热释电人体感应红外报警器设计制作1Word文档下载推荐.doc
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3.2.1中断程序工作流程图 16
四、总结评价 17
致谢 18
参考文献 18
附件一：
总体原理图设计 19
附件二：
程序源代码 20
一、引言
随着时代的不断进步,人们对环境的安全性提出更高的要求,很多小区都安装了智能报警系统,大大提高了小区的安全程度,有效保证居民的人身财产安全.目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础.而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器.这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物.热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域.
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。
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AT89S52，整个系统是在系统软件控制下工作的。
二、设计任务分析
1.该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、报警等模块子函数。
2.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、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。
终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。
3.系统可实现功能。
当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,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，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平至AT89S52单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。
4.红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。
此类装置设计的要点：
其一是能有效判断是否有人员进入；
其二是尽可能大地增加防护范围。
当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。
至于报警可采用声光信号
三、技术方案的详细设计（实施）
3.1本系统的设计方案
3.1.1系统概述
1．AT89S52简介
主要性能
•与MCS-51单片机产品兼容
•8K字节在系统可编程Flash存储器
•1000次擦写周期
•全静态操作：
0Hz～33Hz
•三级加密程序存储器
•32个可编程I/O口线
•三个16位定时器/计数器
•八个中断源
•全双工UART串行通道
•低功耗空闲和掉电模式
•掉电后中断可唤醒
•看门狗定时器
•双数据指针
•掉电标识符
1.功能特征描述
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
2.引脚功能
VCC：
电源
GND:
接地
P0口：
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；
在程序校验时，输出指令字节。
程序校验时，需要外部上拉电阻。
2.4P1口：
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。
在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
引脚号
第二功能
P1.0
T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
P1.1
T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5
MOSI（在系统编程用）
P1.6
MISO（在系统编程用）
P1.7
SCK（在系统编程用）
2.5P2口：
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。
在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。
在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
2.6P3口：
P3口是一个有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。
在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
P3.0
RXD（串行输入）
P3.1
TXD（串行输出）
P3.2
（外部中断0）
P3.3
（外部中断1）
P3.4
T0（定时器0外部输入）
P3.5
T1定时器1外部输入）
P3.6
（外部数据存储器写选通）
P3.7
2.7RST：
复位输入。
晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。
看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。
特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。
DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
2.8ALE/：
地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。
在flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。
在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。
然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。
如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。
这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。
否则，ALE将被微弱拉高。
这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
2.9：
外部程序存储器选通信号（）是外部程序存储器选通信号。
当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，将不被激活。
