【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)據(jù)處理后便可以通過報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。(5)菲尼爾濾光片具有不同的焦距從而滿足不同的要求，進(jìn)而安排不同的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)控越多的話，安全性越高。 通訊模塊的選擇SIM900A模塊采用單電源供電方式。它可以安裝手機(jī)卡用程序控制其來進(jìn)行收發(fā)短信，撥打電話,性能強(qiáng)大?？蓮V泛應(yīng)用于車載跟蹤、車隊(duì)管理、無線POS、手持PDA、智能抄表與電力監(jiān)控等眾多方向。模塊內(nèi)部引腳如圖23所示圖23 GSM模塊內(nèi)部引腳圖SIM900A模塊主要特點(diǎn)：：易于客戶生產(chǎn)加工： 24*24*3mm：待機(jī)模式電流低于18mA、sleep模式低于2mA：～：GSM/GPRS 900/1800MHz：支持半速率、全速率、增強(qiáng)型速率，可以基于不同客戶設(shè)備通過AT命令調(diào)節(jié)回音抑制消除。SIM900A開發(fā)注意事項(xiàng)：SIM900A模塊采用單電源供電，～， 模塊射頻發(fā)射時(shí)會(huì)導(dǎo)致電壓跌落，這時(shí)電流的峰值最高會(huì)達(dá)到2A以上，因此電源供電能力盡可能達(dá)到2A，并建議VBAT引腳并接大電容（電容根據(jù)供電IC輸出能力確定）。 GSM的主要功能主要功能如下：；；（GSM電話）；； GSM的硬件接口，單片機(jī)通過串口和GSM通信，通過程序控制其收發(fā)短信。設(shè)置波特率9600bps，在SIM卡座上來安裝手機(jī)卡。 STC89C51單片機(jī)的概述 STC89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)STC89C51單片機(jī)是美國愛特梅爾公司研發(fā)的低功耗并且功能強(qiáng)大的CMOS 8位MCU。片內(nèi)含4kb的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和128b的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)。器件采用愛特梅爾公司的高密度、不易丟失的存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容大部分51指令系統(tǒng)。片內(nèi)置有8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲(chǔ)單元，性能比較多。STC89C51MCU可以提供高性價(jià)比的各類控制領(lǐng)域。圖24為STC89C51單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。由圖可見，在這一塊芯片上，已經(jīng)有了一臺(tái)計(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括中央處理器、輸入/輸出、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口等，各部分通過總線相連。下面介紹幾個(gè)主要組成部分。外時(shí)鐘源振蕩器和時(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 STC89C51CPU64 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)中斷圖24 STC89C51 功能方塊圖外部事件計(jì)數(shù) 外中斷 控制 并行口 串行通信1. 中央處理器（CPU）CPU是單片機(jī)的核心，好比人的大腦一樣的，具有運(yùn)算、存儲(chǔ)和控制功能。STC89C51的CPU是一個(gè)字長(zhǎng)為八位的中央處理單元，即它對(duì)于數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位來進(jìn)行的。（內(nèi)部RAM） 芯片中一共有256個(gè)單元，但內(nèi)部80H0FFH為專用寄存器區(qū)域，所以實(shí)際上用戶使用的只有007FH的128個(gè)單元，用于存儲(chǔ)可讀寫的數(shù)據(jù)。所以通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只是指前007FH區(qū)間的存儲(chǔ)單元，簡(jiǎn)稱內(nèi)部RAM。3. 程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部ROM）程序寄存器普遍是指只讀存儲(chǔ)器，用只讀存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，斷電以后程序仍然存在，從而提高系統(tǒng)的安全可靠性。4. 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器出于控制應(yīng)用的需要，芯片內(nèi)部一共有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)/計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。5. 并行I/O 口STC89C51MCU共有四 個(gè)八 位的I/O口（P0、PPP3口），來和外部進(jìn)行信息交換，提高了單片機(jī)的運(yùn)行速度。6. 串行口STC89C51有1 個(gè)全雙工的可編程串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的雙向串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口性價(jià)比較高，且有多種功能，可以作為收發(fā)器使用也可以作為寄存器。STC89C51 的中斷系統(tǒng)功能比較強(qiáng)，可以滿足一般控制應(yīng)用的需要。