【正文】 ............................. 46 致謝 ....................................................................... 47 1 第 1 章 緒 論 課題背景及研究意義 近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，為了滿足 人們的生活需要，市面上的防盜報警器越來越多。隨著遙控技術(shù)的成熟，在報警系統(tǒng)中也得到越來越多的使用。對于具體的實物或是環(huán)境，溫度往往是一個最直觀的數(shù)據(jù)，通過對溫度值的監(jiān)測可以對現(xiàn)場情況做趨勢的研判，對后續(xù)的操作提供一定的依據(jù)。這種報警系統(tǒng)在家庭、場館以及辦公室等場合有廣泛的使用。 本文首先闡述了報警器的研究狀況和發(fā)展現(xiàn)狀，以及不同類型報警器的優(yōu)點和當(dāng)前的普及程度。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 基于單片機的遙控數(shù)顯控制系統(tǒng) 系 別： 機電信息學(xué)院 專業(yè)名 稱 ： 測控技術(shù)與儀器 學(xué)生姓 名： XXXX 學(xué) 號： XXXXXXXXXXXXX 指導(dǎo)教師姓名、職稱 ： XXXXXXXXXXXXXXX 完成日期 2021 年 12 月 24 日 基于單片機的遙控數(shù)顯控制系統(tǒng) （硬件、軟件設(shè)計） 摘 要 近年來，隨著人們對生活便利性的需求越來越高，能夠?qū)Σ煌愋托盘柕谋O(jiān)測 和報警的設(shè)備也越來越多。本文通過對幾種報警器的功能以及實際情況分析，設(shè)計了一種安全、實用、方便控制的報警器。 紅外技術(shù)是一種發(fā)展很成熟的技術(shù)，由于它是不可見光，用在防盜報警系統(tǒng)上有良好的隱蔽性，而且可以在 不同的天氣條件下都可以使用，抗干擾能力也比較強。特別是火災(zāi)報警設(shè)備中，溫度信號是必不可少的一個值。 在報警系統(tǒng)中占有重要的位置，不僅可以遠(yuǎn)距離的遙控報警設(shè)備，可以遠(yuǎn)距離的監(jiān)測終端的基本情況。報警器開啟之后，同時監(jiān)測紅外信號和溫度信號，兩個信號中有一個達(dá)到閾值則開始報警。紅外信號可以很方便的感知距離和人體的靠近。對于不同場合的或者是不同信號的感知可以完成特定的報警工作。通過查找資料，采用無線發(fā)射與接收來控制是否進入報警模式，通過紅外線判讀信號，再將信號通過電路傳輸給 8051 單片機處理，由單片機根據(jù)檢測模塊輸入的信號來決定是不是對報警電路進行觸發(fā)。 溫度是日常生活中所經(jīng)常遇到的一個變量，能測量溫度值的傳感器有很多種，對溫度的測量也是很多報警器必備的功能之一。由于第二代報警器的價格便宜，在一些車載報警上還大量使用。為了使報警器的功能更加全面，現(xiàn)如今的報警器增加了區(qū)域管理、語音提醒、生物 2 識別技術(shù)、報警自動發(fā)彩信圖片、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)。 本課題研究的主要內(nèi)容 本文主要設(shè)計的是基于單片機遙控數(shù)顯防盜報警系統(tǒng)，利用單片機控制報警設(shè)備。通過遙控器來完成報警器的打開與關(guān)閉，當(dāng)遙控器處于打開狀態(tài)時再來判斷溫度值和紅外值。遙控器用來指示當(dāng)前報警器是否工作。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 13 N ov 2021 S he e t o f F i l e : F : \ B us i ne s s \產(chǎn)品 \報警器 1\ M yD e s i D r a w n B y:A BC DABCD溫 度紅 外報 警 電 路遙 控接 收 器遙 控 器S T C 89C 52控 制 電 路指 示 電 路顯 示 電 路 圖 21 報警器原理框圖 每個模塊簡單介紹 遙控器 遙控器是一種用來遠(yuǎn)控機械的裝置。遙控器是一種無線發(fā)射 裝置 ，通過現(xiàn)代的數(shù)字編碼技術(shù)，將按鍵信息進行編 碼 ，通過紅外線二極管發(fā)射光波，光波經(jīng)接收機的紅外線接收器將 收到的紅外信號轉(zhuǎn)變成電信號，進處理器進行解碼，解調(diào)出相應(yīng)的指令來達(dá)到控制機頂盒等設(shè)備完成所需的操作要求 。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。通常的數(shù)碼管又分為 8段，即 8個 LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計的，分別為 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP，其中 DP 是小數(shù)點位段。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的 8段輸入及其公共端電平 一直有效。