1、 jiangxinormaluniversity本科生畢業設計(論文) 題目： 光電式報警器的設計title: the design of photoelectric alarm院系名稱：物理與通信電子學院學生姓名： 學生學號： 專 業：電子信息工程 指導老師： 完成時間： 2011年4月 江西師范大學教務處制畢業論文聲明本人鄭重聲明：1此畢業論文是本人在指導教師指導下獨立進行研究取得的成果。除了特別加以標注地方外，本文不包含其他人或其它機構已經發表或撰寫過的研究成果。對本文研究做出重要貢獻的個人與集體均已在文中作了明確標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。2本人完全了解學校、學院有

2、關保留、使用學位論文的規定，同意學校與學院保留并向國家有關部門或機構送交此論文的復印件和電子版，允許此文被查閱和借閱。本人授權江西師范大學政法學院可以將此文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本文。3若在江西師范大學理電學院畢業論文審查小組復審中，發現本文有抄襲，一切后果均由本人承擔，與畢業論文指導老師無關。學位論文作者（簽名）： 年 月 日摘 要本系統是基于at89s52單片機控制的光電式報警器設計，主要由紅外發射部分、紅外線接收部分、聲光報警部分、顯示部分以及單片機組成,用紅外線接收管檢測發射管發出的紅外線。當發射電路發射的紅外線被事物遮擋時

3、，通過單片機系統控制報警電路和顯示電路運行。該系統具有安裝隱蔽、抗干擾、反應快、成本廉價、效果好等優點。所以光電式報警器可以作為一種防盜工具，在現實生活中具有實際意義。關鍵詞：聲光報警；防盜；紅外；單片機abstractthis system is based on at89s52 microcontroller photoelectric alarms, primarily by infrared emitting parts, sound and light alarm, infrared receiving parts, display section, and microcontrol

4、ler section, using by infrared receiver tube testing tube emit infrared. when you launch infra-red transmitter is screened through control alarm circuit and display circuits for microcontroller system running. the system has its advantages of installed hidden, anti-jamming, quick responses, low-cost

5、 and effective. photoelectric alarms can be used as a security tool, in real life meaningful.keyword: sound and light alarms; security; infrared; scm21目 錄摘 要iabstractii引 言11.課題研究背景1第一章 總體設計方案21.設計要求22.設計思路2第二章 硬件電路各部分電路設計31. 單片機at89s52電路系統31.1 at89s52的性能以及功能31.2 at89s52的主要結構及引腳功能41.3 系統復位電路62.聲光報警電路

6、63.led顯示部分84.紅外發射電路105.紅外接收電路11第三章 軟件設計121.主程序152.中斷服務程序16第四章 系統調試191.軟件調試192.硬件調試19結 論20參考文獻21附 錄22附錄a led顯示器的七段碼22附錄b 查詢單片機相關資料的網址22附錄c 原理圖23引 言1.課題研究背景隨著社會經濟的發展，人民的生活水平有了很大提高。家中的貴重物品增多，人民的防盜意識也逐漸增強。但是傳統的機械式（防盜網、防盜窗、掛鈴等）防盜報警裝置在實際使用中暴露出一些問題如影響樓房美觀，市容整容；影響火災救援通道；給犯罪分子提供便利的翻越條件；時間久了會有高空墜物的危險。所以作為新一代的

7、智能安全防盜報警系統就應運而生，并日益受到廣泛的關注和運用。光電報警器利用遮擋光敏元件產生的信號變化來觸發報警，光電式報警器是可以作為一種防盜工具，在現實生活中具有廣泛的應用前景。本課題嘗試用at89s52單片機設計一個對射式紅外線的光電式報警器，希望在保證人們財產安全方面達到實用的效果。2.紅外報警器的分類及原理紅外線報警器分主動式和被動式兩種1。 主動紅外報警器是一種紅外線光束遮擋型報警器，發射機中的紅外發光二極管在電源的激發下，發出一束經過調制的紅外光束(此光束的波長約在0.80.95微米之間)，經過光學系統的作用變成平行光發射出去。此光束被接收機接收，由接收機中的紅外光電傳感器把光信號

8、轉換成信號，經過電路處理后傳給報警控制器。由發射機發射出的紅外線經過防范區到達接收機，構成了一條警戒線。正常情況下，接收機收到的是一個穩定的光信號，當有人入侵該警戒線時，紅外光束被遮擋，接收機收到的紅外信號發生變化，經放大和適當處理，控制器發出的報警信號。目前此類報警器有二光束、三光束還有多光束的紅外柵欄等。最大的優點就是防范距離遠，能達到被動紅外的十倍以上探測距離。被動紅外報警器主要是根據外界紅外能量的變化來判斷是否有人在移動。人體的紅外能量與環境有差別，當人通過探測區域時，報警器收集到的這個不同的紅外能量的位置變化，進而通過分析發出報警。 第一章 總體設計方案1.設計要求a.采用雙光路結構

