觸發(fā)中斷喚醒中斷(14)PWM〔4〕/PCA，可用于實現(xiàn)4或4的外部中斷定時器(15)異步串行口〔UART〕(16)SPI同步通信端口，從模型的主要模式(17)在0到75攝氏度的溫度范圍內(nèi)能夠正常工作2.2.3STC89C52單片機的根本結(jié)構(gòu)圖2.5STC89C52根本結(jié)構(gòu)圖2.3HC-SR501人體感應(yīng)模塊圖2.6HC-SR501人體感應(yīng)模塊實物圖2.3.1人體感應(yīng)模塊的工作原理：因為每一個人的體溫都是恒定的保持在37攝氏度左右，所以人體會發(fā)出10um左右的波長的紅外線，人體感應(yīng)模塊通過lhi778探頭檢測所發(fā)射的紅外工作。通過探頭上的菲泥爾濾光片增強人體說發(fā)射出的紅外線，然后把增強后的紅外線聚集到紅外感應(yīng)源上面去。一般都是采用熱釋電元件來充當紅外感應(yīng)源，一旦接收到的人體紅外輻射溫度產(chǎn)生了變化，這時候熱釋電元件內(nèi)部的電荷就會失去平衡，從而向外釋放電荷，所釋放出的電荷通過后續(xù)電路時，經(jīng)檢測處理之后就會產(chǎn)生報警信號，從而執(zhí)行報警。2.3.2 HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊的電氣參數(shù)產(chǎn)品型號HC-SR501工作電壓4.5-20V直流電壓靜態(tài)電流小于50uA電平輸出觸發(fā)方式H重復(fù)觸發(fā)，L不能重復(fù)觸發(fā)延時時間5-200S(可調(diào))可制作范圍零點幾秒-幾十分鐘封鎖時間2.5S(默認)可制作范圍零點幾秒-幾十秒電路板尺寸32毫米×24毫米感應(yīng)角度小于100度錐角工作溫度-15-+70度表2.1HC-SR501的電器參數(shù)2.3.3HC-SR501人體感應(yīng)模塊的特性1、LHI778探頭的目的是探測人體輻射。所以使用紅外輻射波長敏感的熱釋電元打的敏感范圍應(yīng)該在10um左右的波長。。2、為了探測的準確性減少其他紅外源的干擾，在探頭的輻射照面覆蓋上一層菲泥爾濾光片，來控制了環(huán)境對探頭的干擾，這樣做的效果很明顯。3、在被動紅外探頭里面會集成兩個熱釋電元。這兩個電元互相串聯(lián)或并聯(lián)，并且使得這兩個電元要有相反的電極化方向，由于環(huán)境背景的輻射對這兩個元件作用是一樣的，由于極化反向相反，所以他們各自產(chǎn)生的釋電效應(yīng)會完全相互抵消掉，所以探測器不會輸出任何信號。4、一旦有人來LHI78探頭所在的檢測區(qū)里面的時候，人體的紅外輻射經(jīng)過濾光片的鏡面進行聚焦，聚焦后的熱量分別被兩個熱釋電元件接收，由于兩個元件所接受的熱量是不同的，兩個熱釋電元接收的熱量也不一樣，所以熱釋電是不一樣的，因此熱釋電效應(yīng)不能被完全的抵消掉，電信號經(jīng)過一系列的處理后控制報警器報警。5、之所以菲泥爾濾光片會產(chǎn)生許多的不同的試場來進行監(jiān)控是因為它會根據(jù)對性能的要求不同，從而產(chǎn)生不同的感應(yīng)距離，如果視場越多，那么就說明它對報警孔子種子的也就更加的嚴密。2.3.4人體感應(yīng)模塊的使用說明1.在剛通電的時候，感應(yīng)模塊要的初始化時間大概要有一分鐘左右，在這段時間里面，模塊會間歇性的輸出0到3次，在一分鐘的初始化時間過后，模塊進入待機狀態(tài)。2.模塊不要放在燈光等干擾源附近，防止被那些干擾源所干擾從而產(chǎn)生錯誤的信號。在使用模塊的時候應(yīng)該盡量的防止安裝在空氣流動快的地方，在有風的地方感應(yīng)器會受到一定程度上的干擾。3.模塊采用長方形窗口的雙元探頭，雙元應(yīng)該處于長向的兩端，當有人在探測區(qū)域里面從右邊的一端向左邊的一端走過的時候，紅外光譜到達這兩個探頭的時間和距離都是有這一定的差距，而這個差距越大，就代表這個模塊的感應(yīng)效果就越靈敏。但是，當有人從底部到頂部或從上到下，雙元探測器沒有光譜的變化，所以不會產(chǎn)生間隙，所以會導致傳感器誤差。所以安裝的時候要盡量的對準和人體運動反向想平行的地方安裝，盡可能確實保人體在經(jīng)過探頭的時候能被探頭的雙元感應(yīng)到。2.3.5HC-SR501人體感應(yīng)器的感應(yīng)范圍及安裝要求圖2.7HC-SR501的感應(yīng)范圍為了降低人體感應(yīng)器的誤報率，我們在安裝的時候有幾點需要特別的注意，正確的安裝應(yīng)滿足以下條件：a.模塊應(yīng)該離地面2.0-2.4米。b.模塊不能安裝在有強氣流經(jīng)過的地方。c.模塊探測范圍內(nèi)不能有屏風、大型盆景之類的隔離物。d.模塊應(yīng)該遠離那些會產(chǎn)生熱量的物體，比方空調(diào)、冰箱等。第3章紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案3.1紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思路單片機是這個設(shè)計的核心，因此這個設(shè)計就是一種對于單片機應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用。硬件和軟件這兩個局部構(gòu)成了這個應(yīng)用系統(tǒng)。它的設(shè)計過程大致可以分成總體設(shè)計、硬件設(shè)計還有軟件設(shè)計這幾個局部。從畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計要求與目的進行分析，我之所以選用的單片機是STC89C52是因為STC89C52的主控電路之中集成了復(fù)位電路和時鐘電路，并且能夠在系統(tǒng)可編程，所以他能夠在很大程度上節(jié)省在硬件上和軟件本錢，能夠節(jié)約大量的時間，而且簡單有實用。按照總體框圖的設(shè)計思路，利用軟件PROTEL99SE來設(shè)計得到的總電路圖如圖3.1所示：圖3.1報警器總電路圖3.2紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)涉及的模塊這個紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)的電路組成局部有：系統(tǒng)電源及指示燈，STC89C52單片機，復(fù)位電路，放大電路，時鐘點了，蜂鳴器報警電路和LED指示電路。3.2.1系統(tǒng)電源模塊圖3.2電源及指示燈模塊3.2.2放大電路放大電路的作用是把感應(yīng)器所產(chǎn)生的微弱的電流信號進行放大處理，它的電路圖如圖3.3所示：圖3.3放大電路3.2.3復(fù)位電路復(fù)位電路的作用是使電路回到同一角色的初始狀態(tài)，其工作原理和計算機，只要復(fù)位電路啟動原理和方法和計算機是不一樣的。圖3.4復(fù)位電路3.2.4時鐘電路時鐘電路是只一個有嚴格周期性的振蕩電路。時鐘電路的組成包括了電容、晶振以及晶體振蕩器。圖3.5時鐘電路3.2.5蜂鳴器報警電路圖3.6蜂鳴器報警電路3.2.6LED指示電路圖3.7LED指示電路第4章基于單片機的紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計根據(jù)上述的模塊的工作原理以及硬件的結(jié)構(gòu)設(shè)計的系統(tǒng)流程圖如圖4.1.1所示：圖4.1主程序流程圖4.2主程序的C語言編程#include<reg52.h>voidinit();//定時器0初始化函數(shù)sbitrt=P1^1;//定義人體傳感器輸入引腳是P11sbitspk=P2^7;//定義蜂鳴器輸出入引腳是P07sbitled=P2^0;//定義報警指示燈輸出引腳是P27inti,j,n;//定義全局變量longintt=0;//延時程序//voiddelay(intn){for(i=250;i>0;i--)for(j=n;j>0;j--);}main(void){init();//定時器函數(shù)初始化spk=0;//關(guān)閉蜂鳴器，上電就不會響led=1;while(1){ if(rt==0){for(n=0;n<20;n++){led=~led;//報警指示燈閃 spk=0;//蜂鳴器響 delay(50);}} if(t>=250){led=~led;//工作狀態(tài)燈不停閃，邊上工作正常 spk=1;t=0;}}//while(1)}//mainvoidinit(){ TMOD=0X01; //設(shè)置定時器0為模式一〔也就是16位計算模式〕 TH0=(65536-10000)/256; //給計數(shù)存放器賦值，為50ms的時間 TL0=(65536-10000)%256; EA=1; //開啟總中斷 ET0=1; //開啟定時器0中斷 TR0=1; //啟動定時器0}voidtimer()interrupt1{ TH0=(65536-10000)/256; //重新賦值50毫秒中斷 TL0=(65536-10000)%256; t++; //t累加 //可隨意更改中斷時間做一個精確的脈沖發(fā)生器，最大中斷時間為65536毫秒}第5章軟件仿真圖5.1KEIL編譯結(jié)果經(jīng)過編譯，證明這個程序是實際可行的5.1硬件調(diào)試之所以要進行硬件調(diào)試，是為了排除明顯的硬件錯誤。根據(jù)電路圖制作出PCB板后，再按照電路圖把對應(yīng)的元器件逐一連接，并且檢測是不是連接正確。然后檢測調(diào)試每個硬件的各個局部，確保每個接口都是正確可靠的。然后在通過儀器檢測電路是不是正確，是不是有短路、斷路等錯誤的存在。5.2軟件調(diào)試在編制好系統(tǒng)的軟件程序以后，使用匯編軟件對程序進行編制，讓程序變成可以在器件里面執(zhí)行的目標代碼。根據(jù)〔子程序，中斷程序，算法模塊——主程序〕，以便調(diào)試。前三步調(diào)試完成后，通過主程序把前面的三個局部進行連接，組合成一體，然后進行最后的整體調(diào)試。通過整體調(diào)試來檢查各個局部的程序之間是會否相互沖突，互相影響。采用逐步擴大的方法來進行整體調(diào)試，依次增加一個模塊，最后直到所有模塊都組合成一個整體位置，這樣做的好處是能夠更加簡單的發(fā)現(xiàn)哪里發(fā)生錯誤，從而能夠更簡單的去糾正錯誤。如果整體通過的調(diào)試檢測，那么說明所設(shè)計的軟件根本上是正確可行的。5.3系統(tǒng)調(diào)試在軟件調(diào)試通過以后，確保所設(shè)計的程序是可行的，就可以進行系統(tǒng)調(diào)試了。①講電腦與單片機的開發(fā)板通過串口線來進行連接。插上電源線，關(guān)閉開發(fā)板上面的電元開關(guān)。②翻開下載軟件，STC_ISP③翻開代碼文件④點擊download按鈕進行下載程序，把程序下載到單片機上⑤翻開電源開關(guān)，給單片機系統(tǒng)通電結(jié)論本系統(tǒng)設(shè)計的核心芯片STC89C52，紅外報警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計具有電路簡單，可靠性高，本錢低的優(yōu)點，我認為這是最經(jīng)濟、實用的家庭防盜報警系統(tǒng)方案。