【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 案二：通過(guò)傳感器檢測(cè)家庭安全隱患，把檢測(cè)結(jié)果送入單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)控制報(bào)警燈和高音報(bào)警器的啟動(dòng)。通過(guò)比較，方案二能滿足我們實(shí)時(shí)快捷的要求，更加簡(jiǎn)單有效，固本設(shè)計(jì)選擇方案二。第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)是放火防盜功能，煙霧傳感器能檢測(cè)煙霧濃度，濃度超標(biāo)后單片機(jī)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警，當(dāng)熱釋電紅外傳感器檢測(cè)到有人的時(shí)候，單片機(jī)引腳電平轉(zhuǎn)換，從而也驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。 系統(tǒng)框圖4單片機(jī)復(fù)位電路PT2272 接收時(shí)鐘振蕩熱釋電紅外感應(yīng)模塊指示燈顯示蜂鳴器報(bào)警按鍵電路圖 21 總體設(shè)計(jì)方框圖 單片機(jī)的介紹 40 個(gè)引腳，4k bytes flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram） ，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。AT89S52 單片機(jī)是一種低功耗高性能的 CMOS8 位微控制器，內(nèi)置 8KB 可在線編程閃存。該器件采用 Atmel 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，其指令與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 80C51 指令集兼容。片內(nèi)程序存儲(chǔ)器允許重復(fù)在線編程，允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)內(nèi)通過(guò) SPI 串行口改寫或用同用的非易失性存儲(chǔ)器改寫。通過(guò)把通用的 8 位 CPU 與可在線下載的 Flash 集成在一個(gè)芯片上，STC89C52 便成為一個(gè)高效的微型計(jì)算機(jī)。它的應(yīng)用范圍廣，可用于解決復(fù)雜的控制問(wèn)題，且成本較低。其結(jié)構(gòu)框圖如圖 22 所示。5圖 22 STC89C52 結(jié)構(gòu)框圖6 圖 23 STC89C52 此外，STC89C52 設(shè)計(jì)和配置了震蕩頻率可為 12MHZ 并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu 暫停工作，而 ram 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 ram 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有 pdip、tqfp 和 plcc 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性： 兼容 mcs51 指令系統(tǒng) 4k 可反復(fù)擦寫(1000 次）isp flash rom 32 個(gè)雙向 i/o 口 工作電壓 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 033mhz 全雙工 uart 串行中斷口線 128x8bit 內(nèi)部 ram 2 個(gè)外部中斷源 7 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級(jí)加密位 看門狗（wdt）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 isp 字節(jié)和分頁(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針按照功能，STC89C52 的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能 I/O 口、控制和復(fù)位等。 I/O 口AT89S52 共有四個(gè) 8 位的并行 I/O 口：P0、PPP3 端口，對(duì)應(yīng)的引腳分別是 ～ ， ～ ， ～ ， ～ ，共 32根 I/O 線。每根線可以單獨(dú)用作輸入或輸出。①P0 端口，該口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。在作為輸出口時(shí)，每根引腳可以帶動(dòng) 8 個(gè) TTL 輸入負(fù)載。當(dāng)把“1”寫入 P0 時(shí)，則它的引腳可用作高阻抗輸入。當(dāng)對(duì)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P0 可用作多路復(fù)用的低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)總線，在該模式，P0 口擁有內(nèi)部上拉電阻。在對(duì) Flash 存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，P0 用于接收代碼字節(jié)；在校驗(yàn)時(shí)，則輸出代碼字節(jié)；此時(shí)需要外加上拉電阻。②P1 端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口，P1 口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫“1”時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。P1 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在對(duì)Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低 8 位地址。 ③ P2 端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口，P2 口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫“1”時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。P2 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。8在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高 8 位地址，在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容） ，在整個(gè)訪問(wèn)期間不會(huì)改變。