【正文】 ?? ?? ? ?? ??? 26 管腳說明 ??????????????????????? 28 主要特性 ??????????????????????? 30 振蕩器特性 ????????????? ????????? 31 AT89C51 單片機(jī)的工作周期 ????????????????? 32 AT89C51 單片機(jī)的工作過程和工作方式 ???????????? 33 AT89C51 的指令系統(tǒng) ???????????????????? 36 6 第五章 設(shè) 計(jì) ??????????????????????? ? ? ? ? 38 概述 ?????????????????????? ? ? ? ? 38 總體設(shè)計(jì) ???????????????????? ?? ?? 39 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ????????? ?? ?????? ?? ??? 39 硬件電路實(shí)現(xiàn) ?????????????????? ?? ?? 39 軟件程序的實(shí)現(xiàn) ????????????????? ?? ?? 40 總 結(jié) ???????????????????????? ?? ?? 44 7 前 言 隨著社會(huì)的發(fā)展，農(nóng)村城鎮(zhèn)化和人員流動(dòng)性增大，社會(huì)治安狀況更趨復(fù)雜，因此作為社會(huì)的基本單元 —— 家庭的防范問題就顯得尤為重 要。 那么 我們該如何采取安全防范措施，保護(hù)家人、家庭以及財(cái)產(chǎn)的絕對安全呢？ 您也許已經(jīng)安裝了防盜門、防盜網(wǎng)，這樣真的就安全了嗎？事實(shí)上，僅有消極防范作用的這種機(jī)械式、被動(dòng)式的防盜門、防盜窗正逐漸淘汰，取而代之的則是各種先進(jìn)的、智能化的電子設(shè) 備。 所以作為新一代的智能安全防盜報(bào)警系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，并日益受到廣泛的重視和運(yùn)用 。 Protel 99 SE 的使用，在本設(shè)計(jì)原理圖的制作方面，節(jié)省了不少時(shí)間和精力；論 文后所附的參考文獻(xiàn)在理論和技術(shù)方面，對本設(shè)計(jì)的順利完成，都給于了不少的幫助。 8 第一章 概 述 紅外線防盜報(bào)警器的發(fā)展前景 隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，貧富懸殊逐漸拉大，各地盜賊頻頻入室行竊日益猖獗，已成為社會(huì)的一大公害！ 而今人們的經(jīng)濟(jì)條件不斷改善，生活標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，安全防范意識(shí)逐步增強(qiáng)，防盜報(bào)警產(chǎn)品越來越受到人們的高度關(guān)注和重視 。 （ 4） 對美的追求，對高品位、舒適、爽目居住環(huán)境的向往，科技安防成為時(shí)尚和潮流 ； （ 5） 智能安防市場目前還停留在行業(yè)用戶，個(gè)人及家庭的消費(fèi)尚未全面啟動(dòng)，基本是一片空白市場，潛力不可估量 ； 9 紅外線防盜報(bào)警器的 基本工作原理 圖 紅外線防盜報(bào)警器原理圖 紅外線防盜報(bào)警器就是通過電源電路將 220v 交流市電經(jīng)變壓器降壓，整流器整流，電解電容濾波，三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，最后提供穩(wěn)定的 +5v 電壓給整個(gè)電路。聲光報(bào)警電路由于受 口輸出的高低電平間隔 1s 的脈沖信號(hào)控制，揚(yáng)聲器將交替發(fā)出高、低不同的兩種叫聲。達(dá)到聲光同時(shí)報(bào)警的效果。他們的功能是： 保險(xiǎn)管： 當(dāng)電源短路等意外情況發(fā)生時(shí) 電源可自動(dòng) 熔斷保險(xiǎn)管 。防止整個(gè)電路或某些芯片被燒毀。 橋式整流器：利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣鬓D(zhuǎn)換為直流。 三端穩(wěn)壓器：將變壓器提供的 12V 電壓變?yōu)?5V電壓，并穩(wěn)定輸出。 紅外線接受： 圖 紅外線接收端 12 紅外線接收燈 陽極接 +5V電壓，陰極接 CC4069 反相器。 （ 3）單片機(jī)系統(tǒng) 圖 單片機(jī)系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)是 AT89C2051。兩個(gè) 30PF 電容和一個(gè) 晶振組成時(shí)鐘電路。當(dāng)在一定時(shí)間內(nèi)檢測到位于不同位置的光束被遮擋時(shí)，則由 口輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路，進(jìn)行聲光報(bào)警，直至按復(fù)位按鈕。其中 555定時(shí)器接成了一個(gè)低頻多諧振蕩器，其控制電壓輸入端 5腳與單片機(jī) AT89C2051的 腳相連，受 腳輸 出的高低電平間隔 1S的脈沖信號(hào)控制，輸出脈沖經(jīng)過隔直電容加到揚(yáng)聲器上，揚(yáng)聲器將交替發(fā)出高、低不同的兩種叫聲。 14 紅外線防盜報(bào)警器發(fā)展?fàn)顩r 鎖具可以說是一個(gè)最早的安防產(chǎn)品，鎖具在我國的發(fā)展已有幾千年的歷史，一直沿用至今，只是今天我們所用的鎖具已從古代的原始鎖具發(fā)展到現(xiàn)在的品種繁多、功能齊全的現(xiàn)代化鎖具。 