本設(shè)計是一個實踐應(yīng)用性非常強大的一個課題，但是要讓這個設(shè)計產(chǎn)品化，讓它完全能夠進入到實際的市場應(yīng)用的，讓它能夠經(jīng)受住嚴格實際環(huán)境的驗證，這還要進行很多細節(jié)上的修改以及其他許多的深入細致的工作。隨著社會的進步，科技也在日新月異的在開展，如今住宅小區(qū)的智能化是現(xiàn)在住宅的必然的開展方向，這導致了住宅小區(qū)智能化管理系統(tǒng)將對平安智能化的要求越來越高。本次設(shè)計完成了軟件和硬件的主要功能模塊的設(shè)計，為進一步設(shè)計開發(fā)及功能擴展打下了堅實的根底。由于時間關(guān)系和水平有限，設(shè)計的系統(tǒng)比擬的簡單，功能也比擬單一，對于環(huán)境干擾和實際情景下的工作狀態(tài)的考慮還有很多缺乏的地方。這些缺乏和功能上的拓展只能在日后掌握更多的專業(yè)知識之后才能更加深入進行補充和完善了。致謝在我的畢業(yè)設(shè)計過程當中，我的導師教授給與了我很大的幫助，提供了很多的相關(guān)的資料。從論文的選題、設(shè)計、準備到完成，乃至論文的撰寫與修改，這一切的一切都凝聚著導師巨大的心血。在此，我由衷的對班建民導師表示衷心的感謝！同時，也要感謝學校所提供的PC電腦和各種試驗儀器等設(shè)施，使我的設(shè)計已經(jīng)順利完成。寒窗幾載，春花秋實。在大學的四年是我人生之中非常主要的一個人生階段。在這四年當中，在學習了專業(yè)的知識的同時，我各方面的能力也得到了很大的鍛煉，這為今后的工作生活有著很大的影響，通過這四年的鍛煉讓我能夠沉著的面對今后來自社會的挑戰(zhàn)。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我學習到了很多平時學不到的事情，第一次通過自己的努力專研去把這幾年學習到的理論知識付諸實踐，這對我來說是一次珍貴的經(jīng)歷。最后，感謝所有給與我?guī)椭耐瑢W和老師們，我衷心的祝愿各位身體健康、萬事如意!參考文獻[1]李華主編.MCS－51單片機實用接口技術(shù)[M].北京航空航天大學出版社，1993[2]周航慈.單片應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù)[M].北京航空航天大學出版社，1990[3]趙曉安.MCS-51單片機原理及應(yīng)用[M].天津大學出版社，2001[4]何立民.單片機應(yīng)用技術(shù)選編[M].北京航空航天大學出版社，1996[5]李廣第．單片機根底[M]．北京航空航天大學出版社，1999[6]肖景和趙鍵.紅外線熱釋電與超聲波遙控電路[M].人民郵電出版社[7]肖金球.單片機原理與接口技術(shù)[M].清華大學出版社，2004[11]張瑾.電路設(shè)計與制板：Protel

99SE入門與提高[12]郭天祥附錄A譯文STC89C52處理芯片首要性能：與MCS-51單片機產(chǎn)物兼容、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(shù)器八個間斷源、全雙職工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后間斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)值指針、掉電標識符。成效特性描述：STC89C52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。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)物指令和引腳完全兼容。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和在線系統(tǒng)可編程Flash，使患上STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高矯捷、超有用的解決方案。STC89C52具有以下標準成效：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(shù)值指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級間斷結(jié)構(gòu)，全雙職工串行口，片內(nèi)晶振及鐘表電路。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。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、間斷繼續(xù)工作。掉電保護體式格局下，RAM內(nèi)容被生存，振動器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個間斷或者硬件復(fù)位為止。8位微控制器8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程FlashAT89S52P0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(qū)動8個TTL邏輯電平。