【正文】 電訊技術(shù) 調(diào)制解調(diào)器，聲象處理，數(shù)字濾波，智能線路運行控制； （ 4） 辦公自動化和計算機外部設(shè)備 圖形終端機，傳真機，復(fù)印機，繪圖儀，磁盤 /磁帶機，智能終端機； （ 5） 導(dǎo)航與控制 導(dǎo)彈控制，魚雷制導(dǎo)，智能武器裝置，航天導(dǎo)航系統(tǒng)； （ 6） 汽車與節(jié)能 點火控制，變速控制，防滑車控制，排氣控制，最佳燃料控制，計費器，交通控制； （ 7） 商用產(chǎn)品 自動售貨機，電子收款機，電子秤，銀行統(tǒng)計機； （ 8） 家用電器 微波爐，電視機，錄像機，音響設(shè)備，游戲機。下面介紹幾個主要部分。 （ 6） 串行口 ST89C52 有 1 個全雙工的可編程串行口，以實現(xiàn)單片機和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。系統(tǒng)的地址信號、數(shù)據(jù)信號和控制信號分別通過系統(tǒng)的三大總線 — 地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線進行傳送，總線結(jié)構(gòu)減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。 （ 7） 六個中斷源。在 FLASH編程時， PO口作為原碼輸入口，當 FLASH進行校驗時， PO輸出原碼，此時 PO外部必須被 拉高。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 直流電壓增益高 (約 100dB) 。在閑置模式下， CPU 停止工作。 振蕩器特性 （ 1） XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 P3口 ： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 1/O口，可接收輸出 4個 TTL門電流。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 （ 9） 支持低功耗模式和掉電模式。 ST89C52 較詳細的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖 21028 圖 210 ST89C52 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 29 ST89C52的特點 ： ST89C52是 ATMEL公司采用 CMOS工藝生產(chǎn)的低功耗、高性能 8位單片機，與 MCS51單片機兼容，其功能特點為： （ 1） 4K字節(jié)閃爍存儲器 (FLASH)，可進行 1000次寫、擦除操作。 （ 7） 中斷控制系統(tǒng) ST89C52 的中斷系統(tǒng)功能較強，可以滿足一般控制應(yīng)用的需要。 ST89C52 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)為單位進行的。 ST89C52 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)25 先級 2層中斷嵌套中斷， 2 個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2 個 全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 （ 4） 系列齊全，功能擴展性強。而 RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放變量。現(xiàn)在主要使用的是雙元和四 元傳感器。 其工作電路原理及設(shè)計電路如圖 25 所示 , 在 VCC 電源端利用 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。對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探測元上，從而使傳 感器輸出電壓信號。 人體輻射的紅外線中心波長為 910um，而探測元件的波長靈敏度在 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。 為了探測移動人體 ,通常使用雙元件型熱釋電紅外傳感器 ,在這種傳感器內(nèi)部 ,兩個敏感元件反相連接 ,當人體靜止時兩元件 極化程度相同 ,互相抵消。 正確的安裝應(yīng)滿足下列條件 : （ 1） 紅外線熱釋電傳感器應(yīng)離地面 。 被動式熱釋電紅外探測器的特性：這種探頭是以探測人體輻射為目標的。本系統(tǒng)考慮到不僅要滿足可靠探測的需要，而且還需經(jīng)濟實用和安裝操作簡便，所以選用了無線人體熱釋電紅外傳感器完成防盜監(jiān)測。 傳感器技術(shù) 感應(yīng)器技術(shù)是信息采集技術(shù)的第一步，感應(yīng)器是將能夠感受到的及按規(guī)定被測量的按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或 裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，其中敏感元件是指感應(yīng)器中能直接感受或響應(yīng)被測量 (輸入量 )的部分，轉(zhuǎn)換元件是指感應(yīng)器中能將敏感元件感受的或響應(yīng)的感應(yīng)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和（或）測量的電信號的部分。在單片機內(nèi)，經(jīng)過軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。 