【正文】 基于單片機(jī)防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目 錄第1章 緒 論 3 3 4 5 5 5 6 6 防盜報(bào)警選擇傳感器的選擇 7 8 AT89C51芯片的介紹 9 9 結(jié)構(gòu)原理 11 AT89C51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器相關(guān)的控制寄存器介紹 12 MAX708芯片介紹 13 單片機(jī)復(fù)位設(shè)置 14 8255A芯片介紹 14 8255A的引腳和結(jié)構(gòu) 15 8255的工作方式 16 8255的控制字 18 AT89C51與8255的接口電路 19 顯示部分 20 20 7448譯碼驅(qū)動(dòng) 21 單片機(jī)與7448譯碼驅(qū)動(dòng)器及LED的連接 23 23第3章 檢測(cè)信號(hào)放大電路設(shè)計(jì) 24 熱釋紅外線傳感器典型電路 25 紅外光敏二極管警燈電路 26 光敏二極管控制電路 27 28 30 集成電路運(yùn)算放大器 31 精密多功能運(yùn)算放大器INA105 31 低功耗、雙運(yùn)算放大器LM358 34第4章 電源設(shè)計(jì) 35 單片機(jī)系統(tǒng)電源 35 35 主程序設(shè)計(jì) 37 核對(duì)子程序設(shè)計(jì) 38 中斷子程序設(shè)計(jì) 38 讀數(shù)子程序設(shè)計(jì) 39 程序設(shè)計(jì)說(shuō)明 40 程序清單 41第6章 調(diào)試 45 45（和繼電器）驅(qū)動(dòng)線路具體連接 45 程序修改 46 程序執(zhí)行過(guò)程 47結(jié)論 48參考文獻(xiàn) 49致謝 51原理圖 52第1章 緒 論隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)防盜、防劫、防火保安設(shè)備的需求量大大增加。針對(duì)偷盜、搶劫、火災(zāi)、煤氣泄漏等事故進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)警的系統(tǒng)，其需求也越來(lái)越高。本設(shè)計(jì)運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)了一新穎紅外線防盜報(bào)警器。而本設(shè)計(jì)中的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；不同作用的傳感器，也可檢測(cè)出不同類型的情況。本章節(jié)主要介紹了本設(shè)計(jì)的選題背景、課題介紹、本文主要工作、方案論證。 單片機(jī)現(xiàn)在已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于智能儀表、工業(yè)控制、日常生活等很多領(lǐng)域，可以說(shuō)單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到人類的生活、工作的每一個(gè)角落，這說(shuō)明它和我們每個(gè)人的工作、生活密切相關(guān)，也說(shuō)明我們每個(gè)人都有可能和有機(jī)會(huì)利用單片機(jī)去改造你身邊的儀器、產(chǎn)品、工作與生活環(huán)境。紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，他在各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。由于他是不可見(jiàn)光，因此用他做防盜報(bào)警監(jiān)控器，具有良好的隱蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干擾能力強(qiáng)。這種監(jiān)控報(bào)警裝置廣泛應(yīng)用與博物館、單位要害部門和家庭的防護(hù)[1]。通常紅外線發(fā)射電路都是采用脈沖調(diào)制式。紅外接收電路首先將接收到的紅外光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并進(jìn)行放大和解調(diào)出用于無(wú)線發(fā)射電路的調(diào)制信號(hào)。當(dāng)無(wú)人遮擋紅外光時(shí)，鎖相環(huán)輸出低電平，報(bào)警處于監(jiān)控狀態(tài)；一旦有人闖入便遮擋了紅外光，則鎖相環(huán)失鎖，輸出高電平，驅(qū)動(dòng)繼電器接通無(wú)線發(fā)射電路，監(jiān)控室便可接收到無(wú)線報(bào)警信號(hào)，并可區(qū)分報(bào)警地點(diǎn)[2]。當(dāng)我們考慮的范圍廣一點(diǎn)：若是在小區(qū)每一住戶內(nèi)安裝防盜報(bào)警裝置。當(dāng)住戶家中無(wú)人時(shí)，可把家庭內(nèi)的防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置為布防狀態(tài)，當(dāng)竊賊闖入時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并向小區(qū)安保中心報(bào)警[3]。周界報(bào)警系統(tǒng)：在小區(qū)的圍墻上設(shè)置主動(dòng)紅外對(duì)射式探測(cè)器，防止罪犯由圍墻翻入小區(qū)作案，保證小區(qū)內(nèi)居民的生活安全[4]。有的防盜報(bào)警系統(tǒng)還連有上位機(jī)。將探測(cè)器發(fā)回的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)按防區(qū)的類型與主機(jī)的工作狀態(tài)（布防、撤防）作出邏輯判斷，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警[5,6]。一個(gè)防盜系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在報(bào)警主機(jī)的功能上。本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)要求能對(duì)16個(gè)以上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。是以單片機(jī)為核心構(gòu)成防盜報(bào)警系統(tǒng)，以完成用戶鍵盤輸入，數(shù)碼（可漢字液晶）顯示、故障狀態(tài)指示為主，完成報(bào)警檢測(cè)，若有報(bào)警事故發(fā)生，可向外界發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)基本框圖如下所示:　　　　　 系統(tǒng)基本框圖報(bào)警電路顯示電路單片機(jī)８９Ｃ５１檢測(cè)電路警語(yǔ)播放電路鍵盤輸入單片機(jī)防盜報(bào)警系統(tǒng)主要用于賓館、倉(cāng)庫(kù)、居民樓等場(chǎng)所，它能對(duì)受監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。一旦出現(xiàn)盜情，由單片機(jī)接收有效信號(hào)，并發(fā)出報(bào)警命令，即進(jìn)行聲光報(bào)警，并指示被盜地點(diǎn)，提醒有關(guān)人員進(jìn)行有關(guān)措施。該防盜報(bào)警系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。若更換其他的傳感器，該系統(tǒng)還可以用于火災(zāi)報(bào)警、煤氣泄漏等報(bào)警。在設(shè)計(jì)之前首先工對(duì)本課題作廣大的市場(chǎng)調(diào)研工作，進(jìn)行分析、對(duì)比、總結(jié)，再進(jìn)行方案選擇論證。具體到設(shè)計(jì)時(shí),又分硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)主要分兩大部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)部分和檢測(cè)部分。軟件設(shè)計(jì)分主程序設(shè)計(jì)和中斷子程序設(shè)計(jì)。在完成正文部分后，主要工作就是要進(jìn)行調(diào)試，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)現(xiàn)象，軟件和硬件都要作必要的修改。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。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(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)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。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?！? 