【正文】 1 緒論 隨著時代的不斷進步，人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不時刻留意那些不速之客?，F(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)，因而大大提高了小區(qū)的安全程度，有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全。由于紅外線是不可見光，有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。 為了防止各種偷盜和暴力事件的發(fā)生和危害 ,確保大廈的安全 ,生命和財產(chǎn)不受損害 ,智能保安系統(tǒng)的設(shè)置是必要的。 隨著科技的發(fā)展 ,新的犯罪手段對保安系統(tǒng)也提出了新的要求 ,在信息時代的今天 ,對錢、財物、人身安全 的保護是一方面 ,而對儲存在計算機里的大量的重要文件、數(shù)據(jù) ,更需要保護。 在一個智能化大廈內(nèi) ,不僅對外部人員要防范 ,對內(nèi)部人員也需要加強治理 。對某些重要的地點、物品 ,以及重要的人物也需要非凡的保護。因此 ,對現(xiàn)代化的大廈 ,需要設(shè)置多層次、立體化的保安系統(tǒng)。 防盜報警器的作用防盜報警系統(tǒng)就是用探測器對建筑物內(nèi)外重點區(qū)域、重要地點布防 ,在探測到非法入侵者時 ,信號傳輸?shù)綀缶刂破?:聲光報警 ,顯示地址 ,有關(guān)值班人員接到報警后 ,根據(jù)情況采取措施 ,以控制事態(tài)的發(fā)展。 智能建筑的防盜報警系統(tǒng) ,負責(zé)建筑內(nèi)各個點、線、面和區(qū)域的 偵測任務(wù)。它一般由探測器、區(qū)域控制器和報警控制中心三部分組成。 (1)探測器 探測器負責(zé)探測人員的非法入侵 ,有異常情況發(fā)出聲光報警 ,同時向區(qū)域報警器發(fā)送信息。 光束遮斷式探測器 :目前用得較多得是紅外對射式 ,它由紅外線發(fā)射器和接收器組成。當(dāng)罪犯跨越門窗或其它防護區(qū)時 ,遮斷紅外光而引發(fā)報警。為確保此類探測器的準確需配置頻率和相位鑒別電路。 2 產(chǎn)品的整體設(shè)計及原理 這一臺紅外線防盜報警器。具有以下特點：用當(dāng)今最流行的 AT89C2051 單片機控制，體積小，成本低；用紅外線收發(fā)管進行檢測，安裝 隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)； 探測信號采用脈沖信號，節(jié)能且抗干擾；當(dāng)有人試圖闖入室內(nèi)時，能自動進行聲光報警?，F(xiàn)將該報警器原理如下。 硬件電路 可將該電路分為以下三個部分 a) 電源電路。 220V 交流市電經(jīng)變壓器 T 降壓，橋式整流器 D1整流，電解電容 C7 濾波，三端穩(wěn)壓器 78L05 穩(wěn)壓，最后得到整機要求的 +5V 穩(wěn)定直流電源。 b) 單片機系統(tǒng)。 U1 為 AT89C2051 單片機。 C1， R0， R1和復(fù)位按鈕 RESET 組成手動電平復(fù)位和上電自動復(fù)位電路； C2， C3 以及晶振 JT1 組成時鐘電路； C4，C5為 +5V 電源濾波電 容。 U2 為 CMOS6 反相器 CC4069，起驅(qū)動作用。 VD1~VD6 為紅外發(fā)射管，其負極端接與 P1口， P1 口設(shè)置為輸出狀態(tài)，當(dāng) P1 口為“ 0”時，VD1~VD6 發(fā)紅外光。 VD7~VD12 為紅外接收管，當(dāng)接收到紅外光時導(dǎo)通， +5V 電源通過 VD7~VD12 加到反相器 CC4069 的輸入端，經(jīng)反相為低電平，這時 ~為低電平。發(fā)射管和接收管分別安裝在門和窗口的適當(dāng)位置，當(dāng)有人闖入時遮擋了紅外線，接收管截止，反相器輸入端為低電平，這時 U1的 ~ 為高電平。當(dāng)在一定時間內(nèi)檢測到位于不同位置的光束被遮 擋時，則由 口輸出報警信號（高低電平間隔 1S的脈沖信號）。驅(qū)動聲光報警電路，進行聲光報警，直至按復(fù)位按鈕 RESET 或電源開關(guān) S1。由于紅外收發(fā)管之間沒有遮擋時為正常，有遮擋時為異常，則當(dāng) P1口輸出 00H 時， P3 口的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)為 00H。 c) 聲光報警電路。 555 定時器 U4，揚聲器 BY，普通紅色發(fā)光二極管 VD13等組成聲光報警電路。