【正文】 P0 口送出的低 8 位地址 ， PROG 的 功能 是 在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖 ； 第二是 PSEN:外 ROM 讀選通信號(hào) ；第三是 RST/VPD： 復(fù)位 /備 用電源 ， RST 是 復(fù)位信號(hào)輸入端 ， VPD 的 功能 是 在 Vcc 掉電情況下，接備用電源 ；第四是EA/Vpp： 內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源 ， EA 功能 是 內(nèi)外 ROM 選擇端 ， Vpp功能 是 在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 下圖 為單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。現(xiàn)在許多廠家專門(mén)設(shè)計(jì)出了方便學(xué)習(xí)的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，可方便學(xué)習(xí)者隨時(shí)用電腦把自己寫(xiě)的程序燒錄進(jìn)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試。總的來(lái)說(shuō)，單片機(jī)就是一個(gè)高級(jí)的電路 ，由于具有 CPU，所以可以通過(guò)編寫(xiě)程序去控制它工作，通過(guò)程序來(lái)指揮它，達(dá)到編程者預(yù)期的目的。 單片機(jī)主控芯片的性能以及標(biāo)準(zhǔn)功能 單片機(jī)是指把微處理器 (CPU)、存儲(chǔ)器、基本的 I/O 接口以及定時(shí) /計(jì)數(shù)、通信部件集成在一塊芯片中，也就是在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的基本功能。 圖 CD4069 的引腳功能圖 由圖可知，反相器的 14 引腳接直流電源， 7 引腳接地，六個(gè)反相器各自獨(dú)立，本設(shè)計(jì)采用 1 引腳輸入和 2 引腳輸出，輸出段直接與單片機(jī)連接，形成檢測(cè)入侵信號(hào)口。 圖 為紅外接收頭的圖片。當(dāng) 紅外 線接收 二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，把 檢測(cè)到的 信號(hào)送 入 放大器 進(jìn)行放大，然后送人 限幅器，限幅器 能把 脈沖 的 幅度控制在 規(guī)定的 范圍 內(nèi) 。本設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)， 由實(shí)驗(yàn)可知，紅外線接收管兩端的電壓與紅外對(duì)管之間的距離有關(guān)，這也驗(yàn)證了紅外對(duì)管的原理，當(dāng)接收到的紅外線信號(hào)變化時(shí)，接收管的電阻將進(jìn)行變化，繼而其兩端的電壓發(fā)生變化，由于條件有限，本設(shè)計(jì)只在很短距離內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng) 把紅外線接收二極管與 10K 電阻連接，外加 5V 反向偏壓，當(dāng)接到收紅外線時(shí)，其輸出電壓為 ，當(dāng)紅外線被遮擋時(shí)其電 壓為 ，將輸出段與比較器連接，當(dāng)電壓大于 1V時(shí)，輸出低電平，當(dāng)電壓小于 1V 時(shí)，輸出高電平，與單片機(jī)輸入口連接即可，電路仿真圖為下圖 所示。 紅外線接收管在一般光線 的 照射下，產(chǎn)生的電流叫 做 光電流。沒(méi)有 紅外線 光照 射 時(shí)，反向電流很小 (一般小于 微安 )，稱暗電流。下圖 為本設(shè)計(jì)中發(fā)射紅外線的電路圖。紅外線發(fā)射強(qiáng)度及角度對(duì)于報(bào)警器的靈敏性及可監(jiān)控范圍有很大影響，安裝時(shí)應(yīng)注意發(fā)射管與接收管對(duì)準(zhǔn)。紅外線發(fā)光二極管 一般用 砷化鎵 制作 ，其峰值發(fā)光波長(zhǎng) 在 940~950 nm 之間 ， 而當(dāng)波長(zhǎng)在 900 nm 以上 時(shí)，人眼就不可見(jiàn)了 ，這也就是我們?nèi)搜劭?不到紅外線的 原因。 功率的損其最大值與周?chē)鷾囟?也 有 很大 關(guān)系。 紅外發(fā)光二極管具有多種特性，其特性決定了使用它時(shí)應(yīng)注意的方面，現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹一下 : (1) 電流 ~電壓特性 對(duì)紅外發(fā)光二極管施加正向電壓可驅(qū)動(dòng)它發(fā)射紅外線，由于發(fā) 出的是紅外線，人眼不可見(jiàn)，所以實(shí)際上并不能用肉眼看到有光線發(fā)出，可用萬(wàn)能表測(cè)其兩端電壓，以判斷是否工作。 圖 紅外線發(fā)射管 上圖中，紅外發(fā)光二極管有一長(zhǎng)一短兩個(gè)引腳，其通斷性質(zhì)和普通二極管相似，具有單向?qū)ㄐ?