单片机控制车库防盗门系统(硬件)_毕业设计.doc

东华理工大学长江学院毕业设计东华理工大学毕 业 设 计题 目 单片机控制车库防盗门系统（硬件） 英文题目 scm garage door system 系 别： 机械工程系 2东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 摘要摘 要随着人们生活水平的不断提高，汽车越来越成为人们生活中不可缺少的一部分。采用先进的技术和手段，实现一种经济实用，安全可靠、使用方便的控制车库，以保汽车的安全。车库防盗门系统中防盗、遥控密码锁尤其重要。科学技术的发展，特别是单片机技术和集成电路技术的日臻成熟，为防盗遥控技术提供了功能安全、操作方便、工作可靠、成本低廉的系统电路。无线遥控器（wireless remote control）顾名思义，就是一种用来远程控制机器的装置。现代的遥控器，主要是由集成电路电板和用来产生不同信息的按钮所组成。时至今日，无线遥控器已经在生活中得到了越来越多的应用，给人们带来了极大的便利。随着科技的进步无线遥控器也扩展到了许多种类，简单来说常见的有2种，一种是家电常用的红外遥控模式（ir remote control），另一种是防盗报警设备、门窗遥控、汽车遥控等等常用的无线电遥控模式（rf remote control）。发射与接收控制器模块无线电遥控器（rf remote control）是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。 本系统以at89s52单片机为核心，辅以电机控制卷帘门、键盘输入、对射式红外线防盗、震动防盗、无线遥控发射、接收等外围电路组成，实现了车库防盗门监控系统。关键词：at89s51、防盗、无线遥控东华理工大学长江学院毕业设计（论文） abstract abstractas people living standard rise ceaselessly, the car is becoming people is an indispensable part of life. adopted advanced technology and the means to achieve an economic and practical, safe and reliable, easy to use, to the garage to control the safety.the garage door locks, remote security system is particularly important. the development of science and technology, especially the microcontroller technology and integrated circuit technology mature gradually, for security control technology provides the functions of safe, convenient operation, reliable and low-cost system circuit. wireless remote wireless remote control (as), is a remote control device for the machine. modern remote, is mainly composed of integrated circuit panels and used to generate different information button. today, the wireless remote have in life got more and more application, give people a great convenience. with the progress of science and technology of wireless remote control also expanded into many kinds of common, simply have 2 kinds, 1 kind is commonly used household remote infrared remote control mode (ir), another kind is anti-theft alarm equipment, doors and windows, auto remote control of wireless remote control mode, remote control (rf). the emitting and receiving module radio remote controller (rf remote control) is using radio signals to the distance of the remote control device.at89s52 scm system as the core, with complementary motor control doors, the keyboard, duishe type infrared security, vibration security, wireless remote control transmitting and receiving circuit, such peripheral realized the garage door monitoring system.key words: at89c51 single-chip、guard against theft、telecontrol1东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 目录目 录 摘 要iabstractii目 录绪 论11 车库防盗门单片机控制系统总体方案设计31.1 毕业设计任务书31.2 系统设计原则31.3 研究的主要内容及拟解决的问题41.4 系统总体设计方案41.5 统的总体结构和框架图41.6 系统设计原理52. 车库防盗门硬件系统设计62.1. 主控芯片功能介绍62.1.1. at89c51芯片62.1.2. 无线遥控芯片pt2262、pt227292.2. 分模块详述系统各部分的实现方法122.2.1. 晶振电路设计122.2.2. 电源电路设计122.2.3. 报警电路设计142.2.4. 