1、陜西航空職業技術學院畢 業 設 計（論 文）論文題目： 紅外線防盜報警器 所屬系部： 電子工程系 指導老師： 李新慶 職 稱： 高級講師 學生姓名： 曹達 班級、學號: 08352-46 專 業： 航空電子設備維修 2010 年 11 月 10 日陜西航空職業技術學院畢業設計（論文）任務書題目： 紅外線防盜報警器 任務與要求：(1)在接收到紅外傳感器帶來的低電平信號時，可使圖中的綠燈由暗變亮，紅燈產生報警，可觀察到紅燈一閃一閃的。當報警結束后，綠燈亮起。(2)當人員外出時，可把報警系統設置在外出布防狀態，探測器工作起來,當有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設置在監測點上的紅外探頭將人體

2、輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機，經單片機處理運算后驅動執行報警電路使警號發聲。(3)紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設計的要點：其一是能有效判斷是否有人員進入；其二是盡可能大地增加防護范圍。 時間： 2010 年 11 月10 日 至 2011 年 6 月 20 日 所屬系部： 電子工程系 學生姓名： 曹勝泰 學 號： 08353-46 專 業： 航空電子設備維修 指導單位或教研室： 測控技術教研室 指導教師：李新慶 職 稱： 2010 年 11 月 10 日

3、摘 要隨著時代的不斷進步 ,人們對環境的安全性提出更高的要求 ,很多小區都安裝了智能報警系統 ,大大提高了小區的安全程度 ,有效保證居民的人身財產安全.目前國內使用的各類防盜、保安報警器基本都是以超聲波、主動式紅外發射/接收以及微波等技術為基礎.而這里所設計的被動式紅外報警器則采用了美國的傳感元件熱釋電紅外傳感器.這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線 ,并將其轉變為電壓信號,同時 ,它還能鑒別出運動的生物與其它非生物.熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報警裝置,也可以用于自動控制、接近開關、遙測等領域.本系統采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能

4、比較穩定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發現，同時它的信號經過單片機系統處理后方便和PC機通信，便于多用戶統一管理。本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。硬件部分包括單片機控制電路、紅外探頭電路、驅動執行報警電路、LED控制電路等部分組成。處理器采用51系列單片機AT89C51，整個系統是在系統軟件控制下工作的。關鍵詞：單片機；紅外傳感器；數據采集；報警電路目 錄摘 要31.1 課題背景51.2 防盜報警系統的發展概況61.3 設計任務及要求6第二章 紅外防盜報警器介紹72.1 基礎知識介紹72.1.1 常見的幾種紅外傳感器介紹7熱釋電紅外傳感器的原理92.1.3

5、 PIR的原理特性102.1.4 AT89C51單片機的概述11第三章 總體方案設計143.1 總體設計思路143.2 具體電路模塊設計153.2.2 放大電路的設計163.2.3 時鐘電路的設計163.2.4 復位電路的設計173.2.5 發光二極管報警電路的設計173.2.6 聲音報警電路的設計183.3 系統硬件電路的選擇及說明183.4 軟件的程序實現183.4.1 主程序工作流程圖18設計編程程序20第四章 軟件仿真224.1軟件介紹224.2 Protues 軟件與Keil uVision 的結合224.3 proteus 的工作過程224.4 Proteus 軟件所提供的調試手段

6、234.5 Proteus 和KEIL uVision3 軟件結合實例23第五章 結論25致 謝26附錄27參考文獻28第一章 緒論1.1 課題背景 隨著時代的不斷進步, 人們對自己所處環境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不時刻留意那些不速之客。現在很多小區都安裝了智能報警系統, 因而大大提高了小區的安全程度 , 有效保證了居民的人身財產安全。由于紅外線是不可見光, 有很強的隱蔽性和保密性, 因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用。此外,在電子防盜、人體探測等領域中,被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、技術性能穩定等特點而受到廣大用戶和專業人士的歡迎。1.2 防盜報