其中 555 定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓輸入端 5 腳與單片機 AT89C2051 的 腳相連，受 腳輸出的高低電平間隔1S的脈沖信號控制。當(dāng) 為高電 平時控制電壓 Uco 較高，閾值電壓 UT+（ =Uco）和 UT（ =1/2Uco）也較高；當(dāng) 為低電平時 UT+和 UT也較低。當(dāng) UT+較高時，電容 C9 充、放電的電壓幅度較大，因而振蕩頻率較低。反之，當(dāng) UT+較低時，電容C9充、放電過程中電壓變化幅度較小，充、放電過程完成得較快，故振蕩頻率較高。即當(dāng) =1 時， 555 輸出脈沖的振蕩頻率較低；當(dāng) =0 時， 555 輸出脈沖的振蕩頻率高。該輸出脈沖經(jīng)過隔直電容 C8加到揚聲器上，揚聲器將交替發(fā)出高、低不同的兩種叫聲。同時， 腳輸出的高低電平間隔 1S的脈沖 信號經(jīng)電阻 R8 加到紅色發(fā)光二極管 VD13 上， VD13 將閃爍發(fā)光。達到聲光同時報警 的效果。 硬件電路原理圖見附錄。 元件參數(shù)見表 。 表 元件列表 元件名 元件類型 元件參數(shù) Y1 晶振 VD1~ VD6 紅外線發(fā)射管 VD7~ VD12 紅外線接收管 U2 74LS04 U22 74LS04 U02 74LS04 U?2 74LS04 UU 74LS04 UU22 74LS04 U1 AT89C2051 U3 78L05 U4 555 T 變壓器 S1 電鍵開關(guān) R0 電阻 270 R1 電阻 1K R2~R7 電阻 10K R8 電阻 470 R9 電阻 10K R10 電阻 110K LS1 揚聲器 F1 保險絲 D1 橋式整流器 C1 電容 20u C2 電容 30p C3 電容 30p C4 電容 470u C5 電容 C6 電容 C7 電容 2021u C8 電容 30u C9 電容 軟件設(shè)計 我們的目標是，當(dāng)檢測到有人闖入時 就由 口輸出高低電平間隔 1S 的脈 沖信號去驅(qū)動聲光報警電路，產(chǎn)生聲光報警。這可通過使 口每隔 1S取反一次實現(xiàn)。而 1S 時間可通過讓定時器 T0（工作于定時方式 1）重復(fù)定時 100ms 十次實現(xiàn)。用工作寄存器 R1作循環(huán)計數(shù)器，初值為 10（ 0AH）。采用中斷方式編程，整個軟件由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分構(gòu)成。 a)主程序主要功能是對系統(tǒng)進行初始化和對系統(tǒng)進行監(jiān)視?？词欠裼腥岁J入。其程序流程圖如圖 所示。 圖 程序清單如下： ORG 0000H AJMP MAIN ；轉(zhuǎn)向主程序 ORG 000BH ；定時器 T0 中斷入口 LJMP BJ ；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序 ORG 0030H MAIN： MOV SP， 50H ；設(shè)置堆棧棧底 MOV R1， 0AH ；設(shè)置循環(huán)計數(shù)器初值 MOV P3， 00H ；設(shè)置 P3 口為正常狀態(tài) 開始 系統(tǒng)初始化 啟動定時 等待時間到 轉(zhuǎn)報警程序 有人闖入？ 時間到嗎？ NO NO YSE YSE MOV P1， 00H ；使 VD1~VD6 發(fā)紅外光 MOV TMOD， 01H；設(shè) T0為定時方式 1 MOV TH0， 3CH ；設(shè)置定時 100ms 初值 MOV TL0， 0B0H SETB EA ； CPU 開中斷 SETB ET0 ；定時器 0 允許中斷 JS： MOV A， P3 ；監(jiān)視是否有人闖入 CJNE A， 00H， LP AJMP JS LP： SETB TR0 ；啟動 T0定時 100ms SJMP $ ； 等待定時 100ms 完成 b)中斷服務(wù)程序。主要功能是判斷定時 1S 是否完成，從而決定是否對 口取反。其程序流程圖如圖 所示。 圖 中斷服務(wù)程序流程圖 程序清單如下： ORG 0060H BJ： PUSH Acc ；現(xiàn)場保護 PUSH PSW 取反 NO 保護現(xiàn)場 重設(shè)定時初值 恢復(fù)現(xiàn)場 中斷返回 1S 到嗎？ YSE MOV TH0， 3CH ；重設(shè)定時初值 MOV TL0， 0B0H DJNZ R1， FH ； 1S 未到返回 MOV R1， 0AH ；重設(shè)計數(shù)器初值 CPL ； 口取反 FH： POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場 POP Acc RETI ；中斷返回 END CC4069六反相器 a) 簡要說明 CC4069 是由六個 COS/MOS 反相器電路組成，此器件主要用作通用反相器，即用于不需要中功率 TTL 驅(qū)動和邏輯電平轉(zhuǎn)換的電路中。 