人類社會(huì)的進(jìn)步，社會(huì)財(cái)富的增長和科技水平的提高，改善了我們的生活和質(zhì)量。無論是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，還是發(fā)展中國家或欠發(fā)達(dá)國家，都不同程度地發(fā)生著相應(yīng)社會(huì)條件下的犯罪現(xiàn)象，有些甚至是跨國犯罪。 防盜報(bào)警器安防行業(yè)是隨著現(xiàn)代社會(huì)安全需求應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)業(yè)。事實(shí)證明，社會(huì)犯罪率往往并不因社會(huì)的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)的繁榮而減少。那種“夜不閉戶”、“路不拾遺”的“民風(fēng)”，其實(shí)只是一種美好的愿望，這個(gè)行業(yè)既然誕生了，就不會(huì)消亡。 現(xiàn)代社會(huì)對安全防范的要求越來越高，防盜報(bào)警器安防市場的發(fā)展就是一種觀念和產(chǎn)品同時(shí)“進(jìn)化”的過程。有人說，安防產(chǎn)品是“后消費(fèi)時(shí)代”的寵兒。 變壓器電路 （ 1）工作原理 變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或 磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。交流電的方向和大小隨時(shí)間變化的 ,變壓器初級(jí)通上交流電時(shí) ,變壓器的鐵芯中產(chǎn)生了交變的磁場 ,在次級(jí)就感應(yīng)出頻率相同的交流電壓 .變壓器的初次級(jí)線圈的匝數(shù)比等于電壓比。 （ 2）參數(shù)計(jì)算 圖 線圈原理圖 變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理（如上圖）：當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓 218。1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通 216。1， 201。m主磁通最大值 由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢 E1 和 E2 大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后，電壓 218。2 大小也就不同。0），這個(gè)電流稱為激磁電流。2 時(shí)，也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時(shí)，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流 205。2，所以這部分電流隨著 205。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時(shí)，就是磁勢。 整流電路 （ 1）工作原理 單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，如圖所示，二極管D1～ D4 所組成的單向橋式整流電路。 圖 橋式整流器 17 當(dāng)正半周時(shí)，二極管 D D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。 在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。輸出平均電壓為： 0 2 201 2 22 s in 0 . 9LV V w td w t V V???? ? ? ?? 流過負(fù)載的平均電流為： 222 2 L LLVVI RR??? 流過二極管的平均電流為： 222 0 .4 52LDLLI V VI RR?? ? ? 二極管所承受的最大反向電壓 ： 22RMAXVV? 18 流過負(fù)載的脈動(dòng)電壓中包含有直流分量和交流分量，可將脈動(dòng)電壓做傅里葉分析，此時(shí)諧波分 量中的二次諧波幅度最大。 224 2 2 2 2/ 0 .6 733VVS ??? ? ? （ 3）單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線 單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線是指輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系 ? ?00V f I? 圖 單相橋式整流電路負(fù)載特性曲線 曲線的斜率代表了整流電路的內(nèi)阻。電容器 C 對直流開路，對交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。 現(xiàn)以單相橋式整流電容濾波電路為例簡單介紹電容濾波的工作原理。 圖 電容濾波電路 19 （ 1）濾波原理 若 v2處于正半周，二極管 D D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓 v2給電容器 C充電。 當(dāng) v2到達(dá) ?t=?/2 時(shí)，開始下降。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。所以剛過 ?t=?/2 時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。所以在 t2到 t3時(shí)刻，二極管導(dǎo)電， Ｃ 充電， Vi=Vo按正弦規(guī)律變化； t1到 t2時(shí)刻二極管關(guān)斷， Vi=Vo按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為 RLC。 