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(lái)說(shuō)，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(lái)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(méi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)的陽(yáng)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(wú)人的情況下還具有探測(cè)有無(wú)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(guò)探測(cè)人體特有的紅外線來(lái)檢測(cè)盜情。第2章 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)由于該系統(tǒng)主要用于多點(diǎn)集中檢測(cè)報(bào)警，故應(yīng)能對(duì)受監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測(cè)，為防止誤報(bào)警，當(dāng)檢測(cè)到某點(diǎn)有盜請(qǐng)時(shí)該系統(tǒng)應(yīng)延時(shí)再進(jìn)行檢測(cè)一次，若確有盜情方可報(bào)警，并用數(shù)字指示出被盜地點(diǎn)。該系統(tǒng)的傳感器可選用接觸式、斷開(kāi)式等開(kāi)關(guān)量傳感器；系統(tǒng)終端部分選用音響報(bào)警電路及數(shù)碼顯示電路；其中數(shù)碼顯示由譯碼驅(qū)動(dòng)器譯碼驅(qū)動(dòng)。本章節(jié)主要介紹單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及其相關(guān)芯片的概述和各部分的接口電路。，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。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件總圖其具體電路圖見(jiàn)附錄總圖。 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[18]。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(lái)說(shuō)，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：l 8031CPU；l 振蕩電路；l 總線控制部件；l 中斷控制部件；l 片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器；l 片內(nèi)RAM；l 并行I/O接口；l 定時(shí)器；l 串行I/O接口； AT89C51引腳圖I/O口線, 。（1）P0口——8位、漏極開(kāi)路的雙向I/O口。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器及擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用。 P0口也可做通用I/O口使用，但需要加上拉電阻，變?yōu)闇?zhǔn)雙向口。當(dāng)作為普通輸入時(shí)，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P0口可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。（2）P1口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P1口是為用戶準(zhǔn)備的I/O雙向口。（3）P2口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器或外擴(kuò)I/O口時(shí)，P2口輸出高8位地址。P2口也也可做通用I/O口使用。用做輸入時(shí)，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P2口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。（4）P3口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。P3口也可做通用I/O口使用。用做輸入時(shí)，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P3口還提供各種替代功能。 P3口替代功能引腳替代功能說(shuō)明RXD串行數(shù)據(jù)接收TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送外部中斷0申請(qǐng)外部中斷1申請(qǐng)T0定時(shí)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入T1定時(shí)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入外部RAM寫選通外部RAM讀選通 控制信號(hào)線（1）RST——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。（2） ——外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許信號(hào)EA（External Access Enable）。 當(dāng)信號(hào)接地時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器，地址為0000H～FFFFH；當(dāng)接VCC時(shí)，對(duì)ROM的讀操作從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。（3）——片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN（Program Stroe Enable）,低電平有效。在片外程序存儲(chǔ)器取址期間，當(dāng) 有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器內(nèi)容被送至P0口（數(shù)據(jù)總線）；在訪問(wèn)外部RAM時(shí)，無(wú)效。（4）——低字節(jié)地址鎖存信號(hào)ALE（Address Latch Enable）。 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE下降沿將P0口輸出的低8位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)分時(shí)傳送。此外，ALE端連續(xù)輸出正脈沖，頻率為晶振頻率的1/6，可用做外部定時(shí)脈沖使用，但要注意，每次訪問(wèn)外RAM時(shí)要丟失一個(gè)ALE脈沖。電源線（1）VCC——電源電壓輸入引腳。（2）GND——電源地。外部晶振引線（1）XTAL1——片內(nèi)振蕩器反向放大器和時(shí)鐘發(fā)生線路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩器，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。（2）XTAL2——片內(nèi)振蕩器反向放大器的輸出端。使用片內(nèi)振蕩器，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)，引腳XATL1接收振蕩器信號(hào)，XATL2懸空。 結(jié)構(gòu)原理。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明各部分的組成及功能：中斷控制CPU片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器總線控制片內(nèi)RAM4個(gè)I/O端口定時(shí)器1定時(shí)器0ETC振蕩器串行端口TXD RXDP0 P2 P1 P3計(jì)數(shù)器輸入外部中斷擴(kuò)展中斷 AT89C51基本組成框圖中央處理器 單片機(jī)的中央處理器（CPU）是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制操作。中央處理器主要包括運(yùn)算器和控制器。 運(yùn)算器主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作。其中包括算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序狀態(tài)字PSW和兩個(gè)暫存器等。 控制器是識(shí)別指令并根據(jù)指令性質(zhì)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)內(nèi)各組成單元進(jìn)行工