【文章內(nèi)容簡介】 市場，世界許多公司都在生產(chǎn)，因此單片機(jī)的種類及型號很多，并且更新?lián)Q代速度很快，但考慮到實(shí)際應(yīng)用中許多地方并不需要性能很高的單片機(jī)，并且為了程序的兼容，各種類型的單片機(jī)差別并不是太大，并且?guī)追N質(zhì)量比較好的單片機(jī)成了市場的主流產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)采用了應(yīng)用廣泛的 51系列單片機(jī)中 ATMEL公司生產(chǎn)的 51AT89C52，完成對報(bào)警信號處理并發(fā)出報(bào)警信號。 AT89C52 是一個低電壓，高性能 的 8 位單片機(jī) ?？偟膩碚f，單片機(jī)就是一個高級的電路，由于具有 CPU，所以可以通過編寫程序去控制它工作，通過程序來指揮它，達(dá)到編程者預(yù)期的目的。用高級語言編寫的程序更加的直觀方便，使得單片機(jī)的功能大大提升，但單片機(jī)只能輸出高低的電平信號，所以，單片機(jī)必須與外部的硬件電路結(jié)合才能 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 32 頁 完成更多的目的功能。單片機(jī)要在程序的指令下才能工作，所以需要有存儲程序的工具，這就是單片機(jī)內(nèi)部的存儲器的作用， AT89C52 的內(nèi)部存儲器可存儲 256 個 字節(jié)的數(shù)據(jù)，如果內(nèi)部存儲器不夠用，可用外部存儲器進(jìn)行擴(kuò)展。以前單片機(jī)的內(nèi)部存儲器不能反復(fù)擦寫，一般在出廠前就用專門的機(jī)器把程序加載到存儲器內(nèi)，單片機(jī)只能完成固定的任務(wù)?，F(xiàn)在許多廠家專門設(shè)計(jì)出了方便學(xué)習(xí)的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)，可方便學(xué)習(xí)者隨時用電腦把自己寫的程序燒錄進(jìn)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試。 AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出 (I/O)端口，有的端口做不同的用途，通過設(shè)置功能字來設(shè)定選用的功能。單片機(jī)有 2 個外部中斷端口，使單片機(jī)變得靈活 多樣，對外部的控制更方便有效。其內(nèi)部還有 3 個 16 位可編程定時 /計(jì)數(shù)器，2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線，這些功能都通過設(shè)置控制字來實(shí)現(xiàn)對其的控制，使用非常方便。 下圖 為單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。 圖 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 每個框圖都是由各種芯片和電路構(gòu)成，各單元之間通過內(nèi)部總線進(jìn)行通信。 圖 為單片機(jī)的引腳圖。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 32 頁 圖 單片機(jī)的引腳圖 單片機(jī) [8]的 40 個引腳大致可分為 4 類： (1) 電源 (a) 芯片電源 VCC，接 +5V； (b) 接地端 VSS(GND)； (2) 時鐘 ： XTAL XTAL2 是 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 (3) 控制線共有 4 根， 第一是 ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ， ALE 的 功能 是 用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 ， PROG 的 功能 是 在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖 ； 第二是 PSEN:外 ROM 讀選通信號 ；第三是 RST/VPD： 復(fù)位 /備 用電源 ， RST 是 復(fù)位信號輸入端 ， VPD 的 功能 是 在 Vcc 掉電情況下，接備用電源 ；第四是EA/Vpp： 內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源 ， EA 功能 是 內(nèi)外 ROM 選擇端 ， Vpp功能 是 在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 (4) 輸入 /輸出 線 80C51 共有 4 個 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個引腳。 P3 口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號 。 單片機(jī)在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 本設(shè)計(jì)中應(yīng)用到單片機(jī)的外部中斷、輸出口、復(fù)位電路、時鐘電路，現(xiàn)一一進(jìn)行介紹。 中斷是指當(dāng)單片機(jī)在運(yùn)行過程中，產(chǎn)生了中斷信號， AT89C52 中共有五個中斷源，分別為： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 32 頁 INT0：外部中斷 0，由 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 INT1：外部中斷 1，由 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 T0：定時器 /計(jì)數(shù)器 0 中斷，由 T0 計(jì)滿回零引起。 T1：定時器 /計(jì)數(shù)器 l 中斷，由 T1 計(jì)滿回零引起。 TI/RI：串行 I/O 中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送 /接收后引起。 本設(shè)計(jì)采用外部中斷 1。 