【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(hào)： 9 班級(jí)： 1. 緒 論 前 言 隨著社會(huì)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(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)防盜措施提 出了新的要求。同時(shí)它的信號(hào)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。 目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比較常見的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)。系統(tǒng)程序可以劃分為以下幾個(gè)模塊： 數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警和顯示等子函數(shù)。 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 （ 1）該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì) 兩個(gè)部分。 （ 4） 紅外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計(jì)一束紅外線可以方便地檢測(cè)到是否有人出入。 自然界中存在的各種物體，如人體、木材、石頭、火焰、冰等都會(huì)發(fā)出不同波長的紅外線，利用紅外傳感器可對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。 在該探測(cè)技術(shù)中，所謂“被動(dòng)”是指探測(cè)器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測(cè)目的。為了對(duì)某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。 RSY2 Y1R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2N P NQ1F E TV c c V C C3v 12vOUT 圖 2 熱釋電紅外傳感器原理圖 雙探測(cè) 熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) ： 本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。 抗燈光干擾：探測(cè)器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3米外 H4 鹵素?zé)敉高^ 玻璃照射 ,不產(chǎn)生報(bào)警。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感 , 而對(duì)于橫切方向 (即與半徑垂直的方向 )移動(dòng)則最為敏感 . 在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)靈敏度極為重要的一環(huán)。 2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部 RAM） AT89S51 中共有 256 個(gè) RAM 單元，但其中能作為寄存器供用戶使用的僅有前面128個(gè)，后 128 個(gè)被專用寄存器占用。它共有 5 個(gè)中斷源： 2 個(gè)外部中斷源 /INTO 和 /INT1 ； 3 個(gè)內(nèi)部中斷源，即 2個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷，1個(gè)串行口中斷。 P0口： P0口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P3口也可作為 AT89S51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 在一個(gè)狀態(tài)周期中有兩個(gè) 時(shí)鐘脈沖，通常稱它為 P P2。存儲(chǔ)程序是指人們必須事先把計(jì)算機(jī)的執(zhí)行步驟序列（即程序）及運(yùn)行中所需的數(shù)據(jù) , 通過一定的方式輸入并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。由 圖 37 可以看出，復(fù)位后： (1)（ PC） =0000H 表示復(fù)位后程序的入口地址為 0000H，即單片機(jī)復(fù)位后從0000H 單元開始執(zhí)行程序； (2)（ PSW） =00H， 其中 RS1()=0， RS0()=0，表示復(fù)位后單片機(jī)選擇工作寄存器 0 組； (3)（ SP） =07H 表示復(fù)位后堆棧在片內(nèi) RAM 的 08H 單元處建立； (4) P0 口～ P3 口鎖存器為全 1 狀態(tài)，說明復(fù)位后這些并行接口可以直接作輸入口，無須向端口寫 1。 圖 38 （ a）上電復(fù)位電路 。 待機(jī)方式和掉電方式都是為了進(jìn)一步降低功耗而設(shè)計(jì)的節(jié)電工作方式，它們特別適合于電源功耗要求很低的應(yīng)用場(chǎng)合。 16 （ 3）程序存貯器的保險(xiǎn)位 AT89S51 內(nèi)部有一個(gè)保險(xiǎn)位，亦稱保密位，一旦將該位寫入便建立了保險(xiǎn)，就可禁止任何外部方法對(duì)片內(nèi)程序存貯器進(jìn)行讀寫。單片機(jī)的主要功能也是有指令系統(tǒng)體現(xiàn)的。例如，傳送指令多數(shù)有兩個(gè)操作數(shù)，寫在左邊的稱為目的操作數(shù)（表示操作結(jié)果存放的單元地址），寫在右邊的稱為元操作數(shù)（支出操作數(shù)的來源）。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時(shí)它的信號(hào)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。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、在線調(diào)試等幾個(gè)階段，就本設(shè)計(jì)來說也包括這些過程。 系統(tǒng)硬件選擇 從以上的分析可知在 本設(shè)計(jì)中要用到如下器件： AT89S5熱釋電紅外傳感器、LED、按鍵、反相器 74LS0蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)的手工復(fù)位電路等等。使 P1口全部置 1 MOV P2,00H 。10S 鐘定時(shí) : MOV 50H,14H 。