，長(zhǎng)引腳接電壓正極，短引腳接負(fù)極。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以完全無(wú)紅暴，或僅有微弱紅暴；另外，紅外發(fā) 光二極管 還具有壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。 振蕩周期 ： ? ? CRRT ???? 21 () 占空比 ： ? ?? ?2121 2RRRR Q ??? () 取1R=10K 2R=220K C=82pF 生成 38kHz 波形也可通過(guò)邊調(diào)節(jié)電阻值邊觀察波形得出，本設(shè)計(jì)在進(jìn)行實(shí)物制作時(shí)由于沒(méi)有買(mǎi)到 82pF 電容，所以實(shí)際采用的電路圖為下圖 所示 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 7 頁(yè) 共 51 頁(yè) 圖 38kHz 方波生成電路 由示波器可 檢測(cè)出電路輸出周期約為 26μs 的波形，實(shí)現(xiàn)了要求。 555 集成定時(shí)器 的 引腳排列圖如下圖 所示 。 當(dāng) VI1＞ 32 VCC， VI2＞ 31 VCC 時(shí)，比較器 C1輸出低電平，比較器 C2輸出高電平，基本 RS 觸發(fā)器置 0， G3輸出高電平，放電三極管 TD導(dǎo)通，定時(shí)器輸出低電平。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 5 頁(yè) 共 51 頁(yè) 圖 555集成 定時(shí)器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 555 定時(shí)器 [1]內(nèi)部 由 3 個(gè)阻值為 5 的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器 C1和 C基本 RS 觸發(fā)器、放電三極管 TD和緩沖反相器 G4組成。 555 定時(shí)器及其構(gòu)成的多諧振蕩電路 555 集成定時(shí)器 由于具有寬范圍的單電源電壓， 能 輸入模擬電平，輸出驅(qū)動(dòng)功率較大、定時(shí)準(zhǔn)確等特點(diǎn)， 廣泛應(yīng)用于電子技術(shù)中。 單 片 機(jī) 聲光報(bào)警電 路 紅外線接收 單元 紅外線發(fā)射單元 顯 示 報(bào)警次 數(shù) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 4 頁(yè) 共 51 頁(yè) 3 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路分為 四 部分： 紅 外線 發(fā)射電路 、 紅外線 接收電路 、 單片機(jī)控制電路 、聲光報(bào)警電路 。 圖 系統(tǒng)方框圖 紅外線發(fā)射 單元由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路產(chǎn)生 38kHz 的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管工作，使紅外二極管導(dǎo)通，以 38kHz 的頻率發(fā)射紅外線。本設(shè)計(jì)采用主動(dòng)式類型。 主動(dòng)式紅外防盜報(bào)警器主要由發(fā)射和接收兩個(gè)單元組成，也就是由于障礙物對(duì)由發(fā)射電路和接收電路組成的不可見(jiàn)光線的阻擋使得接收器接收不到紅外線而產(chǎn)生 報(bào)警信號(hào)，是外界主動(dòng)的去影響紅外傳感器，所以稱為主動(dòng)式紅外防盜報(bào)警器。各國(guó)對(duì)紅外線技術(shù)的研究促使紅外線技術(shù)應(yīng)用到很多高新科技領(lǐng)域，紅外線技術(shù)結(jié)合單片機(jī)技術(shù)制作的紅外防盜報(bào)警具有很廣闊的研究前景，單片機(jī)使得報(bào)警功能越來(lái)越智能化、人性化，可以實(shí)現(xiàn)人們的各種防盜報(bào)警要求。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 1 頁(yè) 共 51 頁(yè) 1 緒論 隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們的物質(zhì)財(cái)富不斷增長(zhǎng)，工廠的貴重設(shè)備也在增多，文藝場(chǎng)所像博物館等的貴重文物也不斷增多，由此吸引了許多不法分子徒勞而獲的欲望，安防在現(xiàn)代社會(huì)顯得越來(lái)越重要，在許多高新技術(shù)的應(yīng)用下，類型眾多的防盜報(bào)警產(chǎn)品進(jìn)入了市場(chǎng)，而紅外防盜報(bào)警器更以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在市場(chǎng)受到了極大地歡迎。 太陽(yáng)光線中 有很多種不可見(jiàn)光線 ， 而紅外線是其中的一種， 又稱 為 紅外線熱輻射。 