9、，當任一光路被遮擋時，報警器發出間歇式聲光報警。b.采用led顯示被遮擋的路數，無報警顯0，1路顯1，2路顯2，同時遮擋顯3。c.采用5v供電。 2.設計思路本設計以at89s52單片機為核心，采用直流5v供電。p1口的p1.0、p1.1作為接收信號的輸入口。上電后，紅外線發射電路開始工作，發射出紅外線（電信號轉化為光信號），接收電路接收到紅外線并轉化為電信號經反相器cd4069間接輸入單片機內。系統開始判斷信號是高電平還是低電平，為高電平時，顯示0不報警；低電平時，當只有其中一路的紅外被事物擋住，顯示相應路數的數字（1路顯示1、2路顯示2）并發出報警；兩路都被擋住顯示3，并發出報警信號。只有

10、當主人復位后系統恢復正常運行狀態。光電式報警器原理如圖1-1所示紅外線發射電路 單片機顯示電路紅外線接收電路反相器聲 光 報警 電 路圖1-1光電式報警器原理方框圖 第二章 硬件電路各部分電路設計at89s52單片機是一種低功耗、高性能的cmos8位微控制器，具有8k在系統可編程flash存儲器。使用atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80s51產品指令和引腳完全兼容。片上的flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上擁有靈巧的8位cpu和在系統可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應用系統提高靈活、有效的解決方案。1. 單片機at89s52電

11、路系統單片機p1口p1.0、p1.1連接紅外接受電路，p3.7 引腳與聲光報警電路相連，輸出方波脈沖信號驅動報警。p2口外接顯示電路，引腳18、19與晶振相連接，用于單片機內部定時計數，以形成1秒周期方波脈沖信號2；引腳9接復位電路。1.1 at89s52的性能以及功能1)主要性能3：a. 與mcs-51單片機產品兼容b. 8k字節在系統可編程flash存儲器c. 1000次擦寫周期d. 三級加密程序存儲器e. 32個可編程i/o口線f. 三個16位定時器/計數器g. 八個中斷源h. 全雙工uart串行通道i. 全靜態操作：033hzj. 低功耗空閑和掉電模式k. 掉電后中斷可喚醒l. 看門狗

12、定時器m. 雙數據指針2)功能：at89s52具有以下功能：8k字節flash，256字節ram，32位i/o口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，at89s52可降至靜態邏輯操作，支持兩種軟件可選擇節電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，ram內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。1.2 at89s52的主要結構及引腳功能單片機at89s52的引腳如圖2-1所示 圖2-1 at89s52引腳圖主要管腳介紹：1

13、）輸入輸出引腳p0口：p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫1時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，p0具有內部上拉電阻。在flash編程時，p0口也用來接收指令字節；在程序校驗時，輸出指令字節，需要外部上拉電阻。p1口：p1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1輸出緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p1端口寫1時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.1分別

14、作定時器/計數器2的外部技術輸入（p1.0/t2）和定時器/計數器2的觸發輸入（p1.1/t2ex）。p2口：p2口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p2端口寫1時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器使用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執行 movx dptr）時，p2口送出高8位地址。在這種應用中，p2使用很強的內部上拉發送1.在使用8位地址（如movx r1）訪問外部數據存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時

15、，p2口也接收高8位地址字節和控制信號。p3口：p3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p3輸出緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p3端口寫1時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用，在flash編程和校驗時，p3口也接收一些控制信號。如下表所示。表2-1 p3口的引腳及第二功能引腳號第二功能p3.0rxd（串行輸入）p3.1txd（串行輸出）p3.2int0（外部中斷0）p3.3int1（外部中斷1）p3.4t0(定時器0外部輸入)p3.5t1（定時

16、器1外部輸入）p3.6wr（外部數據存儲器寫選通）p3.7rd（外部數據存儲器讀選通）2）其他引腳vcc：電源正極、 gnd電源負極rst：復位輸入。晶振工作時，rst腳持續2個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，rst腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器auxr（地址8eh）上。 ale/prog：地址所存控制信號（ale）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（prog）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ale以晶振1/6的固定頻率輸出脈沖，可用作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時，ale脈沖將會跳過。如

17、果需要，通過將地址為8eh的sfr的第0位置1,ale操作將無效。這一位置1，ale僅在執行movx或movc指令時有效。否則，ale將被微弱拉高。這個ale使能標志（地址為8eh的sfr的第0位）的設置對微控制器處于外部執行模式下無效。psen：外部程序存儲器選通信號（psen）是外部程序存儲器選通信號。當at89s52從外部程序存儲器執行外部代碼時，psen在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時，psen將不被激活。ea/vpp:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000h到ffffh的外部程序存儲器讀取指令，ea必須接地。為了執行內部程序指令，ea應該接電源。在flash編