7、警系統的發展概況目前，國內市場上的防盜報警系統大部分是國外品牌，國內防盜報警產品廠商發展時間比較短，真正取得長足發展也是在2000年以后，特別是在2004年國內有些廠商迅速成長，投資規模和企業規模都在迅速發展和擴大。但是與國外廠商相比還有很大差距。現階段，大部分工程商安裝防盜報警產品時傾向于國外品牌，其中，安裝的國外產品主要來自美國、日本和韓國，這三個國家的產品占據我國報警市場的近80%的市場份額。這主要是因為，在產品供給市場上，絕大部分國外品牌來自美國和日韓，防盜報警產品在這些國家的發展已經非常成熟，產品功能穩定、性能完善，再加上進入我國是時間較早，所以在我國市場上占有相當大的份額。智能化住

8、宅保安系統具有較高的自動化技術水平及完善的功能，安全性、可靠性高。每個住戶單元的防盜、防災報警裝置通過網絡系統與小區管理中心的監控計算機連接起來，實現不問斷監控。安防報警包括：門禁系統、紅外門磁報警、火災報警、煤氣泄漏報警、緊急求助、閉路電視監控、周邊防越報警、對講防盜門系統等。1.3 設計任務及要求(1)該設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為數據采集、鍵盤控制、報警等模塊子函數。(2)本紅外線防盜報警系統由熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數據傳送、功能設定、本地報警等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊

9、、通信模塊、功能設定模塊等部分組成。(3)系統可實現功能。當人員外出時，可把報警系統設置在外出布防狀態，探測器工作起來,當有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設置在監測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機，經單片機處理運算后驅動執行報警電路使警號發聲。(4)紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設計的要點：其一是能有效判斷是否有人員進入；其二是盡可能大地增加防護范圍。當然，系統工作的穩定性和可靠性也是追求的重要指標。至于報警可采用聲光信號。第二章

10、 紅外防盜報警器介紹2.1 基礎知識介紹通過了解此基礎知識，會對防盜報警器設計的原件選擇有一個明確的思路，通過比較運用最佳原件，也對防盜報警器的設計有個整體思路。2.1.1 常見的幾種紅外傳感器介紹（1）紅外探測器：紅外系統的核心是紅外探測器，按照探測的機理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。熱探測器是利用輻射熱效應，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進而使探測器中依賴于溫度的性能發生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當元件接收輻射，引起非電量的物理變化時，可以通過適當的變換后測量相應的電量變化。（2）紅外測溫產品：HEITRONI

11、CS 擁有40多年非接觸紅外測溫經驗，50多種紅外測溫儀和非接觸紅外測溫系統可滿足不同行業用戶的特殊需求,提供最優非接觸紅外測溫解決方案。在高性能和高品質的紅外測溫產品市場，來自德國的HEITRONICS以其在尖端領域應用中良好的品質紀錄，被廣泛公認為是世界一流的紅外測溫產品供應者而受到信任。HEITRONICS 系列產品已廣泛應用于冶金，玻璃,造紙, 紡織, 橡膠, 木材, 制陶,塑料 涂層, 瀝青 建筑, 電子, 食品,石化，水泥等工業制造、科學研究和實驗領域。 HEITRONICS紅外測溫儀部分產品KT19系列-50C - 3000C 智能型紅外測溫儀 智能測溫系統 19種光譜范圍 實時

12、數字處理 5 ms響應時間 光學瞄準 ,帶激光瞄準 LCD顯示 可編程 ,RS232串行接口KT15D系列-50C - 3000C 通用型紅外測溫儀 通用測溫專家 19種光譜范圍 實時數字處理 響應時間50ms 可編程 RS232串行接口 緊湊型結構KTX系列0C - 2000C 集成型紅外測溫儀 響應時間50ms 全金屬外殼 抗電磁干擾 HD版適合在180C惡劣環境下工作 LS12系列-50C - 3000C 線性掃描式測溫儀 19種光譜范圍 實時數字處理 可編程 RS232串行接口 獨立使用遠端軟件遙控 KT18S50C - 2500C 光譜式紅外測溫儀 響應時間10ms 距離目標系數為4