以上特點使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點溫度檢測系統(tǒng)。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。當(dāng)有鍵按下時按照一定的編碼方式向外發(fā)射。以上特點使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點溫度檢測系統(tǒng)。 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這 8 樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個該傳感器的目的。本次設(shè)計選用 9 位的 DS18B20，溫度值本應(yīng)為 9 位（其中，符號位占一位），但因符號位又被擴展成高 8位，故實際以 16 位補碼的形式讀出。 VDD 是可供選用的外部 +5V電源端，不用時需接地。 圖 32 DS18B20 的引腳排列圖 B、在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個 DS18B20，在實際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8比特的 RAM 中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5位位為只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。 D、在 DS18B20 測溫程序設(shè)計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20 的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時，將沒 10 有返回信號，程序進入死循環(huán)。該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于對障礙物或移動物體是否遮擋發(fā)光管的判定。多數(shù)光電管選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動作。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。 d、 擴散反射式光電開關(guān) 它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方?jīng)]有反光板。 （ 3）術(shù)語 a、距離滯后：指的是測量板接近或 者移去時開關(guān)偏移的距離。在反射型和反射板型光電傳感器的情況下，參考軸是發(fā)送器和接收器透鏡的光軸之間的中線。對射型和反射板型光電傳感器是在光線遮住的時候，輸出接通 。 12 遙控傳感器的特點 要實現(xiàn)無線報警組網(wǎng)，對組成的無線報警探頭和主機有一定的 技術(shù)要求：比如無線發(fā)射接收的工作頻率相同，這里提供的設(shè)備都是工作在 315M Hz 的，并且都用聲表諧振器穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度非常好，而且需要采用相同的編碼解碼芯片，這里都用 PT2262/PT2272，而且芯片的振蕩電阻相一致，振蕩電阻的大小決定了編碼波形高低電平的寬度。 PT2262 發(fā)射模塊的原理圖如 圖 33 所示。 要組成一個無線報警網(wǎng)最重要的是要正確設(shè)置各個無線探頭和主機編解碼芯片的地址碼和數(shù)據(jù)碼。數(shù) 據(jù)碼在無線報警網(wǎng)中主要的作用是區(qū)別不同的無線探頭，最多可以區(qū)分 16 個，有些主機出于成本和實用性的考慮，只用了其中的 8個，表示 8 路報警通道。）。如應(yīng)用系統(tǒng)比較復(fù)雜，運算功能較強，處理粘度高，運算速度快，則采用 16 位單片微機。 ③工作頻率為 33mHz，大家都知道 89C51 的極限工作頻率只有 24M，就是說 STC89C52具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。 ⑦電源關(guān)閉標(biāo)識。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機是 8051還是 89C51 還是 MCS51等等），在 STC89C52 上一樣可以照 常運行，這就是所謂的向下兼容。 XTAL1： 接外部晶振的一個引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)訪問外部存儲器時， ALE 信號負(fù)跳變來觸發(fā)外部的 8位鎖存器 (如 74LS373)，將端口 P0 的地址總線 (A0～A7)鎖存進入鎖存器中。因此在 8031 中， EA引腳必須接低電位，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向 I／ O 口用。每一個引腳可以推動 4個 LSTL 負(fù)載。