【正文】 的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、延遲、比較，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。 Launchpad 是德州儀器 公司推出的 一套 MSP430G 系列 16 位低功耗 單片 機(jī)開發(fā)板 ， 它具有簡(jiǎn)易的封裝（ DIP） ， 完備的開發(fā)環(huán)境 ， 易于學(xué)生進(jìn)行小型開發(fā)和畢 業(yè)設(shè)計(jì)。本 課題使用 lauchpad 為核心， 選用合適的 入侵傳感器，完成 對(duì)人員進(jìn)出的檢測(cè)，并能 根 據(jù)探測(cè) 結(jié)果實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。 課題設(shè)計(jì)要求及任務(wù) 本方案設(shè)計(jì)要求： 1． 在指導(dǎo)下 盡快熟悉 launchpad 開發(fā)板電路結(jié)構(gòu) 和基本開發(fā)調(diào)試； 2． 選擇合適 的 多種入侵式， 完成調(diào)理電路的設(shè)計(jì) ； 3． 最終能 實(shí)現(xiàn) 一旦有 人員進(jìn)入探測(cè)區(qū)域 ，報(bào)警裝置可 發(fā)出 聲光 報(bào)警 。 課題需要完成的任務(wù)： 1. 可行性方案分析及方案論述。 2. 硬件的框圖及電路設(shè)計(jì)。 3. 各主要器件、單元電路等的選用方案，性能分析及功能介紹。 4. 設(shè)計(jì)電路的原理圖及印制板圖繪制。 5. 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)。 3 2 總體設(shè)計(jì)方案 方案一 方案一：利用固定點(diǎn)電話聯(lián) 網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警，該系統(tǒng)由編程主機(jī)、探測(cè)器、門磁和遙控器組成，一旦發(fā)生警情，能把報(bào)警信息通過郵電通訊網(wǎng)絡(luò)瞬間遠(yuǎn)程傳輸?shù)接脩粼O(shè)定的固定電話上，同時(shí)向接警中心報(bào)告，中心聯(lián)網(wǎng)電腦可通過電子地圖、數(shù)據(jù)庫、電腦語音提示、監(jiān)聽現(xiàn)場(chǎng)情況，顯示發(fā)生警情的單位、地址、方位、發(fā)案時(shí)間、所轄派出所（巡邏大隊(duì)）經(jīng)歷分布 [2]，及時(shí)調(diào)動(dòng)警力做出快速處理。 圖 1 家庭報(bào)警 方案二 電源 圖 2 基于單片機(jī)的家用報(bào)警器 通過比較，方案二能滿足我們實(shí)時(shí)快捷的要求，更加簡(jiǎn)單有效，固本設(shè)計(jì)選擇方案二。 編程主機(jī) 探測(cè)器 門磁遙控器 報(bào)警 初始化 傳感器 單片機(jī) 繼電器模塊 報(bào)警器報(bào)警 電源 4 3. 分電路設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 利用 LM7805 設(shè)計(jì)供電電源電路 圖 3 電源電路 用 LM78三端穩(wěn)壓 IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有 過流，過熱的調(diào)整管保護(hù)電路，使用起來可靠，方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成 IC 型號(hào)中的 LM78后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 LM7805代表輸出電壓為正 5V。因?yàn)槿斯潭ǚ€(wěn)壓電路使用方便，所以在電子制作中經(jīng)常使用[3]。 5 圖 4 LM7805實(shí)物圖 圖 5 LM7805原理圖 利用外接電器做電源 可利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)提供的供電器來提供 5V 跟 12V 電壓。直接使用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的電源可是電路更簡(jiǎn)單也更方 便。 因此比較之下，還是利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的電源。 6 20世紀(jì) 80 年代以來，單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，就單片機(jī)而言，世界上一些 著名的計(jì)算機(jī)廠家已投放市場(chǎng)的產(chǎn)品就有 50 多個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。目前世界上較為著名的 8位單片機(jī)的生產(chǎn)廠家和主要機(jī)型如下 [4]： 美國 intel 公司： MCS51系列及其增強(qiáng)型系列 美國 Motorola 公司： 6801 系列和 6805 系列 美國 Atmel 公司： 89C51 等單片機(jī) 美國 Zilog 公司： Z8系列及 SUPER8 美國 Fairchild 公司： F8系列和 3870 系列 美國 Rockwell 公司： 6500/1 系列 美國 T1（德克薩司儀器儀表）公司： TMS7000 系列 NS(美國國家半導(dǎo)體 )公司： TMS7000 系列 盡管單片機(jī)的品種很多，本次電路我在 MSP430G2 系列跟 MCS51系列單片機(jī)中進(jìn)行選擇。 MCS51 系列單片機(jī) MCS51系列單片機(jī)包括三個(gè)基本型 803 8051/8751。 8031 內(nèi)部包括一份 8 位 CPU、 128 個(gè)字節(jié)， 21 個(gè)特殊功能寄存器（ SFR）、 4個(gè) 8 位并行 I/O 口、 1 個(gè)全雙工串形口 [5]、 2個(gè) 16位定時(shí)器，但片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器，外擴(kuò) EPROM 芯片。