對于P0端口寫“1〞時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)值存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)值復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來吸收指令字節(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口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動四個TTL邏輯電平。對于P1端口寫“1〞時，內(nèi)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(nèi)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(shù)器2的外部計數(shù)輸入〔P1.0/T2〕和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入〔P1.1/T2EX〕，具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口吸收低8位地址字節(jié)。引腳號第二成效：P1.0T2〔定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入〕，鐘表輸出P1.1T2EX〔定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制〕P1.5MOSI〔在線系統(tǒng)編程用〕P1.6MISO〔在線系統(tǒng)編程用〕P1.7SCK〔在線系統(tǒng)編程用〕P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動四個TTL邏輯電平。對于P2端口寫“1〞時，內(nèi)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(nèi)部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。在訪問外部程序存儲器或者用16位地址讀取外部數(shù)值存儲器〔例如執(zhí)行MOVX@DPTR〕時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址〔如MOVX@RI〕訪問外部數(shù)值存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也吸收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動四個TTL邏輯電平。對于P3端口寫“1〞時，內(nèi)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(nèi)部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。P3口亦作為AT89S52特殊成效〔第二成效〕使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也吸收一些控制信號。端口引腳第二成效：P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INTO(外間斷0)P3.3INT1(外間斷1)P3.4TO(定時/計數(shù)器0)P3.5T1(定時/計數(shù)器1)P3.6WR(外部數(shù)值存儲器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)值存儲器讀選通)此外，P3口還吸收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RST——復(fù)位輸入：當振動器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復(fù)位。ALE/PROG——當訪問外部程序存儲器或者數(shù)值存儲器時，ALE〔地址鎖存允許〕輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以鐘表振動頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對于外輸出鐘表或者用于定時目的。要注重的是：每當訪問外部數(shù)值存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對于FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖〔PROG〕。如有必要，可通過對于特殊成效存放器〔SFR〕區(qū)中的8EH單位的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才氣將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN——程序儲存允許〔PSEN〕輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令〔或者數(shù)值〕時，每一個機器周期兩次PSEN有用，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)值存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器〔地址為0000H-FFFFH〕，EA端必須保持低電平〔接地〕。