其特殊功能引腳分配如下： RXD 串行通信輸入 TXD 串行通信輸出 INT0 外部中斷 0輸入，低電平有效 INT1 外部中斷 1輸入，低電平有效 T0 計數(shù)器 0外部事件計數(shù)輸入端 T1 計數(shù)器 1外部事件計數(shù)輸入端 WR 外部隨機存儲 器的寫選通，低電平有效 RD 外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效 單片機外圍接口電路 （ 1）時鐘電路 時鐘電路控制著計算機的工作節(jié)奏， 51 系列單片機內(nèi)有一個反相放大器組成的振蕩器， XTAL1 為反相器的輸入端， XTAL2 為反相器的輸出端。振蕩頻率主要由石英晶振的頻率決定，一般在 ～ 16MHz 之間，典型值為 12 MHz 和 MHz，在本設(shè)計中選用石英晶振的頻率為 12 MHz。當(dāng)開機上電瞬間，直流電源相當(dāng)于一個交流電源給電容充電。當(dāng)中間過程出現(xiàn)死機或者死循環(huán)時，可用按鈕進行復(fù)位。從圖上我們可以看到，單片機的時鐘由 12MHz 的晶振提供，其時鐘節(jié)拍為 1 微秒。 (1)溫度傳感器： 40 攝氏度以上為達(dá)到報警條件，以下為未達(dá)到報警條件； (2)紅外傳感器：紅外被遮擋 5 秒 以上為達(dá)到報警條件，以下為未達(dá)到報警條件。實現(xiàn)聲光報警電路比較簡單 ,如 圖 37所示。發(fā)光二極管的驅(qū)動電流為幾十毫安，本電路 發(fā)光二極管的動態(tài)電流為： I=5V/500=10mA,大小適合發(fā)光二極管的驅(qū)動。 顯示電路 為了能夠?qū)崟r的看到溫度值和紅外被遮擋的時間值，整個設(shè)計上增加了動態(tài)數(shù)碼管顯示電路。為了降低對端口的使用量，這里使用動態(tài)顯示的方式。在軟件的編程過程中，要一步就實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能是有困難的，只有逐步實現(xiàn)各個功能，然后進行組合，才能方便實現(xiàn)整個功能。當(dāng)遙控器的 B 鍵按下，則有正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入待機工作狀態(tài)。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 13 N ov 2021 S he e t o f F i l e : F : \ B us i ne s s \產(chǎn)品 \報警器 1\ M yD e s i D r a w n B y:正 常 工 作 狀 態(tài)待 機 狀 態(tài) 報 警 狀 態(tài)A 鍵 按下B 鍵 按下B 鍵 按下滿 足 報 警 條 件 圖 41 軟件結(jié)構(gòu)圖 軟件設(shè)計程序 系統(tǒng)的程序固化在 STC89C52內(nèi)部的 Flash內(nèi)存中，有主程序、溫度讀取程序、紅外遮 22 擋時間判定程序、遙控器狀態(tài)判斷程序和報警子程序等組成。主程序的流程圖如圖 42所示。 DS18B20是一線式的器件，數(shù)據(jù)的讀寫都通過一個數(shù)據(jù)端口來完成。共用 4個函數(shù)來完成。 圖 44和 45分別給出了 DS18B20內(nèi)部的讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)的流程圖： 初始化 DS18B20 寫溫度 轉(zhuǎn)換指令 等待溫度轉(zhuǎn)換 讀取溫度值 返回溫度值 溫度讀 取發(fā)生的 序 24 圖 44 DS18B20 內(nèi)部讀數(shù)據(jù)流程圖 圖 45 DS18B20 內(nèi)部寫數(shù)據(jù)流程圖 中斷顯示程序 在 DS18B20的程序中，當(dāng)啟動 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換之后，需要等待 750ms以上，才能從開始 結(jié)束 發(fā)送 DS18B20 復(fù)位命令 發(fā)送跳過 ROM 命令 發(fā)送讀取溫度命令 讀取操作， CRC 校驗 ９字節(jié)完？ 讀取操作， CRC 校驗 CRC 校驗正確？ N N y y 發(fā) DS18B20 復(fù)位命令 發(fā)送跳過 ROM 命令 發(fā)溫度開始命令轉(zhuǎn)換 結(jié)束 開始 25 DS18B20端口上讀到當(dāng)前的溫度 值。定時器中斷有輸出時，打開內(nèi)部計數(shù)器來記錄紅外被遮擋的時間。在硬件設(shè)計方面已經(jīng)對每個傳感器的報警條件進行了設(shè)置。其工作指令如下程序： sfr WDTRST = 0xA6 _nop_()。該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于對障礙物或移動物體是否遮擋發(fā)光管的判定。多數(shù)光電管選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。）。在軟件的編程過程中，要一步就實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能是有困難的，只有逐步實現(xiàn)各個功能，然后進行組合，才能方便實現(xiàn)整個功