【正文】 電信號輸出腳。熱釋電紅外傳感器包括單元、雙元、四元三種類 型。 被動紅外傳感器優(yōu)缺點 優(yōu)點主要為： 本身不發(fā)射任何類型輻射，安全可靠； 價格低廉。一方面是采用新技術(shù)來加強抗干擾能力；另一方面是在安裝方面加以注意。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 6 第二章 AT89S51 單片機概述 AT89S51 單片機的基本原理 AT89S51 單片 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 MCS 51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲 單元，功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 此外， AT89S51 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和PLCC 等三 種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。有圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成部分，其中包括 CPU、存儲器、可編程 I/O 口、定時器 /計數(shù)器、串行口等，各部分通過內(nèi)部總線相連。 1. 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機最核心的部分，是單片機的大 腦和心臟，具有運算和控制功能。 （內(nèi)部 RAM） 芯片中共有 256B 的 RAM 單元，但其中后 128 個單元（ 80H0FFH）被專用寄存器占用，能作為寄存器提供用戶使用的只是前 128 個單元（ 007FH），用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。 （內(nèi)部 ROM） 芯片內(nèi)部有 4 KB 的掩膜 ROM，可用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格等，因此稱為無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 7 程序存 儲器，簡稱內(nèi)部 ROM。 5. 并行 I/O 口 AT89S51 共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3 口），可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入 /輸出。該串行口功能較強，既可以作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可以作為同步移位寄存器使用。它共有 5 個時鐘電路 程序存儲器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲器 256 B RAM/SFR 2 16 位 定時器 /計數(shù)器 AT89S51 CPU 64 KB 總線 擴展控制器 并行 I/O 串行口 中斷控制系統(tǒng) 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 8 中斷源： 2 個外部中斷源 /INTO 和 /INT1 ； 3 個內(nèi)部中斷源，即 2 個定 時 /計數(shù)中斷，1 個串行口中斷。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列，系統(tǒng)允許的最高晶振頻率為 12MHz?？偩€在圖中以帶箭頭的空心線表示。 由上所述， AT89S51 雖然是一塊芯片， 但它包括了構(gòu)成計算機的基本部件，因此可以說它是一臺簡單的計算機。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 9 圖 22: AT89S51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 管腳說明 AT89S51 是一種高效微控制器 。 AT89S51 單片機是高性能單片機，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。 GND：接地。當(dāng) P1無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 10 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(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 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時，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，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 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（ ILL）這是由于上拉的緣故 。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時 ，地址鎖存允許 端 的輸出電平用于鎖存地址無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 11 的地 址 字節(jié)。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，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)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外 部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。與 MCS51 兼容 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 128*8 位內(nèi)部 RAM 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 可編程串行通道 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 振蕩器特性 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 12 （ 1） 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。