【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 4. 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 (ROM)： 8051 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)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(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 6. 全雙工串行口： 8051 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)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(dāng)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(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 8. 時(shí)鐘電路： 8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051 單片機(jī)需外置振蕩電容。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 INTEL 的 MCS51 系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu) 的形式 。 MCS51 的引腳說明： MCS51 系列單片機(jī)中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說明： Pin9： RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時(shí)鐘電路開始工作，在 RESET引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)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(fù)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(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見下圖 25。此外， RESET/Vpd還是一復(fù)用腳， Vcc 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 圖 23 MCS51 結(jié)構(gòu) 框圖 圖 24 51 單片機(jī)引腳圖 圖 25 復(fù)位電路圖 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 Pin30： ALE/ 當(dāng)訪問外部程序器時(shí)， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)， ALE端將有一個(gè) 1/6 時(shí)鐘頻 率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器， ALE會(huì)跳過一個(gè)脈沖。 如果單片機(jī)是 EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。 Pin29： 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)， 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(chǔ)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(chǔ)器的內(nèi)外部選通線， 8051 和 8751 單片機(jī)，內(nèi)置有 4kB 的程序存儲(chǔ)器，當(dāng) EA 為高電平并且程序地址小于 4kB時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(chǔ)器指令。顯然，對(duì)內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器的 8031， EA 端 必須接地。 在編程時(shí)， EA/Vpp 腳還需加上 21V 的編程電壓。 單片機(jī)電路 本設(shè)計(jì)選用宏晶公司高性能單片機(jī) STC89C52 采用主控芯片，其管腳如圖 所示。 圖 26 STC89C52 單片機(jī)管腳圖 本設(shè)計(jì)所用芯片為 52 內(nèi)核 8 位單片機(jī)，兼容 Intel等 52 內(nèi)核單片機(jī)，支持 ISP 下載，適用于常用檢測(cè)控制電路。由 STC89C52 組成的單片機(jī)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(hào)，該信號(hào)為高電平時(shí)有人入侵，為低電平時(shí)表示沒有檢測(cè)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(shè)置鍵、上調(diào)鍵、下調(diào)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(shí)鐘線和查詢鍵。 L2 為報(bào)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(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 圖 27 單片機(jī)系統(tǒng)電路 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 第 3 章 傳感器檢測(cè)系統(tǒng)原理介紹 ―傳感器 ‖這一術(shù)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(dòng)化技術(shù)和電子系統(tǒng)中的，隨著工業(yè)自動(dòng)化和社會(huì)信息話的發(fā)展，人們對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)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(guān)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(xué)技術(shù)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(shù)手段來完成這一任務(wù)。于是，仿效人體感官功能的各種傳感器及其技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。 這些傳感器不僅能在人不能到達(dá)的 后對(duì)人有危險(xiǎn)的場(chǎng)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(duì)外部世界的認(rèn)識(shí)。 當(dāng)今人類已進(jìn)入信息時(shí)代，以電子計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的信息處理、信息傳輸技術(shù)已滲透到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。電子計(jì)算機(jī)由于能夠部分地代替人的大腦勞動(dòng)，因而被譽(yù)為人的第二大腦。然而，電子計(jì)算機(jī)要進(jìn)行 ―思維 ‖活動(dòng)，要 ―發(fā)號(hào)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(dòng)專家認(rèn)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(jì)算機(jī)將一事無成，自動(dòng)化也是紙上談兵。 傳感技術(shù)在軍事、工業(yè)、科研等領(lǐng)域早已有著廣泛的應(yīng)用，在公安業(yè)務(wù)中也有廣泛的應(yīng)用前景。隨著我國安全防范技術(shù)的發(fā)展，特別是信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)已日益廣泛地用于安全防范技術(shù)中，作為信息采集主要手段的傳感器，在安全防范技術(shù)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(shè)計(jì)各種各樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)特前端裝置(包括各種探測(cè)器、監(jiān)聽器、攝像機(jī)等 )和終端設(shè)備 (各種報(bào)警顯示板、監(jiān)聽器、監(jiān)視器、指揮圖板等顯示記錄設(shè)備 )實(shí)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(yīng)的技術(shù)，各種警用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)便無法組成。