【正文】 行巡回檢測(cè)。這些防盜報(bào)警產(chǎn)品都分別具有不同的功能及其相應(yīng)的適應(yīng)場合，各具其特殊的針對(duì)性。這些電路的設(shè)計(jì)方案、所用芯片介紹及其所實(shí)現(xiàn)的功能等將在以下章節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)介紹。對(duì)于每個(gè)用戶而言，系統(tǒng)中設(shè)置了多項(xiàng)傳感器陣列來實(shí)現(xiàn)對(duì)住宅的多點(diǎn)檢測(cè)功能，由此提供了更多更好的安全保障。單片機(jī)以其芯片體積小和極低的成本，廣泛應(yīng)用于玩具、儀器儀表、工業(yè)控制單元、船舶及通信等產(chǎn)品中。因?yàn)殡娮有畔⒓夹g(shù)的發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具之一。這些報(bào)警器可以實(shí)現(xiàn)防開啟、防接近、防玻璃破碎、防火災(zāi)等全面的保安功能。隨著近幾年計(jì)算機(jī)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將智能化引入住宅小區(qū)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，在智能化住宅的家庭智能管理系統(tǒng)中對(duì)住宅家庭水表、電表、煤氣表的自動(dòng)抄表，以及火災(zāi)、煤氣泄漏、入室盜竊等報(bào)警監(jiān)控已經(jīng)成為民用建筑領(lǐng)域向信息化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的一個(gè)重要組成部分。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）城市居民樓防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究畢業(yè)論文目 錄第1章 緒 論 1 城市居民樓防盜報(bào)警系統(tǒng)的產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀 1 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)及功能 1第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 2 設(shè)計(jì)方案 2 系統(tǒng)工作原理 3 3第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 單片機(jī)的選擇 4 單片機(jī)擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì) 7 看門狗電路的設(shè)計(jì) 12 傳感器原理及特性 12 沖擊傳感器 12 熱釋電紅外傳感器 13 指紋識(shí)別傳感器 14 人機(jī)接口設(shè)計(jì) 20 鍵盤原理及接口 20 顯示原理及接口 21 電源電路設(shè)計(jì) 24 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 24 主從機(jī)通信設(shè)計(jì) 25第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想 27 主機(jī)主程序流程圖 28 主機(jī)通信子程序流程圖 29 從機(jī)主程序流程圖 30 從機(jī)中斷服務(wù)程序流程圖 31 盜情報(bào)警程序流程圖 32 讀數(shù)子程序流程圖 34 核對(duì)子程序流程圖 35 查找報(bào)警點(diǎn)子程序流程圖 36 顯示及報(bào)警子程序流程圖 38第5章 結(jié)論 39參考文獻(xiàn) 40致 謝 42附 錄Ⅰ 43附 錄Ⅱ 53附 錄Ⅲ 54II第1章 緒 論 城市居民樓防盜報(bào)警系統(tǒng)的產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀目前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電子信息技術(shù)的進(jìn)步和各種電子產(chǎn)品的研發(fā)更是日新月異、突飛猛進(jìn)。因此，人們?cè)诒姸嗟男枨笾袑?duì)居住環(huán)境的要求也在不斷的提高，特別是對(duì)信息服務(wù)和安全防范的要求尤為突出。由于人們對(duì)保安設(shè)備的需求量大為增加，為了滿足用戶的需求，許多科研人員用國內(nèi)和國外器材研制了許多功能先進(jìn)、實(shí)用、成本低廉的智能防盜報(bào)警器。 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)及功能防盜報(bào)警系統(tǒng)中主要應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化電子技術(shù)，具有多項(xiàng)功能。單片機(jī)是在一塊超大規(guī)模的集成電路芯片上，集成了處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入、輸出接口電路。由于此系統(tǒng)計(jì)劃應(yīng)用于居民住宅小區(qū)，因此該系統(tǒng)通過主從機(jī)通訊來實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)用戶的單獨(dú)控制和監(jiān)測(cè)。此系統(tǒng)的主控制器采用了單片機(jī) AT89C51進(jìn)行控制，系統(tǒng)的電路組成包括：電源電路——提供低壓電源；存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路——實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及程序的存儲(chǔ)；報(bào)警電路——實(shí)現(xiàn)案發(fā)報(bào)警；顯示電路——實(shí)現(xiàn)居民用戶房號(hào)顯示；鍵盤電路——實(shí)現(xiàn)選通用戶復(fù)位；A/D轉(zhuǎn)換電路——實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換；主從機(jī)通訊電路——實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、集中報(bào)警等。