基于AT89S52单片机(红外)光电式报警器设计.doc

基于AT89S52单片机(红外)光电式报警器设计.doc

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JIANGXINORMALUNIVERSITY

本科生毕业设计（论文）

题目：

光电式报警器的设计

Title:

Thedesignofphotoelectricalarm

院系名称：

物理与通信电子学院

学生姓名：

学生学号：

专业：

电子信息工程

指导老师：

完成时间：

2011年4月

江西师范大学教务处制

毕业论文声明

本人郑重声明：

1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

除了特别加以标注地方外，本文不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。

本人授权江西师范大学政法学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。

3．若在江西师范大学理电学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。

学位论文作者（签名）：

年月日

theirownconditionstodevelopthecorrectroad,themaximumtoavoidinvestmentrisk,gainprofit.（three）vigorouslypromotethebrand.Toestablishbrandawareness,awarenessoftheuseofbrand,brandvalue,brandacquisitionperformance,enhancethecompetitivestrength.Concentratedmanpower,carefulplanning,packagingandpublicityofanumberofunique,marketinfluenceandcoverageofthebrand,theimplementationofkeybreakthroughs,toenhancethecompetitivestrength,walkingbusinessroadthecompetitionofalienationandcharacteristics,thepursuitofstabilityanddevelopmentofthemarket.（four）topromotetheintegrationofresources.Tofurtherbroadentheirhorizons,effectiveintegrationofresourceswithinthegroup,thecityresources,otherindustriesandregionalresources,mutualtrust,mutualbenefit,seekingwin-winprinciple,intheframeworkofnationalpoliciesandregulations,strictinspectionandargumentation,legalconsultation,examinationandapprovalprocedures,strictregulationofeconomicactivities,attractinjectionthesocialinvestmenttotheindustrygroup,toachieveleveragingthedevelopment,ensurethatthevalueofstate-ownedassets.（five）tostrengthentheconstructionmanagementpersonnel.Strengthenthemanagementofeducationandtrainingofcadresandworkersoftheexistingbusiness,firmlyestablishtheconceptofthemarket,enhancethesenseofcrisistoadapttomarketcompetition,thesenseofurgency,improvetheabilitytorespondtomarketcompetition,improvemanagementandoperationofthemarket.Atthesametime,accordingtotheneedofindustrialdevelopment,vigorouslytheintroductionofhigh-qualitymanagementmanagementpersonnel,andstrivetobuildahigh-qualityprofessionalmanagementteam,hardwork,andpromotetheentireworkforceknowledgestructure,agestructure,structureoptimizationandupgradingability,enhancecorecompetitiveness,adapttotheneedofmarketcompetition.（six）seriouslystudythepolicyforpolicy.SeriousresearchaboutsocialsupportthedevelopmentofculturalundertakingsinthecountryandtheXXpolicy,especiallythepolicyofindustrialdevelopment,financialinvestmentpolicy,financialpolicyandtaxpolicy,andactivelyseekpolicy,projectsandfunds,enterpriseandindustrygroupmissiontopromoteleapfrogdevelopment.

摘要

本系统是基于AT89S52单片机控制的光电式报警器设计，主要由红外发射部分、红外线接收部分、声光报警部分、显示部分以及单片机组成,用红外线接收管检测发射管发出的红外线。

当发射电路发射的红外线被事物遮挡时，通过单片机系统控制报警电路和显示电路运行。

该系统具有安装隐蔽、抗干扰、反应快、成本廉价、效果好等优点。

所以光电式报警器可以作为一种防盗工具，在现实生活中具有实际意义。

关键词：

声光报警；防盗；红外；单片机

Abstract

ThissystemisbasedonAT89S52microcontrollerphotoelectricalarms,primarilybyinfraredemittingparts,soundandlightalarm,infraredreceivingparts,displaysection,andmicrocontrollersection,usingbyinfraredreceivertubetestingtubeemitinfrared.Whenyoulaunchinfra-redtransmitterisscreenedthroughcontrolalarmcircuitanddisplaycircuitsformicrocontrollersystemrunning.Thesystemhasitsadvantagesofinstalledhidden,anti-jamming,quickresponses,low-costandeffective.Photoelectricalarmscanbeusedasasecuritytool,inreallifemeaningful.