13、00:1 光學瞄準 硅探測器(3)壓電傳感器壓電傳感器(Piezoelectric sensor)是一種典型的有源傳感器,它是以某些電介質的壓電效應為基礎,在外力作用下,電介質表面產生電荷,從而實現外力與電荷量間的轉換,達到非電量的電測目的.壓電傳感器的應用:可分為單向力,雙向力和三向力傳感器.壓電傳感器的物理基礎是壓電效應,壓電敏感元件感受力的作用而產生電壓或電荷輸出,即根據輸出電壓或電荷的大小和極性,就可確定作用力的大小和方向.由此可見,壓電傳感器可以直接用于測力,或測與力相關的壓力 位移 振動加速度等.(4)磁電傳感器磁電傳感器可分為兩大類,一類是基于鐵芯線圈電磁感應原理的磁電感應式傳感

14、器,一類是基于半導體材料磁敏效應的磁敏傳感器磁敏管的應用:不但具有很高的磁靈敏度,同時能識別磁場極性;而且體積小 功耗低,因而具有廣泛的應用前景.(5)光電傳感器光電傳感器(Photoelectric sensor)是一種將光信號轉換成電信號的裝置,它具有結構簡單,性能可靠,精度高,反應快等優點,在現代測量和自動控制系統中,應用非常廣泛,是一種很有發展前途的新型傳感器.(6)人體熱釋電紅外傳感器介紹和應用:在電子防盜、人體探測器領域中，被動式熱釋電紅外探測器的應用非常廣泛，因其價格低廉、技術性能穩定而受到廣大用戶和專業人士的歡迎。（7）無線紅外傳感器無線紅外傳感器又名無線紅外探測器無線智能幕簾

15、/廣角紅外探測器采用美國軍用紅外傳感器進行信號采集探測與摩托羅拉芯片組合集成單片機智能技術控制，自動溫度補償，微電流省耗，無誤報，無漏報，探測距離遠，工作穩定，性能可靠，外形精巧，美觀大方。機內設置電源外撥開關，外出設防可以接通電源，達到更加省電的效果。 它是根據人體紅外光譜而工作，當人體在其接收范圍內活動時，探測器輸出報警信號，廣泛用于銀行、倉庫和家庭等場所的安全防范。它是目前可靠性較高的產品，紅外探測部分采用報警器用傳感器和紅外專用處理IC。高頻發射部分采用最新聲表面（S）穩頻技術，配合成熟的外圍電路，使得產品具有紅外探測靈敏度好、誤報率低、高頻發射頻率穩定、發射功率大的特點。工作原理：紅

16、外廣角型探頭的防范區域是以其透鏡始點，向前散發120度，長12米的圓錐形的探測區域，在這區域內，只要是熱能動物在區域內活動，其散發的紅外熱能將被吸收。 幕簾型探頭工作原理：紅外幕簾型探頭的防范區域是以其透鏡始點，向前散發120度，長12米的圓錐形的探測區域，在這區域內，只要是熱能動物在區域內活動，其散發的紅外熱能將被吸收2.1.2熱釋電紅外傳感器的原理熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代發展起來的一種新型高靈敏度探測元件。是一種能檢測人體發射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這

17、個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路2。如圖1示為熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖。圖1 熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖本設計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結構。其工作電路原理及設計電路如圖2示, 在VCC電源端利用C1和R2來穩定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩壓元件穩定信號。當檢測到人體移動信號時，電荷信號經過FET放大后，經過C2，R1的穩壓后使輸出變為高電位，再經過NPN的轉化，輸出OUT為低電平。圖2熱釋電紅外傳感器原理圖熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數遠遠高于熱電偶，其內部的熱電元由高熱電系數的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及

18、鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產生的干擾 ，該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化 ，并將其轉換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結構上引入場效應管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉換為電壓形式 ，該電阻阻抗高達104M，故引入的N溝道結型場效應管應接成共漏形式，即源極跟隨器來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料制成一定厚度的薄片， 并在它