就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機就是設(shè)計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。 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 、靈敏度高、安全可靠。人體輻射的紅外線中心波長為 9~10um，而探測元件的波長靈敏度在 ~20um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。場效應(yīng)管輸入阻抗高達 104MΩ ，接成共漏極形式 來完成阻抗變換。在各種各樣的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的場所很多。 圖 11 防盜報警系統(tǒng)構(gòu)成圖 防盜報警器的分類 （ 1）報警探測器按工作原理主要可分為紅外報警探測器、微波報警探測器、被動式紅外 /微波報警探測器、玻璃破碎報警探測器、振動報警探測器、超聲波報警探測器、激光報警探測器、磁控開關(guān)報警探測器、開關(guān)報警探測器、視頻運動檢測報警器 、聲音探測器等許多種類。本論文的目的就是設(shè)計出一種符合上述要求的防盜報警系統(tǒng)。 （ 4） 紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設(shè)計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人。 （ 2）本紅外線 防盜 報警系統(tǒng) 由 熱釋電紅外傳感器 、智能報警器 、單片機控制電路、 LED 控制電路 及相關(guān)的控 制管理軟件組成 。 當人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域 內(nèi)時，照射到兩個電容上的紅外線光能 能量相等，且達到平衡，極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消，傳感器仍然沒有信號輸出。 農(nóng)村城鎮(zhèn)化和人員流動性增大，社會治安狀況更趨復(fù)雜，因此作為社會的基本單元“安全防范問題就顯得尤為重要”。再者，就閉路監(jiān)控電路防盜系統(tǒng)而言：它的安裝線路復(fù)雜，而且技術(shù)要求比較高，7 價格也比較昂貴，不利于廣泛利用。因為這兩個小電容是做在同一硅晶片上的，因此形成的等效小電容能自身產(chǎn)生極化，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反的正、負電荷。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。 而隨著電子通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，單片微機以其具有體積小、價格低、集成度高、性價比高等突出優(yōu)點已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機床、數(shù)據(jù)采集以及各種家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用。在防護區(qū)和禁區(qū)內(nèi)采用 3種以上不同探測原理的探測器構(gòu)筑多道防線，與此同時防遮擋功能的探測器也問世了，促進了入侵探測器技術(shù)的發(fā)展 。其實我國的技防工作早在 60年代就開始了，那時候由于形勢所迫，博物館，銀行都自發(fā)采用各式各樣的防范手段，這是我國技術(shù)防范工作的初級階段。而此后自動撥號系統(tǒng)的出現(xiàn)以及電話普及到千家萬戶，更使得通過電話線報警的方式得到了前所未有的發(fā)展。 該報警器能探測人體發(fā)出的紅外線， 由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。同時它的信號經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理后利于跟 PC 機通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。隨后，由于通信技術(shù)的發(fā)展，提供遠程通信服務(wù)的電報公司加入到這個行業(yè)中，從而使得報警信息可以通達到更遠的地方；不過，這種電報方式畢竟難以普及，所以稍后出現(xiàn)的電話理所當然地成為報警通訊的主要手段。 1979年公安部在石家莊市召開了“ 全國刑事技術(shù)預(yù)防專業(yè)工作會議”，會議4 提出要大力開展安全技術(shù)防范工作，技防作為公安業(yè)務(wù)的組成部分就這樣正式提出來。 進入 90年代，人們注意到周界防范的重要性，要利用周邊的圍墻，鐵柵欄等屏障建立周界防范，如果沒有條件形成大周界也要建立建筑物的墻體、窗戶、門外和建筑物之外。于是有關(guān)家庭、辦公室和倉庫等處的安全防范和自動報警系統(tǒng)的開發(fā)研制日益被科研單位和生產(chǎn)廠家所重視 ，現(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了各種名目繁多的報警裝置，但多由于可靠性較差、功能單一或造價高而難于普及。 熱釋電紅外 (PIR)傳感器 ，亦稱為 熱紅外傳感器 ， 是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線 的新型高靈敏度 紅外 探測元件。將這些材料做成很薄的薄片，每一片薄片相對的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個等效的小電容。 （ 3） 遮光式觸發(fā)防盜報警器在受到太陽光照射就會引起誤報，同時如果由于風(fēng)吹窗簾的擺動等遮住了光也會引起誤報，所 以這種報警器的可靠性也不高。 