家用防盗报警器设计单片机原理及接口技术Word格式文档下载.docx

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由于该系统主要用于多点集中检测报警,故应能对受检测点进行巡回检测,为防止误报警,当检测到某点有盗情时,该系统应延时3秒钟后再检测一次,若确有盗情方可报警,并用于数字指示出被盗点。

该系统的传感器可选用门磁式、振动式的功能开关量传感器,系统终端部分选用音响报警电路及数码显示电路。

关键词：

89C51单片机；

防盗报警系统；

门磁振荡电路；

控制系统

第1章绪论

防盗报警系统概况

1．题目的意义:

本文就是从单片机的功能强,体积小,可靠性高,面向控制和价格低廉等一系列优点入手,应用AT89C51设计了一防盗报警系统

2．应用场合:

家用防盗报警器主要应用在经常没人在家和一些仓库、商店等地方。

3．系统功能介绍:

本文研究内容

该报警器可对仓库、商店、住宅门窗自动监测，当门窗被开、玻璃被砸碎时，报警器发出警报声，并显示位置。

报警器可检测8点（门磁和振动监测），并有消音按键。

硬件电路设计有CPU最小系统设计（包括CPU选择，晶振电路，复位电路）门磁和振动传感器选择及接口电路设计和报警电路及消音电路设计。

软件设计有编程程序流程图和程序清单编写。

第2章CPU最小系统设计

总体设计方案

为完成上述系统功能，选择和设计传感器和单片机控制电路组成防盗报警系统。

此防盗报警系统可以用于宾馆、仓库、居民楼等场所，它能对监测点进行自动检测（可供32点监测），一旦出现盗情，能立即报警，并指示被盗的地点编号。

该防盗报警系统具有结构简单、可靠性高、成本低等特点。

若更换其它的传感器还可用于火灾报警、煤气泄漏报警等。

图2.1系统组成框图

各部分电路功能及作用如下：

门磁与振荡电路是家用防盗报警器必备的检测电路，具有检测灵敏，体积小，安装方便等优点，所以作为本次设计的首选检测电路。

显示电路采用2个7位LED显示，可供显示32个检测点，从而明确显示事故发生位置，便于及时实施防盗工作。

声音电路的设计采用蜂鸣电路，声音大，可以吓跑盗窃者，同时也可提高户内人员的警惕性。

电源部分的设计是方便用户使用直接接220V交流电源即可使用，不必担心电池没有电而失去了报警器的功能。

消音部分可采用按键式复位电路，避免检测电路误报时蜂鸣电路一直发声，造成影响。

主机选用AT89C51单片机，P3口接入32组门磁与振荡检测电路并联电路组经过放大器与门电路接入。

P1口连输出经芯片MC14543接2位LED数码显示器。

报警蜂鸣电路接于P3.7口。

晶振电路接于XTAL1XTAL2口，复位电路接于RESET口电源电路与VCC、GND连接。

CPU的选择

1.单片机选择

1）单片机接受A/D转换电路输入的数字信号，并将输入的信号进行处理和运算，以

控制控制电流或者控制电压的形式输出给被控制的单元电路，完成各项任务要求。

2）AT89C51单片机的性能及应用

AT89C51单片机温度测控仪采用Atmel公司的AT89C51单片机，采用双列直插封装（DIP），有40个引脚。

其主要特征如下：

（1）面向控制的8位CPU；

（2）一个片内振荡器和时钟产生电路，振荡频率为0—24MH；

（3）片内4KBFlashROM程序存储器；

（4）128B的片内数据存储器；

（5）可寻址64KB的片外程序存储器和片外数据存储器控制电路；

（6）2个16位定时/计数器；

（7）4个并行的I/O口，共32条可单独编程的I/O线；

（8）中断系统有5个中断源，可编为两个优先级；

（9）一个全双工的异步串行口；

（10）21个特殊功能寄存器；

（11）具有节电工作方式，即休闲方式和掉电保护方式。

图2.289C51单片机引脚图

VSS:

接地端。

VCC:

电源端。

正常操作及对FLASHROM编程和验证时接+5V电源。

P0口：

是双向8位三态I/O口。

在访问外部存储器时，可分时用作低8位地址线和8位数据线；

在FLASHROM编程时，它输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令。

P0口能驱动8个LSTTL门电路。

P1口：

是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

在对FLASHROM编程和程序验证时，它接受低8位地址。

能驱动4个LSTTL门电路。

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

在访问外部存储器时，它送出高8位地址。

在对FLASHROM编程和程序验证时，它接收高8位地址和其他控制信号。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，能驱动4个LSTTL门电路。

RST:

复位信号输入端，高电平有效。

当振荡器工作时，出现两个机器周期以上的高电平，就可以使单片机复位。

ALE/PROG：

地址锁存允许信号。

PSEN:

外部程序存储器选通信号。

EA/VPP:

访问内、外部程序存储器控制信号。

接高电平时，CPU访问并执行内部程序存储器的指令，但当程序计数器值超过0FFFH时，将自动转去执行外部程序存储器中的程序。

接低电平时，CPU只访问并执行外部程序存储器中的指令。

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。

数据存储器扩展

89C51片内有128B的RAM存储器，在实际应用中仅靠这128B的数据存储器是远远不够的。

这种情况下可利用89C51单片机所具有的扩展功能，扩展外部数据存储器。

89C51单片机最大可扩展64KBRAM。

本文中采用6264进行数据存储器扩展。

6264是8K*8位静态随机存储器，采用CMOS工艺制造，单一+5V电源供电，额定功耗200mW，典型存取时间200ns，为28线双列直插式封装。

6264与89C51的硬件连接图2.3所示。

6264的片选线CE1接89C51的P2.7，第二片选线CE2接高电平，保持一直有效状态，6264是8KB容量的RAM，故使用了13根地址线。

图2.389C51单片机系统扩展图

复位电路设计

单片机储器单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果RST引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。

可见复位的时间和充电的时间有关，充电时间越长复位时间越长，增大电容或增大电阻都可以增加复位时间。

为了保证系统可靠复位，在设计复位电路时，一般使RESET引脚保持10ms以上的高电平，单片机就能实现复位。

复位操作有两种情况，即上电复位和手动（开关）复位。

本系统采用手动复位方式。

图2.4复位电路图

时钟电路设计

单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:

内部振荡和外部振荡。

AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高。

增益反向放大器，引脚XTALl（X1）和XTAL（X2）分别是此放大电器的输入端和输出端。

该反向放大器可配置为内部振荡。

在其外接晶体振荡器（简称晶振）或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式。

由于采用内部振荡方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式。

图2.5时钟电路图

CPU最小系统图

图2.6　CPU最小系统

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。

如采用外部时钟源驱动器，XTAL2应不接。

有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

在闲置模式下，CPU停止工作。

但RAM定时器计数器串口和中断系统仍在工作。

在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。

第3章输入输出接口电路设计

门磁振荡传感器的选择

32组门磁振荡检测电路，并行输入，运用或门四个一组输入，只要有一个为高电平即可启动电路。

当有更多检测电路要加入时，可并联加入。

图3.1　防盗系统检测电路

防盗报警检测接口电路设计

A/D转换器选择

图3.2　ADC0809引脚图

ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行的A/D转换器件。

内有一个8通道多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。

它由比较器、逐次逼近器、D/A转换器及控制和定时5部分组成，输出具有TTL三态锁存缓冲器，可以直接连到单片机数据总线上。

模拟量检测接口电路图

图3.3　ADC0809与89C51单片机的接口电路

ADC0809与单片机的典型接口电路，由图3.2可以看出，其与单片机接口十分简单。

89C51单片机通过地址线P2.7和读，写信号来控制转换器模拟输入通道地址锁存，启动和输出允许，ALE为其地址锁存控制信号。

根据图3.3中的接线方案，8个模拟输入通道（IN0~IN7）的地址分别为7FF8H~7FFFH。

防盗报警输出接口电路设计

显示电路采用MC14543芯片进行译码输出，2位可显示32个数字代表的32个监测位置。

报警采用蜂鸣电路，可叫醒户主，采取防盗措施。

利用555振荡器产生振荡，可是蜂鸣器发出声响。

声音输出电路电路图3.2如下所示：

显示电路如图3.3

图3.2　输出声音电路

图3.3显示电路

第4章防盗报警系统软件设计

软件实现功能综述

根据总体设计方案，防盗报警系统包括主程序、读数子程序、显示报警子程序主程序主要用来进行初始化，设置口地址和控制字，并对检测结果进行核对和控制读数子程序用来读取门磁振动检测电路的输入数据进行分析显示。

显示报警子程序，利用芯片进行译码显示，转为BCD码后输出。

流程图设计

主程序流程图设计

图4.1　系统程序流程图

主程序主要用来进行初始化，设置口地址及其控制字，并对检测结果进行核对，控制，其流程图如图4.1

显示及报警流程图设计

显示和报警子程序主要用于对所查找的报警点进行显示报警，其流程程序图如图2.2所示。

图2.2　显示及报警流程图

程序清单

ORG0000H

START：

MOVP1，#0F0H；

MOVR3，#0D0H；

MOV20H，#02H

M1：

MOVA，R3

ACALLREAD；

JZN1

ACALLM2；

N1：

MOVA，R1

INCA

MOVR1，A

ACALLREAD

JZN2

ACALLM2

N2：

JZN3

N3：

JZN4

N4：

MOVR3，#0B0H；

MOVA，02H

DECA

JNZM1

SJMPSTART；

READ：

MOVP1，A；

CLRP1.4

ORLP1，#0FH

MOVA，P1；

SETBP1.4

ANLA，#0FH

RET；

M2：

MOVR0，A

LCALLDELAD1

XRLA，R0；

JNZM22

ACALLTLTC；

M22：

RET

TLTC：

MOVA，R1；

MOVR7，A

JNZL1

MOVR2，#00H

L1：

MOVA，R7

XRLA，#01H

JNZL2

MOVR2，#04H

L2：

XRLA，#02H

JNZL3

MOVR2，#08H

L3：

XRLA，#03H

MOVR2，#12H

LL3：

ANLA，#0F0H

RLCA

JCL4

MOVR3，#16H

L4：

JCL5

MOVR3，#00H

L5：

MOVA，R0；

RRCA

JNCL6

MOVR4，#01H

LCALLDIS

L6：

MOVA，R0

JNCL7

MOVR4，#02H

L7：

RRCA

JNCL8

MOVR4，#03H

L8：

JNCL9

MOVR4，#04H

L9：

DIS：

MOVA，R2；

ADDA，R3

DAA

ADDA，R4

MOVR4，A

MOV21H，#00H

HDISP：

MOVA，R4

ORLA，#07H

MOVP2，A

ACALLDELAD2

SWAPA

ORLA，#0BH

MOVP2，A

ACALLDELAD5

INC21H

MOVA，#0FFH

XRLA，21H

JZB1

SJMPHDISP

B1：

DELAD1：

MOVR5，#04H；

DELAD2：

MOVR6，#0F0H

DELAD3：

MOVR7，#0F7H

DELAD4：

NOP

DJNZR7，DELAD4

DJNZR6，DELAD3

DJNZR5，DELAD2

DELAD5：

MOVR5，#02H；

DELAD6：

MOVR6，#0FFH

DJNZR6，$

DJNZR5,DELAD6

第5章课程设计总结

单片机储器单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位。

参考文献

[1]梅丽凤等编著单片机原理及接口技术清华大学出版社2009.7

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冶金工业出版社,1981：

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