2.10/VPP：
访问外部程序存储器控制信号。
为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GND。
为了执行内部程序指令，应该接VCC。
在flash编程期间，也接收12伏VPP电压。
2.11XTAL1：
振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
2.12XTAL2：
振荡器反相放大器的输出端。
3.存储器结构
MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。
外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。
3.1程序存储器:
如果引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。
对于89S52，如果接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H～1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：
2000H~FFFFH。
3.2数据存储器:
AT89S52有256字节片内数据存储器。
高128字节与特殊功能寄存器重叠。
也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。
当一条指令访问高于7FH的地址时，寻址方式决定CPU访问高128字节RAM还是特殊功能寄存器空间。
直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR）。
例如，下面的直接寻址指令访问0A0H（P2口）存储单元
MOV0A0H,#data
使用间接寻址方式访问高128字节RAM。
例如，下面的间接寻址方式中，R0内容为0A0H，访问的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口（它的地址也是0A0H）。
MOV@R0,#data
堆栈操作也是简介寻址方式。
因此，高128字节数据RAM也可用于堆栈空间。
4.看门狗定时器
WDT是一种需要软件控制的复位方式。
WDT由13位计数器和特殊功能寄存器中的看门狗定时器复位存储器（WDTRST）构成。
WDT在默认情况下无法工作；
为了激活WDT，户用必须往WDTRST寄存器（地址：
0A6H）中依次写入01EH和0E1H。
当WDT激活后，晶振工作，WDT在每个机器周期都会增加。
WDT计时周期依赖于外部时钟频率。
除了复位（硬件复位或WDT溢出复位），没有办法停止WDT工作。
当WDT溢出，它将驱动RSR引脚一个高个电平输出。
4.1WDT的使用
为了激活WDT，用户必须向WDTRST寄存器（地址为0A6H的SFR）依次写入0E1H和0E1H。
当WDT激活后，用户必须向WDTRST写入01EH和0E1H喂狗来避免WDT溢出。
当计数达到8191（1FFFH）时，13位计数器将会溢出，这将会复位器件。
晶振正常工作、WDT激活后，每一个机器周期WDT都会增加。
为了复位WDT，用户必须向WDTRST写入01EH和0E1H（WDTRST是只读寄存器）。
WDT计数器不能读或写。
当WDT计数器溢出时，将给RST引脚产生一个复位脉冲输出，这个复位脉冲持续96个晶振周期（TOSC），其中TOSC=1/FOSC。
为了很好地使用WDT，应该在一定时间内周期性写入那部分代码，以避免WDT复位。
4.2掉电和空闲方式下的WDT
在掉电模式下，晶振停止工作，这意味这WDT也停止了工作。
在这种方式下，用户不必喂狗。
有两种方式可以离开掉电模式：
硬件复位或通过一个激活的外部中断。
通过硬件复位退出掉电模式后，用户就应该给WDT喂狗，就如同通常AT89S52复位一样。
通过中断退出掉电模式的情形有很大的不同。
中断应持续拉低很长一段时间，使得晶振稳定。
当中断拉高后，执行中断服务程序。
为了防止WDT在中断保持低电平的时候复位器件，WDT直到中断拉低后才开始工作。
这就意味着WDT应该在中断服务程序中复位。
为了确保在离开掉电模式最初的几个状态WDT不被溢出，最好在进入掉电模式前就复WDT。
在进入待机模式前，特殊寄存器AUXR的WDIDLE位用来决定WDT是否继续计数。
默认状态下，在待机模式下，WDIDLE＝0，WDT继续计数。
为了防止WDT在待机模式下复位AT89S52，用户应该建立一个定时器，定时离开待机模式，喂狗，再重新进入待机模式。
5.UART
在AT89S52中，UART的操作与AT89C51和AT89C52一样。
为了获得更深入的关于UART的信息，可参考ATMEL网站（http//）。
从这个主页，选择“Products”，然后选择“8051-ArchitechFlashMicrocontroller”，再选择“ProductOverview”即可。
6.定时器0和定时器1
在AT89S52中，定时器0和定时器1的操作与AT89C51和AT89C52一样。
为了获得更深入的关于UART的信息，可参考ATMEL网站（）。
从这个主页，选择“Products”，然后选择“8051-ArchitechFlashMicrocontroller”，再选择“ProductOverview”即可。
7.定时器2
定时器2是一个16位定时/计数器，它既可以做定时器，又可以做事件计数器。
其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位选择（如表2所示）。
定时器2有三种工作模式：
捕捉方式、自动重载（向下或向上计数）和波特率发生器。
如表3所示，工作模式由T2CON中的相关位选择。
定时器2有2个8位寄存器：
TH2和TL2。
在定时工作方式中，每个机器周期，TL2寄存器都会加1。
由于一个机器周期由12个晶振周期构成，因此，计数频率就是晶振频率的1/12。
表3定时器2工作模式
RCLK+TCLK
CP/
TR2
MODE
1
16位自动重载
16位捕捉
X
波特率发生器
（不用）
在计数工作方式下，寄存器在相关外部输入角T2发生1至0的下降沿时增加1。
在这种方式下，每个机器周期的S5P2期间采样外部输入。
一个机器周期采样到高电平，而下一个周期采样到低电平，计数器将加1。
在检测到跳变的这个周期的S3P1期间，新的计数值出现在寄存器中。
因为识别1－0的跳变需要2个机器周期（24个晶振周期），所以，最大的计数频率不高于晶振频率的1/24。
为了确保给定的电平在改变前采样到一次，电平应该至少在一个完整的机器周期内保持不变。
7.1捕捉方式
在捕捉模式下，通过T2CON中的EXEN2来选择两种方式。
如果EXEN2=0，定时器2时一个16位定时/计数器，溢出时，对T2CON的TF2标志置位，TF2引起中断。
如果EXEN2=1，定时器2做相同的操作。
除上述功能外，外部输入T2EX引脚（P1.1）1至0的下跳变也会使得TH2和TL2中的值分别捕捉到RCAP2H和RCAP2L中。
除此之外，T2EX的跳变会引起T2CON中的EXF2置位。
