【文章內容簡介】 ，原始數(shù)據(jù)或表格。 4. 定時 /計數(shù)器 (ROM)： 8051 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉向。 5. 并行輸入輸出 (I/O)口： 8051 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 6. 全雙工串行口： 8051 內置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。 7. 中斷系統(tǒng)： 8051 具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時 /計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 8. 時鐘電路： 8051 內置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8051 單片機需外置振蕩電容。 單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結構，即普林斯頓 (Princeton)結構。 INTEL 的 MCS51 系列單片機采用的是哈佛結構 的形式 。 MCS51 的引腳說明： MCS51 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin封裝的雙列直接 DIP 結構，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： Pin9： RESET/Vpd 復位信號復用腳，當 8051 通電，時鐘電路開始工作，在 RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。初始化后，程序計數(shù)器 PC 指向0000H， P0P3 輸出口全部為高電平 ，堆棧指 針 寫入 07H，其它專用寄存器被清 ―0‖。 RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復位不改變RAM(包括工作寄存器 R0R7)的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài) 。 8051 的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，見下圖 25。此外， RESET/Vpd還是一復用腳， Vcc 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 5 圖 23 MCS51 結構 框圖 圖 24 51 單片機引腳圖 圖 25 復位電路圖 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 6 Pin30： ALE/ 當訪問外部程序器時， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內部程序存儲器時， ALE 端將有一個 1/6 時鐘頻 率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器， ALE 會跳過一個脈沖。 如果單片機是 EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。 Pin29： 當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號， PC 的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0 口上，由 CPU讀入并執(zhí)行。 Pin31： EA/Vpp 程序存儲器的內外部選通線， 8051 和 8751 單片機，內置有 4kB 的程序存儲器，當 EA 為高電平并且程序地址小于 4kB 時，讀取內部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過 4kB 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如 EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內部無程序存儲器的 8031， EA 端 必須接地。 在編程時， EA/Vpp 腳還需加上 21V的編程電壓。 單片機電路 本設計選用宏晶公司高性能單片機 STC89C52 采用主控芯片，其管腳如圖 所示。 圖 26 STC89C52 單片機管腳圖 本設計所用芯片為 52 內核 8 位單片機，兼容 Intel 等 52 內核單片機，支持 ISP 下載，適用于常用檢測控制電路。由 STC89C52 組成的單片機系統(tǒng)原理圖如圖 所示。圖中ALERT 引腳輸入 DYPME003 紅外人體傳感器信號，該信號為高電平時有人入侵，為低電平時表示沒有檢測到人。 DATA 引腳為溫濕度傳感器單和數(shù)據(jù)線二線接口通信。 K KK K4 為四只按鍵，分別為設置鍵、上調鍵、下調鍵總線引腳。 2402_SCL和 2402_SDA為外存芯片 AT24C04 通信引腳，該芯片為 IIC 接口芯片，通過時鐘線和查詢鍵。 L2 為報警 LED 發(fā)光管。 — 為 LCD 數(shù)據(jù)線， — 為 LCD 控制線。系統(tǒng)采用。 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 7 圖 27 單片機系統(tǒng)電路 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 8 第 3 章 傳感器檢測系統(tǒng)原理介紹 ―傳感器 ‖這一術語來自英文 ―Sensor‖，該詞也可譯為敏感裝置或敏感元件。傳感器最初是作為一種控制元件被引入自動化技術和電子系統(tǒng)中的，隨著工業(yè)自動化和社會信息話的發(fā)展，人們對傳感器的認識已從過去單純作為一種控制元件而提高到人類開發(fā)自然、利用自然的關鍵手段的高度。 眾所周知，人類是依靠耳、眼、鼻、舌、身等感官來接受外界信息的。隨著科學技術的發(fā)展，人類光靠自身的感覺器官來攝取外界信息已不能滿足要求，必須借助于能夠延伸人的感官的新技術手段來完成這一任務。于是，仿效人體感官功能的各種傳感器及其技術就應運而生。 這些傳感器不僅能在人不能到達的 后對人有危險的場所起到人的 ―耳目 ‖作用，而且還能突破人的生理界限，感受到人的感官所不能感受的外界信息，有效地延伸了人的感官，豐富了人們對外部世界的認識。 當今人類已進入信息時代，以電子計算機技術為中心的信息處理、信息傳輸技術已滲透到社會各個領域。電子計算機由于能夠部分地代替人的大腦勞動，因而被譽為人的第二大腦。然而，電子計算機要進行 ―思維 ‖活動，要 ―發(fā)號施令 ‖，還必須向它提供各種各樣的信息。因此，采集信息的傳感器就成為 ―電腦 ‖所必不可少的 ―五官 ‖。