【正文】 供 5V電源， DS1302 可根據(jù)需要提供備用電源（ 紐扣電池或者大電容）。單片機(jī)與通用微型計(jì)算機(jī)相比較，它在硬件結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有其獨(dú)到之處。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 傳感器的選擇 常見的幾種紅外傳感器介紹 ? 紅外探測(cè)器 紅外探測(cè)器按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通 過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測(cè)量相應(yīng)的電量變化。 ? 無線紅外傳感器 無線紅外傳感器又名無線紅外探測(cè) 器，無線智能幕簾 /廣角紅外探測(cè)器采用美國(guó)軍用紅外傳感器進(jìn)行信號(hào)采集探測(cè)與摩托羅拉芯片組合集成單片機(jī)智能技術(shù)控制，自動(dòng)溫度補(bǔ)償、微電流省耗、無誤報(bào)、無漏報(bào)、探測(cè)距離遠(yuǎn)、工作穩(wěn)定、性能可靠、外形精巧、美觀大方。高頻發(fā)射部分采用最新聲表面（ S）穩(wěn)頻技術(shù)，配合成 熟的外圍電路，使得產(chǎn)品具有紅外探測(cè)靈敏度好、誤報(bào)率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率大的特點(diǎn)。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。它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置， 它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路。其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。傳感器 RE200B 內(nèi)部電路圖如下： D 腳接工作電壓，其工作電壓低且范圍寬（ ）； S 腳為輸出源極電壓； GND 腳為接地。 振動(dòng)位移傳感器 的選定 本系統(tǒng)采用 ND—1型振動(dòng)位移傳感器，它是一種集振動(dòng)和位移于一體的全方位傳感器。 由于器件內(nèi)部集成度很高 ,外圍電路相當(dāng)簡(jiǎn)單，圖中的 C是延時(shí)控制電容，取值越大，延時(shí)就越長(zhǎng)，反之則越短，一般取值 ～ 10uF，這里取值為 。 LED 數(shù)碼管 有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。當(dāng)位數(shù)較多是，用靜態(tài)顯工作電壓 靜態(tài)電流 靈敏度 檢測(cè)方向 位移檢測(cè)依據(jù) 工作溫度 體積 3V—12V 3V時(shí) 500 毫安 全向 加速度 － 30℃～65℃ 12 2232mm 基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 示所需 I/O 口太多，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方法。 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。 但 在本設(shè)計(jì)中需要使用液晶顯示。 3 腳 ： V0 為液 晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度 ）。 7～ 14 腳： DB0～ DB7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。當(dāng) VCC2 小于 VCC1 時(shí)， DS1302 由 VCC1供電。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。 6 腳： I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。如 圖 2— 7 為 AT24C02 引腳排列圖： 3 腳： 器件地址輸入端 。 雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收， SDA 是一個(gè)開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（ WIREOR） 。 WP 管腳連接到 VCC，內(nèi)容都被寫保護(hù) 為 只讀。 基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 圖 2— 7 AT24C02 3 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用復(fù)合式傳感器對(duì)每路的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。而 16 路檢測(cè)信號(hào)用到了 2 片 4 輸入雙與非門 74LS20 和 4 輸入或非門 74LS25，每 4 路信號(hào)相與取非后對(duì) 4 路與非門輸出取或非。 SGD123紅外探頭47uC4VCC247uC510KR1110KR12GNDC647uGND12345振動(dòng)位移傳感器Q29014C1910u 56kR19GNDVCC200KR0231U5A74LS02 圖 3— 1 檢測(cè)信號(hào)電路 的設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 OC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U674LS373OC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U774LS373G3A1B2C4D5Y674LS251Y62Y81A11B21C41D5NC3GND72A92B102C122D13VCC14NC1174LS201Y62Y81A11B21C41D5NC3GND72A92B102C122D13VCC14NC1174LS2012345678GNDXP1GND12345678GNDXP2GNDVCCVCCGNDVCCGNDGNDVCC1K*161K*8INTO8路檢測(cè)信號(hào)的輸入另 8路檢測(cè)信號(hào)的輸入 圖 3— 2 16 路 檢測(cè)信號(hào)輸入電路的設(shè)計(jì) LCD 顯示電路設(shè)計(jì) LCD 顯示器的種類繁多，安排列形狀可分為字段型、點(diǎn)陣字符型和點(diǎn)陣圖形型。 LCD 顯示 電路結(jié)構(gòu)如 圖 3— 3 所 示。采用紅色發(fā)光二極管和壓電式蜂鳴器完成聲光報(bào)警。驅(qū)動(dòng)電路又通過 口將低電平信號(hào)送至紅色發(fā)光二極管的陰極，從而達(dá)到光報(bào)警的效果。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。DS1302 可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。 