【導(dǎo)讀】本系統(tǒng)是基于單片機(jī)AT89C51設(shè)計(jì)的家用無線防盜報(bào)警器。它采用的元件是熱釋電。高、安全可靠、抗干擾能力強(qiáng)。該報(bào)警器成本較低，易于安裝可靠性和穩(wěn)定性高，并且。在功能上具有良好的可擴(kuò)展性，便于市場應(yīng)用與推廣。本設(shè)計(jì)分硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩。電路等部分組成。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。

　　

【正文】 原理分析 在這里，串聯(lián)的幾個(gè) 470 歐電阻是限流電阻。因?yàn)閿?shù)碼管是由發(fā)光二極管按照一定的順序排列制成的元件，每個(gè)發(fā)光二極管的內(nèi)阻非常小，正常工作電流大致在10~25mA，如不串入限流保護(hù)電阻，直接連接很有可能瞬間燒壞數(shù)碼管。我們可以依公式來計(jì)算出限流電阻的阻值： R=U/I。其中 U=5V,I=（ 10~15） mA,可得 R=330~500 歐。這里我們選用典型值 470 歐。 10K 電阻為上拉電阻，以保證 P0 口可以輸出高電平。當(dāng)P0 口輸出高電平時(shí)其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通，二極管亮， P0 口 07 根據(jù)不同的電平輸入顯示不同的數(shù)值。 主要電路元件介紹 L7805CV 是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，他的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源 ,他的輸出電壓恰好為 5v，剛好是 51 系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓，他有很多的系列如 ka7805， ads7805， cw7805 等，性能有微小的差 別，用的最多的南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 還是 7805，下面我簡單的介紹一下他的 3 個(gè)引腳以及用它來構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的資料。如圖 311 所示，其中 1 接整流器輸出的 +電壓， 2 為公共地 (也就是負(fù)極 )， 3 就是我們需要的正 5V 輸出電壓。 圖 311 L7805CV 引腳圖 實(shí)現(xiàn)功能 通過此電路為整個(gè)電路各個(gè)模塊提供其工作所需電壓。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖 312所示。 圖 312 供電電源電路 原理分析 如下圖 312 所示，本系統(tǒng)采用 L7805CV 來做電壓芯片，因?yàn)槠漭敵鲭娏骺蛇_(dá) ,可滿足本系統(tǒng)各個(gè)電 路部分 5V 的供電電壓。 在電源的兩端并聯(lián)的大電容和小電容起濾波作用。大電容是濾除低頻，小電容是濾除高頻。在其兩端再并入同系列的大小電容可獲得很寬頻率范圍的濾波特性。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 24 單片機(jī)最小系統(tǒng) 主要電路元件介紹 石晶振蕩 Y1（石英晶振即所謂石英晶體諧振器和石英晶體時(shí)鐘振蕩器的統(tǒng)稱） ，它是利用具有 壓電效應(yīng) 的石英晶體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場的作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生 機(jī)械振動(dòng) ，當(dāng)交變電場的頻率與石英晶體的固有頻率相同時(shí)，振動(dòng)便變得很強(qiáng)烈，這就是晶體諧振特性的反應(yīng)。利用這種特性，就可以用石英諧振器取代 LC(線圈和電容 )諧振回路、濾波器等。由于石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、 頻率穩(wěn)定度 高 等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。石英諧振器因具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件 。 晶振一般叫做 晶體諧振器 ，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給它通電，它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫 壓電效應(yīng) 。他們有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路，即諧振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī) 電 機(jī) 電 ..的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場 磁場 的不斷轉(zhuǎn)換。 在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)高 Q 值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即 Q 值非常高，做振蕩器用時(shí)，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。 實(shí)現(xiàn)功能 通過振蕩得到一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率。利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到 10秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖 313 所示。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 圖 313 單片機(jī)最小系統(tǒng) 原理分析 如下圖 313 所示，單片機(jī)的采用得是 5V 電源供電，時(shí)鐘電路（也就是振蕩電路）采 用的是 晶振，它可以向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)，來決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。圖中的電容起穩(wěn)定作用。