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1、合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 1 基于单片机控制的红外报警器的设计 摘要 本系统采用了热释电红外传感器,它的制作简单、成本低、安装比较方便,而且防盗 性能比较稳定,抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽,不易被盗贼 发现,同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC 机通信,便于多用户统一管理。本 设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动 执行报警电路、 LED控制电路等部分组成。处理器采用51 系列单片机 AT89C51 ,整个系统 是在系统软件控制下工作的。 关键词: 单片机、红外报警器、数据采集、报警电路 合肥师范学院2
2、008 届本科生毕业论文(设计) 1 ABSTRACT This system used Pyroelectric infrared sensor. Its manufacture is simple, and its cost is low, and fixing is convenient. Besides, the system has many merits, such as steady guard against theft, and strong antijamming ability, and high thesensitivity, and high reliability.
3、 The fixxing of this alarm is covert, which is discovered easily by cracksman. After has been processed by SCM, the signal of alarm communicates with PC, which is convenient for uniform management. This design includes hardware part and software part. The hardware part includes the control circuit o
4、f SCM, and the infrared probe circuit,and the alarm circuit, and LED control circuit. The SCM uses AT89C51, the overall system works under the control of the systemsoftware. Key words: SCM; infrared sensor; data collection; alarm circuit 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 目录 1 绪论 I II 1.1 课题研究背景及意义 III 1.2 国内外
5、研究现状及趋势 III 1.3 本文主要工作安排 . I V 2 基本理论知识 V 2.1 热释电红外传感器 V 2.2 AT89C51 单片机简单介绍 . VI 2.2.1 AT89C51 单片机的结构 错误!未定义书签。 2.2.2 AT89C51 管脚说明 . 错误!未定义书签。 3 方案设计 . I X 3.1 总体设计思路. I X 3.2 硬件部分具体电路模块设计 . 错误!未定义书签。 3.2.1 热释电红外传感器原理 错误!未定义书签。 3.2.2 放大电路的设计 错误!未定义书签。 3.2.3 时钟电路的设计 错误!未定义书签。 3.2.4 复位电路的设计 错误!未定义书签。
6、 3.2.5 发光二极管报警电路的设计 错误!未定义书签。 3.2.6 声音报警电路的设计 错误!未定义书签。 3.3 系统硬件电路的选择及说明 X 4 软件编程及仿真. 错误!未定义书签。 4.1 软件简介 . 错误!未定义书签。 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 4.1.1 Proteus软件简介及使用 错误!未定义书签。 4.1.2 Keil软件简介 . 错误!未定义书签。 4.2 软件程序的实现 X 5 总结与展望 . 21 附录一设计编程程序. 21 附录二单片机控制的红外防盗报警器原理图 21 附录三单片机控制的红外防盗报警器PCB图 21 合肥师范学院2008 届本
7、科生毕业论文(设计) 1 绪论 1.1 课题研究背景及意义 近年来,随着改革开放的深入发展,电子技术的日新月异,人民的生活水平的提高和 对私有财产安防意识的不断增强,家庭安全防盗系统的应用日益广泛。因此,家庭式电子 防盗系统为了满足现代住宅防盗的需要而出现。鉴于目前市面上装备主要有压力触发式防 盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器都存在一些缺 点。针对目前市面上常见报警器的一些缺点,提出一种热释电红外传感器,它能以非接触 形式检测出人体辐射的红外线,并将其转化为电压信号,因此,这种先进的红外线监控报 警系统就成为一种必要措施。 随着科学的不断进步,各种各样的智能控
8、制系统越来越多,在众多控制系统中,单片 机扮演着重要角色。 利用各种各样的单片机作为控制系统的核心,是这些智能控制的核心。 本设计就是采用 AT89C51 单片机做的防盗报警器。当单片机接受到入侵信号后,进行判断 和运算,得到相应的控制量去控制外围执行部件,实现报警功能。这种基于单片机控制的 红外报警器一旦发现入侵者可立即发出报警,好像在重要区域的周界处增加了一双“电子 眼”忠诚地守卫着要害目标。 1.2 国内外研究现状及趋势 国外的红外报警器大多数都是采用先进技术,其功能也非常先进。其中包括被动式热 释电型红外报警器,红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器,高灵 敏红外报警器
9、,触摸式防盗报警器等等。目前国际上应用最多的是主动红外对射总线制报 警主机的方式,这种方式具有技术成熟、可靠性高、易扩展、操作简便、经济性好等优点。 同比国外的各类防盗报警器,国内的报警器基本都是以超声波、红外发射接收以及 微波等技术为基础。从单一封闭式、被动型安全防范模式向多元化、综合化、电控化以及 红外报警处理方向发展。防盗报警产品的发展趋势,产品技术将在数字化、无线化、集成 化核心前提下力求突破。而在应用市场上,将朝更细化的方向前进针对不同市场,推 出不同产品。以成长最快的住宅小区应用为例,有厂商表示,专为住宅小区设计的定向幕 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 帘式防宠物探