Keyword:

Soundandlightalarms;security;infrared;SCM

I

1

目录

摘要 I

Abstract II

引言 1

1.课题研究背景 1

第一章总体设计方案 2

1.设计要求 2

2.设计思路 2

第二章硬件电路各部分电路设计 3

1.单片机AT89S52电路系统 3

1.1AT89S52的性能以及功能 3

1.2AT89S52的主要结构及引脚功能 4

1.3系统复位电路 6

2.声光报警电路 6

3.LED显示部分 8

4.红外发射电路 10

5.红外接收电路 11

第三章软件设计 12

1.主程序 15

2.中断服务程序 16

第四章系统调试 19

1.软件调试 19

2.硬件调试 19

结论 20

参考文献 21

附录 22

附录ALED显示器的七段码 22

附录B查询单片机相关资料的网址 22

附录C原理图 23

引言

1.课题研究背景

随着社会经济的发展，人民的生活水平有了很大提高。

家中的贵重物品增多，人民的防盗意识也逐渐增强。

但是传统的机械式（防盗网、防盗窗、挂铃等）防盗报警装置在实际使用中暴露出一些问题如影响楼房美观，市容整容；影响火灾救援通道；给犯罪分子提供便利的翻越条件；时间久了会有高空坠物的危险。

所以作为新一代的智能安全防盗报警系统就应运而生，并日益受到广泛的关注和运用。

光电报警器利用遮挡光敏元件产生的信号变化来触发报警，光电式报警器是可以作为一种防盗工具，在现实生活中具有广泛的应用前景。

本课题尝试用AT89S52单片机设计一个对射式红外线的光电式报警器，希望在保证人们财产安全方面达到实用的效果。

2.红外报警器的分类及原理

红外线报警器分主动式和被动式两种[1]。

主动红外报警器是一种红外线光束遮挡型报警器，发射机中的红外发光二极管在电源的激发下，发出一束经过调制的红外光束（此光束的波长约在0.8～0.95微米之间），经过光学系统的作用变成平行光发射出去。

此光束被接收机接收，由接收机中的红外光电传感器把光信号转换成信号，经过电路处理后传给报警控制器。

由发射机发射出的红外线经过防范区到达接收机，构成了一条警戒线。

正常情况下，接收机收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发生变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。

目前此类报警器有二光束、三光束还有多光束的红外栅栏等。

最大的优点就是防范距离远，能达到被动红外的十倍以上探测距离。

被动红外报警器主要是根据外界红外能量的变化来判断是否有人在移动。

人体的红外能量与环境有差别，当人通过探测区域时，报警器收集到的这个不同的红外能量的位置变化，进而通过分析发出报警。

第一章总体设计方案

1.设计要求

a.采用双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警。

b.采用LED显示被遮挡的路数，无报警显0，1路显1，2路显2，同时遮挡显3。

c.采用5V供电。

2.设计思路

本设计以AT89S52单片机为核心，采用直流5V供电。

P1口的P1.0、P1.1作为接收信号的输入口。

上电后，红外线发射电路开始工作，发射出红外线（电信号转化为光信号），接收电路接收到红外线并转化为电信号经反相器CD4069间接输入单片机内。

系统开始判断信号是高电平还是低电平，为高电平时，显示0不报警；低电平时，当只有其中一路的红外被事物挡住，显示相应路数的数字（1路显示1、2路显示2）并发出报警；两路都被挡住显示3，并发出报警信号。

只有当主人复位后系统恢复正常运行状态。

光电式报警器原理如图1-1所示

红外线发射电路

单

片

机

显示电路

红外线接收电路

反相器

声光报

警电路

图1-1光电式报警器原理方框图

第二章硬件电路各部分电路设计

AT89S52单片机是一种低功耗、高性能的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80S51产品指令和引脚完全兼容。

片上的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高灵活、有效的解决方案。

1.单片机AT89S52电路系统

单片机P1口P1.0、P1.1连接红外接受电路，P3.7引脚与声光报警电路相连，输出方波脉冲信号驱动报警。

P2口外接显示电路，引脚18、19与晶振相连接，用于单片机内部定时计数，以形成1秒周期方波脉冲信号[2]；引脚9接复位电路。

1.1AT89S52的性能以及功能

1）主要性能[3]：

a.与MCS-51单片机产品兼容

b.8K字节在系统可编程Flash存储器

c.1000次擦写周期

d.三级加密程序存储器

e.32个可编程I/O口线

f.三个16位定时器/计数器

g.八个中断源

h.全双工UART串行通道

i.全静态操作：

0~33HZ

j.低功耗空闲和掉电模式

k.掉电后中断可唤醒

l.看门狗定时器

m.双数据指针

2）功能：

AT89S52具有以下功能：

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可降至静态逻辑操作，支持两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。

1.2AT89S52的主要结构及引脚功能

单片机AT89S52的引脚如图2-1所示

图2-1AT89S52引脚图

主要管脚介绍：

1）输入输出引脚

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，需要外部上拉电阻。

P1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P1.1分别作定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。

