【正文】 ......... 34 附錄 C 程序 ............................................................... 35 參考文獻(xiàn) ................................................................... 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(jì)的高速發(fā)展，為了滿足人們的生活需要，市面上的防盜報(bào)警器越來越多。隨著遙控技術(shù)的成熟，在報(bào)警系統(tǒng)中也得到越來越多的使用。對(duì)于具體的實(shí) 物或是環(huán)境，溫度往往是一個(gè)最直觀的數(shù)據(jù)，通過對(duì)溫度值的監(jiān)測(cè)可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況做趨勢(shì)的研判，對(duì)后續(xù)的操作提供一定的依據(jù)。這種報(bào)警系統(tǒng)在家庭、場(chǎng)館以及辦公室等場(chǎng)合有廣泛的使用。 本文首先闡述了報(bào)警器的研究狀況和發(fā)展現(xiàn)狀，以及不同類型報(bào)警器的優(yōu)點(diǎn)和當(dāng)前的普及程度。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 基于單片機(jī)的遙控?cái)?shù)顯控制系統(tǒng) 基于單片機(jī)的遙控?cái)?shù)顯控制系統(tǒng) （硬件、軟件設(shè)計(jì)） 摘 要 近年來，隨著人們對(duì)生活便利性的需求越來越高，能夠?qū)Σ煌愋托盘?hào)的監(jiān)測(cè)和報(bào)警的設(shè)備也越來越多。本文通過對(duì)幾種報(bào)警器的功能以及實(shí)際情況分析，設(shè)計(jì)了一種安全、實(shí)用、方便控制的報(bào)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(bào)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(qiáng)。特別是火災(zāi)報(bào)警設(shè)備中，溫度信號(hào)是必不可少的一個(gè)值。在報(bào)警系統(tǒng)中占有重要的位置，不僅可以遠(yuǎn)距離的遙控報(bào)警設(shè)備，可以遠(yuǎn)距離的監(jiān)測(cè)終端的基本情況。報(bào)警器開啟之后，同時(shí)監(jiān)測(cè)紅外信號(hào)和溫度信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)中有一個(gè)達(dá) 到閾值則開始報(bào)警。紅外信號(hào)可以很方便的感知距離和人體的靠近 。對(duì)于不同場(chǎng)合的或者是不同信號(hào)的感知可以完成特定的報(bào)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(jìn)入報(bào)警模式，通過紅外線判讀信號(hào)，再將信號(hào)通過電路傳輸給 8051 單片機(jī)處理，由單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)模塊輸入的信號(hào)來決定是不是對(duì)報(bào)警電路進(jìn)行觸發(fā)。 溫度是日常生活中所經(jīng)常遇到的一個(gè)變量，能測(cè)量溫度值的傳感器有很多種，對(duì)溫度的測(cè)量也是很多報(bào)警器必備的功能之一。由于第二代報(bào)警器的價(jià)格便宜，在一些車載報(bào)警上還大量使用。為了使報(bào)警器的功能更加 全面，現(xiàn)如今的報(bào)警器增加了區(qū)域管理、語音提醒、生物 2 識(shí)別技術(shù)、報(bào)警自動(dòng)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(jì)的是基于單片機(jī)遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)，利用單片機(jī)控制報(bào)警設(shè)備。通過遙控器來完成報(bào)警器的打開與關(guān)閉，當(dāng)遙控器處于打開狀態(tài)時(shí)再來判斷溫度值和紅外值。遙控器用來指示當(dāng)前報(bào)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 20xx S he e t o f F i l e : F : \ B us i ne s s \產(chǎn)品 \報(bào)警器 1\ M yD e s i D r a w n B y:A BC DABCD溫 度紅 外報(bào) 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(bào)警器原理框圖 每個(gè)模塊簡(jiǎn)單介紹 遙控器 遙控器是一種用來遠(yuǎn)控機(jī)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(jìn)行編 碼 ，通過紅外線二極管發(fā)射光波，光波經(jīng)接收機(jī)的紅外線接收器將收到的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，進(jìn)處理器進(jìn)行解碼，解調(diào)出相應(yīng)的指令來達(dá)到控制機(jī)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(gè) LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計(jì)的，分別為 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP，其中 DP 是小數(shù)點(diǎn)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(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)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(cè)。當(dāng)有鍵按下時(shí)按照一定的編碼方式向外發(fā)射。以上特點(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這 8 樣就可以實(shí)現(xiàn) 一根總線上掛接多個(gè)該傳感器的目的。本次設(shè)計(jì)選用 9 位的 DS18B20，溫度值本應(yīng)為 9位（其中，符號(hào)位占一位），但因符號(hào)位又被擴(kuò)展成高 8位，故實(shí)際以 16 位補(bǔ)碼的形式讀出。 VDD 是可供選用的外部 +5V電源端，不用時(shí)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(gè) DS18B20，在實(shí)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(shí)，正常 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位位為只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到 實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 D、在 DS18B20 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)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(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時(shí)，將沒 10 有 返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。該傳感器的探測(cè)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(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于對(duì)障礙物或移動(dòng)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(zhǎng)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(gè)開關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。 