10、测器,成本低、安装简单、适合家庭用的无线联网报警系统,以及小区智 能化安防报警集成系统产品都将是亮点。 1.3 本文主要工作安排 本文主要是设计本设计以单片机AT89S51为核心部件,开发一个完整的红外报警系 统, 。此系统具有将人体辐射的红外光谱变换成电信号,经过系统进行自主报警的功能和 特点。通过利用 Proteus 仿真,将所编写的程序用Keil 软件编译。 其主要工作安排如下: 1. 主要阐述本文研究背景、意义,国内外研究现状及趋势; 2. 系统分析与设计:对系统进行调研,详细分析系统,设计出基于单片机控制的热释电 红外报警系统方案; 3. 实现系统的关键技术:热释电传感器调理电路;报
11、警音响电路;报警显示电路;软件 控制; 4. 系统电路的设计与实现:器件选择;地址分配和硬件连接; 5系统软件的设计与实现: 单片机代码的实现,计算机控制代码的实现; 6. 系统调试; 7系统联调; 8完成毕业论文的撰写和答辩。 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 2 基本理论知识 2.1 热释电红外传感器的简单介绍 热释电红外线 (PIR) 传感器是 80 年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种 能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器,它能组成防入侵报警器或各种自动化节 能装置。 它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号 输出。将这个电压
12、信号加以放大,便可驱动各种控制电路。 热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源 ( 热释电元件 ) 、偏置电阻、 EMI电容等元器件组成,其内部电路框图如图 1 所示。 热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件,在每个探测器内装入 一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生 的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的 场效应管放大后向外输出。 人体辐射的红外线中心波长为9-10um,而探测元件的波长灵敏度在0.2-20um 范围 内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片
13、可通过光的 波长范围为7-10um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。一旦人侵入探测区 域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的 热量不同,热释电也不同不能抵消,经信号处理而输出电压信号。 2.2 AT89C51 单片机简单介绍 2.2.1AT89C51单片机的结构 AT89C51单片机是美国 Atmel 公司生产低电压,高性能CMOS 8 位单片机,片内含4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器 (EPROM) 和
14、 128 bytes 的随机存取数据存储器 (RAM) , 器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技术生产,兼容标准MCS-51 指令系统,片 内置通用 8 位中央处理器( CPU )和 Flash 存储单元,功能强大。 AT89C51 单片机可提供 许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。 图 2-1 为 AT89C51单片机的基本组成功能方块图。由图可见,在这一块芯片上,集成 了一台微型计算机的主要组成部分,其中包括CPU 、存储器、可编程 I/O 口、定时器 / 计数 器、串行口等,各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文
15、(设计) 2.2.2AT89C51管脚说明 ATMEL 公司的 AT89C51是一种高效微控制器。 采用 40 引脚双列直插封装形式。 AT89C51 单片机是高性能单片机,因为受引脚数目的限制,所以有不少引脚具有第二功能。 其逻辑引脚图如图2-2: VCC :供电电压。 GND :接地。 P0口:P0口为一个 8 位漏级开路双向I/O 口,每脚可吸收8TTL门电流。当 P1口的 管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义 为数据 / 地址的第八位。在FLASH 编程时, P0 口作为原码输入口,当FLASH 进行校验时, P0输出原码,此时P0外部
16、必须被拉高。 P1口: P1口是一个内部提供上拉电阻的8 位双向 I/O 口, P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电平 时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时, P1口作为第八位地 址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口,P2口缓冲器可接收,输出4 个 TTL门电流,当 P2口被写 1 时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输 入时, P2 口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外 部程序存储器或16 位地址外