复位电路设计152.2.5. 键盘电路设计152.2.6. 防盗电路设计172.2.7. 无线遥控电路设计192.3.8 三相异步电动机212.3.9 继电器242.2系统设计原理图263. 系统软件流程图273.1 软件结构及流程27结 论29致 谢31参看文献30附录一 系统设计原理图315东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 绪论 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 绪论 绪论东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 绪论 近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展，人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强，造成偷窃现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民对家庭财产安全问题是否担忧。1东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 绪论 防盗报警系统时在探测到防范现场有能及时发出报警信号的入侵者是专用电子系统，一般由探测器（报警器）、传输系统和报警控制器组成。探测器检测到意外情况就产生报警信号，通过传输系统送入报警控制器发生声、光或者其它报警信号。探测器（报警器）的种类很多，按所探测的物理量不同，可分为微波、红外、激光、超声波和振动等方式；按电信号传输方式不同，可分为无线传输和有线传输两种方式。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用，这时红外线报警器的简易、灵敏度为人们所解决了不少问题。但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构，价格高昂，一般人们都难以接受，如果在设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必须为大多数需求者所利用，在人们的防盗和保证财产安全方面更加有效的作用。无线遥控，即是在控制端把控制指令以某种编码方式形成易于传输的信号，通过无线传输，在受控 解碼等处理形成相应的控制操作。无线控制方式多种多样，可以根据不同的应用需要采用适宜的方式。各种遥控方式的不同，主要在于信息的编码处理方式和信息的传输方式。所传信息的形式以及信息量的大小决定采用何种信息编码和处理方式，而信息传送的距离决定采用何种传输方式。对于无线遥控技术，当前基本上通过以下几种方式实现：红外线遥控方式、无线电遥控方式、超声波遥控方式和声音遥控方式。红外技术出现比较早，成本低，价格也具有优势。红外遥控具有以下优点：控制内容多，抗干扰能力比较强，不会发生任何误动作；响应速度快，不会对其他电器产生干扰从而影响用户使用；体积小，成本低，功耗小，与其它方式比可以降低功耗90%。但是他的缺点也很明显，在使用中需要保证遥控发射器和遥控接收器接收设备与一定的角度范围，中间不能有任何物品，否则就回阻挡红外线的传输，因为红外线不能穿透砖瓦水泥砌筑的墙体，这是日常使用中经常会造成不便，毕竟用户不希望在一定的角度范围内才能对对象进行操作，之外红外线方式也容易受到外界干扰。超声波遥控方式中的超声传感器频带窄，能携带的信息少，易于受干扰而引起误动作，同时该种房子作用距离短，通用性强可以互换因而不适应在灯具遥控中应用。声音遥控方式通用性强，作用距离短，能携带的信息少，易于受干扰而引起误动作，适应于通声控电灯开关的场合。无线电作为新一代的信息传送方式，具有扰射和穿透特性，只要在有效工作范围之内，无线设备就可以不受角度、方向和障碍物的限制而自由使用。并且采用特定的编码技术可以防止无线电波的相互干扰，抗干扰能力强。在本系统中通过一个对射式的红外线防盗和震动防盗来实现，主动式红外报警器是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就反弹回来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线静止不动的，也就是红外线又被不断反弹的，那么报东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 绪论 警器就不会报警。当有动的物体触犯了这根看不见的红外线的时候，探头就会监测到有异常，就会报警。震动防盗是一个水银开关来控制，只要有人撬动卷帘门，卷2东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 绪论 帘门就震动，震动就使水银开关接通，同时电路就接通，从而报警。它的任务是：用户先给密码锁设定一个密码，在外面的人要进门时，可以坐在键盘上直接输入密码或者就在红外遥控器键入代码，该密码与用户设定的密码比较，如果密码正确，则驱动电机执行开锁，人可以进门；如果密码不正确，则允许操作人员重新输入密码，则单片机通过报警电路给予报警。因此我们尝试用价格低廉、普遍的at89s51单片机控制的电路来设计主动式对射式的红外线防盗报警器和震动防盗报警，期望达到方便、实用的效果。东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 绪论 2东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 总体方案设计 1 车库防盗门单片机控制系统总体方案设计1.1 毕业设计任务书(1) 开/关门逻辑控制主控制系统，无线接收便携式遥控密码发送器，有线密码控制器，有线控制的红外异物感应器；(2) 有线密码控制器或便携式遥控器发送密码给主板控制器；(3) 主板控制器来实现开/关门、修改密码、锁定开门器等功能；(4) 主线路板、便携式遥控器及壁挂式有线密码控制器的控制程序加密。1.2 系统设计原则防盗门作为一项先进的高科技防范手段，在早期，一些经济发达的国家就已经应用于科研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等，特别是由于系统本身具有隐蔽性，及时性等特点，在许多领域的应用越来越广泛，防盗系统即要处于技术的尖端，具有智慧性，高可靠性，实时性，又要能符合实际需要。本毕业设计课题是车库防盗门系统，因此，结合实际应用情况，本系统的设计应遵循以下原则：(1) 系统的实用性防盗系统的内容应符合实际汽车的需要，不能华而不实，如果片面追求系统的超前性，势必造成投资过大，离实际需要偏离太远，因此系统的实用性是首先应遵循的第一原则。