在對(duì) Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P2 口也接收高位地址或一些控制信號(hào)。④ P3 端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口，P3 口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫“1”時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。P3 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在 AT89S52 中，同樣 P3 口還用于一些復(fù)用功能，如表 所列。在對(duì)Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P3 口還接收一些控制信號(hào)。表 22 P3 端口引腳與復(fù)用功能表復(fù)用功能 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（定時(shí)器 0 的外部輸入） T1（定時(shí)器 1 的外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 復(fù)位輸入端。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使其單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗定時(shí)器（Watchdog）溢出后，該引腳會(huì)保持 98 個(gè)振蕩周期的高電平。在 SFR AUXR（地址 8EH）寄存器中的 DISRTO 位可以用于屏蔽這種功能。DISRTO 位的默認(rèn)狀態(tài)，是復(fù)位高電平輸出功能使能。在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，這個(gè)輸出信號(hào)用于鎖存低字節(jié)地址。在對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，這條引腳用于輸入編程脈沖PROG。一般情況下，ALE 是振蕩器頻率的 6 分頻信號(hào)，可用于外部定時(shí)或時(shí)鐘。9但是，在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器每次存取中，會(huì)跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。在需要時(shí)，可以把地址 8EH 中的 SFR 寄存器的 0 位置為“1” ，從而屏蔽 ALE 的工作；而只有在 MOVX 或 MOVC 指令執(zhí)行時(shí) ALE 才被激活。在單片機(jī)處于外部執(zhí)行方式時(shí)，對(duì)ALE 屏蔽位置“1”并不起作用。 程序存儲(chǔ)器允許信號(hào)。它用于讀外部程序存儲(chǔ)器。當(dāng) AT89S52 在執(zhí)行來(lái)自外部存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每一個(gè)機(jī)器周期 PSEN 被激活 2 次。在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的每次存取中，PSEN 的 2 次激活會(huì)被跳過(guò)。為了確保單片機(jī)從地址為 0000H～FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器中讀取代碼，故要把 EA 接到 GND 端，即地端。但是，如果鎖定位 1 被編程，則 EA 在復(fù)位時(shí)被鎖存。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部程序時(shí)，EA 應(yīng)接到 Vcc。在對(duì)Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，這條引腳接收 12V 編程電壓 Vpp。 振蕩器的反相放大器輸入，內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 振蕩器的反相放大器輸出。 傳感器的選擇 熱釋電傳感器的紅外輻射與紅外探測(cè)的原理結(jié)構(gòu)熱釋電傳感器是利用紅外輻射與紅外測(cè)溫的原理來(lái)探測(cè)的,紅外測(cè)溫屬非接觸式測(cè)溫，是測(cè)溫技術(shù)中的主要手段，其特點(diǎn)是測(cè)溫范圍廣，響應(yīng)速度快和不明顯破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等領(lǐng)域。非接觸紅外測(cè)溫有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）測(cè)量不干擾被測(cè)溫場(chǎng)，不影響溫場(chǎng)分布，從而具有較高的測(cè)溫準(zhǔn)確度。（2）測(cè)溫范圍寬。（3）探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)速度快，易于快速與動(dòng)態(tài)測(cè)量。（4）不必接觸被測(cè)物體，操作方便。（5）可以確定微小目標(biāo)的溫度。非接觸測(cè)溫技術(shù)的意義是顯而易見的。隨著工農(nóng)業(yè)、國(guó)防事業(yè)、醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對(duì)溫度測(cè)量越來(lái)越迫切。在某些場(chǎng)合，溫度測(cè)量逐步上升為主要矛盾，引起了各方面的普遍重視。通常將電磁波譜間隔在 ～1000μm 的區(qū)域稱為紅外光譜區(qū)，紅外傳感10器是一種新型的傳感器，能夠探測(cè)物體輻射的紅外線。熱釋電元件的工作原理是基于熱釋電效應(yīng)，即在強(qiáng)電介質(zhì)溫度變化 ΔP 的自然極化的存在，此時(shí)傳感器有電信號(hào)輸出，晶體的這種性質(zhì)被稱為熱釋電極或熱釋電效應(yīng)。有些熱釋電晶體，他們的自發(fā)極化方向能用外電場(chǎng)來(lái)改變，這些晶體稱作熱釋電——鐵電體。例如：LiTaO2(鉭酸鋰)、BaTi O2(鈦酸鋇)和 TGS（硫酸三甘酞）等。為了使傳感器能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，提高靈敏度，增強(qiáng)抗干擾能力，這里選用了 TGS 晶體制作的雙型探測(cè)器 紅外測(cè)溫原理紅外測(cè)溫是通過(guò)探測(cè)物體表面發(fā)射的能量來(lái)測(cè)量其溫度，由物理學(xué)可知，處于絕對(duì)溫度（－℃）以上的任何物體，都要釋放熱能，而紅外輻射溫度計(jì)測(cè)量其中與溫度有關(guān)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的熱能，并將其轉(zhuǎn)換與溫度成比例的電信號(hào)，由此測(cè)出其溫度。據(jù)斯蒂芬－波茲曼常數(shù)，絕對(duì)黑體其溫度 T