需注重的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平〔接Vcc端〕，CPU那么執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該部件是使用12V編程電壓Vpp。通過畢業(yè)設(shè)計，提高理論聯(lián)系實際的解決實際問題的能力；提高對接口技術(shù)等相關(guān)硬件知識的深入理解；掌握8051的控制字的設(shè)置、工作方式、編程原理和微機接口方法。加深理解逐次逼近法模數(shù)轉(zhuǎn)換器的特征和工作原理，掌握ADC0809的接口方法以及A/D輸入程序的設(shè)計和調(diào)試方法。眾所周知，現(xiàn)在不管是企業(yè)、工廠，還是家庭，都根本上實現(xiàn)了自動化，即一些智能化的設(shè)備被使用，這樣為使用者提供了極大的方便。智能化，就是讓處理單元代替了人的思維與操作，來控制外部設(shè)備工作。繼電器，就是一個典型的實例〔現(xiàn)代自動化控制設(shè)備中都存在一個電子與電氣電路的互相聯(lián)結(jié)問題，一方面要使電子電路的控制信號能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件(電動機、電磁鐵、電燈等)；一方面又要為電子電路的電氣提供良好的電隔離，以保護電子電路和人身的平安，電子繼電器便能完成這一橋梁作用〕。該設(shè)計就是表達了一些智能的方面。不斷改變模擬量來到達控制及電器、電動機工作的目的。具體為：以8086、0809、8255等為核心芯片，用一路模擬量來模擬現(xiàn)實的物理量，通過0809進行采集，根據(jù)不同的模擬量輸入和其大小進而控制LED指示燈、繼電器、電機的動作。熟悉微型計算機的出現(xiàn)和大量使用將人類社會帶入了一個新的時代。單片微型計算機〔簡稱單片機〕在其中扮演著十分重要的角色，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集以及儀器儀表自動化等許多領(lǐng)域都起著十分重要的作用。熟悉了以80C51系列單片機為核心，系統(tǒng)介紹了其結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用技術(shù)。主要內(nèi)容包括單片機的根底知識、結(jié)構(gòu)與原理、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、單片機內(nèi)部并行口的應(yīng)用、中斷技術(shù)、定時計數(shù)技術(shù)、串行通信技術(shù)、系統(tǒng)擴展技術(shù)、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器接口、單片機應(yīng)用及開發(fā)技術(shù)等知識。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的開展，單片機技術(shù)已成為計算機技術(shù)的一個獨特分支，在民用和工業(yè)測控等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。單片機具有體積小、功能強、可靠性高、價格低、使用方便和系統(tǒng)設(shè)計靈活等特點。目前，單片機控制系統(tǒng)正以空前的速度取代著傳統(tǒng)電子控制系統(tǒng)。學習單片機并掌握其設(shè)計使用技術(shù)已經(jīng)成為當代大學生和一些工程技術(shù)人員必備的技能，很多企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機技術(shù)，并能開發(fā)、應(yīng)用和維護管理單片機控制系統(tǒng)的高級工程技術(shù)人員。這個系統(tǒng)采用了單片機實現(xiàn)遠程多路數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，本實踐使用雙機，遠端單片機控制多路數(shù)據(jù)采集器，本地單片機控制遠端單片機，雙機通訊以RS-232C標準進行，通過軟硬件的調(diào)試，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)的顯示、鍵盤輸入和系統(tǒng)報警等工作，試驗證明，系統(tǒng)是可行的。在計算機廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采集信息的過程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計算機的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。各種類型信號采集的難易程度差異很大。實際采集時，噪聲也可能帶來一些麻煩。數(shù)據(jù)采集時，有一些根本原理要注意，還有更多的實際的問題要解決。本系統(tǒng)采用雙CPU控制，主機與從機的CPU都是使用單片機。從CPU負責采集七路數(shù)據(jù)，同時應(yīng)答主CPU發(fā)送的命令。主CPU進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)顯示，鍵盤輸入，系統(tǒng)報警，語音播報通道的電壓值。在主CPU與從CPU的通訊中，采用國際標準的RS232C接口，且用線最少〔只要兩根〕。