(2) 系统的实时性如果车库门禁系统中任何一个关键部位出现差错或停机将直接影响到整个单元用户的正常生活及安全，因此，车库防盗门各子系统应尽可能属于non-stop(不停机）系统，以保证工作正常运行。(3) 系统的完整性一个完成的车库防盗门系统是车库智能化形象的重要标志。功能完善，设备齐全，管理方便时设计应考虑的一个因素。(4) 系统的安全性车库防盗门系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时，还应符合中国或国际有关的安全标准，并可在非理想环境下有效工作。(5) 系统的可扩展性防盗系统的技术不断向前发展，用户需求也在发生变化，因此防盗系统的设计与实施应考虑到将来可扩展的实际需要，亦即：可灵活增减或更新各个子系统满足不同时间的需要，保持长时间领先地位。(6) 系统的易维护性防盗系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。系统的运转真正做到开电即可工作，插上就能运行的程度，而且维护过程中无需使用过多的专用的维护工具。3东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 总体方案设计 防盗系统在设计时结合目前国内的实际应用水平，使系统建成后能立即得到充4东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 总体方案设计 分的利用。采用合理的投资而得到最佳的效果适应未来发展的需要，满足现代都市人们生活的需要，做到经济实惠，安全可靠。1.3 研究的主要内容及拟解决的问题(1)主要内容就是如何通过单片机等自动控制领域的知识应用，实现车库防盗系统的管理与运行。通过硬件及软件技术，解决设计要求的各种功能，比如手动控制、遥控控制开门、关门的设计，红外报警，密码识别等技术部分。(2)硬件设计部分拟解决的主要的问题包括：如何设置密码识别功能，如何解决遥控密码锁功能，密码输入，红外线防盗报警，震动防盗报警，以及硬件原理图的设计。(3)软件设计部分就是要设计出满足上述要求的程序以供系统调用，拟解决的问题主要有红外线防盗报警，震动防盗报警，矩阵键盘扫描程序，电机驱动程序，遥控密码锁等等，以及程序流程图的设计。1.4 系统总体设计方案当汽车用户要打开车库时，来到卷帘门口，可以用遥控上的按键开启卷帘门，在同时系统关闭红外线报警和震动防盗报警，或者在主板上按要求输入预先设置好的密码输入密码，也可以开启卷帘门，如果在没有关闭红外线就靠近卷帘门或者撬卷帘门，系统都会发出报警信号。1.5 系统的总体结构和框架图无线发射与接收、电机驱动、红外线防盗、震动防盗构成本课题设计的基本车库防盗门系统控制单元设备。它由主控芯片at89c51、 pt2262、pt2272与相应的外围电路组成，因而，车库防盗门系统的功能实现也就主要取决于这部分的设计。报警电源电机单片机键盘接收电路驱动电路红外防盗无线遥控震动防盗复位图1-1 系统结构框图东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 总体方案设计 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） at89c51芯片 1.6 系统设计原理本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。软件部分对应的由主程序、开机初始化程序、键盘扫描程序、无线发射与接收程序等组成。硬件主要由单片机、矩阵键盘、红外线防盗报警、震动防盗报警、无线遥控发射、无线遥控接收、电机驱动等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现或者通过无线遥控密码来实现功能。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行比对，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到控制电机的电路控制开锁，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。2. 车库防盗门硬件系统设计在本章中分模块说原理图的设计原则、主控芯片的介绍，以及实现车库防盗门硬件系统的原理图，并做了分模块仔细介绍。2.1. 主控芯片功能介绍在下面分别介绍电路原理图中的主控芯片，at89c51芯片、pt2262芯片、pt2272芯片等。2.1.1. at89c51芯片根据本设计的要求，以及系统的设计原则，本系统采用at89c51单片机为本系统的主控芯片，结合外围电路，实现系统设计要达到的各种功能要求。at89c51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能cmos8位微处理器，俗称单片机。该器件采用atmel高密度非易失内存制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位cpu和闪烁内存组合在单个芯片中，atmel的at89c51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。38 at89c51 方框图：如图2-1图2-1 at89c51芯片方框图主要特性：与mcs-51 相容；4k字节可编程闪烁内存；寿命：1000写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0hz-24hz；三级程序内存锁定；128*8位内部ram；32可编程i/o线；两个16位定时器/计数器；6个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式。at89c51提供以下标准功能：4k字节可编程闪烁内存，32可编程i/o线，两个16位定时器/计数器。同时at89c51可降至0hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作方式。空闲方式停止cpu的工作，但允许ram，定时计数器，串行通信口和中断系统继续工作。东华理工大学长江学院毕业设计（论文） at89c51芯片 at89c51芯片引脚图：如图2-2图2-2 at89c51芯片引脚图 芯片的引脚描述：vcc：供电电压。 gnd：接地。 p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。 