需要指出的是，當(dāng)放電時(shí)間常數(shù) RLC 增加時(shí)， t1點(diǎn)要右移， t2點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時(shí)間加長，導(dǎo)通角減??；反之， RLC減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。當(dāng) Ｒ L很小，即 IL很大時(shí) ，電容濾波的效果不好，見圖 濾波曲線中的 2。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。接入交流電源后，當(dāng) v2處于正半周，二極管 D D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓 v2給電容器 C充電。由于充電回路等效電阻很小，所以充電很快，電容 C 迅速被沖到交流電壓 2V 的峰值。 (2)電容濾波電路參數(shù)的計(jì)算 紋波電壓（脈動(dòng)成分）降低了，而且紋波電壓與放電時(shí)間常數(shù)有關(guān)。 LRC 越小，放電速率越快，紋波電壓越大。電流的有效值和平均值的關(guān)系與波形有關(guān)，在平均值相同的情況下，波形越尖，有效值越大。 圖 電容濾波外特性曲線 21 我們可以看出輸出直流電壓提高了，而且輸出直流電壓 隨負(fù)載電流 的增加而減少。當(dāng) C＝ 0時(shí)，輸出電壓最小為 。但輸出特性較差，即隨著 0I 的增加，輸出電壓 0V 下降很快，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變化不太大的場合。下面對各部分電路作簡單介紹。因此，必須用啟動(dòng)電路給恒流源的 BJT T T5提供基極電流。當(dāng)輸入電壓 V1高于穩(wěn)壓管 DZ1的穩(wěn)定電壓時(shí)，有電流通過 T T2，使 T3基極電位上升而導(dǎo)通，同時(shí)恒流源 TT5也工作。與此同時(shí)， T2因發(fā)射結(jié)電壓為零而截止，切斷了啟動(dòng)電路與放大電路的聯(lián)系，從而保證 T2左邊出現(xiàn)的紋波與噪聲不致影響基準(zhǔn)電壓源。在電路設(shè)計(jì)和工藝上使具有正溫度系數(shù)的 R R DZ2與具有負(fù)溫度系數(shù)的 T D D2發(fā)射結(jié)互相補(bǔ) 償，可使基準(zhǔn)電壓 VREF基本上不隨溫度變化。 （ 3）取樣比較放大電路和調(diào)整電路 這部分電路由 T4～ T11組成，其中 T T11組成復(fù)合調(diào)整管； R1 R13組成取樣電路； T T8和 T6組成帶恒流源的差分式放大電路； T T5組成的電流源作為它的有源負(fù)載。當(dāng) IO減小時(shí)， IB10減小， IC8增大，待 IC8增大到 時(shí)，則 T9導(dǎo)通起分流作用。 23 （ 4）保護(hù)電路 減流式保護(hù)電路 減流式保護(hù)電路由 T1 R1 R1 R14和 DZ DZ4組成， R11為檢流電阻。首先考慮一種簡單的情況。這時(shí)，如果穩(wěn)壓電路工作正常，即 PCPCM并且輸出電流 IO在額定值以內(nèi)，流過 R11的電流使 =IOR11， T12截止。由于它的分流作用，減小了 T10的基極電流，從而限制了輸出電流。由于調(diào)整管的耗散功率 PCM=ICVCE，只有既考慮通過它的電流和它的管壓降 VCE值，又使 PCPCM，才能全面地進(jìn)行保護(hù)。電路中如果（ VI– IOR11– VO） （ VZ3+ VZ4），則 DZ DZ4擊穿，導(dǎo)致 T12管發(fā)射結(jié)承受正向電壓而導(dǎo)通。由于 IO的減小，故上述保護(hù)稱為減流式保護(hù)。在常溫時(shí)， R3上的壓降僅為 左右， T1T13是截止的，對電路工作沒有 影響。調(diào)整管 T10的基極電流 IB10被 T13分流，輸出電流 IO下降，從而達(dá)到過熱保護(hù)的目的。 值得指出的是：當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，上述幾種保護(hù)電路是互相關(guān)聯(lián)的。根據(jù)波耳理論，能量輻射同原子和分子的電子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷有關(guān)，這些躍遷伴隨著能量的發(fā)射，從而發(fā)生輻射線。同時(shí)具備反射，折射，干涉，衍射和偏振定律。紅外波長的范圍從0,761000μ m其對應(yīng)的光子能量從 1,66eV1,26 10ˉ 5eV 紅外波段一般分為四部分；近紅外（ 0,76— 3），中紅外 (3— 6)，遠(yuǎn)紅外 (6— 15)和甚遠(yuǎn)紅外（ 15— 1000）單位為μ m 紅外輻射常被稱為熱輻射。因而熱效應(yīng)僅是紅外輻射被吸收的結(jié)果，而不是他的特征。因此我們把它稱為遠(yuǎn)紅外線。光譜功率分布為中心波長 830 ～ 950nm ，半峰帶寬約 40nm 左右，它是窄帶分布。 紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度 μ W/m2 表示。紅外二極管電流過小，將影響其輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。因此要求工作電壓準(zhǔn)確、穩(wěn)定，否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。紅外燈特別是遠(yuǎn)距離紅外燈，熱耗是設(shè)計(jì)和選擇時(shí)應(yīng)注意