d、 擴(kuò)散反射式光電開關(guān) 它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。 （ 3）術(shù)語 a、距離滯后：指的是測(cè)量板接近或者移去時(shí)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(duì)射型和反射板型光電傳感器是在光線遮住的時(shí)候，輸出接通 。 12 遙控傳感器的特點(diǎn) 要實(shí)現(xiàn)無線報(bào)警組網(wǎng)，對(duì)組成的無線報(bào)警探頭和主機(jī)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(gè)無線報(bào)警網(wǎng)最重要的是要正確設(shè)置各個(gè)無線探頭和主機(jī)編解碼芯片的地址碼和數(shù)據(jù)碼。數(shù)據(jù)碼在無線報(bào)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(gè)，有些主機(jī)出于成本和實(shí)用性的考慮，只用了其中的 8 個(gè)，表示 8 路報(bào)警通道。）。如應(yīng)用系統(tǒng)比較復(fù)雜，運(yùn)算功能較強(qiáng)，處理粘度高，運(yùn)算速度快，則采用 16 位單片微機(jī)。 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(jì)算速度。 ⑦電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。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(jī)是 8051還是 89C51 還是 MCS51 等等），在 STC89C52 上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。 XTAL1： 接外部晶振的一個(gè)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(shí)鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 信號(hào)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(jìn)入鎖存器中。因此在 8031 中， EA 引腳必須接低電位，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存 儲(chǔ)器空間。訪 問外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向 I／ O口用。每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4 個(gè) 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(jì)數(shù)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入端 T1 計(jì)數(shù)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入端 WR 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫選通，低電平有效 RD 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀選通，低電平有效 單片機(jī)外圍接口電路 （ 1）時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏， 51 系列單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)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(jì)中選用石英晶振的頻率為 12 MHz。當(dāng)開機(jī)上電瞬間，直流電源相當(dāng)于一個(gè)交流電源給電容充電。當(dāng)中間過程出現(xiàn)死機(jī)或者死循環(huán)時(shí)，可用按鈕進(jìn)行復(fù)位。從圖上我們可以看到，單片機(jī)的時(shí)鐘由 12MHz 的晶振提供，其時(shí)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(bào)警條件，以下為未達(dá)到報(bào)警條件； (2)紅外傳感器：紅外被遮擋 5 秒以上為達(dá)到報(bào)警條件，以下為未達(dá)到報(bào)警條件。實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警電路比較簡(jiǎn)單 ,如 圖 37 所示。發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流為幾十毫安，本電路發(fā)光二極管的動(dòng)態(tài)電流為： I=5V/500=10mA,大小適合發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)。 顯示電路 為了能夠?qū)崟r(shí)的看到溫度值和紅外被遮擋的時(shí)間值，整個(gè)設(shè)計(jì)上增加了動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示電路。為了降低對(duì)端口的使用量，這里使用動(dòng)態(tài)顯示的方式。在軟件的編程過程中，要一步就實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能是有困難的，只有逐步實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能，然后進(jìn)行組合，才能方便實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(jī)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 20xx S he e t o f F i l e : F : \ B us i ne s s \產(chǎn)品 \報(bào)警器 1\ M yD e s i D r a w n B y:正 常 工 作 狀 態(tài)待 機(jī) 狀 態(tài) 報(bào) 警 狀 態(tài)A 鍵 按下B 鍵 按下B 鍵 按下滿 足 報(bào) 警 條 件 圖 41 軟件結(jié)構(gòu)圖 軟件設(shè)計(jì)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(shí)間判定程序、遙控器狀態(tài)判斷程序和報(bào)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(gè)數(shù)據(jù)端口來完成。共用 4個(gè)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(dòng) 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(yàn) ９字節(jié)完？ 讀取操作， CRC 校驗(yàn) CRC 校驗(yàn)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(shí)器中斷有輸出時(shí)，打開內(nèi)部計(jì)數(shù)器來記錄紅外被遮擋的時(shí)間。在硬件設(shè)計(jì)方面已經(jīng)對(duì)每個(gè)傳感器的報(bào)警條件進(jìn)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(cè)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(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于對(duì)障礙物或 移動(dòng)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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能是有困難的，只有逐步實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能，然后進(jìn)行組合，才能方便實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(jī)工作