19、的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負極性的。2.1.3 PIR的原理特性熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數制成的探測元件，在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線中心波長為9-10um，而探測元件的波長靈敏度在0.2-20um范圍內幾乎穩定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7-10u

20、m，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測區域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經信號處理而輸出電壓信號。2.1.4 AT89C51單片機的概述（1）AT89C51單片機的結構AT89C51單片機是美國Atmel公司生產低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128 bytes的隨機存取數據存儲器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技術生產，兼容

21、標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，功能強大3。AT89C51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。圖2為AT89C51單片機的基本組成功能方塊圖。由圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成部分，其中包括CPU、存儲器、可編程I/O口、定時器/計數器、串行口等，各部分通過內部總線相連。下面介紹幾個主要部分。振蕩器和時序OSC程序存儲器4 KB ROM數據存儲器256 B RAM/SFR定時器/計數器 2 16 AT89C51CPU64 KB總線 擴展控制器可編程 I/O可編程全雙工串行口內中斷外時鐘源 外部事

22、件計數 外中斷 控制 并行口 串行通信圖3 AT89C51 功能方塊圖與封裝圖（2）AT89C51的管腳說明ATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式。AT89C51單片機是高性能單片機，因為受引腳數目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FLASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1

23、口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫1時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時，它利用內部上

24、拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入1后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INT0（外部中斷0）P3.3 INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3

25、.6 （外部數據存儲器寫選通）P3.7 （外部數據存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執行MOVX，MOVC指令時ALE

26、才起作用。PSEN：外部程序存儲器的選通信號端。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/VP：當保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，將內部鎖定為RESET；當端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時鐘源驅動器件，應不接。（3）振蕩特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放

27、大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。（4）芯片擦除整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。此外，AT89C51設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工

28、作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。我們常見的單片機就是51系列，但是他們根據類型和特性不同分為好多種,此次設計我們選擇了AT89C51單片機。MCS-51是指由美國INTEL公司生產的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產品，該系列其它單片機都是在8051的基礎上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到8031的名稱。INTEL公司

29、將MCS51的核心技術授權給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機，當然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行的單片機。89C51的特性像上面都羅列了，它的只讀存儲器即ROM是電可擦除的，也稱為FLASHROM，這就方便了我們的使用，第三章 總體方案設計3.1 總體設計思路本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為數據采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路結構可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數據傳送、功能設定、本地報警等功能。就此設計的核心模塊來說

30、，單片機就是設計的中心單元，所以此系統也是單片機應用系統的一種應用。單片機應用系統也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。從設計的要求來分析該設計須包含如下結構：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機、復位電路及相關的控制管理軟件組成；它們之間的構成框圖如圖4總體設計框圖所示： 圖4 總體設計框圖 處理器采用51系列單片機AT89C51。整個系統是在系統軟件控制下工作的。設置在監測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限

31、開關，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機。在單片機內，經軟件查詢、識別判決等環節實時發出入侵報警狀態控制信號。驅動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成相應動作。當報警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當警情消除后復位電路使系統復位，或者是在聲光報警10s鐘后有定時器實現自動消除報警4。3.2 具體電路模塊設計圖5 熱釋電紅外傳感器原理圖 放大電路的設計如圖6所示為最基本的放大電路，Vi是輸入電壓信號，Vo是輸出放大的電壓信號。圖6 放大電路圖 時鐘電路的設計XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和

32、陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。因為一個機器周期含有6個狀態周期，而每個狀態周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us5。如圖7所示為時鐘電路。圖7 時鐘電路圖 復位電路的設計復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后, 在RESET端持續給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作6。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復位信號持續時間應不小于2us7。本設計采用的是外部手動按鍵復位電路。如圖8示為復位電路。圖8 復位電路圖

