【正文】 學(xué) 號： 專 業(yè)： 電子信息工程 系 別： 電子與電氣工程系 指導(dǎo)教師： 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 摘 要 II 摘 要 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。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。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動執(zhí)行報警電路、 LED 控制電路等部分組成。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) ； 紅外傳感器 ； 數(shù)據(jù)采集 ； 報警電路 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） A B S T R A C T III ABSTRACT Along with society39。而我所研究的防盜報警器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。然而一些不法分子也是越來越多。價格高昂 ,一般人們難以接受。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器 ,也即是本文將研究的產(chǎn)品。 （ 2）本紅外線 防盜 報警系統(tǒng) 由 熱釋電紅外傳 感器 、家庭智能報警器 、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 。當(dāng)人員外出時，可把 報警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀 態(tài) 探測器工作起來。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標(biāo)。 該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個部分。 就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。它們的進(jìn)程框圖如 圖 11 所示。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。 2） 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東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 7 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)楦唠娢唬俳?jīng)過 NPN 的轉(zhuǎn)化，輸出 OUT 為低電平 。 （ 2） .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。 b、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。 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 振蕩器和時序 OSC 程序存儲器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲器 256 B RAM/SFR 定時器 /計(jì)數(shù)器 2 16 AT89S51 CPU 64 KB 總線 擴(kuò)展控制器 可編程 I/O 可編程全 雙工串行口 內(nèi)中斷 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 10 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。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 11 圖 15 AT89S51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 2） 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)東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 13 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東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 14 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。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。該防盜報警器通過以 AT89S51 單片機(jī)為工作處理器核心，外接熱釋電紅傳感器，能夠以非接觸方式探測出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號輸出，平時傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸 出控制信號，驅(qū)動聲光報警電路開始報警，同時通過顯示電路顯示出報警次數(shù)。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 報警執(zhí)行電路 針對 聲光報警實(shí)現(xiàn) ，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化基于單片機(jī) AT89S51報警執(zhí)行電路。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個 PN 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?） 。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 手工暫停 針對 中斷系統(tǒng) 的顯示，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化基于單片機(jī) AT89S51 的 手工暫停電路 。 利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報警持續(xù)時間未到10 秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。 工作頻率：石英晶振在給定電路上產(chǎn)生的頻率。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng) 不接。單片機(jī)除了正常的初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯或由于操作錯誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時，也需要按復(fù)位鍵重啟機(jī)器。 定時器 /計(jì)數(shù)器、串行口、中斷系統(tǒng)等特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)對各功能部件工作狀態(tài)的影響。 復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位以及 “看門狗 ”復(fù)位三種類型。 3． 1． 1 實(shí)現(xiàn)功能 本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測到外部熱釋點(diǎn)傳感器送來的脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警點(diǎn)路開始報警，報警持續(xù) 10 秒鐘后自動停止報警，同時顯示出報警次數(shù)以便人們查詢，然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā) 信號，等待報警從而使報警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。 MSC51 單片機(jī)內(nèi)部有兩個 16 位可編程定時器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1。定時器方式寄外部有信號輸入 顯示報警的次數(shù)且啟動聲光報警電路開始報警 聲光報警是否持續(xù) 10 秒 聲光報警結(jié)束， LED 顯示出報警次數(shù) 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 存器 TMOD 主要用于選定定時器的工作方式。 /計(jì)數(shù)器的中斷（直接對 IE 賦值 ）。若最大計(jì)數(shù)值為 M，則各種方式下 M 的值如下： 工作方式 0 M=2*13=8192 工作方式 1 M=2*16=65536 工作方式 2 M=2*8=256 工作方式 3 T0 分為兩個 8 位計(jì)數(shù)器 ，所以兩個 M 值均為 /計(jì)數(shù)器是“加 1”計(jì)數(shù)，并在計(jì)滿溢出是產(chǎn)生中斷請求，因而定時器 /計(jì)數(shù)器的初值也可這樣計(jì)算 ： X= M – 計(jì)數(shù)值 ??? (公式 1) 定時器控制字 有兩個分別為 TNOD 和 TCON 定時器 /計(jì)數(shù)器的方式寄存器 TMOD TMOD 是一個 8 位的特殊功能寄存器，對應(yīng)的地址是 89H，不可位尋址。 圖 34 TCON 控制字 控制字的格式和含義 ： TF1(),TF0()T T0 計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位 當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)溢出時，該位置“ 1”。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 29 關(guān)鍵代碼： 1S定時程序： 程序?qū)嵗? ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP DIN0 ； 定時器 0入口 MAIN: TFLA G EQU 34H ； 時間秒標(biāo)志，判是否到 50個 秒，即 50*=1 秒 MOV TMOD,00000001B； 定時器 0 工作于方式 1 MOV TL0,0AFH MOV TH0,3CH； 設(shè)定時時間為 秒，定時 20次則一秒 SETB EA ； 開總中斷 SETB ET0 ； 開定時器 0 中斷允許 SETB TR0 ； 開定時 0運(yùn)行 SETB LOOP: AJMP LOOP DIN0: ； 是否到一秒 INCC: INC TFLAG MOV A,TFLAG 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 30 CJNE A,20,RE MOV TFLAG,00H CPL RE: MOV TL0,0AFH MOV TH0,3CH ； 設(shè)定時時間為 秒，定時 20次則一秒 RETI END 循環(huán) 1S定時 10 次實(shí)現(xiàn) 10S定時 : MOV 50H,14H ； 1S 循環(huán)次數(shù) 20 MOV 51H,0AH ； 10S 循環(huán)次數(shù) MOV TMOD,01H ； 定時器 T0定時 方式 1 MOV TL0,0B0H ； 置 50ms 定時初值 MOV TH0,3CH SETB TR0 ； 啟動 T0 L2:JBC TF0,L1 ； 查詢記數(shù)溢出 SJMP L2 L1:CPL CPL MOV TL0,0B0H ； 重新賦值 MOV TH0,3CH DJNZ 50H,L2 ； 未到 1S 繼續(xù)循環(huán) CPL CPL MOV 50H,14H DJNZ 51H,L2 ； 未到 10S 繼續(xù)循環(huán) 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 31 SETB ； 10s 到關(guān)閉報警 CLR CLR ； 報警結(jié)束，正常運(yùn)行綠指示燈亮 LJMP LP ； 循環(huán) ,繼續(xù)工作 END 解除 中斷程序設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)功能 通過點(diǎn)擊外部按鍵，從而達(dá)到當(dāng)報警時間沒到 10 秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用 。 MCS51 單片機(jī)