p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉 为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为第八位地址接收。 p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口用于外部程序内存或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。 p3口也可作为at89c51的一些特殊功能口，菜单如表2-1：东华理工大学长江学院毕业设计（论文） at89c51芯片 表2-1 p3口特殊功能引脚第二功能p3.0rxd （串行输入口）p3.1txd （串行输出口）p3.2/int0（外部中断0）p3.3/int1（外部中断1）p3.4t0 （记时器0外部输入）p3.5t1 （记时器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）p3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。 ale/prog：当访问外部内存时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时， ale只有在执行movx，movc指令是ale才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无效。 /psen：外部程序内存的选通信号。在由外部程序内存取指期间，每个机器周期两次/psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。 /ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序内存（0000h-ffffh），不管是否有内部程序内存。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea端保持高电平时，此间内部程序内存。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。 xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 xtal2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性: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。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，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。东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 晶振电路 2.1.2. 无线遥控芯片pt2262、pt2272pt2262/pt2272 是台湾普城公司生产的一种cmos 工艺制造的低功耗低价位通用编译码电路，pt2262/pt2272 最多可有12 位(a0-a11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441 地址码,pt2262 最多可有6 位(d0-d5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17 脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。编码芯片pt2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，译码芯片pt2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，vt 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，pt2262 不接通电源，其17 脚为低电平，所以315mhz 的高频发射电路不工作，当有按键按下时，pt2262 得电工作，其第17 脚输出经调制的串行数据信号，当17 脚为高电平期间315mhz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17 脚为低平期间315mhz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于pt2262 的17 脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ask 调制）相当于调制度为100的调幅。 pt2262/pt2272 特点: cmos 工艺制造，低功耗 外部元器件少 rc 振荡电阻 工作电压范围宽：2.6-15v 资料最多可达6 位 地址码最多可达531441 种 pt2262常用震荡电阻（直接接在osc1-osc2端）： 1.2m 3.3m 4.7m pt2272常用震荡电阻（直接接在osc1-osc2端）： 200k 680k 820k应用范围：车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其它电器遥控。 1、 编码译码芯片pt2262/pt2272芯片原理简介：pt2262的外形图：如图2-3图2-3 pt2262外形图pt2262的引脚功能：如表2-2表2-2 pt2262引脚功能名称管脚说明a0-a111-8、10-13地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”“1”“f”d0-d57-8、10-13数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉vcc18电源正端（+）vss9电源负端（-）te14数据启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效osc116震荡电阻输入端，与osc2所接的电阻决定振荡频率osc215震荡电阻震荡器输入端dout17编码输入端（正常时为低电平）pt2272的外形图：如图2-4图2-4 pt2272外形图pt2272的引脚功能：如表2-3表2-3 