被動(dòng)式紅外防盜報(bào)警器沒(méi)有發(fā)射單元，主要依靠熱釋電人體紅外傳感器來(lái)接收人體輻射出的紅外線產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 課題研究的目的 主動(dòng)式紅外防盜報(bào)警器主要 由 紅外線 發(fā)射電路、 紅外線 接收電路、聲光報(bào)警電路組成，本設(shè)計(jì)就是要實(shí)現(xiàn)用 38kHz 的方波對(duì)紅外線進(jìn)行調(diào)制發(fā)射出去，由接收電路進(jìn)行紅外線的接收， 接收電路 輸出低電平，當(dāng)有障礙物遮擋住這束紅外線時(shí)，接收電路產(chǎn)生高電平送人單片機(jī)，由單片機(jī) 內(nèi)部程序作用 產(chǎn)生聲光報(bào)警 驅(qū)動(dòng)信號(hào) ，并由數(shù)碼管顯示報(bào)警 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 2 頁(yè) 共 51 頁(yè) 次數(shù)。紅外線接收單元由紅外接收二極管接收紅外線產(chǎn)生接收信號(hào)，送入單片機(jī)，單片機(jī)接收到變化脈沖即表示有入侵者，產(chǎn)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路報(bào)警。 下面分別進(jìn)行介紹。 555 集成定時(shí)器是一種將數(shù)字電路和模擬電路集成一體的電子器件，它將模擬功能和邏輯功能融為一體，能夠產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩，驅(qū)動(dòng) 555 集成定時(shí)器只需使用單電源， 555 集成定時(shí)器可獨(dú)立構(gòu) 成定時(shí)電路，它的最大輸出電流可達(dá)到 200 毫安，可直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管、喇叭等小功率器件。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號(hào)。 當(dāng) VI1＜ 32 VCC， VI2＞ 31 VCC 時(shí)，比較器 C1輸出高電平，比較器 C2輸出高電平，基本 RS 觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變， 555 定時(shí)器輸出狀態(tài)保持不 變 。 圖 555 集成定時(shí)器的引腳排列圖 555 集成定時(shí)器內(nèi)部由 兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)電阻分壓器，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)三級(jí)管放 電開(kāi)關(guān)和一個(gè)輸出緩沖器實(shí)現(xiàn)了下表 的邏輯功能。 此振蕩器的原理主要是利用電容的充放電，利用比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)放電管 VTd 的導(dǎo)通與截止，控制鎖存器的反復(fù)自行翻轉(zhuǎn)，由反相器輸出脈沖信號(hào)，反相器的作用是提高電路的帶負(fù) 載能力，并隔離負(fù)載對(duì)定時(shí)器的影響。 可以 通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 1R 和 2R 來(lái)改變振蕩周期 。常用 的紅外線發(fā)光二極管 有 SE303如果判斷不出引腳長(zhǎng)短可用 萬(wàn)用表來(lái)區(qū)分，并可檢測(cè)紅外線二極管是否可用。一般其正向?qū)〞r(shí)兩端電壓在 1V~2V 之間為宜，電壓太高將會(huì)使其燒毀。 (3) 發(fā)射束電流特性 一般可見(jiàn)光的發(fā)光二極管其輸出光的強(qiáng)度是 用 光度表示 的 ，而不可見(jiàn)光 向 紅外線發(fā)光二極管輸出光的能量大小，是 用 發(fā) 射束 Fe 來(lái) 表示 的 ，單位為瓦特。 (5) 方向特性 紅外線發(fā)光二極 管發(fā)出的紅外線 方向 也是有一定規(guī)律的，各個(gè)方向的紅外線強(qiáng)度不同， 方向角度 就是 發(fā)射強(qiáng)度的相對(duì)值。 (6) 包裝與外型 紅外發(fā)光二極管的包裝 主要有三種類型 ，透鏡消除型、陶瓷型及樹(shù)脂分子型，如 下圖 所示 。 圖 紅外線發(fā)射電路圖 在該電路中，通過(guò) IN 引腳輸入接收到 由 555 集成定時(shí)器輸出的 38kHz 脈沖 信號(hào)，脈沖信號(hào)通過(guò) R3產(chǎn)生電流，使 三極管的基極有電流 流過(guò) ，三極管導(dǎo)通，從而有電流從發(fā)射極的紅外二極管流過(guò)， 紅外二極管導(dǎo)通，發(fā)射出紅外線限流電阻可通過(guò)公式計(jì) 算， 二極管的電流 二極管所需電壓電源電壓 ??R () 電流一般取 20 ?m 左右，通過(guò)計(jì)算得出限流電阻為 220? 