【正文】 2 第 1 章 方案選擇論證 單片機(jī)的選擇 本設(shè)計(jì)采用低功耗，高性能的 89C51 單片機(jī) ,北京集成電路設(shè)計(jì)中心推出的BI／ ATu89C51 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(chǔ)器（ EEPORM）的 8 位 CMOS 單片機(jī)，時(shí)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(diǎn)寫入或采用通用的非易失存儲(chǔ)器對(duì)程序存儲(chǔ)器重復(fù)編程。此外， BI／ATu89C51 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(chǎng)合。由于芯片內(nèi)的 4Ｋ程序存儲(chǔ)器可 在線或用編程器重復(fù)編程，受到了應(yīng)用設(shè)計(jì)者的歡迎，并得到較為廣泛的應(yīng)用。 顯示器工作原理及其選擇 點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)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(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二級(jí)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(gè) 8 位輸出口控制，靜態(tài)顯示時(shí)，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(dòng)。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(shí)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(dòng)態(tài)顯示方法。 所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位（掃描），對(duì)于顯示器的每一位來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個(gè)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(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)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(gè) 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(gè) 8 位口（稱為段數(shù)據(jù)口），為了防止閃爍，顯示的時(shí)間在 1～ 2ms。 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(zhǎng)，是目前儀表數(shù)字顯示的主體。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 LCD 是低電壓驅(qū)動(dòng)，極微小功耗，與 CMOS 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(gè)最大的缺點(diǎn)，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(dòng)系統(tǒng) 和控制系統(tǒng)三者統(tǒng)一。 在本設(shè)計(jì)中只需要使用幾個(gè)數(shù)字來表示被盜地點(diǎn)，用液晶顯示就顯得浪費(fèi)了，而數(shù)碼顯示就簡(jiǎn)單便宜了。 防盜報(bào)警選擇傳感器的選擇 目前，用于防盜報(bào)警的傳感器 ,市場(chǎng)上大多為紅外線或微波類產(chǎn)品，分為主動(dòng)式和被動(dòng)式二種。由于誤報(bào)等原因本設(shè)計(jì)采用被動(dòng)式探頭。它的工作原理比較簡(jiǎn)單：發(fā)射器按一定的頻率發(fā)射出脈沖式的紅外波束和微波，對(duì)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(shí)，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(hào)就會(huì)丟失，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 而本設(shè)計(jì)輸入部分主要是各種各樣的傳感器。不同類型的探測(cè)器用不同的手段探測(cè)各種入侵行為，如人體的移動(dòng)、物體的震動(dòng)、玻璃的破碎和門窗的開關(guān)等，系統(tǒng)將所得的信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，發(fā)出警報(bào)。常用的傳感器有對(duì)射紅外探測(cè)器、磁控管（門磁）、震動(dòng)開關(guān)、被動(dòng)紅外探測(cè)器（ PIR）、雙鑒探測(cè)器、煙感、溫感探測(cè)頭等。這些傳感器不僅可以對(duì)室內(nèi)的門、窗、敞開的陽臺(tái)、固定玻璃、保險(xiǎn)箱等的異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而且還能對(duì)家中的火警進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在家中無人的情況下還具有探測(cè)有無物體移動(dòng)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(chǎng)的資料，提供報(bào)警控制。本設(shè)計(jì)采用熱釋紅外線傳感器，通過探測(cè)人體特有的紅外線來檢測(cè) 盜情。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 21 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(yáng)聲器及多點(diǎn)檢測(cè)電路選用 8255 并行 I/O 口。由于 8255 每片 3 個(gè)口，每個(gè)有 8 個(gè)點(diǎn)，故每片 8255 可監(jiān)測(cè) 24 個(gè)房間，若需要，還可以增加 8255 的數(shù)量。 圖 21： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件總圖 AT89C51 芯片的介紹 AT89 系列單片機(jī)（簡(jiǎn)稱 89 系列單片機(jī)）是 ATMEL 公司的 8 位 Flash 單片機(jī)。這個(gè)系列單片機(jī)最吸引人的特點(diǎn)就是在片內(nèi)含有 Flash 存儲(chǔ)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(gè)系列對(duì)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(gè)部件： 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 ? 8031CPU； ? 振蕩電路； ? 總線控制部件； ? 中斷控制部件； ? 片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器； ? 片內(nèi) RAM； ? 并行 I/O 接口； ? 定時(shí)器； ? 串行 I/O 接口； 圖 22： AT89C51 引腳圖 單片機(jī)復(fù)位設(shè)置 RST 引腳是復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，在 RST 引腳施加兩個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)晶振周期）以上的高電平，將器件復(fù)位。接口電路如圖 23 所示。 圖 23： MAX708與 89C51的接口電路圖 圖 23 中的時(shí)鐘復(fù)位電路現(xiàn)在用的是一塊 MAX708 芯片，因?yàn)?8255 也需要復(fù)位，用該芯片可以使單片機(jī)和 8255 同時(shí)復(fù)位。所以 ,MAX708 與 AT89C51 及 8255的接口電路如 231： 所示。 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10V C C40GND20A T 8 9 C 5 15V P F O5NC6MR1R s t8P F I4G N D3V c c2R s t7U5M A X 7 08C30 .01 uFC44 7u FI N T 1R E S E T8 9C 51無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 5V P F O5NC6MR1R s t8P F I4G N D3V c c2R s t7U5M A X 7 0 8C30 . 0 1 u FC44 7 u FI N T 1R E S E T8 9 C 5 1 8 2 5 5R E S E T 圖 231： MAX708與 89C51及 8255A的接口電路圖 8255A 芯片介紹 8255A是 INTEL公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片，它具有 3個(gè) 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（ PC7~PC4）和低 4位（ PC3~PC0），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。 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(gè)部分組成： D034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R E S E T35CS6GND7V C C268255A a b 8255的工作方式 8255有 3中工作方式 ， 即方式 0、方式 方式 2， 如圖 242所示。 方式 0（ 基本輸入 /輸入方式 ） 。 這種方式不需要任何選通信號(hào)。兩個(gè) 8位端口（口 A和口 B）和兩個(gè) 4位端口無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 （口 C）。 A口、 B口及 C口的高 4位和低 4位都可以設(shè)定為輸入或輸出。作為輸出口時(shí)，輸出的數(shù)據(jù) 都被鎖存；作為輸入口時(shí)，輸入數(shù)據(jù)不鎖存。在方式 0時(shí)，各個(gè)端口的輸入、輸出可有 16種不同的組合。 方式 1（選通輸入 /輸出方式）。 在這種方式下 ,A、 B、 C三個(gè)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(hào)； 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(hào)；任何一個(gè)端口都有可做為輸入或輸出；若只有一個(gè)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 23 8255A端口選擇及功能 A0 A1 操 作 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 X X 1 1 X X 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 X X 1 0 1 0 1 1 0 A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) 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 PC3~PC7用來作為輸入 /輸出的同步控制信號(hào)。在這種情況下， B口和 C口的 PC0~PC2只能編程方式為 0或方式 1工作。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 圖 242： 8255的三種工作方式 A 方式 0 b 方式 1