其復(fù)位電路采用的是混合復(fù)位電路，在上電的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)復(fù)位，也可進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。這樣就可以方便在單片機(jī)死機(jī)的時(shí)候進(jìn)行重啟。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī) 程序語言設(shè)計(jì) 單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本步驟 單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本步驟如下： (1) 設(shè)計(jì)任務(wù)的分析、確定思路或算法。 (2) 程序的總體設(shè)計(jì)并畫出流程圖。 (3) 編寫源程序?？稍诰幾g軟件下編程，要 求簡練、層次清楚、字節(jié)數(shù)少和執(zhí)行時(shí)間短等。 (4) 源程序的匯編和調(diào)試。 (5) 編寫程序說明文件。 匯編語言程序設(shè)計(jì)方法 (1) 匯編程序的基本結(jié)構(gòu)總是簡單程序、分支程序、循環(huán)程序、查表程序、子程序、中斷程序等結(jié)構(gòu)化的程序模塊有機(jī)組成的。 (2) 劃分功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (3) 自上而下逐漸求精。 Keil 簡介 Keil uVision2 是德國 Keil 公司開發(fā)的一款關(guān)于 8051 系列 MCU 的開發(fā)工具，它支持匯編、 C 語言及混合編程，是一種集成化的文件管理編譯環(huán)境，可用來編譯程序源碼、鏈接和重定位目標(biāo)文件和庫文件、創(chuàng)建 HEX 文件、調(diào)試目標(biāo)程序等。 Keil uVision2 具有強(qiáng)大的仿真功能，可不接硬件電路直接進(jìn)行用戶程序仿真，也可利用硬件仿真器 (用Monitor51 協(xié)議，需硬件支持 )，通過連接單片機(jī)硬件電路，在仿真器中載入項(xiàng)目程序后進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真調(diào)試。 在 keil uVision2 中編制程序： (1)新建項(xiàng)目。啟動(dòng) uVision2，選擇 Project→ New Project 菜單項(xiàng)，打開對(duì)話框，輸入項(xiàng)目文件名并選擇保存路徑。項(xiàng)目文件保存完后，彈出 Select Device for TARGET‘ TARGET1’對(duì)話框，是新建項(xiàng)目的 CPU 元器件選擇，選 AT89S52。 (2)在項(xiàng)目中添加源程序文件。在菜單中選擇 File→ New，新建源程序文件。輸入源程序，然后把程序保存在項(xiàng)目所在的目錄中，為文件取一個(gè)名，若是 C 語言編寫的程南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 序，擴(kuò)展名為 .C，若是匯編語言編寫的程序，擴(kuò)展名為 .ASM。接下來，將該文件添加到項(xiàng)目中，用鼠標(biāo)在屏幕左邊的 Source Group1 文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單，選擇 Add File to Group‘ Source Group1’命令，彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，按 ADD按鈕，關(guān)閉文件窗口，程序文件即可加到項(xiàng)目中。 (3)項(xiàng)目的編譯、鏈接。將光標(biāo)指向項(xiàng)目窗口中的文件名，并右擊，在快捷菜單中選擇 Build target 選項(xiàng)， uVision2 將自動(dòng)完成對(duì)當(dāng)前項(xiàng)目中所有源程序模塊的編譯、鏈接，得到 .HEX 目標(biāo)文件。 報(bào)警系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 主程序流程圖 如下圖 41 所示 :在開機(jī)后，單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，將數(shù)碼管、高音警報(bào)器、炫目燈等外設(shè)關(guān)閉，同時(shí)將中斷總允許位、外部中斷 0 允許位和定時(shí)計(jì)數(shù)器 T1 開啟，關(guān)閉外部中斷 1 允許位和定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0。其中布防 /撤防按鍵用來觸發(fā)外 部中斷 0，熱釋電傳感器用來觸發(fā)外部中斷 1，外部中斷 1 允許位的開啟與關(guān)閉由外部中斷 0 來控制。方便對(duì)報(bào)警器進(jìn)行布防與撤防功能。定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0 用來控制高音報(bào)警器的發(fā)音頻率以使其發(fā)出逼真的報(bào)警聲；定時(shí)計(jì)數(shù)器 T1 用作延時(shí)函數(shù)。 按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知 系統(tǒng)主程序工作流程圖如圖 41 所示； 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 28 中斷函數(shù)流程圖 下圖 4 43 為中斷函數(shù)流程圖： 系統(tǒng)初始化 聲光報(bào)警結(jié)束 檢測(cè)外部有 無信號(hào)輸入 聲光報(bào)警是否持續(xù) 10 秒 開始 啟動(dòng)聲光報(bào)警電路開始報(bào)警 是否還有檢測(cè)信號(hào)等待下次報(bào)警 結(jié)束 Y N N Y Y N 圖 41 主程序工作流程圖 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 圖 43 外部中斷 0請(qǐng)求 打開外部中斷 1允許位，并將數(shù)碼管、高音報(bào)警器、炫目燈關(guān)閉。 外部中斷 1 請(qǐng)求 數(shù)碼管顯示 E，炫目燈開啟。同時(shí)開啟定時(shí) 中斷 0 允許位 延時(shí) 10S 關(guān)閉各個(gè)外設(shè) 定時(shí)中斷T0 請(qǐng)求 T0 重裝初值、高音報(bào)警器取反 圖 42 第五章 總結(jié) 30 第 五 章 總 結(jié) 本設(shè)計(jì)采用 KeilC51 開發(fā)系統(tǒng)，完成了各個(gè)程序模塊規(guī)劃及各模塊的設(shè)計(jì)與編程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)信號(hào)處理過程的編程與調(diào)試。