比較麻煩，不予采用。 8051 是在 8031 的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成有 4KB ROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過 4K 字節(jié)的小系統(tǒng)。 ROM 內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶燒制的，出廠的 8051 都是含有特殊用途的單片機(jī)。所以 8051 適合與應(yīng)用在程序已定，且批量大的單片機(jī)產(chǎn)品中。也不予采用。 8751 是在 8031 基礎(chǔ)上，增加了 4K 字節(jié)的 EPROM,它構(gòu)成了程序小于 4KB 的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固定在 EPROM 中，可以反復(fù)修改程序。但是價(jià)格相對(duì)8031 較貴。 8031 為外擴(kuò)一片 4KB EPROM 的就相當(dāng) 于 8751，它的最大優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格 7 低。隨著大規(guī)模集成電路不斷發(fā)展 [6]，能裝入片內(nèi)的外圍接口電路也可以是大規(guī)模的。不予采用。 MSP430G2 系列單片機(jī) MSP430 單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷汉挽`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。 首先， MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是 電壓。因而可使其在 1MHz 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流最低會(huì)在 165μ A 左右， RAM 保持模式下的最低功耗只有 A。 其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在 MSP430 系列中有兩個(gè)不同的時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（ FLL 和 FLL+）時(shí)鐘系統(tǒng)和 DCO 數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€(gè)晶體振蕩器（ 32768Hz），也可以使用兩個(gè)晶體振蕩器。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘。并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。 由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（ AM）和五種低功耗模式（ LPM0~LPM4）。在實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式下，可達(dá) A ，在 RAM 保持模式下，最低 可達(dá) A 。 7 MSP430 系列單片機(jī)的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門狗（ WDT）、模擬比較器 A、定時(shí)器 A0（ Timer_A0）、定時(shí)器 A1（ Timer_A1）、定時(shí)器 B0（ Timer_B0）、 UART、 SPI、 I2C、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、 10 位 /12 位 ADC、16位Σ Δ ADC、 DMA、 I/O 端口，基本定時(shí)器（ Basic Timer）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（ RTC）和 USB 控制器等若干外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時(shí)迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時(shí)器，可設(shè) 計(jì)出 A/D 轉(zhuǎn)換器；16 位定時(shí)器（ Timer_ A 和 Timer_ B）具有捕獲 /比較功能，大量的捕獲 /比較寄存器，可用于事件計(jì)數(shù)、時(shí)序發(fā)生、 PWM 等；有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口， P0、 P P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入； 10/12 8 位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá) 200kbps,能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá) 160 段；實(shí)現(xiàn)兩路的 12位 D/A轉(zhuǎn)換；硬件 I2C 串行總線接口 實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器串行擴(kuò)展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用的 DMA模塊。 MSP430 系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決 方案提供了極大的方便。 另外， MSP430 系列單片機(jī)的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時(shí)，中斷喚醒只需 5μ s。 今天我們選用 MSP430G2553 它具有以后優(yōu)點(diǎn)：