【正文】 基于單片機(jī)控制的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) 姓名： 學(xué)號： 9 班級： 1. 緒 論 前 言 隨著社會的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識在不斷的增強(qiáng)，因而對防盜措施提 出了新的要求。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時它的信號經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和ＰＣ機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理和用戶操作。 用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地顯示、本地報(bào)警等功能。當(dāng)有人闖入時， 熱釋電紅外傳感器 將探測到動作， 設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換 成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出 ＴＴＬ 電平至 AT89S51 單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動執(zhí)行報(bào)警電路使 警號發(fā)聲。至于報(bào)警可采用聲光信號。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自動覽測等。量子型與熱型的特點(diǎn)相反，而且要求冷卻條件。 PIR 的原理特性 熱釋電紅外線傳感器主要是由 一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測元件。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“ 盲區(qū) ” 和 “ 高靈敏區(qū) ” ，以提高它的探測接收靈敏度。 一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi) ， 人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號處理 而輸出電壓信號。使用時Ｄ端接電源正極，Ｇ端接電源負(fù)極，Ｓ端為信號輸出。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為０．２ ～２０μｍ。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有 １ｍＶ 左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾 透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為 ０．１～１０Ｈｚ 左右），所以應(yīng)對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進(jìn)行放大。當(dāng)檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過 FET放大后，經(jīng)過 C2， R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過 NPN 的轉(zhuǎn)化，輸 出 OUT 為低電平 。 被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。 5 抗電磁干擾：探測器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408 中 要求， 一般手機(jī)電磁干擾不會引起誤報(bào)。 紅外線熱釋電傳感器遠(yuǎn)離空調(diào) , 冰箱，火 爐等空氣溫度變化敏感的地方。 紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運(yùn)動方向關(guān)系很大。 圖 31 為 AT89S51 單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。 AT89S51 的 CPU 是一個字長為 8 位的中央處理單元，即它對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。 5. 并行 I/O 口 AT89S51 共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3 口），可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、輸出。 8. 終端系統(tǒng) AT89S51 的中斷系統(tǒng)功能較強(qiáng)，可以滿足一般控制應(yīng)用的需要。 8 圖 32 AT89S51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 管腳說明 ATMEL公司 的 AT89S51 是一種高效微控制 器 。 GND：接地。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許 端 的輸出電平用于鎖存地址的地 址 字節(jié)。然而要 注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否 有內(nèi)部程序存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 兩個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 振蕩器特性 （ 1） XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在閑置模式下， CPU 停止工作。這種定時脈沖是由晶體振蕩器產(chǎn)生的，并組成下面幾種工作周期，如 圖 36 所示。 13 狀態(tài)周期 ：每個狀態(tài)周期為振蕩周期的 2 倍 , 是振蕩周期經(jīng)二分頻后得到的。 指令周期 ：它是指 CPU完成一條操作所需的全部時間。諾依曼原理），即程序存儲和程序控制。 1．復(fù)位方式 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。 復(fù)位不影響片內(nèi)RAM 存放的內(nèi)容 , 而 ALE、 PSEN 在復(fù)位期間將輸出高電平。 圖 37 PC 與 SFR 復(fù)位狀態(tài)表 單片機(jī)在時鐘電路工作以后 , 在 RST/VPD端持續(xù)給出 2個機(jī)器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作。 “看門狗 ”電路則是一種集成有單片機(jī)的電源監(jiān)測、按鍵復(fù)位以及對程序運(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。 3．待機(jī)方式 待機(jī)方式也稱空閑方式，是一種節(jié)電工作方式。它同樣是一種為降低功耗而設(shè)計(jì)的節(jié)電工作方式?？臻e和掉電模式外部引腳狀態(tài) 如下 圖 39 所示： 圖 39 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 5. 編程和校驗(yàn)方式 對于內(nèi)部集成有 EPROM 可以進(jìn)入編程或校驗(yàn)方式。在檢驗(yàn)操作時，需在 P0 的各位外部加上電阻10k?。只有將 EPROM 全部擦除時，保險位才能被一起擦除，也才可以再次寫入。計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的各種指令的集合稱為指令系統(tǒng)。 80C51 匯編語言指令格式如下： 操作碼 [操作數(shù) ] ； [注釋 ] 操作碼 ：是有助記符表示的字符串，它規(guī)定了指令的操作功能。不同功能的指令，操作數(shù)作用不同。請參考相關(guān)書籍。 18 4. 方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)采用了熱釋 電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。電路結(jié)構(gòu)做成可劃分為：熱釋電紅外傳感器 、家庭智能報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、 LED 控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入 /輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。整個系統(tǒng) 是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。當(dāng)報(bào)警延遲 10s 一段時間后自動解除，也可人工手動解除報(bào)警信號，然后通過ＬＥＤ顯示報(bào)警次數(shù)， 當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位，或者是在聲光報(bào)警 10s 鐘后有定時器實(shí)現(xiàn)自動消除報(bào)警。同時，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時間未到 10 秒時，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。指針入口地址 MOV R0,00H SETB CLR MOV P1,0FFH 。延時消抖 JNB ,ALARM 。顯示報(bào)警次數(shù) MOV DPTR,TAB MOVC A,A+DPTR MOV P2,A TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH DB 66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH 。 定時器 T0 定時 方式 1 MOV TL0,0B0H 。重新賦值 MOV TH0,3CH DJNZ 50H,L2 。報(bào)警結(jié)束，正常運(yùn)行綠指示燈亮 LJMP LP 。監(jiān)測是否有中斷輸入 LN: LCALL DELAY 。開放外部中斷 0 LCALL LP 。 27 5. 結(jié)論概述 主要結(jié)論 本課題研究設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)技術(shù)的無線智能防盜報(bào)警器。 結(jié)束語 到目前為止我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將告一段落了，在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，自己也學(xué)習(xí)到了很多以前沒有經(jīng)歷過的知識，讓我更加清楚了理論知識和實(shí)踐能力的差別，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考能力，進(jìn)一步提高了自己在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，和一些問題的存在，并有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)和發(fā)展，讓自己在未來的工作和學(xué)習(xí)之中更快的適應(yīng)和提高自己。 29 參考文獻(xiàn) [1]元增民 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用 .— 長沙：國防科學(xué)大學(xué)出版社 2021 [2]劉仁宇 . 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 .— 西安：西安電子科技大學(xué)出版社． 2021 [3]馬忠梅 . 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) — 北京： 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