17、部数据存储器进行存取时,P2 口输出地址的高八位。在给出 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 地址 1 时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其 特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口:P3口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向I/O 口,可接收输出 4 个 TTL门电流。 当 P3口写入 1 后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为 低电平, P3口将输出电流。 P3口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示: P3口管脚 备选功能 P3.0 RXD(串行
18、输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INT0 (外部中断 0) P3.3 INT1 (外部中断 1) P3.4 T0 (记时器 0 外部输入) P3.5 T1 (记时器 1 外部输入) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST :复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址 字节。在 FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期 输出正脉冲信号,
19、此频率为振荡器频率的1/6 。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定 时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时, ALE 只有在执行 MOVX,MOVC 指令是 ALE才起 作用。 PSEN :外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期 两次 PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VP:当EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH ) ,不管是 否有内部程序存储器。注意加密方式1 时,EA将内部锁定为 RES
20、ET ;当EA端保持高电平 时,此间内部程序存储器。在FLASH 编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源。 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) XTAL1 :反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2 :反向振荡器的输出 , 如采用外部时钟源驱动器件,应不接。 3 方案设计 3.1 总体设计思路 本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子 模块。电路结构可划分为:热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电 路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、 本地报警等功能。 就此设计的核心模块来说
21、,单片机就是设计的中心单元,所以此系统也是单片机应 用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/ 输出设备、以及外围应用电路等组成的系统,软件是各种工作程序的总称。单片机应用 系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。 从设计的要求来分析该设计须包含如下结构:热释电红外传感探头电路、 报警电路、 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成;它们之间的构成框图如图3 总体设计框 图所示: 处理器采用 51 系列单片机 AT89S51整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在 监测点上的红外探头将人体辐射的
22、红外光谱变换成电信号,经放大电路送出TTL 电平至 AT89S51单片机。在单片机内,经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控 制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟10s 一段时间后自动解除,当警情消除后复位电路使系统复位。 3.2 硬件部分:具体电路模块设计 3.2.1 检测信号放大电路 针对红外辐射信号的探测,设计了一种实用化的基于单片机AT89C51 检测放大电路 电路实现功能 电路实现功能:当有人闯入时,热释电红外传感器将探测到动作,设置在监测点上的 红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号,然后经放大电路将电信号放大传给单片 机。 其工作电
23、路原理及设计电路如图4 所示, 在 VCC 电源端利用 C1和 R2来稳定工作电压, 同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。当检测到人体移动信号时,电荷信号经过FET放 大后,经过 C2 ,R1的稳压后使输出变为高电位,再经过NPN 的转化,输出 OUT 为低电平。 AT89 C51 复位电路 信号检测电路 报警执行电路 LED 发光显示 放大 驱动 驱动 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) RS Y2 Y1 R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2 NPN Q1 FET VccVCC 3v12v OUT 3.2.2 放大电路的设计 如图 5 所示为最基本的放大电路,Vi 是输入电压
24、信号, Vo是输出放大的电压信号。 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 3.2.3 时钟电路的设计 XTAL1和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为 片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件, XTAL2 应不接。 因为一个机器周期含有6 个状态周期, 而每个状态周期为2 个振荡周期,所 以一个机器周期共有12 个振荡周期,如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为 12MHZ ,一个振荡周期为1/12us,故而一个机器周期为1us 5 。如图 6 所示为时 钟电路。 3.2.4 复位电路的设计 复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动