33、發光二極管報警電路的設計 由4個發光二極管接上電阻后連上單片的RXD的引腳，外接VCC，當單片機的RXD引腳被置低電平后，發光二極管被點亮，起到報警作用8。圖9所示為發光二極管報警電路。圖9 發光二極管報警電路圖 聲音報警電路的設計如下圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片機的TXD引腳上，構成聲音報警電路，如圖10示為聲音報警電路。圖10 聲音報警電路圖3.3 系統硬件電路的選擇及說明硬件電路的設計見附圖示，從以上的分析可知在本設計中要用到如下器件： AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、按鍵、反相器74LS04、蜂鳴器等一些單片機外圍應用電路，以及單片機的手工復位電路等。其

34、中D1為電源工作指示燈，D2是正常工作指示燈，D3D6是起報警指示作用，當RXD腳被置低電平時，D3D6亮紅燈開始報警，同樣，TXD腳置高電平時聲音報警電路開始工作。電路設有2個按鍵，S1鍵作為倒計時的暫停鍵, S2鍵作為作為電路復位鍵。3.4 軟件的程序實現 主程序工作流程圖按上述工作原理和硬件結構分析可知系統主程序工作流程圖如下圖11所示；系統初始化聲光報警結束檢測有無信號輸入報警是否持續10秒開始啟動聲光報警電路開始報警是否還有檢測信號等待下次報警結束YNNYYN來的脈沖信號后，表示有人闖入監控區，從而經過單片機內部程序處理后，驅動聲光報警電路開始報警，報警持續10秒鐘后自動停止報警,然

35、后程序開始循環工作，檢測是否還有下次觸發信號，等待報警從而使報警器進入連續工作狀態。同時，利用中斷方式可以實現報警持續時間未到10秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。手工按鍵停止報警中斷服務程序工作流程圖，如下圖12所示；中斷源發出中斷申請關中斷、保護現場INTO端有輸入信號關閉報警恢復現場、開中斷中斷返回圖12 中斷服務程序工作流程圖設計編程程序1. 主程序清單如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200HMAIN: MOV IE,#81H ;CPU開放中斷，INT0允許中斷 SETB IT0 ;外部中斷為邊沿觸發方式 MOV

36、SP,#30H ;指針入口地址 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 ;監測輸入信號，是否有輸入信號 LA: ACALL DELAY ;延時消抖 JNB P1.0,ALARM ;再次監測輸入信號，若有輸入信號轉入報警子程序 AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;開始報警使運行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報警啟動CPL

37、 P3.0CPL P3.1;10S鐘定時: MOV 51H,#14H ;10S循環次數 MOV TMOD,#01H ;定時器T0定時 方式1 MOV TL0,#0B0H ;置50ms定時初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0 ;啟動T0 L2:JBC TF0,L1 ;查詢記數溢出 SJMP L2 L1:MOV TL0 #0B0H MOV TH0 #3CH DJNZ 51H,L2 ;未到10S繼續循環 SETB P3.0 ;10s到關閉報警 CLR P3.1 CLR P1.2 ;報警結束，正常運行綠指示燈亮 LJMP LP ;循環,繼續工作 2. 外部中斷INTO服務程序：PINT0:

38、 CLR EX0 ;外部中斷0服務程序開始，屏蔽外部中斷 PUSH PSW PUSH ACC JNB P3.2,LN ;監測是否有中斷輸入LN: LCALL DELAY ;延時消抖 JNB P3.2,LN1 AJMP LN2 ;無中斷輸入,中斷返回LN1: SETB P3.0 CLR P3.1 CLR P1.2 ;使報警結束，綠指示燈亮 POP ACC POP PSW SETB EX0 ;開放外部中斷0 LCALL LP ;在中斷繼續檢測是否有輸入信號LN2: RETI END第四章 軟件仿真4.1軟件介紹Proteus 是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具，它可以仿真51 系列、AVR，PI