設(shè)計背景 該報警器能探測人體發(fā)出的紅外線，當人進入報警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。 設(shè)計任務(wù)與要求 當傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號時，在電容兩端產(chǎn)生極性相反、 電量相等的正、負電荷，所以，正負電荷相互抵消，回路中無電流，傳感器無輸出。模塊劃分為 數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制和報警等模塊子函數(shù)。當有人闖入時， 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 ST89C52單片機，經(jīng)單片機處理運算后 驅(qū)動執(zhí)行報警電路使 警號發(fā)聲。當探測器探測到非法入侵，報警器工作狀態(tài)變?yōu)閳缶癄顟B(tài)， 產(chǎn)生報警聲?？刂破鲗崿F(xiàn)對熱釋電紅外探測器和振動位移傳感器的循環(huán)掃描，并控制報 警信號處理電路作出相應(yīng)狀態(tài)處理，如果有報警信號的話，延時 1～ 2秒對該端口進行一次掃描確保真的有險情時立即發(fā)出報警信號，控制報警電路報警，同時通過數(shù)碼顯示單元顯示具體的事發(fā)位置。報警探測器作為傳感探測裝置，用來探測入侵者的入侵 行為及各種異常情況。由于 探測元 輸出的是電荷信號，不能直接使用，因而需要將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。 圖 21 結(jié)構(gòu)框圖 報警器結(jié)構(gòu)圖 是將待測目標、菲涅爾透鏡、熱釋電紅外傳感器相結(jié)合使用時的工作原理示意圖。 系統(tǒng) 總體 設(shè)計 現(xiàn)在市場上有各種各樣的報警器，通過對它們進行分析比較，根據(jù)產(chǎn)品的功能要求和性價比，決定采取以單片機為主要技術(shù)的總體方案設(shè)計。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、本地報警等功能。設(shè)置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出 TTL 電平至 ST89C52 單片機。下面我們將簡要介紹傳感器技術(shù)和單片機技術(shù)。 現(xiàn)在有關(guān)家庭防盜的傳感器非常多，有無線人體熱釋電傳感器、無線門磁傳感器、振動位移傳感器、紅外線反射開關(guān)無線探頭、門把手人體接近感應(yīng)傳感器、雷達波人體檢測無線探頭等等。這 種元件在接受到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，電荷變化最終將以電壓或電流的形式輸出，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。 抗電磁干擾：探測器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408（安全防范國家標準）的要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。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、自動檢測等。當有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從 “ 盲區(qū) ” 進入 “ 高靈敏區(qū) ” ，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。 本設(shè)計所用的熱釋感器就采用這種 雙探測元的結(jié)構(gòu) 。熱釋電紅外傳感器包括單元、雙元、四元三種類型。 ROM為程序存儲器，只存放程序、常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。由于單片機機芯上引腳有限，為了解決實際引腳和需要的信號線數(shù)的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法，引腳處于何種功能， 可由指令來設(shè)置或由機器狀態(tài)來區(qū)分。 ST89C52 單片機的結(jié)構(gòu) ST89C52是一個低功耗， 高性能 CMOS 8位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 MCS 51 指令系統(tǒng)及 80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 ST89C52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 26 圖 29 ST89C52 功能方塊圖 （ 1） 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機最核心的部分，是單片機的大腦和心臟，具有運算和控制功能。該串行口功能較強，既可以作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可以作為同步移位寄存器使用。 由上所述， ST89C52 雖然是一塊芯片，但它包括了構(gòu)成計算機的基本部件，因 此可以說它是一臺簡單的計算機。 （ 8） 一個可編程串口。 30 圖 211 ST89C52 引腳排列圖 P1口 ： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 1/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 XTAL2： 來自反向振蕩器的輸出。 此外， ST89C52 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