25、复位,单片机在时钟电路工作 以后, 在 RESET 端持续给出 2 个机器周期的高电平时就可以完成复位操作 6 。例 如使用晶振频率为12MHz时,则复位信号持续时间应不小于2us 7 。本设计采用 的是外部手动按键复位电路。如图7 示为复位电路。 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 3.2.5 发光二级管报警电路的设计 由 4 个发光二极管接上电阻后连上单片的RXD 的引脚,外接 VCC ,当单片机 的 RXD 引脚被置低电平后,发光二极管被点亮,起到报警作用 8 。图 8 所示为发 光二极管报警电路。 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 3.2.6 声光报警电路的设
26、计 3.3系统硬件电路的选择及说明 硬件电路的设计见附图1 示,从以上的分析可知在本设计中要用到如下器 件: AT89C51 、热释电红外传感器、 LED 、按键、反相器 74LS04 、蜂鸣器等一些 单片机外围应用电路,以及单片机的手工复位电路等。其中D1为电源工作指示 灯,D2是正常工作指示灯, D3 D6是起报警指示作用, 当 RXD 脚被置低电平时, D3D6亮红灯开始报警, 同样,TXD脚置高电平时声音报警电路开始工作。电路 设有 2 个按键, S1键作为倒计时的暂停键 , S2 键作为作为电路复位键。 4 软件编程及仿真 4.1 软件简介 4.1.1 Proteus软件简介及使用:
27、 Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软 件(该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司)。它不仅具有其它 EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的 仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片 机爱好者、 从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 的青睐。 Proteus是世界上著名的EDA工具 ( 仿真软件 ) ,从原理图布图、 代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现 了从概念到产品的完整设计。是目前世界上
28、唯一将电路仿真软件、PCB设 计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR 、ARM 、8086 和 MSP430等, 在编译方面,它也支持IAR、Keil和 MPLAB 等多种编译器。 该软件具有 4 大功能模块 一智能原理图设计(ISIS ) 丰富的器件库:超过27000 种元器件,可方便地创建新元件; 智能的器件搜索:通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件; 智能化的连线功能:自动连线功能使连接导线简单快捷,大大缩短绘图 时间; 支持总线结构:使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰; 可
29、输出高质量图纸:通过个性化设置,可以生成印刷质量的BMP图纸, 可以方便地供WORD、POWERPOINT 等多种文档使用。 二完善的电路仿真功能(Prospice ) 1 ProSPICE 混合仿真:基于工业标准SPICE3F5 ,实现数字 / 模拟电路的混合 仿真; 2 超过 27000个仿真器件:可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行 设计仿真器件, Labcenter 也在不断地发布新的仿真器件,还可导入第三方 发布的仿真器件。 3 多样的激励源:包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频(使用wav文 件) 、指数信号、单频FM 、数字时钟和码流,还支持文件形式的信号输入。 4
30、 丰富的虚拟仪器: 13 种虚拟仪器,面板操作逼真,如示波器、逻辑分析仪、 信号发生器、直流电压 / 电流表、交流电压 / 电流表、数字图案发生器、频率计 / 计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI 调试器、 I2C 调试器等; 5 生动的仿真显示: 用色点显示引脚的数字电平,导线以不同颜色表示其对地 电压大小,结合动态器件(如电机、显示器件、按钮)的使用可以使仿真更加 直观、生动; 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 6 高级图形仿真功能( ASF ) :基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标, 包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析 等,还可以进行一
31、致性分析。 三独特的单片机协同仿真功能(VSM ) 1 支持主流的CPU类型:如ARM7 、8051/52 、AVR 、PIC10/12 、PIC16、 PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11 、BasicStamp 、8086、MSP430等, CPU 类型随着版本升级还在继续增加,如即将支持CORTEX 、DSP处理器; 2 支持通用外设模型:如字符LCD模块、图形LCD模块、 LED点阵、 LED 七段显示模块、键盘/ 按键、直流 / 步进 / 伺服电机、 RS232虚拟终端、 电子温度计等等,其COMPIM(COM 口物理接口模型)还可以使仿真电路 通过 PC机串口和外部电路
32、实现双向异步串行通信; 3 实时仿真: 支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中断仿真、 SPI/I2C仿真、 MSSP 仿真、 PSP仿真、 RTC仿真、 ADC仿真、 CCP/ECCP 仿真; 4 编译及调试:支持单片机汇编语言的编辑/ 编译 / 源码级仿真,内带 8051、AVR 、PIC 的汇编编译器, 也可以与第三方集成编译环境(如 IAR、 Keil和 Hitech )结合,进行高级语言的源码级仿真和调试; 软件仿真: 支持当前的主流单片机,如51 系列、 AVR系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11系列、 6800