它具有使用簡單、功能齊全、性價(jià)比高等一系列特點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用型的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)研究了一種基于單片機(jī)技術(shù)的紅外無線防盜報(bào)警器。該防盜報(bào)警器通過以單片機(jī) AT89C51 為工作處理器核心，外接熱釋電紅傳感器，它是一種新穎的被動(dòng)式紅外探測(cè)器件，能夠以非接觸方式探測(cè)出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)輸出，同時(shí)能夠有效的抑制人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾。平時(shí) 傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測(cè)區(qū)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號(hào)處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開始報(bào)警。隨著現(xiàn)代人們安全意識(shí)的增強(qiáng)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信報(bào)警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用 。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 參考文獻(xiàn) [1] 張軍 . AVR 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例 .中國電力出版社， 2021 年 [2] 童詩白 華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社 2021 年 10 月 [3] 楊志忠 . 數(shù)字電子技術(shù) . 高等教育出版社 . 2021 年 [4] 黃智偉 無線發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì) 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2021 年 5月 [5] 吳少軍、劉光斌 編著 單片機(jī)實(shí)用低功耗設(shè)計(jì) 人民郵電出版社 [6] 譚輝 .Nrf401 無線收發(fā)芯片的長距離通信設(shè)計(jì)［ J］ .今日電子 , 2021,12,(I)。78 [7] 韓毅 。上班族 ,如何保護(hù)自己的家 —— 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng) [J]。安防科技 。2021 年 07期 [8] 錢曉軍 。家庭無線智能防盜報(bào)警系統(tǒng) [J]。安防科技 。2021 年 07 期 [9] 宋松娥 。安全防盜報(bào)警系統(tǒng)的組成及其作用 [J]。中國安防產(chǎn)品信息 。1993 年 02 期 [10] 范冰彥 。家庭無線智能防盜報(bào)警系統(tǒng) [J]。安 防科技 。2021 年 03 期 [11] 王洪建 。AT89C2051 在小區(qū)防盜報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用 [A]。第七屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 [C]。2021 年 [12] 劉豫喜 ?；趩纹瑱C(jī)控制的自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警器 [A]?？萍肌⒐こ膛c經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展 —— 河南省第四屆 青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)） [C]。2021 年 [13] 王洪 。智能住宅防盜報(bào)警系統(tǒng)的研制與設(shè)計(jì) [A]。湖南省電工技術(shù)學(xué)會(huì)第七次會(huì)員代表大會(huì)暨 2021 學(xué)術(shù)年會(huì)論文集 [C]。2021 年 [14] 張毅剛，彭喜元，孟升衛(wèi)，劉兆慶 .MCS51 單片機(jī)實(shí)用子程序設(shè)計(jì) [M].（第二版）哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,2021 年 . [15] 胡漢才 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M].（第二版） .北京：清華大學(xué)出版社， 2021. [16] 謝自美 . 電子線路設(shè)計(jì) .實(shí)驗(yàn) .測(cè)試 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021. [17] 康華光 ,鄒壽彬 ,秦臻 .《電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分》 [M].北京 :高等教育出版社 ,2021. [18] 康華光，鄒壽彬， 秦臻 .《電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分》 [M].北京：高等教育出版社 , 2021. [19] 宋家友 .《集成電子線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [M].福州：福建科技出版社出版， 2021. 參考文獻(xiàn) 32 [20] .《電子 電路百科全書》 [M].山西 .科技出版社出版， 1997. [21] Carl The Essential Guid To RF and Wireless( Second Edition) 中譯本、劉志華等譯，清華大學(xué)出版社 [22] Mano.《 Digital Design》 (Third Edition) Higher Education Press， 2021. 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 致 謝 此次論文的整個(gè)過程是在袁康敏老師悉心指導(dǎo) 下完成的。袁老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)和