國外自動專家認為，如果沒有象人的五官那樣的傳感器提供正確可靠 的信息，計算機將一事無成，自動化也是紙上談兵。 傳感技術在軍事、工業(yè)、科研等領域早已有著廣泛的應用，在公安業(yè)務中也有廣泛的應用前景。隨著我國安全防范技術的發(fā)展，特別是信息技術的計算機技術已日益廣泛地用于安全防范技術中，作為信息采集主要手段的傳感器，在安全防范技術中的地位就顯得越來越重要。比如在防衛(wèi)工作中常常需要設計各種各樣的網(wǎng)絡系統(tǒng)，而網(wǎng)絡系統(tǒng)特前端裝置(包括各種探測器、監(jiān)聽器、攝像機等 )和終端設備 (各種報警顯示板、監(jiān)聽器、監(jiān)視器、指揮圖板等顯示記錄設備 )實際上都屬于傳感器的范疇。因此，可以豪不夸張的說，如 果沒有傳感器及其相應的技術，各種警用系統(tǒng)網(wǎng)絡便無法組成。再如，圖像及安全檢查技術，需要各種各樣的光敏傳感器 (包括 X 光、紫外線、可見光和紅外線 )才能完成圖像的傳遞、增強、儲存、處理和顯示。至于竊聽和反竊聽技術更離不開各種體積小、重量輕、靈敏度高的聲傳感器和電磁傳感器。在刑事偵察中，對各種發(fā)案現(xiàn)場的如實記錄、手紋、足紋眼紋的提取、識別與顯示，都需要敏感器件的幫助。 防盜報警裝置 一個有效的電子保安系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：傳感器、放大處理電路、輸出電路。其中，由傳感器所構成的探測器相當于人的眼睛，負責監(jiān) 視保護區(qū)現(xiàn)場的任何入侵活動 (如圖 31 所示 )。 圖 31 電子保安系統(tǒng) 防盜報警探測器的種類 防盜報警系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)場探測器采集的信息而報警的，按探測器工作方式不同，可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式的探測器有干簧管、微動開關等，非接觸式的有利用哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 9 紅外線、超聲波和微波做成的探測器。 通常，防盜探測器有如下 6 種類型。 1. 開關類 機械式開關在安保系統(tǒng)中已很少用，以磁簧開關為主，其觸點有常開與常閉之分，一個安裝在門窗上作為第一個層次的防護。開關類防盜探測器的優(yōu)點是簡單、經(jīng)濟、防潮、防塵。 2. 玻 璃破碎探測器 這種探測器利用壓電拾音器探測玻璃門窗破碎時的高頻聲音，通常安裝于玻璃面的正對面。利用壓電陶瓷片的壓電效應，壓電陶瓷片在外力作用下產(chǎn)生扭曲，變形時將會在其表面產(chǎn)生電荷，可以制成玻璃破碎入侵探測器。對高頻的玻璃破碎聲音， 10k、 15kHZ，進行有效檢測，而對 10kHZ以下的聲音信號，如說話、走路聲，有較強的抑制作用。玻璃破碎聲發(fā)射頻率的高低、強度的大小同玻璃厚度、面積有關。玻璃破碎探測器按照工作原理的不同大致分為兩大類：一類是聲控型的單技術玻璃破碎探測器，它實際上是一種具有選頻作用，帶寬 10 到 15KHz的具有特殊用途，可將玻璃破碎時產(chǎn)生的高頻信號驅除的聲控報警探測器。另一類是雙技術玻璃破碎探測器，其中包括聲控 震動型和次聲波 玻璃破碎高頻聲響型。 3. 人體探測器 人體熱輻射產(chǎn)生的波長約 10μ m的紅外線，可由人體探測器通過探測該波長的紅外線信號而確定是否有人入侵，其中熱型焦電式人體探測器中有一個 m的帶通濾波器，可屏蔽其它背景輻射的紅外光，它靈敏度高，相應快。為進一步降低誤保率，可選用內裝兩只探測元件的差動式探測器，它要求被探測對象移動速度不低于 ，人體探測器是安保系統(tǒng)中應 用較為普遍而有效的探測器。 4. 光束遮擋式探測器 光束遮擋式探測器具有一對相對安裝的紅外線發(fā)射 /接收器，發(fā)射器發(fā)射經(jīng)特定載頻調制的紅外光，接收器中有相應的頻率與相位識別電路，當入侵者遮擋紅外光時即被探測器探知。利用激光作光源時，還可利用光學系統(tǒng)多次反射形成一個防護網(wǎng)以提高安全性。 5. 振動探測器 振動探測器以壓電式為主，它內置的壓電應變片可以探測到門、窗及其它物體被移動而產(chǎn)生的振動，進而產(chǎn)生電信號的變化。這種探測器常用于重要物品和特殊點的入侵探測。 6. 移動探測器 移動探測器包括微波 /超聲波移動探測器 、偵光式移動探測器、影像偵測器等，前兩者均利用多普勒效應。探測器發(fā)射微波 /超聲波，當入侵者在探測區(qū)內移動時，會使接受到的反射波有頻率差即多譜勒頻率，進而被探測，此類探測器安裝位置應避免震動和其它波源的干擾；偵光式探測器則利用一對差動式光電晶體探測器因人體移動所致的環(huán)境光線的變化，但它應安裝在背景光源穩(wěn)定之外，否則易產(chǎn)生誤報；影像偵測器利用電荷耦合式 CCD攝像機將入侵者圖像經(jīng)過類比對數(shù)位轉換器數(shù)字化，然后再比較先后兩幅圖的差異而進行探測，它靈敏度高、穩(wěn)定、防磁、防震，但入侵者移動極慢時會漏報。 溫濕度 傳感器 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的性能特點如下： 1. 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； 2. 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； 3. 無須外部器件； 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 10 4. 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； 5. 零待機功耗； 6. 溫度以 9 或 12 位數(shù)字； 7. 用戶可定義報警設 置； 8. 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度 (溫度報警條件 )的器件； 9. 負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內部結構框圖如圖 32 所示。 圖 32 DS18B20 內部結構 圖 33 其內部結構圖 64 位 ROM 的結構開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可 通過軟件寫入戶報警上下限。 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器還包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結構為 8 字節(jié)的存儲器，結構如圖 22 所示。頭 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第 5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