【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 STC89C51 單片機(jī)的的封裝和引腳STC89C51 系列單片機(jī)采用雙列直插式（DIP ）QFP44（Quad Flat Pack）和LCC（ Leaded Chip Caiier）形式封裝。這里僅介紹常用的總線型 DIP40 封裝，結(jié)構(gòu)如圖 所示。圖 STC89C51 單片機(jī)的的封裝和引腳部分管腳說(shuō)明：電源:VCC 芯片電源，接 +5V； VSS 接地端；時(shí)鐘:XTAL1 、XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線:控制線共有 4 根：（1）ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi) EPROM 編程脈沖ALE 功能：用來(lái)鎖存 P0 口送出的低 8 位地址PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。（2）PSEN:外 ROM 讀選通信號(hào)。（3）RST/VPD:復(fù)位/備用電源。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。（4）EA /Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇/片內(nèi) EPROM 編程電源。EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。Vpp 功能：片內(nèi) EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 傳感器電路設(shè)計(jì)傳感器是指能感受規(guī)定的被測(cè)量信息，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。它是一種檢測(cè)裝置，能將檢測(cè)到的信息轉(zhuǎn)換成為點(diǎn)信號(hào)或者其他形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。如今信息時(shí)代，隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)控制技術(shù)顯露出非凡的工作能力，而大多數(shù)設(shè)備只能處理電信號(hào)，也就需要把被測(cè)的非電量的信號(hào)通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?？梢?jiàn)，傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的初始環(huán)節(jié)。如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始信息進(jìn)行精確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，就不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也就不能如此迅速。 紅外傳感器簡(jiǎn)介1 PIR 傳感器簡(jiǎn)單介紹熱釋電紅外線(PIR)傳感器是 80 年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。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。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路，如作電源開(kāi)關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自動(dòng)覽測(cè)等。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(zhǎng)的紅外線，利用紅外傳感器可對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類(lèi)，熱型紅外傳感器也稱(chēng)熱釋電紅外傳感器或被動(dòng)紅外傳感器。與量子型相比，其頻響速度較慢，靈敏度較低，但響應(yīng)的紅外線波長(zhǎng)范圍較寬，價(jià)格便宜，并可在常溫下工作。量子型與熱型的特點(diǎn)相反，而且要求冷卻條件。它是目前在防盜報(bào)警、沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13火災(zāi)檢測(cè)、自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)水龍頭、自動(dòng)電梯、 自動(dòng)照明。及非接觸溫度測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。其原因?yàn)椋孩俦粶y(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(chēng)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(jiàn)光影響，可不分晝夜進(jìn)行檢測(cè)。 2 PIR 的原理特性熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測(cè)元件。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。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70 分貝以上，這樣就可以測(cè)出 10~20 米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)” ，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)” ，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 9~10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在 ~20um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)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(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出電壓信號(hào)。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(lái)完成探測(cè)目的。被動(dòng)紅外報(bào)警器的特點(diǎn)是能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，從而完沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14成報(bào)警功能。 3 PIR 結(jié) 構(gòu) 特 性 及 安 裝 圖 12 PIR 結(jié) 構(gòu)圖 12 是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時(shí)Ｄ端接電源正極，Ｇ端接電源負(fù)極，Ｓ端為信號(hào)輸出。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過(guò)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)。制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為０．２～２０μｍ。為了對(duì)某一波長(zhǎng)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。這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過(guò)外，還能將燈光、陽(yáng)光和其它紅外輻射拒之門(mén)外。 