第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 針對(duì)過去居民住戶經(jīng)常出現(xiàn)的各種入室盜竊現(xiàn)象，目前在電子產(chǎn)品市場上各種智能防盜報(bào)警器粉墨登場。依照此次設(shè)計(jì)的要求設(shè)計(jì)一個(gè)城市居民樓的防盜報(bào)警系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)思想如下： 設(shè)計(jì)方案，對(duì)某小區(qū)一居民樓（設(shè)8層樓，共計(jì)80戶）住戶進(jìn)行每戶3點(diǎn)監(jiān)控防盜報(bào)警設(shè)計(jì)。然后通過主從機(jī)通訊實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、集中報(bào)警。TXD RXDAT89C515 1 … …電源電路時(shí)鐘電路擴(kuò)展電路顯示電路AT89C51TXDRXD TXD RXD鍵盤電路報(bào)警電路TXD RXDAT89C511 1擴(kuò)展電路電源電路擴(kuò)展電路電源電路傳感器檢測(cè)電路傳感器檢測(cè)電路 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)的功能是進(jìn)行家居防盜報(bào)警，要對(duì)多點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，采用主從機(jī)通訊方式。從機(jī)電路中同樣采用AT89C51為控制器，也同時(shí)設(shè)有必要的存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、電源電路，還有傳感器數(shù)據(jù)采集電路、I/O口擴(kuò)展電路等。傳感器采用指紋識(shí)別傳感器、沖擊傳感器、熱釋電紅外傳感器來檢測(cè)，檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換電路傳送給8243，再由8243傳送給AT89C51，AT89C51接到信號(hào)后再傳給主控制器AT89C51，最后由報(bào)警電路發(fā)出聲光報(bào)警，工作人員可從顯示電路中看到發(fā)生盜情的房間號(hào)，顯示電路采用三位顯示。該系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51進(jìn)行控制，目前單片機(jī)的廣泛應(yīng)用及其產(chǎn)生的效益令人矚目，它以其價(jià)格便宜且應(yīng)用領(lǐng)域廣等諸多優(yōu)點(diǎn)成為控制系統(tǒng)中采用最多的器件和芯片。因此，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。由于大多數(shù)控制系統(tǒng)的任務(wù)都較專業(yè)化，并且執(zhí)行的是直接數(shù)字控制任務(wù)，固基本采用單片機(jī)。單片微型計(jì)算機(jī)本身應(yīng)該是一個(gè)最小應(yīng)用系統(tǒng)，但由于應(yīng)用系統(tǒng)中有一些功能器件無法集成到芯片內(nèi)部，如晶振、復(fù)位電路等，需要在片外加接相應(yīng)的電路。對(duì)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量不夠的系統(tǒng)應(yīng)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行擴(kuò)展。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。GND：接地。當(dāng)P1口的管腳第一次寫“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0口輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高電平時(shí)，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（TTL），這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時(shí)ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止時(shí)，置位無效。 ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此期間為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。2．振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。當(dāng)輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平所要求的寬度。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。典型值通常選擇為30pF左右，此時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘頻率為12MHz。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在閑置模式下，CPU停止工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。但是，單片機(jī)內(nèi)部的ROM、RAM的容量、定時(shí)器、I/O接口和中斷源等資源往往有限，在實(shí)際應(yīng)用中通常不夠用，因此需要對(duì)單片機(jī)的資源進(jìn)行擴(kuò)展。單片機(jī)內(nèi)部雖然有一定數(shù)量的存儲(chǔ)器，但常常不能滿足實(shí)際需要，因此需要從外部進(jìn)行擴(kuò)展。單片機(jī)的主要用途是控制，因此它必須與外部設(shè)備打交道，也就是說它需要與外部的輸入/輸出設(shè)備連接。1．程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器（Read Only Memory , ROM）也稱只讀存儲(chǔ)器。2716的EPROM是2K8位紫外線擦除電可編程只讀存儲(chǔ)器，單一 +5V 電源供電，運(yùn)行時(shí)最大功耗為252mW，讀出時(shí)間最大為450ms，為24腳雙列直插式封裝。其三態(tài)輸出還有一定的驅(qū)動(dòng)能力，G端與ALE相連接，每當(dāng)ALE下跳變時(shí)，74LS373鎖存低8位地址線A0～A7。當(dāng)AT89C51發(fā)出11位地址信息時(shí)，分別選中2716片內(nèi)2KB鎖存器中各單元。