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(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，直到下一個硬件復(fù)位為止。這種定時脈沖是由晶體振蕩器產(chǎn)生的，并組成下面幾種工作周期，如圖 25 所示。 即由單片機的晶體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖的周期。 在一個狀態(tài)周期中有兩個時鐘脈沖，通常稱它為 P P2。 在一個機器周期內(nèi) , CPU 可以完成一個獨立的操作。 控制部件是單片機的神經(jīng)中樞，以主振頻率為基準（主振周期即為振蕩周期），控制器控制 CPU 的時序，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各 種控制信號，它將各個硬件環(huán)節(jié)組織在一起。 AT89S51 單片機的工作過程和工作方式 單片機工作過程遵循 現(xiàn)代計算機的工作原理（馮 存儲程序是指人們必須事先把計算機的執(zhí)行步驟序列（即程序）及運行中所需的數(shù)據(jù) , 通過一定的方式輸入并存儲在計算機的存儲器中。 單片機的工作方式有：復(fù)位、程序執(zhí)行、掉電保護和低功耗、編程、校驗與加密等方式。復(fù)位方式是單片機的初始化操作。 MCS—51 單片機復(fù)位后 , 程序計數(shù)器 PC 和特殊功能寄存器復(fù)位的狀態(tài)如圖 37 所示。由圖 26 可以看出，復(fù)位后： (1)（ PC） =0000H 表示復(fù)位后程序的入口地址為 0000H，即單片機復(fù)位后從 0000H單元開始執(zhí)行程序； (2)（ PSW） =00H， 其中 RS1()=0， RS0()=0，表示復(fù)位后單片機選擇工作寄存器 0 組； (3)（ SP） =07H 表示復(fù)位后堆棧在片內(nèi) RAM 的 08H 單元處建立； (4) P0 口～ P3 口鎖存器為全 1 狀態(tài)，說明復(fù)位后這些并行接口可以直接作輸入口，無須向端口寫 1。 能部件工作狀態(tài)的影響。例如使用晶振頻率為 12MHz 時，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)不小于 2us。前兩種見 圖 27 所示。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 15 圖 27:（ a）上電復(fù)位電路 。由于復(fù)位后 PC=0000H，因此程序執(zhí)行總是從地址 0000H 開始，為此就得在 0000H 處開始的存儲單元安放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便跳轉(zhuǎn)到實際程序的入口去執(zhí)行。在待機工作方式中，振蕩器保持工作，時鐘脈沖繼續(xù)輸出到中斷、串行口、定時器等功能部件，使它們繼續(xù)工作，但時鐘脈沖不再送到 CPU，因而 CPU 停止工作。在掉電方式中，振蕩器工作停止，單片機內(nèi)部所有功能部件停止工作。 待機方式和掉電方式都是為了進一步降低功耗而設(shè)計的節(jié)電工作方式，它們特別適合于電源功耗要求很低的應(yīng)用場合。 CHMOS 型單片機的節(jié)電方式是由特殊功能寄存器 PCON 控制，其具體使用可參考相關(guān)書籍和手冊。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 16 （ 1）內(nèi)部 EPROM 編程 編程時，時鐘頻率應(yīng)定在 36MHz 的范圍內(nèi)，其余各有關(guān)引腳的接法和用法如下： P1 口和 P2 口的 ~ 為 EPROM 的 4k 地址輸入， P1 為 8 位地址； ~ 以及 PSEN 應(yīng)為低電平； P0 口為編程數(shù)據(jù)輸入； 和 RST 應(yīng)為高電平； RST 的高電平可為 ，其余的都以 TTL 的高低電平為準； EA/VPP 端加 +21V 的編程脈沖，此電壓要求穩(wěn)定，不能大于 ，否則會損壞 EPROM 在出現(xiàn)正脈沖期間， ALE/PROG 端加上 50ms 的負脈，完成一次寫入。要讀出的程序存貯器單元地址由 P1 口和 P2 口的 ~ 送入， P2 口的其他引腳及 PSEN 保持低電平， ALE、 EA 和 RST 接高電平，檢驗的單元內(nèi)容由 P0 口送出。 （ 3）程序存貯器的保險位 AT89S51 內(nèi)部有一個保險位，亦稱保密位，一旦將該位寫入便建立了保險，就可禁止任何外部方法對 片內(nèi)程序存貯器進行讀寫。 保險位一旦寫入，內(nèi)部程序存貯器便不能再被寫入和讀出校驗，而且也不能執(zhí)行外部存貯器的程序。 通過以上對單片機硬件系統(tǒng)的簡單介紹，應(yīng)該已經(jīng)掌握了單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作的原理和過程，但是單片機要實現(xiàn)它的強大控制功能特性，只有硬件是不 能工作的，還必須依靠它的指令才能發(fā)揮單片機的強大作用。 AT89S51 的指令系統(tǒng) 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 17 指令是規(guī)定計算機進行某種操作的命令，一條指令只能完成有限的的功能，為使計算機完成一定的或復(fù)雜的功能就需要一系列指令。單片機的主要功能也是有指令系統(tǒng)體現(xiàn)的。操作碼用于規(guī)定指令的操作功能，如加、減、乘、除等。 匯編指令由操作碼或偽操作碼、目的操作數(shù)和源操作數(shù)構(gòu)成，標準書寫格式如下： [標號： ] 操作碼 /偽操作碼 [操作數(shù) ] [；注釋 ] （ 1） [ ]表示該項為可選項。它是用戶設(shè)定的符號，代表著該指令所在的地址。它規(guī)定了指令的操作功能，它所對應(yīng)的匯編語句稱為指令性語句，在匯編后有具體的目標代碼。 （ 4） 操作數(shù) ：是指參加操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在的地址。不同功能的指令，操作數(shù)作用不同。例如，一條傳送指令的書寫格式為： MOV A ， 10 H ；表示將 10 H 存儲單元的內(nèi)容送到累加器 A 中。 （ 5）注釋 ：是為該條指令作的說明，以便于閱 讀。指令中的源操作數(shù)可以使用七種尋址方式中的任何一種，但是目的操作數(shù)只能使用寄存器尋址、寄存器間接尋址、直接尋址和位尋址四種方式。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設(shè)計 19 第三 章 方案設(shè)計 系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