再如，圖像及安全檢查技術(shù)，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(qiáng)、儲(chǔ)存、處理和顯示。至于竊聽和反竊聽技術(shù)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(duì)各種發(fā)案現(xiàn)場(chǎng)的如實(shí)記錄、手紋、足紋眼紋的提取、識(shí)別與顯示，都需要敏感器件的幫助。 防盜報(bào)警裝置 一個(gè)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(gòu)成的探測(cè)器相當(dāng)于人的眼睛，負(fù)責(zé)監(jiān) 視保護(hù)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的任何入侵活動(dòng) (如圖 31 所示 )。 圖 31 電子保安系統(tǒng) 防盜報(bào)警探測(cè)器的種類 防盜報(bào)警系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器采集的信息而報(bào)警的，按探測(cè)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(cè)器有干簧管、微動(dòng)開關(guān)等，非接觸式的有利用哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 紅外線、超聲波和微波做成的探測(cè)器。 通常，防盜探測(cè)器有如下 6 種類型。 1. 開關(guān)類 機(jī)械式開關(guān)在安保系統(tǒng)中已很少用，以磁簧開關(guān)為主，其觸點(diǎn)有常開與常閉之分，一個(gè)安裝在門窗上作為第一個(gè)層次的防護(hù)。開關(guān)類防盜探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、防潮、防塵。 2. 玻 璃破碎探測(cè)器 這種探測(cè)器利用壓電拾音器探測(cè)玻璃門窗破碎時(shí)的高頻聲音，通常安裝于玻璃面的正對(duì)面。利用壓電陶瓷片的壓電效應(yīng)，壓電陶瓷片在外力作用下產(chǎn)生扭曲，變形時(shí)將會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，可以制成玻璃破碎入侵探測(cè)器。對(duì)高頻的玻璃破碎聲音， 10k、 15kHZ，進(jìn)行有效檢測(cè)，而對(duì) 10kHZ以下的聲音信號(hào)，如說話、走路聲，有較強(qiáng)的抑制作用。玻璃破碎聲發(fā)射頻率的高低、強(qiáng)度的大小同玻璃厚度、面積有關(guān)。玻璃破碎探測(cè)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(shù)玻璃破碎探測(cè)器，它實(shí)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(shí)產(chǎn)生的高頻信號(hào)驅(qū)除的聲控報(bào)警探測(cè)器。另一類是雙技術(shù)玻璃破碎探測(cè)器，其中包括聲控 震動(dòng)型和次聲波 玻璃破碎高頻聲響型。 3. 人體探測(cè)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(cè)器通過探測(cè)該波長的紅外線信號(hào)而確定是否有人入侵，其中熱型焦電式人體探測(cè)器中有一個(gè) 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(yīng)快。為進(jìn)一步降低誤保率，可選用內(nèi)裝兩只探測(cè)元件的差動(dòng)式探測(cè)器，它要求被探測(cè)對(duì)象移動(dòng)速度不低于 ，人體探測(cè)器是安保系統(tǒng)中應(yīng) 用較為普遍而有效的探測(cè)器。 4. 光束遮擋式探測(cè)器 光束遮擋式探測(cè)器具有一對(duì)相對(duì)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(diào)制的紅外光，接收器中有相應(yīng)的頻率與相位識(shí)別電路，當(dāng)入侵者遮擋紅外光時(shí)即被探測(cè)器探知。利用激光作光源時(shí)，還可利用光學(xué)系統(tǒng)多次反射形成一個(gè)防護(hù)網(wǎng)以提高安全性。 5. 振動(dòng)探測(cè)器 振動(dòng)探測(cè)器以壓電式為主，它內(nèi)置的壓電應(yīng)變片可以探測(cè)到門、窗及其它物體被移動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生電信號(hào)的變化。這種探測(cè)器常用于重要物品和特殊點(diǎn)的入侵探測(cè)。 6. 移動(dòng)探測(cè)器 移動(dòng)探測(cè)器包括微波 /超聲波移動(dòng)探測(cè)器 、偵光式移動(dòng)探測(cè)器、影像偵測(cè)器等，前兩者均利用多普勒效應(yīng)。探測(cè)器發(fā)射微波 /超聲波，當(dāng)入侵者在探測(cè)區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，會(huì)使接受到的反射波有頻率差即多譜勒頻率，進(jìn)而被探測(cè)，此類探測(cè)器安裝位置應(yīng)避免震動(dòng)和其它波源的干擾；偵光式探測(cè)器則利用一對(duì)差動(dòng)式光電晶體探測(cè)器因人體移動(dòng)所致的環(huán)境光線的變化，但它應(yīng)安裝在背景光源穩(wěn)定之外，否則易產(chǎn)生誤報(bào)；影像偵測(cè)器利用電荷耦合式 CCD攝像機(jī)將入侵者圖像經(jīng)過類比對(duì)數(shù)位轉(zhuǎn)換器數(shù)字化，然后再比較先后兩幅圖的差異而進(jìn)行探測(cè)，它靈敏度高、穩(wěn)定、防磁、防震，但入侵者移動(dòng)極慢時(shí)會(huì)漏報(bào)。 溫濕度 傳感器 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： 1. 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； 2. 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； 3. 無須外部器件； 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 4. 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； 5. 零待機(jī)功耗； 6. 溫度以 9 或 12 位數(shù)字； 7. 用戶可定義報(bào)警設(shè) 置； 8. 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度 (溫度報(bào)警條件 )的器件； 9. 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)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(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 32 所示。 圖 32 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 33 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48 位，最后 8 位是前面 56位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL，可 通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 8 字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 22 所示。頭 2 個(gè)字節(jié)包含測(cè)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(fù)位時(shí)被刷新。第 5 個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。