2716的端是輸出使能端，與單片機(jī)的端相連，當(dāng)有效時(shí)，把2716中的指令或數(shù)據(jù)送入P0口線。該片選信號(hào)決定了2716的2KB存儲(chǔ)器在整個(gè)64KB程序存儲(chǔ)器空間的位置。根據(jù)上述電路接法，2716占有的程序存儲(chǔ)器地址空間為0000H～07FFH。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間地址同程序存儲(chǔ)器一樣，由P2口提供高8位地址，P0口分時(shí)提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)線。6116是2K8位靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，采用CMOS工藝制造，單一+5V電源供電，額定功耗160mW，典型存取時(shí)間200ms，為24線雙列直插式封裝。A0～A10地址線O0～O7數(shù)據(jù)線片選線數(shù)據(jù)輸出選通線VPP編程電源VCC 6116引腳圖主電源 6116工作方式選擇方式D0~D7H未選中高阻LLH讀DOUTLHL寫DINLLL寫DIN3．并行I/O接口的擴(kuò)展計(jì)算機(jī)通過輸入/輸出設(shè)備和外界進(jìn)行通信。但一般來講，計(jì)算機(jī)的三條總線并不直接和外部設(shè)備相連接，而是通過各種接口電路再接到外部設(shè)備。本系統(tǒng)中主控制器I/O口擴(kuò)展采用8155可編程并行I/O接口，從機(jī)控制器I/O口擴(kuò)展采用8243并行I/O接口。8155的工作方式與基本操作：8155作為擴(kuò)展I/O口時(shí)，IO/引腳必須為高電平，這時(shí)PA、PB、PC的口地址低8位分別為01H、02H、03H（設(shè)地址無關(guān)位為0時(shí)）。命令寄存器由8位鎖存器組成，只能寫入不能讀出。端口操作：A口寄存器和B口寄存器有完全相同的功能，可工作于基本I/O方式或選通I/O方式。當(dāng)8155設(shè)定為方式1和方式2時(shí)，A口、B口、C口均工作于基本輸入/輸出方式，由“MOVX”類指令進(jìn)行輸入/輸出操作；設(shè)定為方式3時(shí)，A口定義為選通輸入/輸出，由C口低3位作為A口聯(lián)絡(luò)線，C口其余位作為I/O線；設(shè)定為方式4時(shí)，A口、B口均定義為選通輸入/輸出方式，由C口作為A口、B口的聯(lián)絡(luò)線，其邏輯組態(tài)如圖所示。(2)8243原理及接口介紹8243原是專用于MCS48系統(tǒng)中擴(kuò)展I/O口的，它的輸入線和8048芯片的相應(yīng)輸入引線有一一對(duì)應(yīng)的兼容關(guān)系，故可以直接應(yīng)用于8048系統(tǒng)。8243有24條引出線，除了+5V電源和地之外，有6條輸入線和16條I/O接口線，6條輸入線用來和AT89C51芯片相連。16條I/O線分為四組，～，～，～，～。8243的整個(gè)工作受控制線PROG的控制。地址信息用來選擇四個(gè)I/O通道（P4～P7）中的一個(gè)；控制信息用來選擇數(shù)據(jù)傳送的方式，共有三種寫方式和一種讀方式。在PROG的下降沿，P20～P23上的信號(hào)被當(dāng)作地址和操作碼送入8243內(nèi)部的地址譯碼器和指令譯碼器，以決定下一步數(shù)據(jù)交換在哪一個(gè)擴(kuò)展I/O口（P4～P7）進(jìn)行，以及如何完成數(shù)據(jù)交換。8243內(nèi)部有輸入鎖存器，寫入操作就是將數(shù)據(jù)寫入到內(nèi)部鎖存器，并一直保持到新的數(shù)據(jù)寫入。所有的寫操作都是在PROG由低到高變化時(shí)完成。也就是所選中的I/O口（P4～P7）和P20～P23接通，用一條指令就可以將數(shù)據(jù)讀入到累加器A?？刂凭€中還有一條片選線，這是一般芯片接口都有的控制端，只有當(dāng)=0時(shí)，該接口芯片才被選中，才能工作。從以上介紹可見，8243是一種可編程的接口芯片。用8243擴(kuò)展AT89C51的I/。由MAX813L與單片機(jī)連接的帶手動(dòng)復(fù)位的看門狗復(fù)位電路（），該電路可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，程序運(yùn)行出現(xiàn)死機(jī)時(shí)的自動(dòng)復(fù)位和隨時(shí)的手動(dòng)復(fù)位。該電平加到端，使MAX813L產(chǎn)生一個(gè)200ms的復(fù)位脈沖輸出，使單片機(jī)有效復(fù)位，系統(tǒng)重新開始工作。 51K K 73HC08 帶手動(dòng)復(fù)位的看門狗復(fù)位電路 傳感器原理及特性本系統(tǒng)依據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求應(yīng)具有多點(diǎn)檢測(cè)的功能，并且不同的檢測(cè)點(diǎn)要有不同的檢測(cè)方式，因此，在此系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了三個(gè)不同的檢測(cè)點(diǎn)，并應(yīng)用了三種不同的傳感器對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。 沖擊傳感器沖擊傳感器（）可以用來粘貼在門窗的玻璃上，當(dāng)有人敲擊或擊碎玻璃時(shí)，傳感器可以傳輸信號(hào)。外殼也使用良導(dǎo)體制成。這個(gè)傳感器在此系統(tǒng)中將被安放在每個(gè)用戶的窗戶上。其中的檢測(cè)元件是BISS0001，該器件是CMOS數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐罚嘤脼榧t外專用芯片，它具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理?！? 熱釋電紅外線防盜探測(cè)器原理圖專用芯片BISS0001經(jīng)多級(jí)放大,雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)U0送MCU單片機(jī)處理并報(bào)警。當(dāng)TX時(shí)間結(jié)束時(shí)，U0下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器進(jìn)入封鎖周期Ti。這一功能的設(shè)置，可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。探測(cè)器中熱釋電紅外傳感器工作原理是利用晶體熱釋電效應(yīng)，監(jiān)測(cè)人體特定波