pt2272引脚功能名称管脚说明a0-a111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262一致,否则不能解码d0-d57-8、10-13地址或数据管脚,当作为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换vcc18电源正端（）vss9电源负端（）din14数据信号输入端，来自接收模块输出端osc116振荡电阻输入端，与osc2所接电阻决定振荡频率osc215振荡电阻振荡器输出端vt17译码有效确认 输出端（常低）解碼有效变成高电平（瞬态）2、pt2262/pt2272芯片的地址编码设定和修改在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路pt2262和译码pt2272的第18脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端pt2262和接收端pt2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的pt2262和pt2272的八位位址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将pt2262和pt2272的18脚设置相同即可，例如将发射机的pt2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的pt2272只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的d1d4端输出约4v互锁高电平控制信号，同时vt端也输出译码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 晶振电路设计 2.2. 分模块详述系统各部分的实现方法本课题设计是分模块进行的，有晶振电路设计、电源电路设计、报警电路设计、复位电路设计、键盘电路设计、防盗电路设计、无线遥控电路设计、三线异步电动机的选择、电动机的驱动电路设计等，下面主要是说明电路原理图中的各部分电路分模块介绍。2.2.1. 晶振电路设计晶体振荡器，简称晶振，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的倍频或分频后就成了计算机中各种不同的总线频率。 石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为芯片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。at89c51引脚xtal1和xtal2与晶体振荡器及电容c5、c6按图2-5所示的方式连接。晶振、电容c5c6及片内与非门（作为回馈、放大组件）构成了电容三点式振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容c5、c6的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在033mhz之间，电容c5、c6取值范围在530pf之间。根据实际情况，本设计中采用12mhz作为系统的外部晶振。电容取值为33pf。图2-5 晶振电路原理图东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 报警电路 2.2.2. 电源电路设计本设计是采用at89c51芯片，该芯片的是+5v直流电源驱动，所以需要把220v的交流电变成+5v的直流电源。为此需要桥式整流电路、滤波电路、稳压电路来实现。即直流稳压电源的构成框图：如图2-6 220v50hz电源变压器整流电路滤波电路稳压电路图2-6 直流稳压电源框图东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 电源电路设计 1、桥式整流电路 电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成桥式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。 桥式整流电路（如图2-7）的工作原理如下：u2为正半周时，对d1、d3 和方向电压，d1，d3 导通；对d2、d4 加反向电压，d2、d4 截止。电路中构成u2、dl、rfz 、d3 通电回路，在rfz 上形成上正下负的半波整洗电压，u2为负半周时，对d2、d4 加正向电压，d2、d4 导通；对d1、d3 加反向电压，d1、d3 截止。电路中构成u2、d2 、rfz 、d4 通电回路，同样在rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。 图2-7 桥式整流电路 如此重复下去，结果在rfz ，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半。2、滤波电路 交流电经过二极管整流之后，方向单一，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中。这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。 电容器是一个储存电能的仓库。在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。 3、直流稳压电源电路稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。 如图所示为1.2537v可调电源电路。它是可调式三端稳压器的典型应用电路，特点是性能好、工作稳定、体积小、东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 报警电路设计 制作安装简单方便，最大输出电流为l.5a，输出电压在1.2537v之间连续可调。它最适合做实验用电源。图中c3用于滤除rp上的纹波，提高电源输出电压的稳定性。由于某种原因当l7805c的输出端与输入端短路时，c2会通过l7805c内部放电而损坏芯片，d12可为c2提供放电回路。c4用来防止输出端产生自激。d12为保护二极管，用以防止输入端短路时容性负载上积存的电荷向l7805c放电。为了保证l7805c可靠工作。r20的阻值一般取120(或240)。输出电压vo表达式为：vo=1.25(1+r2rp)v。 在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电。