未到 1S 繼續(xù)循環(huán) CPL CPL MOV 50H,14H DJNZ 51H,L2 。延時(shí)消抖 JNB ,LN1 AJMP LN2 。該防盜報(bào)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，它是一種新穎的被動(dòng)式紅外探測(cè)器件，能夠以非接觸方式探測(cè)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(hào)輸出，同時(shí)能有 效的抑制人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾，平時(shí)傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測(cè)區(qū)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)輸出低電平變?yōu)楦唠娖剑烁唠娖捷斎雴纹瑱C(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號(hào)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(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開始報(bào)警，同時(shí)通過顯示電路顯示出報(bào)警次數(shù)，以便人們識(shí)別了解報(bào)警情況。一并表示感謝。所以，此次設(shè)計(jì)的報(bào)警器靈敏度高，操作簡(jiǎn)單、靈活、易用。外部中斷 0服務(wù)程序開始，屏蔽外部中斷 PUSH PSW PUSH ACC JNB ,LN 。查詢記數(shù)溢出 SJMP L2 L1:CPL 24 CPL MOV TL0,0B0H 。報(bào)警次數(shù)加一 CJNE R0,0AH,LP1 MOV R0,00H LP1:MOV A,R0 。外部中斷為邊沿觸發(fā)方式 MOV SP,30H 。驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大并推動(dòng)聲光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動(dòng)作。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。且不同種類的單片機(jī)其指令系統(tǒng)一般是不同的。 在 80C51 指令系統(tǒng)中，操作數(shù)可以是 3個(gè)，也可以沒有。 AT89S51 的指令系統(tǒng) 指令是規(guī)定計(jì)算機(jī)進(jìn)行某種操作的命令，一條指令只能完成有限 的的功能，為使計(jì)算機(jī)完成一定的或復(fù)雜的功能就需要一系列指令。要讀出的程序存貯器單元地址由 P1 口和 P2 口的 ~ 送入， P2 口 的其他引腳及 PSEN 保持低電平， ALE、 EA 和 RST 接高電平，檢驗(yàn)的單元內(nèi)容由 P0 口送出。在掉電方式中，振蕩器工作停止，單片機(jī)內(nèi)部所有功能部件停止工作。前兩種見 圖 38 所示。 MCS—51 單片機(jī)復(fù)位后 , 程序計(jì)數(shù)器 PC 和特殊功能寄存器復(fù)位的狀態(tài)如 圖 37 所示。 AT89S51 單片機(jī)的工作過程和工作方式 單片機(jī)工作過程遵循 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的工作原理（馮 即由單片機(jī)的晶體振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖的周期。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 低功耗的閑置和掉電模式 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。在 FLASH 編程和校驗(yàn) 時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 9 圖 33 DIP 封 裝 引 腳 圖 圖 34 SMT 的 封 裝 圖 VCC：供電電壓。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。 外時(shí)鐘源 外部事件計(jì)數(shù) 外中斷 控制 并行口 串行通信 圖 31 AT89S51 功能方塊圖 振蕩器和時(shí)序 OSC 程序存儲(chǔ)器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 256 B RAM/SFR 定時(shí)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 7 1. 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機(jī)最核心的部分，是單片機(jī)的大腦和心臟，主要完成運(yùn)算和控制功能。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。 抗干擾性能 ： 防小動(dòng)物干擾：探測(cè)器安裝在推薦地使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上 地小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。 其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如 圖 2 所示 , 在 VCC 電源端［ 2］利用 C1和 R2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長范圍為 7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器 。其原因?yàn)椋?① 被測(cè)對(duì)象自身發(fā)射紅外線，可不必另設(shè)光源； ② 大氣對(duì) 22． 6lLm、 3— 5lLm、 8— 141lm 三個(gè)被稱為 “ 大氣窗口 ”的特定波段的紅外線吸收甚少，可非常容易被檢測(cè)； ③ 中、遠(yuǎn)紅外線不受可見光影響，可不分晝夜進(jìn)行檢測(cè)。 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。當(dāng)人員外出時(shí)，可把 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)， 探測(cè)器工作起來。本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡(jiǎn)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。 處理器采用 51系列單片機(jī) AT89S51。