它共有五個(gè)中斷源組成：包括三個(gè)內(nèi)部中斷源，內(nèi)部中斷源包括二個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷外加一個(gè)串行口中斷；二個(gè)外部中斷源 。8. 時(shí)鐘電路STC89C51 MCU內(nèi)部有時(shí)鐘電路，由外接晶振和電容組成。時(shí)鐘電路的作用是為MCU產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。9. 內(nèi)部總線上面所說的幾個(gè)部分必須在通過內(nèi)部總線將他們關(guān)聯(lián)起來后才能組成一個(gè)完整的MCU系統(tǒng)。總線在圖中以帶箭頭的空心線表示。系統(tǒng)的地址信號(hào)、控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別通過系統(tǒng)的三大總線—地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線進(jìn)行傳送，總線結(jié)構(gòu)減少了單片機(jī)的連線和引腳，提高了系統(tǒng)集成度和可靠性。綜上可知，STC89C51雖然只是一個(gè)集成芯片，但它已經(jīng)和一臺(tái)計(jì)算機(jī)基本相似，因?yàn)樗邆溆?jì)算機(jī)的基本組成部分。下面圖25給出一個(gè)51單片機(jī)的最小系統(tǒng)和引腳電路圖。單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者被叫做最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的電器器件所構(gòu)成的單片機(jī)可以正常工作的電路。對(duì)51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般由:MCU、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成。圖25 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖及引腳圖 STC89C51的管腳說明ATMEL公司的STC89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式。STC89C51單片機(jī)是一種高效的MCU，由于引腳數(shù)目固定，所以有一部分引腳具有第二功能，圖24顯示了各個(gè)引腳。VCC：供電電壓，接+5V。GND：接地。P0口：P0口是一個(gè)八位漏級(jí)開路可接受也可發(fā)送信息的輸入輸出口。當(dāng)P0作為外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候，它被稱為數(shù)據(jù)或者地址的第8位。P1口：P1端口內(nèi)部含有上拉電阻，它也可以和外界進(jìn)行信息接受和發(fā)送。當(dāng)P1口管腳輸入1時(shí)，由于內(nèi)部上拉電阻的存在，端口會(huì)成為高電平，可用作輸入來用。由于內(nèi)部上拉的存在，當(dāng)外部把P1口下拉為低電平時(shí)，P1口會(huì)有電流輸出。P2口：P2口和P1口一樣內(nèi)部含有上拉電阻的八位雙向I/O口。當(dāng)此端口被寫入1時(shí)，由于上拉電阻的存在其管腳被拉高，并且用作輸入。所以作為輸入時(shí)，由于內(nèi)部上拉的存在，當(dāng)外部把P2口下拉為低電平時(shí)，P2口會(huì)有電流輸出。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)采用外部總線結(jié)構(gòu)的情況下，P2口只能作為地址的高八位。P3口：P3口管腳內(nèi)部也有上拉的作用。當(dāng)P3口被寫進(jìn)1后，其由于內(nèi)部上拉的作用變?yōu)楦唠娖剑⒆鳛檩斎胧褂?。?dāng)作為輸入的時(shí)候，由于被外部下拉而變?yōu)榈碗娖剑藭r(shí)P3口會(huì)有帶電流輸出。P3口也可作為一些特殊功能口，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） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RST：復(fù)位輸入。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)端。XTAL1：內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入也可以作為反向振蕩器的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，應(yīng)不接。 振蕩特性XTAL1和XTAL2分別為反向振蕩器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。當(dāng)器件采用外部時(shí)鐘源來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，XTAL2應(yīng)不接。時(shí)鐘信號(hào)輸入至內(nèi)部的時(shí)候要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬不做要求，但脈沖的高低電平的寬度需要滿足要求。我們常見的單片機(jī)就是51系列，但是他們根據(jù)類型和特性不同分為好多種,此次設(shè)計(jì)我們選擇了STC89C51單片機(jī)。MCS51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱。很多公司從INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)買到了授權(quán)。所以有很多人在做以51單片機(jī)為核心的產(chǎn)品，當(dāng)然，為了滿足不同的要求，其功能也有很多變化。最近幾年在我國非常普及的單片機(jī)就是以89C51為核心的。89C51的特性像上面都羅列了，它的只讀存儲(chǔ)器即ROM是電可擦除的，也稱為FLASHROM，這就方便了我們的使用。3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)XTAL1和XTAL2分別作為反向放大器的輸入以及輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。