GND22pFC1112332768HzXTAL22pFC12GNDVCCBT2GNDvccX1 SCLKvccX2GNDTextTextDS1302IO10111213141516RST17 圖 3— 5 時(shí) 鐘電路圖 晶振與復(fù)位電路設(shè)計(jì) 通過振蕩得到一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。單片機(jī)除了正常的初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或由于操作錯(cuò)誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時(shí)，也需要按復(fù)位鍵重啟機(jī)器。 “看門狗 ”電路則是一種集成有單片機(jī)的電源監(jiān)測(cè)、按鍵復(fù)位以及對(duì)程序運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，防止程序 “跑飛 ”而出現(xiàn)死機(jī)而設(shè)計(jì)的電路 [8]。 在電源的兩端并聯(lián)的大電容和小 電容起濾波作用。 輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器 7800系列組成的 電 源 ,CW7800/CW78M00/CW78L00 系列的最后兩位數(shù)字表示該集成穩(wěn)壓器的輸出電壓值。若考慮輸出電流的要求，則在 以內(nèi)的 ,應(yīng)選用CW7800 系列的 。 12C14Vin VoutREFU2 781212C15C132200uC16100uGNDTD6~220vVin VoutREFU3 7805 VCC12C23C24100uVin VoutREFU4 780912C29C22100uVCC1VCC2 圖 3— 7 電源 的電路結(jié)構(gòu) 外擴(kuò)存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì) AT24C02 數(shù)據(jù) /地址的傳輸遵循 I2C 協(xié)議， I2C 協(xié)議為雙總線方式，其對(duì)時(shí)序有嚴(yán)格的要求。 WP7A01A12A23SCK6VCC8GND4 SDA5U5AT24C02GNDVCC 圖 3— 8 AT24C02 的電路結(jié)構(gòu) 圖 3— 9 讀 /寫周期時(shí)序 圖 3— 10 數(shù) 據(jù)有效時(shí)序 圖 3— 11 起始 /停止定義 圖 3— 12 輸出應(yīng)答 基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 鍵盤電路設(shè)計(jì) 4*4 矩 陣鍵盤電路結(jié) 構(gòu)如圖 3— 13，相對(duì)應(yīng)的按鍵的鍵值如表 3— 1， 4*4 矩陣鍵盤按鍵的功能如圖 3— 14。為了充分發(fā)揮AT89C51 優(yōu)越的性能價(jià)格比，在設(shè)計(jì)上盡量做到硬件 “軟化 ”， 進(jìn)一步體現(xiàn)軟件編程的靈活性， 使系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)得到簡(jiǎn)化。電路設(shè)計(jì)時(shí)是按模塊設(shè)計(jì)的，軟件設(shè)計(jì)也一樣，采用中斷子程序方式，首先編寫大概的主程序，然后理出所需設(shè)計(jì)的子程序并逐個(gè)分析和設(shè)計(jì)子程序，編寫出子程序后應(yīng)給予編譯檢查錯(cuò)誤，若有錯(cuò)誤再更正，直到通過編譯即沒有語法錯(cuò)誤，等每個(gè)子程序編寫完以后，再修改主程序完成整體的程序編寫，最后在將程序進(jìn)行調(diào)試。在本系統(tǒng)中采用查詢標(biāo)志位顯示的方法，當(dāng)需要刷新顯示時(shí)，置位顯示標(biāo)志位 00H，每次循環(huán)顯示子程序首先查詢顯示標(biāo)志位，當(dāng)需要刷新顯示時(shí)，則執(zhí)行刷新顯示程序。從圖中可看出，程序每一次大循環(huán)都查詢顯示標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為 0 時(shí)，則跳過刷新顯示；當(dāng)標(biāo)志位為 1 時(shí)，則執(zhí)行刷新顯示程序。 圖 4— 1 顯示 流程 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的初始化工作是整個(gè)系統(tǒng)能夠正常工作的前提，系統(tǒng)的初始化包括相關(guān)寄存器的初始化、 LCD 的初始化、 AT24C02 的檢測(cè)以及報(bào)警時(shí)長(zhǎng)的設(shè)置等。刷新顯示完成后寫控制字設(shè)置光標(biāo)顯示模式。在此系統(tǒng)中，為了減少顯示的程序的大小，運(yùn)用了顯示模塊的嵌套，但由于時(shí)間關(guān)系 ，程序在優(yōu)化上還未達(dá)到滿意的效果，顯示程序比較零散，存在大量的冗余。初始化過程為：上電 15ms 后對(duì) 1602 寫顯示模式指令 38H（即設(shè)置為 16*2 顯示， 5*7 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口），然后對(duì) 1602 寫清屏指令。為增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，對(duì)那些偶 然 事件采用中斷方式處理 ，主程序主要用于系統(tǒng)的控制和管理 。若沒有按鍵按下，則按鍵為空，相對(duì)應(yīng)鍵值為 16?；趩纹瑱C(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 對(duì) AT24C02 讀寫的程序工作在第 3 組寄存器狀態(tài)，分為讀 7 字節(jié)（ R_7DA） 、寫 7字節(jié)（ W_7DA），輸入輸出參數(shù)為： 10H 存放 I2C 操作數(shù)據(jù)首地址 11H 存放 MCU操作數(shù)據(jù)首地址，和讀 1 字節(jié)（ R_BY，參數(shù)： R0 存放 I2C 數(shù)據(jù)地址 , A 存放結(jié)果）、寫 1 字節(jié)（ R_BY ，參數(shù)： R0 存放 I2C 地址， R2 存放寫入的數(shù)據(jù)）。小于 100MA的 ,選用 CW78L00系列 [10]。其輸出電壓的偏差在 177。在其兩端再并入同系列的大小電容可獲得很寬頻率范圍的濾波特性。 Y112MHZ12C1030p12C930pGNDX1X2 220R3SB17VCCGND4KR430uC3RSTEA 圖 3— 6 晶振 與復(fù)位電路圖 電源電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)電源電路原理圖如 圖 3— 7 所示 ，系統(tǒng)的電源采用 220V 交流供電。例如使用晶振頻率為 12MHz 時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于 2us。 復(fù)位則是通過某種方式 , 使單片機(jī)內(nèi)各寄 存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出 ， 該反向放大器可以配置為片內(nèi)蕩器。 如圖 3— 5 所 示時(shí)鐘電路。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。 VCC1繼電器4KR6Q5NPNGNDGNDSPEAKER4KR7D3VCCD4D