歐姆左右。當(dāng)有紅外線光照 射 時(shí)，攜帶能量的紅外線光子進(jìn)入 PN 結(jié)，把能量傳 送給 共價(jià)鍵 上束縛 著的 電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵， 成為自由電子， 從而產(chǎn)生電子 － 空穴對(duì)。如果在外電路接上負(fù)載，負(fù)載就能 獲得電信號(hào)，電信號(hào) 將隨著光照的變化而變化 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 12 頁(yè) 共 51 頁(yè) 圖 紅外線接收管電路 圖中電阻124R與可變電阻 4RV 組成電壓比較器正相的輸入電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變正相電壓的值，當(dāng)接收到入侵信號(hào)，比較器輸入端翻轉(zhuǎn)，輸出段產(chǎn)生低電平送入單片機(jī)形成報(bào)警信號(hào)。交流信號(hào) 送入 帶通濾波器，帶通濾波器可以通過(guò) 30kHz~60kHz 的負(fù)載波，通過(guò)解調(diào)電路把信號(hào)解調(diào)，再經(jīng)過(guò) 積分電路 送 入比較器， 由 比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。 圖 紅外接收探頭 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 13 頁(yè) 共 51 頁(yè) 由于本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)中斷判斷是否發(fā)出報(bào)警，所以要求要報(bào)警時(shí)輸入低電平，而紅外 接收探頭在接收不到紅外線時(shí)輸出高電平，所以電路中需加入反相器，然后把信號(hào)送入單片機(jī)。 單片機(jī)控制 電路 單片機(jī) [2~5]是一種集成電路芯片 ， 是一種典型的嵌入式微控制器。由于單片機(jī)的巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，世界許多公司都在生產(chǎn)，因此單片機(jī)的種類及型號(hào)很多，并且更新?lián)Q代速度很快，但考慮到實(shí)際應(yīng)用中許多地方并不需要性能很高的單片機(jī)，并且為了程序的兼容，各種類型的單片機(jī)差別并不是太大，并且?guī)追N質(zhì)量比較好的單片機(jī)成了市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序更加的直觀方便，使得單片機(jī)的功能大大提升，但單片機(jī)只能輸出高低的電平信號(hào)，所以，單片機(jī)必須與外部的硬件電路結(jié)合才能 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 14 頁(yè) 共 51 頁(yè) 完成更多的目的功能。 AT89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出 (I/O)端口，有的端口做不同的用途，通過(guò)設(shè)置功能字來(lái)設(shè)定選用的功能。 圖 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 每個(gè)框圖都是由各種芯片和電路構(gòu)成，各單元之間通過(guò)內(nèi)部總線進(jìn)行通信。 (4) 輸入 /輸出 線 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個(gè)引腳 。 INT1：外部中斷 1，由 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 本設(shè)計(jì)采用外部中斷 1。 表 中斷控制寄存器 IE IE EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 上表中各位表示的含義說(shuō)明如下： EA：全局中斷允許位。 ETl： 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 中斷允許位。 ET0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 中斷允許位。 本設(shè)計(jì)需要開(kāi)中斷 1 所以可設(shè)置 IE=84H。本設(shè)計(jì)還利用到 口作為聲光報(bào)警的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)報(bào)警產(chǎn)生時(shí)，讓 輸出脈沖波，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的閃爍和蜂鳴器的報(bào)警。在本設(shè)計(jì)中單片機(jī)的復(fù)位按鈕可以使報(bào)警器手動(dòng)停止報(bào) 警，并可把報(bào)警次數(shù)清零。 圖 單片機(jī)的時(shí)