單片機(jī)允許中斷后，便終止了當(dāng)前所執(zhí)行的程序，并用堆棧對目前的程序及狀態(tài)進(jìn)行記錄，以便于中斷結(jié)束后返回原程序繼續(xù)執(zhí)行，然后便進(jìn)入中斷程序，執(zhí)行中斷里的程序，單片機(jī)事先規(guī)定了幾個特殊的地址，其中就有關(guān)于中斷的，既是中斷入口地址，中斷允許后便進(jìn)入中斷入口地址。設(shè)置 中斷需要設(shè)置單片機(jī)的中斷控制寄存器 IE，設(shè)置各位為 0 或 1，便可控制中斷的方式。下表 即為 IE 各位功能。 表 中斷控制寄存器 IE IE EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 上表中各位表示的含義說明如下： EA：全局中斷允許位。 EA=0，關(guān)閉全部中斷； EA=1，打開全局中斷控制，在此條 件下，由各個中斷控制位確定相應(yīng)中斷的打開或關(guān)閉。 ES：串行 I/O 中斷允許位。 ES=1，打開串行 I/O 中斷； ES=0，關(guān)閉串行 I/O 中斷。 ETl： 定時器 /計(jì)數(shù)器 1 中斷允許位。 ETl=1，打開 T1 中斷 ； ETl＝ 0，關(guān)閉 T1 中斷。EXl：外部中斷 l 中斷允許位。 EXl=1，打開 INT1； EXl=0，關(guān)閉 INT1。 ET0：定時器 /計(jì)數(shù)器 0 中斷允許位。 ET0=1，打開 T0 中斷； ET0=0，關(guān)閉 T0 中斷 。EX0：外部中斷 0 中斷允許位。 EX0=1，打開 INT0， EX0=0， 關(guān)閉 INT0。 本設(shè)計(jì)需要開中斷 1 所以可設(shè)置 IE=84H。當(dāng)紅外線被障礙物遮擋時，便產(chǎn)生中斷信號送入中斷輸入口 INT1。 P0、 P P P3 四個口可作為輸入輸出口使用， P0 口做 I/O 口使用時外加上拉電阻，但本設(shè)計(jì)中用 P0 口接上拉電租驅(qū)動共陰數(shù)碼管顯示報(bào)警次數(shù)時，卻由于 P0 口電壓太低，不能驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)字。這四個口也都有其各自的特殊用途，但除 P0 口外，其它的電路結(jié)構(gòu)都很相似，做 I/O 口時無需外加上拉電阻。本設(shè)計(jì)還利用到 口作為聲光報(bào)警的驅(qū)動信號，當(dāng)報(bào)警產(chǎn)生時，讓 輸出脈沖波，驅(qū)動發(fā)光二極管的閃爍和蜂鳴器的報(bào)警。 復(fù)位電路采用的是手動電平復(fù)位電路，當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳維持兩個周期的高電平IE 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 共 32 頁 時，單片機(jī)將復(fù)位。在下圖 中。 圖 單片機(jī)的復(fù)位電路 當(dāng)按下按鈕時，單片機(jī)的復(fù)位端將出現(xiàn)一個由 100? 電阻和 1K 電阻分壓的電平，這個電平可維持兩個周期以上的，所以單片機(jī)就復(fù)位。在本設(shè)計(jì)中單片機(jī)的復(fù)位按鈕可以使報(bào)警器手動停止報(bào)警，并可把報(bào)警次數(shù)清零。 單片機(jī)的工作都要在一定的時鐘信號控制下完成，單片機(jī)的時鐘電路可以為單片機(jī)提供時鐘信號，時鐘電路有兩種連接方式，一種稱為內(nèi)部時鐘方式，另一種稱為外部時鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時鐘方式。電路連接圖如下圖 所示。 圖 單片機(jī)的時鐘電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 32 頁 時鐘電路中在引腳 XTAL1 和引腳 XTAL2 之間跨接一個 12M 的晶體振蕩器，再接入兩個微調(diào)電容，電容的作用是協(xié)調(diào)晶體振蕩器的頻率和幫助它起振。由于在 XTAL2引腳上能輸出 3V 作用的正弦波，所以不需外加電源。時鐘電路中晶振的頻率決定著單片機(jī)的指令周期。 單片機(jī)的引入使得紅外防盜報(bào)警器更加的智能化，并可減少大量的硬件電路。 聲光報(bào)警 電路 當(dāng)單片機(jī)接收到報(bào)警信號后，經(jīng)過內(nèi)部處理，便輸出報(bào)警信號，為了能更加直觀方便的通知工作人員有入侵者進(jìn)入，就需要報(bào)警電路，報(bào)警電路包括聲報(bào)警、 光報(bào)警、數(shù)碼管顯示三個部分。 光報(bào)警電路 發(fā)光二 極管 簡稱為 LED，發(fā)光二極管 由鎵 (Ga)與砷 (AS)、磷 (P)的化合物制成，當(dāng)電子與 空穴 復(fù)合時能 發(fā) 射出 人眼可見的光線 ，因而可以用來制成發(fā)光二極管。 發(fā)光二極管經(jīng)常用 在電路及儀器中作指示燈 用 。 不同化合物制成的二極管能發(fā)出不同顏色的可見光，如 磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光 ，用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用需要選擇不同的發(fā)光二極管，報(bào)警時一般采用紅色的。發(fā)光二極管的特性與 紅外發(fā)光二極管有很多相似之處，在此不詳細(xì)介紹。發(fā)光二極管也需要加限 流電阻，以免被燒毀，限流電阻的計(jì)算公式與紅外發(fā)光二極管的限流電阻公式相同，本設(shè)計(jì)采用的連接電路方式為下圖 所示。 圖 發(fā)光二極管電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁 共 32 頁 蜂鳴器電路 蜂鳴器在市場上有兩種類型，一種是電壓型，一種是脈沖型，電壓型的只有對蜂鳴器送電它便會發(fā)出聲音，它的發(fā)聲頻率是固定的。脈沖型 的必須加入脈沖才會發(fā)出聲音，并且它的發(fā)聲頻率是加入脈沖的頻率， 本設(shè)計(jì)采用了脈沖型的蜂鳴器。 下 圖 為低電平驅(qū)動蜂鳴器的電路圖。 圖 低電平驅(qū)動蜂鳴器電路 圖中 R7 為限流電阻，以防止蜂鳴器被燒毀 。 R6 為泄放電阻，目的是讓三極管從飽和到截止時提供一個泄放基極和發(fā)射極間的少數(shù)載流子的路徑，以加速切換，防止拖音。 七段 LED 數(shù)碼管 數(shù)碼管用于顯示報(bào)警