當(dāng)器件采用外部時(shí)鐘源來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，XTAL2應(yīng)不接。由于六個(gè)狀態(tài)周期構(gòu)成一個(gè)機(jī)器周期，而一個(gè)狀態(tài)周期又由二個(gè)振蕩周期組成，所以一個(gè)機(jī)器周期里面有十二個(gè)振蕩周期。一個(gè)機(jī)器周期到底有多長(zhǎng)時(shí)間呢，下面我們假設(shè)一個(gè)單片機(jī)的晶振為12M，它的時(shí)鐘（震蕩）周期就是是十二分之一微秒。它的一個(gè)機(jī)器周期是12*（1/12）也就是1微秒。圖31為時(shí)鐘電路。圖31 時(shí)鐘電路圖 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)電路的復(fù)位包括上電后自動(dòng)復(fù)位以及外部按鍵手動(dòng)復(fù)位二中復(fù)位方法。單片機(jī)在時(shí)鐘電路啟動(dòng)后, 通過RESET端給時(shí)間長(zhǎng)度為2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就能完成復(fù)位操作。例如當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，那么復(fù)位信號(hào)持續(xù)的時(shí)間應(yīng)大于等于2us。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。如下圖32所示為復(fù)位電路。圖32 復(fù)位電路 供電電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用5V直流電源供電，如圖33所示，DC電源的3腳接地，1腳實(shí)際是VCC（電源），但在電路中要接藍(lán)色的自鎖開關(guān)，然后開關(guān)的另一個(gè)腳再接電源。在開關(guān)按鈕第一次按時(shí)，開關(guān)接通并保持，即自鎖，在開關(guān)按鈕第二次按時(shí)，開關(guān)斷開，同時(shí)開關(guān)按鈕彈出來。本設(shè)計(jì)采用低壓電源供電，使使用過程更加安全。圖33 供電電路設(shè)計(jì)圖 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 圖34為聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。、電阻接到單片機(jī)的引腳上，利用三極管的開關(guān)作用構(gòu)成聲音報(bào)警電路。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有報(bào)警信號(hào)后，三極管導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管發(fā)光以及蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。本設(shè)計(jì)中的發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R計(jì)算滿足以下關(guān)系：R＝（E－UF）／IF （31）式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的一般工作電流。正常發(fā)光時(shí)的額定電流約為20mA。也有一些發(fā)光二極管工作時(shí)是小電流2ma左右，本系統(tǒng)所用的三個(gè)發(fā)光二極管中紅黃二極管工作時(shí)是小電流2ma以下，而綠色二極管工作時(shí)是20ma左右。圖34 聲光報(bào)警電路 煙霧模塊電路設(shè)計(jì)煙霧檢測(cè)電路設(shè)計(jì)如圖35所示。下圖中煙霧傳感器就相當(dāng)于一個(gè)電阻，煙霧傳感器1腳、2腳、3腳連接到一起，4腳和6腳連接到一起，5腳串聯(lián)個(gè)保護(hù)電阻接地。104電容使節(jié)點(diǎn)電壓個(gè)更穩(wěn)定，當(dāng)煙霧濃度升高時(shí)煙霧傳感器內(nèi)部電阻變小，LM393的2腳電壓變大，當(dāng)LM393的2腳電壓大于3腳的電壓時(shí)，其1腳會(huì)輸出一個(gè)低電平到單片機(jī)。單片機(jī)會(huì)發(fā)送信號(hào)控制報(bào)警電路報(bào)警，向用戶發(fā)出短信并聲音報(bào)警。圖35 煙霧檢測(cè)電路設(shè)計(jì)圖 其中LM393主要特點(diǎn)如下：。2. 消耗電流小，I=；，VIO=177。2mV；，Vic=0～；，DTL，MOS，CMOS 等兼容；“或”門； LM393引腳圖及內(nèi)部框圖采用雙列直插8 腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列8 腳塑料封裝（SOP8）如表31和圖36所示：圖36 LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表31 LM393引腳功能排列表：引出端序號(hào)引腳功能符號(hào)1輸出端1OUT12反向輸入端11N(1)3正向輸入端11N+(1)4接地GND5正向輸入端21N+(2)6反向輸入端21N(2)7輸出端2OUT28電源VCC 熱釋電模塊電路設(shè)計(jì)熱釋電模塊外部電路圖如下圖37所示，圖里面的10k電阻是上拉電阻，使RSD保持高電平狀態(tài)，，當(dāng)有人進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，熱釋電模塊會(huì)輸出一個(gè)高電平，從而三極管導(dǎo)通，RSD處于低電平，單片機(jī)接收到信號(hào)然后執(zhí)行報(bào)警。圖37 熱釋電模塊電路設(shè)計(jì)熱釋電紅外傳感器內(nèi)部由光學(xué)濾鏡、傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管、偏置電阻、電容等元器件組成，其內(nèi)部電路如圖38所示圖38 熱釋電內(nèi)部電路圖偏置電阻傳感器場(chǎng)效應(yīng)管光學(xué)濾鏡DSGND