CC4069 提供了 14 引 線多層陶瓷雙列直插（ D）、熔封陶瓷雙列直插（ J）、塑料雙列直插（ P）和陶瓷片狀載體（ C） 4 種封裝形式。 推薦工作條件：電源電壓范圍 ????3V ～ 15V 輸入電壓范圍 ????0V ～ VDD 工作溫度范圍： M類 ???? － 55℃～ 125℃ E 類 ????. － 40℃～ 85℃ 極限值： 電源電壓 ?... － ～ 18V 輸入電壓 ?? － ~VDD+ 輸入電流 ?????.177。10mA 儲存溫度 ???? － 65℃～ 150℃ b) 認識 CMOS 六反相器 CC4069 CC4069 是一種 CMOS 集成電路，內(nèi)部含有六 個反相器，它們的輸入分別用1A— 6A 表示，輸出分別用 1Y— 6Y 表示，邏輯表達式 AY? 。外引線排列如圖 4 所示。 引出端符號： 1A～ 6A 數(shù)據(jù)輸入端， VDD 正電源， Vss 地， 1Y～ 6Y 數(shù)據(jù)輸入端 VDD V SS 1 2 3 5 6 7 4 8 9 10 11 12 13 14 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y 5Y 4A 4Y 6A 6Y 5A 1 1 1 1 1 1 CC40 69 圖 CC4069外引線排列 圖 在該設(shè)計中由于在 prtel元件庫中沒有該器件及其封裝所以采用了六個比較常見的 74LS04反相器代替它，實現(xiàn)了相同的效果，但占用的體積較大，不利于集成。 AT89C2051 單片機 a) 程序保密 89C2051 設(shè)計有 2 個程序保密位，保密位 1被編程之后，程序存儲器不能再被編程除非做一次擦除，保密位 2被編程之后，程序不能被讀出。 b) 軟硬件的開發(fā) 89C2051 可以采用下面 2種方法開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。 1） 由于 89C2051 內(nèi)部程序存貯器為 Flash，所以修改它內(nèi)部的程序十分方便快捷，只要配備一個可以編程 89C2051 的編程器即可。調(diào)試人員可以采用程序編輯 編譯 固化 插到電路板中試驗這樣反復(fù)循環(huán)的方法，對于熟練的 MCS51程序員來說，這種調(diào)試方法并不十分困難。當(dāng)做這種調(diào)試不能夠了 解片內(nèi) RAM 的內(nèi)容和程序的走向等有關(guān)信息。 2）將普通 8031/80C31 仿真器的仿真插頭中 ～ 和 ～ 引出來仿真 205T,這種方法可以運用單步、斷點的調(diào)試方法，但是仿真不夠真實，比如， 2051 的內(nèi)部模擬比較器功能， P1 口、 P3 口的增強下拉能力等等。 c) 性能價格比 1） 與 80C31 系統(tǒng)相比較 如果需要構(gòu)成一個 80C31 的最小系統(tǒng)的話，除了 CPU 之外，至少需要一片27C64,而系統(tǒng)的有效引腳和 89C2051 基本相同。從元器件的成本，電路板的面積和加密性來看，使用 89C2051 都是 合算的。 2） 與 PIC 單片機比較 目前，國內(nèi)小型的單片機全勝較多的有 PIC 系列， 89C2051 與 PIC 相對應(yīng)芯片比較有如下特點： 89C2051 的價格高于 PIC 的 OTP 型號，但大大低于 PIC 的 EPROM 型， 89C2051片內(nèi)不含 Watch Dog，這是 89C2051 的不足之處，中斷系統(tǒng)堆棧結(jié)構(gòu)、串等通訊筆定時器系統(tǒng)都大大強于 PIC 系統(tǒng)。 由于 PIC 芯片中無標準串等口，所以在單片機的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上面， PIC不太適合。與 PIC 相比 2051 更適合于較復(fù)雜的應(yīng)用場合，適合一些軟件需要多次修改的應(yīng)用。 d) 應(yīng)用 就目 前中國市場的情況來看， 89C2051 有很大的市場。其原因有下列 幾 點： 1） 2051 采用的是 MCS51 的核心，十分容易為廣大用戶所接受； 2） 2051 內(nèi)部基本保持了 80C31 的硬件 I/O 功能； 3） 2051 的 Flash 存貯器技術(shù)，可重復(fù)擦/寫 1000 次以上，容易解悶調(diào)試手段； 4）更適合小批量系統(tǒng)的應(yīng)用，容易實現(xiàn)軟件的升級。 89C20