像TF2一样，T2EX也会引起中断。
7.2自动重载
当定时器2工作于16位自动重载模式，可对其编程实现向上计数或向下计数。
这一功能可以通过特殊寄存器T2MOD（见表4）中的DCEN（向下计数允许位）来实现。
通过复位，DCEN被置为0，因此，定时器2默认为向上计数。
DCEN设置后，定时器2就可以取决于T2EX向上、向下计数。
DCEN=0时，定时器2自动计数。
通过T2CON中的EXEN2位可以选择两种方式。
如果EXEN2=0，定时器2计数，计到0FFFFH后置位TF2溢出标志。
计数溢出也使得定时器寄存器重新从RCAP2H和RCAP2L中加载16位值。
定时器工作于捕捉模式，RCAP2H和RCAP2L的值可以由软件预设。
如果EXEN2=1，计数溢出或在外部T2EX（P1.1）引脚上的1到0的下跳变都会触发16位重载。
这个跳变也置位EXF2中断标志位。
置位DCEN，允许定时器2向上或向下计数。
在这种模式下，T2EX引脚控制着计数的方向。
T2EX上的一个逻辑1使得定时器2向上计数。
定时器计到0FFFFH溢出，并置位TF2。
定时器的溢出也使得RCAP2H和RCAP2L中的16位值分别加载到定时器存储器TH2和TL2中。
T2EX上的一个逻辑0使得定时器2向下计数。
当TH2和TL2分别等于RCAP2H和RCAP2L中的值的时候，计数器下溢。
计数器下溢，置位TF2，并将0FFFFH加载到定时器存储器中。
定时器2上溢或下溢，外部中断标志位EXF2被锁死。
在这种工作模式下，EXF2不能触发中断。
8.波特率发生器
通过设置T2CON中的TCLK或RCLK可选择定时器2作为波特率发生器。
如果定时器2作为发送或接收波特率发生器，定时器1可用作它用，发送和接收的波特率可以不同。
如图8所示，设置RCLK和（或）TCLK可以使定时器2工作于波特率产生模式。
波特率产生工作模式与自动重载模式相似，因此，TH2的翻转使得定时器2寄存器重载被软件预置16位值的RCAP2H和RCAP2L中的值。
模式1和模式3的波特率由定时器2溢出速率决定，具体如下公式：
定时器可设置成定时器，也可为计数器。
在多数应用情况下，一般配置成定时方式
（CP/=0）。
定时器2用于定时器操作与波特率发生器有所不同，它在每一机器周期
（1/12晶振周期）都会增加；
然而，作为波特率发生器，它在每一机器状态（1/2晶振
周期）都会增加。
波特率计算公式如下：
其中，（RCAP2H,RCAP2L）是RCAP2H和RCAP2L组成的16位无符号整数。
特别强调，TH2的翻转并不置位TF2，也不产生中断；
EXEN2置位后，T2EX引脚上1～0的下跳变不会使（RCAP2H，RCAP2L）重载到（TH2，TL2）中。
因此，定时器2作为波特率发生器，T2EX也还可以作为一个额外的外部中断。
定时器2处于波特率产生模式，TR2=1，定时器2正常工作。
TH2或TL2不应该读写。
在这种模式下，定时器在每一状态都会增加，读或写就不会准确。
寄存器RCAP2可以读，但不能写，因为写可能和重载交迭，造成写和重载错误。
在读写定时器2或RCAP2寄存器时，应该关闭定时器（TR2清0）。
9.可编程时钟输出
可以通过编程在P1.0引脚输出一个占空比为50%的时钟信号。
这个引脚除了常规的I/O角外，还有两种可选择功能。
它可以通过编程作为定时器/计数器2的外部时钟输入或占空比为50%的时钟输出。
当工作频率为16MHZ时，时钟输出频率范围为61HZ到4HZ。
为了把定时器2配置成时钟发生器，位C/（T2CON.1）必须清0，位T2OE（T2MOD.1）必须置1。
位TR2（T2CON.2）启动、停止定时器。
时钟输出频率取决于晶振频率和定时器2捕捉寄存器（RCAP2H，RCAP2L）的重载值，如公式所示：
在时钟输出模式下，定时器2不会产生中断，这和定时器2用作波特率发生器一样。
定时器2也可以同时用作波特率发生器和时钟产生。
不过，波特率和输出时钟频率相互并不独立，它们都依赖于RCAP2H和RCAP2L。
10.中断
AT89S52有6个中断源：
两个外部中断（和），三个定时中断（定时器0、1、2）和一个串行中断。
每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。
IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。
IE.6位是不可用的。
对于AT89S52，IE.5位也是不能用的。
用户软件不应给这些位写1。
它们为AT89系列新产品预留。
定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。
程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。
实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清0。
定时器0和定时器1标志位TF0和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。
它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。
然而，定时器2的标志位TF2在计数溢出的那个周期的S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。
11.晶振特性
AT89S52单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入、输出端。
石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。
从外部时钟源驱动器件的话，XTAL2可以不接，而从XTAL1接入。
由于外部时钟信号经过二分频触发后作为外部时钟电路输入的，所以对外部时钟信号的占空比没有其它要求，最长低电平持续时间和最少高电平持续时间等还是要符合要求的。
12.空闲模式
在空闲工作模式下，CPU处于睡眠状态，而所有片上外部设备保持激活状态。
这种状态可以通过软件产生。
在这种状态下，片上RAM和特殊功能寄存器的内容保持不变。
空闲模式可以被任一个中断或硬件复位终止。
由硬件复位终止空闲模式只需两个机器周期有效复位信号，在这种情况下，片上硬件禁止访问内部RAM，而可以访问端口引脚。
空闲模式被硬件复位终止后，为了防止预想不到的写端口，激活空闲模式的那一条指令的下一条指令不应该是写端口或外部存储器。
13.掉电模式
在掉电模式下，晶振停止工作，激活掉电模式的指令是最后一条执行指令。
片上RAM和特殊功能寄存器保持原值，直到掉电模式终止。
掉电模式可以通过硬件复位和外部中断退出。
复位重新定义了SFR的值，但不改变片上RAM的值。
在VCC未恢复到正常工作电压时，硬件复位不能无效，并且应保持足够长的时间以使晶振重新工作和初始化。
1.系统设计简介
本系统采用了热释电红外线传感器，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
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