33、0 系列等。 1)提供软件调试功能 2)提供丰富的外围接口器件及其仿真 RAM ,ROM ,键盘,马达,LED,LCD ,AD/DA,部分 SPI 器件,部分IIC 器件。这样很接近实际。在训练学生时,可以选择不同的方案,这样 更利于培养学生。 3) 提供丰富的虚拟仪器 利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性,培养学生实际硬件 的调试能力。 电路功能仿真: 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 在 PROTUES 绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件:*.HEX, 可以在 PROTUES 的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。 通过以上介绍让我深入了解了该软件的使用,
34、本次课设的仿真原理图 参见附录。 4.1.1 keil软件简介: 一. 系统概述 Keil C51 是美国 Keil Software公司出品的51 系列兼容单片机C语言 软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性 上有明显的优势,因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发,体会 更加深刻。 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,全 Windows 界面。另外重要的一点,只要看一下编译后生成的汇编代码,就能 体会到 Keil C51生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码 很紧凑,容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下
35、面详 细介绍 Keil C51开发系统各部分功能和使用。 二. Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 C51工具包的整体结构, 其中 uVision与 Ishell分别是 C51 for Windows 和 for Dos的集成开发环境(IDE) ,可以完成编辑、编译、连接、调试、仿 真等整个开发流程。开发人员可用IDE 本身或其它编辑器编辑C或汇编源 文件。然后分别由C51及 A51编译器编译生成目标文件(.OBJ) 。目标文件 可由 LIB51 创建生成库文件,也可以与库文件一起经L51 连接定位生成绝 对目标文件 (.ABS) 。ABS文件由 OH51转换成标准的Hex 文件,以
36、供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进行源代码级调试,也可由仿真器使用直接对目 标板进行调试,也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中。 使用独立的Keil仿真器时,注意事项: * 仿真器标配11.0592MHz 的晶振,但用户可以在仿真器上的晶振插孔中 换插其他频率的晶振。 * 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片,不复位目标系统。 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) * 仿真芯片的31 脚(/EA)已接至高电平, 所以仿真时只能使用片内ROM , 不能使用片外ROM ;但仿真器外引插针中的31 脚并不与仿真芯片的31 脚 相连,故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM
37、 (其 CPU的/EA 引脚接至低 电平)的目标系统中使用。 三应用 Keil 进行软件仿真开发的主要步骤 编写源程序并保存建立工程并添加源文件设置工程编译/ 汇编、连 接,产生目标文件程序调试。Keil 使用“工程”( Project )的概念,对工 程(而不能对单一的源程序)进行编译/ 汇编、连接等操作。工程的建立、设 置、编译 / 汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。首先选择菜单 File- New,,在源程序编辑器中输入汇编语言或C语言源程序(或选择 File- Open,,直接打开已用其它编辑器编辑好的源程序文档)并保存,注意 保存时必须在文件名后加上扩展名.asm(.a51
38、)或.c ;然后选择菜单 Project-New Project, ,建立新工程并保存(保存时无需加扩展名,也可加 上扩展名 .uv2 );工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框,选择CPU 后点 确定返回主界面。这时工程管理窗口的文件页(Files )会出现“ Target1 ”, 将其前面 +号展开,接着选择Source Group1,右击鼠标弹出快捷菜单,选择 “Add File to Group Source Group1”,出现一个对话框,要求寻找并 加入源文件(在加入一个源文件后,该对话框不会消失,而是等待继续加入其 它文件)。加入文件后点close 返回主界面,展开“ Sourc
39、e Group1”前面 + 号,就会看到所加入的文件,双击文件名,即可打开该源程序文件。紧接着对 工程进行设置,选择工程管理窗口的Target1 ,再选择 Project-Option for Target Target1 (或点右键弹出快捷菜单再选择该选项),打开工程属性 设置对话框,共有8 个选项卡,主要设置工作包括在Target 选项卡中设置晶 振频率、在 Debug选项卡中设置实验仿真板等,如要写片,还必须在Output 选项卡中选中“ Creat Hex Fi ”;其它选项卡内容一般可取默认值。工程设置 后按 F7键(或点击编译工具栏上相应图标)进行编译/ 汇编、连接以及产生目 标文