18、程期間，ea接12v電壓。xtal1：振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。xtal2:振蕩器反相放大器的輸出端4。1.3 系統復位電路復位電路是使系統處于初始化工作狀態，通常復位8052的復位有自動上電復位和人工按鈕復位兩種。本設計使用人工按鈕復位，如圖22所示。 圖22 復位電路2.聲光報警電路 聲光報警電路主要由ne555、三極管9014、蜂鳴器、發光二極管組成。利用ne555接成低頻多諧振蕩電路，振蕩的頻率為5：f=1t=1/(r1+2r3)c2=1hz （2.2.1）當單片機引腳p3.7輸出高電平脈沖時，振蕩電路產生多諧振蕩驅動報警系統。三極管9014作為開關，隨著ne555的

19、輸出引腳3的信號通斷。發光二極管閃爍、蜂鳴器也會發出斷續的聲音6，聲光并用同時報警。報警電路圖如圖2-3所示: 圖2-3 聲光報警電路 上面為p3.7輸出的波形，下面為ne555管腳3的波形 3.led顯示部分led顯示器是由發光二極管顯示子段組成的顯示器件。在單片機系統中通常使用的是七段led顯示器，這種顯示器有共陰極和共陽極兩種，如圖24所示。共陰極led顯示器的發光二極管的陰極接地，如圖24（a）所示，當發光二極管的陽極為高電平時，發光二極管點亮；共陽極led顯示器的陽極接+5v電源，如圖24（b）所示。通常的七段led顯示器中有8個發光二極管，1個發光二極管構成小數點，常用的七段led

20、顯示器的管腳如圖24（c）所示。從管腳ag輸入不同的7位二進制數，可顯示不通的數字或字符，通常把控制發光二極管的7位二進制數稱為七段碼為反碼，見附錄a7。 圖24 七段led顯示器管腳與結構報警器的顯示電路與單片機的p2口相連，數碼管使用的是共陰的并采用查表方式讀取顯示數字。正常時顯示0，當有人闖入擋住紅外線發射電路發出的紅外線，導致紅外線接收不到紅外線時，顯示電路顯示相應的數字；單獨1路（2路）光線被擋顯示1（2）；兩路光線都被擋是顯示3。相應電路如圖2-5所示8。 圖2-5 顯示電路4.紅外發射電路紅外發射電路由紅外線發射管組成將電信號轉換為光信號（不可見光紅外線），當接通電源就會立即產生

21、連續的紅外線。紅外線發射電路如圖2-6所示： 圖2-6 紅外線發射電路5.紅外接收電路紅外接收電路主要由紅外線接收管和反相器組成，主要功能是接收紅外發射電路發射的紅外線，并將接受到的光信號（不可見光紅外線）轉換為電信號（高低電平），經過反相器取反后在輸入單片機p0口。接通電源后，正常情況能接受到紅外線，此時電流通過紅外接收管將高電平加到反相器cd4069的輸入端，經過反相器后為低電平輸出管腳接到p1.0、p1.1腳，p1.0、p1.1為低電平。若有人闖入被遮擋，紅外線被中斷，紅外線接收管因檢測不到紅外線而截止，反相器輸入端為低電平，反相后輸出高電平。這時單片機系統判斷是那一路的光線被擋，進入中

22、斷系統。紅外線接收電路如圖2-7所示。 圖2-7 紅外線接收電路第三章 軟件設計軟件部分由主程序、中斷程序兩部分組成9。設計當檢測到有人闖入時，p2口通過查表得出相應被遮擋路數的數字并顯示出來；而p3.7產生高低間隔1s的脈沖信號驅動報警電路報警。間隔1s的脈沖信號時通過定時器t0工作于定時方式1，重復定時100ms十次實現。用工作寄存器r7做循環計數器，循環值為10（0ah）。t=100ms，定時器t0的初值為10：tc=216-t/12t0=216-tf0/12=216-5010-312106/12=15536=3cb0(h) (3.3.1)主程序流程圖如下圖所示開 始系統初始化哪一路有人

23、闖入？h / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / m啟動定時h / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / mh / m等待定時時 間到 時 間 到 否 ？ x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x =1x

24、=1x =1x =1x =1轉向報警x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8 圖31 主程序流程圖中斷程序流程圖如下圖所示保護現場0 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8

25、x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15

26、 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 200 5 10 15 20x = 0x = 0.4x = 0.8x =1h / m 15 20 重設設初值2q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q