本文设计中的直流稳压电源，它将频率为50hz、有效值为220v的单相交流电压转换为幅值稳定，输出电流为几百毫安培以下的直流电压。如图2-8图2-8 电源电路2.2.3. 报警电路设计在本系统中如果人为闯入车库或者人为的撬动卷帘门的话，系统会自动进入报警程序，发出连续的“嘀嘀嘀嘀”的声音，警示靠近者。at89c51的报警电路：如图2-9东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 复位电路 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 键盘电路设计 图2-9 报警电路2.2.4. 复位电路设计复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。复位电路可以实现上述基本功能。at89c51的复位电路：如图2-10图2-10 复位电路2.2.5. 键盘电路设计键盘电路：键盘是由若干按键组成的开关矩阵，它是微型计算机最常用的输入设备，用户可以通过键盘向计算机输入指令、位址和数据。键盘电路分独立式和矩阵式；独立式键盘，各按键相互独立地接通一条输入数据线，当任何一个键按下时，与之相连的输入数据线即被置0，而平时该线置1。独立式键盘电路配置灵活，软件结构简单，当功能键不很多时，采用该种方式比较合适。矩阵式键盘电路在键盘中按键数量较多时，为了减少i/o口的占用，在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。而本设计中采用的是4*4矩阵式键盘，如图2-11图2-11 4*4矩阵式键盘1、4*4矩阵式键盘识别东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 防盗部分图2-11中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的i/o口作为输出端，而列线所接的i/o口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。矩阵式键盘的按键识别方法确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。行扫描法行扫描法又称为逐行(或列)扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如图2-11所示键盘，介绍过程如下。判断键盘中有无键按下将全部行线p1.0-p1.3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。（注：“ 0-9”分别表示10个数字；“10”表示解除防盗；“11”表示开启闸门；“12”表示关闭闸门；“13”表示密码修改；“14”表示确定；“15”表示取消。）2、键盘扫描按键的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定的，如不妥善处理，将会引起按键命令的错误执行或重复执行。现在一般均用软件延时的方法来避开抖动阶段，这一延时过程一般大于5ms，例如1012ms。如果监控程序中的读键操作安排在主程序或键盘中断程子程序中，则该延时子程序便可直接插入读键过程中，如果读键过程安排在定时中断子程序中，就可省去专门的延时子程序，利用两次定时中断的时间来完成去抖动处理。东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 防盗电路设计组成键盘的按键有触点式和非触点式两种，单片机中应用的一般是由机械触点构成的。图2-12，当开关s未被按下时，key输入为高电平，s闭合后，key输入为低电平。由于按键是机械触点，当机械触点断开、闭合时会有抖动，key输入端的波形如图2-13所示。这种抖动对于人来说是感觉不到的，但对计算机来说，则是完全可以感应到的，因为计算机处理的速度是在微秒级，而机械抖动的时间至少是毫秒级，对计算机而言，这已是一个“漫长”的时间了。图2-12 按键图2-13 抖动为使cpu能正确地读出key的状态，对每一次按键只作一次响应，就必须考虑如何去除抖动，常用的去抖动的方法有两种：硬件方法和软件方法。单片机中常用软件消抖。2.2.6. 防盗电路设计防盗是保护物品的一种措施，本系统采用红外线防盗和震荡防盗来完成防盗功能。1、红外线防盗电路设计红外发光二极管（ired）发出的光波是不可见的，它所发出的峰值波长为940mm左右，属红外波段，与一般半导体硅光敏器件的峰值波长900mm相近，甚为匹配。从波长角度看，选用红外发光二极管来触发硅光敏器件是最理想的。红外发光二极管的电符号、外形与led相同。 红外发光二极管是在正向电压下工作的，它的正向特性与普通的二极管一样。它对施加几伏正向电压后，就会发出不可见的红外光了。当这束光被硅光敏组件接收到时，就可使硅光敏管有电流输出，也可使光控晶闸管导通。与led类似，红外发光管是电流控制器件，使用中应串接一只限流电阻r：r（euf）if 式中e为电源电压，uf为led的正向压降，if为led的一般工作电流从红外发光二极管的伏安特性曲线图2-14可查得if与uf的对应关系。一般来说，if在10ma时，uf都应小于1.3v.图2-14红外线发光二极管的伏安特性发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值ip，就能增加红外光的发射距离。提高ip的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度t，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲占空比约为1/3-1/4；一些电器产品红外遥控器，其占空比是1/10。减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。常见的红外发光二极管，其功率分为小功率(1mw-10mw)、中功率（20mw-50mw)和大功率（50mw-100mw以上)三大类。要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。用红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光-电转换组件，如红外接收二极管，光电三极管等。实用中已有红外发射和接收配对的二级管。红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离；反射式指发光管与接收管并列一起，平时接收管