P2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。

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）。

在访问外部程序存储器使用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8位地址。

在这种应用中，P2使用很强的内部上拉发送1.在使用8位地址（如MOVX@R1）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位地址字节和控制信号。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3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。

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）。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，在Flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

如下表所示。

表2-1P3口的引脚及第二功能

引脚号

第二功能

P3.0

RXD（串行输入）

P3.1

TXD（串行输出）

P3.2

INT0（外部中断0）

P3.3

INT1（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

WR（外部数据存储器写选通）

P3.7

RD（外部数据存储器读选通）

2）其他引脚

VCC：

电源正极、GND电源负极

RST：

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。

ALE/PROG：

地址所存控制信号（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（PROG）也用作编程输入脉冲。

在一般情况下，ALE以晶振1/6的固定频率输出脉冲，可用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（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。

PSEN：

外部程序存储器选通信号（PSEN）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，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。

EA/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，EA必须接地。

为了执行内部程序指令，EA应该接电源。

在Flash编程期间，EA接12V电压。

XTAL1：

振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:

振荡器反相放大器的输出端[4]。

1.3系统复位电路

复位电路是使系统处于初始化工作状态，通常复位8052的复位有自动上电复位和人工按钮复位两种。

本设计使用人工按钮复位，如图2—2所示。

图2—2复位电路

2.声光报警电路

声光报警电路主要由NE555、三极管9014、蜂鸣器、发光二极管组成。

利用NE555接成低频多谐振荡电路，振荡的频率为[5]：

f=1／T=1/[（R1+2R3）C㏑2]=1HZ（2.2.1）

当单片机引脚P3.7输出高电平脉冲时，振荡电路产生多谐振荡驱动报警系统。

三极管9014作为开关，随着NE555的输出引脚3的信号通断。

发光二极管闪烁、蜂鸣器也会发出断续的声音[6]，声光并用同时报警。

报警电路图如图2-3所示:

图2-3声光报警电路

上面为P3.7输出的波形，下面为NE555管脚3的波形

3.LED显示部分

LED显示器是由发光二极管显示子段组成的显示器件。

在单片机系统中通常使用的是七段LED显示器，这种显示器有共阴极和共阳极两种，如图2—4所示。

共阴极LED显示器的发光二极管的阴极接地，如图2—4（a）所示，当发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮；共阳极LED显示器的阳极接+5V电源，如图2—4（b）所示。

通常的七段LED显示器中有8个发光二极管，1个发光二极管构成小数点，常用的七段LED显示器的管脚如图2—4（c）所示。

从管脚a~g输入不同的7位二进制数，可显示不通的数字或字符，通常把控制发光二极管的7位二进制数称为七段码为反码，见附录A[7]。

图2—4七段LED显示器管脚与结构

报警器的显示电路与单片机的P2口相连，数码管使用的是共阴的并采用查表方式读取显示数字。

正常时显示0，当有人闯入挡住红外线发射电路发出的红外线，导致红外线接收不到红外线时，显示电路显示相应的数字；单独1路（2路）光线被挡显示1

（2）；两路光线都被挡是显示3。

相应电路如图2-5所示[8]。

图2-5显示电路

4.红外发射电路

红外发射电路由红外线发射管组成将电信号转换为光信号（不可见光红外线），当接通电源就会立即产生连续的红外线。

红外线发射电路如图2-6所示：

图2-6红外线发射电路

5.红外接收电路

红外接收电路主要由红外线接收管和反相器组成，主要功能是接收红外发射电路发射的红外线，并将接受到的光信号（不可见光红外线）转换为电信号（高低电平），经过反相器取反后在输入单片机P0口。

接通电源后，正常情况能接受到红外线，此时电流通过红外接收管将高电平加到反相器CD4069的输入端，经过反相器后为低电平输出管脚接到P1.0、P1.1脚，P1.0、P1.1为低电平。

若有人闯入被遮挡，红外线被中断，红外线接收管因检测不到红外线而截止，反相器输入端为低电平，反相后输出高电平。

这时单片机系统判断是那一路的光线被挡，进入中断系统。

红外线接收电路如图2-7所示。

图2-7红外线接收电路

第三章软件设计

软件部分由主程序、中断程序两部分组成[9]。

设计当检测到有人闯入时，P2口通过查表得出相应被遮挡路数的数字并显示出来；而P3.7产生高低间隔1s的脉冲信号驱动报警电路报警。

间隔1s的脉冲信号时通过定时器T0工作于定时方式1，重复定时100ms十次实现。

用工作寄存器R7做循环计数器，循环值为10（0AH）。

T=100ms，定时器T0的初值为[1