本系統(tǒng)實現(xiàn)了一種具有語音播報、語音提示的高性能、高智能的實用型遠距離多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。工業(yè)測量系統(tǒng)常常必須對來自多個信號源的信號進行數(shù)字化處理，可采用幾種方式來實現(xiàn)這種處理。模擬多路復(fù)用器(MUX)在來自8個模擬傳感器的輸入信號中進行選擇，然后MUX將輸出信號饋送給信號調(diào)節(jié)放大器，信號調(diào)節(jié)放大器將輸出信號饋送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。目前普遍采用集成了多路復(fù)用器和ADC的IC，但也可以購置別離的元件。系統(tǒng)功能1、實現(xiàn)現(xiàn)場模擬信號產(chǎn)生器，即通過自制一正弦波信號發(fā)生器，利用可變電阻改變振蕩頻率，使頻率在200Hz～2kHz范圍變化，再經(jīng)頻率電壓變換后輸出相應(yīng)1～5v直流電壓〔200Hz對應(yīng)1v，2kHz對應(yīng)5v〕2、路數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器第一路輸入自制0V～5V直流電壓，第2～7路分別輸入來自直流源的5V、4V、3V、2V、1V、0V直流電壓〔各路輸入可由分壓器產(chǎn)生，不要求精度〕。將各路模擬信號分別轉(zhuǎn)換成8位二進制數(shù)字信號，在經(jīng)并/串變換電路，用串行碼送入傳輸線路。3、主控器通過串行傳輸線路對各路數(shù)據(jù)進行采集和顯示。采集方式包括循環(huán)采集〔即1路、2路……7路、1路……〕和選擇采集〔任選一路〕二種方式。顯示局部能同時顯示地址和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。4、主機實現(xiàn)語音操作提示和播放各通道電壓的功能，故障報警功能。設(shè)計前的準備工作研制者接到某項任務(wù)后，在進行具體設(shè)計之前，一般需先進行以下工作：1、可行性調(diào)研可行性調(diào)研的目的，是分析完成這個工程的可能性。進行這方面的工作，可參考國內(nèi)外有關(guān)資料，看是否有人進行過類似的工作。如果有，那么可分析他人是如何進行這方面工作的，有什么優(yōu)點和缺點，有什么是值得借鑒的；如果沒有，那么需作進一步的調(diào)研，此時的重點應(yīng)放在能否實現(xiàn)這個環(huán)節(jié)，首先從理論上進行分析，探討實現(xiàn)的可能性，所要求的客觀條件是否具備(如環(huán)境、測試手段、儀器設(shè)計、資金等)，然后結(jié)合實際情況，再決定能否立項的問題。2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計在進行可行性調(diào)研后，如果可以立項，下一步工作就是系統(tǒng)總體方案的設(shè)計。工作的重點應(yīng)放在該工程的技術(shù)難度上，此時可參考這一方面更詳細、更具體的資料，根據(jù)系統(tǒng)的不同局部和要實現(xiàn)的功能，參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的性能，提出合理而可行的技術(shù)指標，編寫出設(shè)計任務(wù)書，從而完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計。3、設(shè)計方案細化，確定軟硬件功能一旦總體方案決定下來，下一步的工作就是將該工程細化，即需明確哪些局部用硬件來完成，哪些局部用軟件來完成。由于硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會相互影響，因此，從簡化電路結(jié)構(gòu)、降低本錢、減少故障率、提高系統(tǒng)的靈活性與通用性方面考慮，提倡軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件來完成；但也應(yīng)考慮以軟件代硬件的實質(zhì)是以降低系統(tǒng)實時性、增加處理進行為代價的，而且軟件設(shè)計費用、研制周期也將增加，因此系統(tǒng)的軟、硬件功能分配應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求及實際情況而合理安排，統(tǒng)一考慮。在確定軟硬件功能的根底上，設(shè)計者的工作就開始涉及到一毓的具體問題，如儀器的體積及與具體技術(shù)指標相對應(yīng)的硬件實現(xiàn)方案，軟件的總體規(guī)劃等。在確定人員分工、安排工作進度、規(guī)定接口參數(shù)后，就必須考慮硬件、軟件的具體設(shè)計問題了。在討論具體設(shè)計問題這前，這里還要強調(diào)一下，對于一個具體應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計，上面這幾局部工作是必不可少的，否那么，可能導致設(shè)計方案的整體更改，甚至可能導致方案無法實現(xiàn)造成人力、物力的浪費。這一點，對于設(shè)計得來講，應(yīng)加倍注意。一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括兩大局部內(nèi)容：一是單片機系統(tǒng)的擴展局部設(shè)計。它包括存儲器擴展和和接口擴展。存儲器的擴展指EPROM、EEPROM和RAM的擴展，接口擴展是指8255、8155