39、C 等常用的MCU 及其外圍電路(如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，AD/DA，部分SPI 器件，部分IIC 器件.)。本文章基于ProteusPRO6.7SP3和KEIL uVision3 軟件。當然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應的仿真模型，用開發板和仿真器當然是最好選擇，可是對于單片機愛好者，或者簡單的開發應該是比較好的選擇。Proteus 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執行時單片機寄存器和存儲器內容的改變，而是從工

40、程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節的矛盾和現象。4.2 Protues 軟件與Keil uVision 的結合對于初次使用Protues 軟件的人可能還不知道如何設置，現在把設置步驟簡介如下，僅供參考(本文章只討論在單機上結合，在兩個聯網機器使用由于篇幅限制不在此討論)：設置步驟如下： (1) 把proteus安裝目錄下VDM51.dll ( C:ProgramFilesLabcenterElectronicsProteus6ProfessionalMODELS)文件復制到 Keil 安裝目錄的 C51BIN 目錄中;

41、(2) 編輯C51 里tools.ini 文件, 加入:TDRV1=BINVDM51.DLL(PROTEUS VSM MONITOR-51 DRIVER);(3)Keil uVision 里設置: project-options forproject-debug tab;(4) 選中use proteus VSM monitor 51( 如果想用兩臺電腦仿真,雙擊setting,輸入IP 地址 或者DNS name);(5) 載入proteus 文件;(6)proteus 里選擇DEBUG-use remote debug monitor;進入KEIL 的project 菜單option fo

42、r target 工程名。在DEBUG 選項中右欄上部的下拉菜選中 Proteus VSMMonitor-51 Driver。 在進入seting，如果同一臺機IP 名為127.0.0.1,如不是同一臺機則填另一 臺的IP 地址。端口號一定為8000 注意：可以在一臺機器上運行keil，另一臺中運行proteus 進行遠程仿真.(7)打開KEIL uVision, 按F5 開始仿真. 4.3 proteus 的工作過程 運行proteus 的ISIS 程序后，進入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設置view 菜單下的捕捉對齊和system 下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的p(從庫中

43、選擇元件命令)命令，在pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調整其相對位置，元件參數設置，元器件間連線，編寫程序;在source 菜單的Define code generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴展名等項目;在source菜單的Add/remove source files 命令下，加入單片機硬件電路的對應程序;通過debug 菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。Proteus 軟件所提供了30 多個元件庫，數千種元件。元件涉及到數字和模擬、交流和直流等。 4.4 Proteus 軟件所提供的調試手段 Proteus 提供了比較

44、豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數字信號。對于單片機硬件電路和軟件的調試，Proteus 提供了兩種方法：一種是系統總體執行效果，一種是對軟件的分步調 試以看具體的執行情況。對于總體執行效果的調試方法，只需要執行debug 菜單下的execute 菜單項或F12 快捷鍵啟動執行，用debug 菜單下的pause animation 菜單項或pause 鍵暫停系統的運行;或用debug 菜單下的stop animation 菜單項或shift-break 組合鍵停止系統的運行。其運行方式也可以選擇工具欄中的相應工具進行。對于軟件的分步調試， 應先執行debug 菜單下的s

45、tart/restart debugging 菜單項命令，此時可以選擇stepover 、step into 和 step out 命令執行程序(可以用快捷鍵F10、F11 和ctrl+F11)，執行的效果是單句執行、進入子程序執行和跳出子程序執行。在執行了start / restart debuging命令后，在debug 菜單的下面要出現仿真中所涉及到的軟件列表和單片機的系統資源等，可供調試時分析和查看。4.5 Proteus 和KEIL uVision3 軟件結合實例 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200HMAIN: MOV

46、IE,#81H ;CPU開放中斷，INT0允許中斷 SETB IT0 ;外部中斷為邊沿觸發方式 MOV SP,#30H ;指針入口地址 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 ;監測輸入信號，是否有輸入信號 LA: ACALL DELAY ;延時消抖 JNB P1.0,ALARM ;再次監測輸入信號，若有輸入信號轉入報警子程序 AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;開始報警使運行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報警啟動CPL P3.0CPL P3.1;10S鐘定時: MOV