40、件。 成功编译 / 汇编、连接后,选择菜单Debug-Start/Stop Debug Session(或 按 Ctrl+F5 键)进入程序调试状态。 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 4.2 软件的程序实现 按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图10 所 示; 系统初始化 声光报警结束 检测外部有 无信号输入 声光报警是否 持续 10 秒 开始 启动声光报警电路开始报警 是否还有检测信 号等待下次报警 结束 Y N N Y Y N 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 本程序实现的功能是:当单片机检测到外部红外模块送出的脉冲信号后, 表示有人闯入监
41、控区, 从而经过单片机内部程序处理后,驱动声光报警电路开始 报警,报警持续10 秒后自动停止报警,同时显示报警次数以便人们查询,然后 程序开始循环工作, 检测是否还有下次触发信号, 等待报警从而使报警器进入连 续工作状态。同时利用中段方式可以实现报警持续时间未到10 秒时,用手工按 键停止声光报警的作用。 中断服务程序工作流程图: 本主程序实现的功能是: 当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号 后,表示有人闯入监控区, 从而经过单片机内部程序处理后,驱动声光报警电路 开始报警,报警持续 10 秒钟后自动停止报警 , 然后程序开始循环工作, 检测是否 还有下次触发信号, 等待报警从而使报警
42、器进入连续工作状态。同时,利用中断 方式可以实现报警持续时间未到10 秒时,用手工按键停止的声光报警的作用。 手工按键停止报警中断服务程序工作流程图。 4.3 软件仿真 本设计通过利用 Proteus 仿真,将所编写的程序用Keil 软件编译,所仿真 原理图见附录 3。 中断源发出中断申请 关中断、保护现场 INTO端有输入信号关闭报 警 恢复现场、开中断 中断返回 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 本设计所要求达到的目标是在接收到红外传感器带来的低电平信号,可使图 中的绿灯由暗变亮,红灯产生报警,可观察到红灯一闪一闪的。当报警结束后, 绿灯亮起。 4 总结与展望 本设计研究了一
43、种基于单片机技术的无线智能防盗报警器。该防盗报警器通 过以 AT89C51单片机为工作处理器核心, 外接热释电红传感器, 它是一种新颖的 被动式红外探测器件, 能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射,并将其转 化为相应的电信号输出, 同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见 光的干扰。平时传感器输出低电平,当有人在探测区范围内移动时输出低电平。 参考文献 【1】江志红编 .AVR 单片机系统开发实用案例精选M. 北京:北京航空航天 大学出版社, 2010. 【2】张晓乡主编 .89C51 单片机实用教程 M. 北京:电子工业出版社, 2010. 【3】雷旭 , 何万强编 . 新型家用
44、防盗报警系统 J .西安:现代电子技术出版 社,2003. 【4】姚年春 , 侯玉杰编 . 电路基础 M. 北京 : 人民邮电出版社 ,2010. 【5】阎石编 . 数字电子技术基础 M. 北京:高等教育出版社,1997. 【6】童诗白,华成英主编. 模拟电子技术基础M. 北京 : 高等教育出版 社,2006. 【7】 邱关源主编 . 电路(上下册)M. 第四版 . 北京: 高等教育出版社 ,1999. 【8】 杨文龙编 . 单片机原理及应用 M. 西安: 西安电子科技大学出版社,2005. 【9】彭军编 . 传感器与检测技术 M . 西安:西安电子科技大学出版,2003. 合肥师范学院200
45、8 届本科生毕业论文(设计) 附录一设计编程程序 1. 主程序清单如下: ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200H MAIN: MOV IE,#81H ;CPU开放中断, INT0 允许中断 SETB IT0 ;外部中断为边沿触发方式 MOV SP,#30H ;指针入口地址 SETB P3.0 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH ;使 P1口全部置 1 MOV P2,#00H ;P2口清零 CLR P1.2 LP: JNB P1.0,LA ;监测输入信号,是否有输入信号 LA: ACALL DELAY ;延时消抖 合肥师范学院
46、2008 届本科生毕业论文(设计) JNB P1.0,ALARM ;再次监测输入信号,若有输入信号转入报警子程 序 AJMP LP DELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;开始报警使运行正常绿指示灯熄灭,红灯和声报 警启动 CPL P3.0 CPL P3.1 ;10S 钟定时 : MOV 51H,#14H ;10S循环次数 MOV TMOD,#01H ;定时器 T0 定时 方式 1 MOV TL0,#0B0H ;置 50ms定时初值 MOV TH0,#3CH S
47、ETB TR0 ;启动 T0 L2:JBC TF0,L1 ;查询记数溢出 SJMP L2 L1:MOV TL0 #0B0H MOV TH0 #3CH DJNZ 51H,L2 ;未到 10S继续循环 SETB P3.0 ;10s到关闭报警 CLR P3.1 CLR P1.2 ;报警结束,正常运行绿指示灯亮 LJMP LP ;循环, 继续工作 2. 外部中断 INTO服务程序: 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) PINT0: CLR EX0 ;外部中断 0 服务程序开始,屏蔽外部中断 PUSH PSW PUSH ACC JNB P3.2,LN ;监测是否有中断输入 LN: LCALL DELAY ;延时消抖 JNB P3.2,LN1 AJMP LN2 ;无中断输入 , 中断返回 LN1: SETB P3.0 CLR P3.1 CLR P1.2 ;使报警结束,绿指示灯亮 POP ACC POP PSW SETB EX0 ;开放外部中断 0 LCALL LP ;在中断继续检测是否有输入信号 LN2: RETI END 合肥师范学院2008 届本科生毕业论文(设计) 附录二单片机控制的红外防盗报警器原理图
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