當(dāng)人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)，然后使該信號(hào)先通過(guò)一個(gè)由Ｃ１、Ｃ２、Ｒ１、Ｒ２組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為１６Ｈｚ，下限截止頻率為０．１６Ｈｚ。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測(cè)信號(hào)電壓十分微弱（通常僅有１ｍＶ左右），而且是一個(gè)變化的信號(hào)，同時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定，通常為０．１～１０Ｈｚ左右），所以應(yīng)對(duì)熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。本設(shè)沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15計(jì)運(yùn)用集成運(yùn)算放大器ＬＭ３２４來(lái)進(jìn)行兩級(jí)放大，以使其獲得足夠的增益。 本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用這種雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如 圖 13 所示, 在 VCC 電源端［2］利用 C1 和 R2 來(lái)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)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò) FET 放大后，經(jīng)過(guò)C2，R1 的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過(guò) NPN 的轉(zhuǎn)化，輸出 OUT 為低電平。 RS Y2 Y1 R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2NPNQ1FETVcc VCC3v 12vOUT 圖 13 熱釋電紅外傳感器原理圖 聲光報(bào)警元件 紅色發(fā)光二極管 D3,D4,D5,D6（發(fā) 光 二 極 管 簡(jiǎn) 稱(chēng) 為 LED。 由 鎵 （ Ga） 與 砷 （ AS） 、磷 （ P） 的 化 合 物 制 成 的 二 極 管 ， 當(dāng) 電 子 與 空 穴 復(fù) 合 時(shí) 能 輻 射 出 可 見(jiàn) 光 ， 因 而 可 以用 來(lái) 制 成 發(fā) 光 二 極 管 ， 在 電 路 及 儀 器 中 作 為 指 示 燈 ， 或 者 組 成 文 字 或 數(shù) 字 顯 示 它 是半 導(dǎo) 體 二 極 管 的 一 種 ， 可 以 把 電 能 轉(zhuǎn) 化 成 光 能 ； 常 簡(jiǎn) 寫(xiě) 為 LED。 發(fā) 光 二 極 管 與 普通 二 極 管 一 樣 是 由 一 個(gè) PN 結(jié) 組 成 ， 也 具 有 單 向 導(dǎo) 電 性 ） 。蜂鳴器 LS（蜂鳴器的作用 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話(huà)機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器的分類(lèi)，蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。本設(shè)計(jì)采用的則是壓電式蜂鳴器,壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（~15V 直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出 ~ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 164 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在單片機(jī)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再配上相應(yīng)的軟件，才能構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。用戶(hù)軟件的開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。硬件是骨架，它構(gòu)成了軟件的運(yùn)行環(huán)境，軟件則是連接各個(gè)硬件的紐帶，對(duì)系統(tǒng)的性能起到?jīng)Q定性的作用。為了滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求，在編程的時(shí)候最好從以下的一些基本要求出發(fā)，嚴(yán)格做好軟件設(shè)計(jì)易理解性、易維護(hù)性實(shí)時(shí)性可測(cè)試性準(zhǔn)確性可靠性 編程 KEIL 環(huán)境介紹Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比易學(xué)易用，因?yàn)?C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。CPU 真正可以執(zhí)行的是機(jī)器碼，用匯編語(yǔ)言或者 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序必須轉(zhuǎn)換成位機(jī)器碼才能被執(zhí)行。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。各仿真機(jī)廠商都宣稱(chēng)全面支持 Keil 的使用，Keil 已經(jīng)成為必備的開(kāi)發(fā)工具。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。KEILC51 標(biāo)準(zhǔn) C 編譯器為 80C51 微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了 C 語(yǔ)言環(huán)境,同時(shí)保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。C51 編譯器的功能不斷增強(qiáng)，更加貼近 CPU 本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編 器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uVision2 IDE 可為它們提供單一沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。 C51 V7 版本是目前最高效、靈活的 8051 開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它可以支持所有 8051 的衍生產(chǎn)品，也可以支持所有兼容的仿真器，同時(shí)支持其它第三 方開(kāi)發(fā)工具。因此，C51 V7 版本無(wú)疑是 8051 開(kāi)發(fā)用戶(hù)的最佳選擇。C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE )，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如 EPROM 中 [5,6]。 程序流程沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18開(kāi)始初始化判斷傳感器是否被觸發(fā)報(bào)警記錄報(bào)警次數(shù)返回YN圖 主程序流程圖 主程序includeincludeincludedefine uchar unsigned char沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19define uint unsigned intunsigned char frq。 //報(bào)警頻率unsigned