基于单片机的安全报警系统.doc

目录摘要- 2 -Abstract- 3 -1 绪论- 4 -1.1 课题背景- 4 -1.2 防盗报警系统的发展概况- 4 -2 红外防盗报警器- 5 -2.1 常见的几种红外传感器介绍- 5 -2.2 激光红外传感器工作原理- 6 -3 系统的硬件设计- 7 -3.1 硬件组成模块- 7 -3.2 系统硬件电路的选择及说明- 7 -3.3 红外激光发射电路的设计- 16 -3.4 红外接收电路的设计- 16 -3.5 时钟电路的设计- 17 -3.6 复位电路的设计- 17 -3.7 报警电路的设计- 18 -4 软件系统的设计- 18 -4.1 主程序工作流程图- 18 -4.2 系统的程序编写- 21 -5 结论- 23 -6 致谢- 24 -参考文献- 25 -摘要随着时代的不断进步，电子报警这门综合技术的正在不断的发展。与此同时，红外技术已成为先进科学技术的重要组成部分，由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强。防盗报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防区内的侵入行为，产生报警信号。本系统采用了激光红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用51系列单片机AT89S51，整个系统是在系统软件控制下工作的。因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。关键词：单片机；红外传感器；报警电路AbstractAlong with the advance of epoch, electronic alarm this door of comprehensive technology ongoing development. At the same time, infrared technology advanced science and technology has become an important part of, due to the infrared is not visible light, and therefore on the infrared detection monitoring, have good concealment, day and night can be used, and the anti-interference ability. Security alarm system using single-chip microcomputer control technology, automatic detection occurred in the invasion of the protection act, have a warning signal. This system USES a laser infrared sensors, its make simple, low cost, installation is more convenient, and properties of security is stable, strong anti-interference ability, high sensitivity, safe and reliable. Hardware part includes single chip microcomputer control circuit, infrared sensor circuit, drive the implementation of the alarming circuit, LED the control circuit components. The single chip processor 51 series AT89S51, the whole system is in the system software work under control. So in security, alert security devices such as in a wide range of applications. In addition, in the electronic security, human body detection, etc, pyroelectric infrared detector with its low prices, technology stable performance, etc by the masses of users and professionals welcome.Keywords：singlechip，Infrared sensor，alarm1绪论1.1 课题背景 随着时代的不断进步, 人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区都安装了智能报警系统, 因而大大提高了小区的安全程度 , 有效保证了居民的人身财产安全。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。此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。1.2 防盗报警系统的发展概况目前，国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，国内防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。但是与国外厂商相比还有很大差距。现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的市场份额。这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟，产品功能稳定、性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。智能化住宅保安系统具有较高的自动化技术水平及完善的功能，安全性、可靠性高。每个住户单元的防盗、防灾报警装置通过网络系统与小区管理中心的监控计算机连接起来，实现不问断监控。安防报警包括：门禁系统、红外门磁报警、火灾报警、煤气泄漏报警、紧急求助、闭路电视监控、周边防越报警、对讲防盗门系统等。2红外防盗报警器就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光，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。这种激光红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，激光红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。红外线报警器对温度敏感,温度越高的物体辐射出的红外线越强,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发反警。 2.1 常见的几种红外传感器介绍（1）红外探测器：红外系统的核心是红外探测器，按照探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。（2）红外测温产品：HEITRONICS 拥有40多年非接触红外测温经验，50多种红外测温仪和非接触红外测温系统可满足不同行业用户的特殊需求,提供最优非接触红外测温解决方案。在高性能和高品质的红外测温产品市场，来自德国的HEITRONICS以其在尖端领域应用中良好的品质纪录，被广泛公认为是世界一流的红外测温产品供应者而受到信任。 (3)压电传感器压电传感器(Piezoelectric sensor)是一种典型的有源传感器,它是以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下,电介质表面产生电荷,从而实现外力与电荷量间的转换,达到非电量的电测目的。压电传感器的应用:可分为单向力,双向力和三向力传感器.压电传感器的物理基础是压电效应,压电敏感元件感受力的作用而产生电压或电荷输出,即根据输出电压或电荷的大小和极性,就可确定作用力的大小和方向.由此可见,压电传感器可以直接用于测力,或测与力相关的压力 位移 振动加速度等.(4)磁电传感器磁电传感器可分为两大类,一类是基于铁芯线圈电磁感应原理的磁电感应式传感器,一类是基于半导体材料磁敏效应的磁敏传感器，磁敏管不但具有很高的磁灵敏度,同时能识别磁场极性;而且体积小 功耗低,因而具有广泛的应用前景。(5)光电传感器光电传感器(Photoelectric sensor)是一种将光信号转换成电信号的装置,它具有结构简单,性能可靠,精度高,反应快等优点,在现代测量和自动控制系统中,应用非常广泛,是一种很有发展前途的新型传感器。（6）飞思卡尔激光红外传感器此激光红外传感器具有微电流省耗，无误报，无漏报，探测距离远，工作稳定，性能可靠等特性。红外探头的防范区域是以其透镜始点，向外能够探测到长 度几米的范围内，在这区域内，只要是有人或动物在区域内活动，其散发的红外 线就能检测到，精准率极高而且无误。由于它具有这些优良特性广泛应用于仓库和家庭等场所的安全防范，本设计就采用的这种传感器。2.2 激光红外传感器工作原理激光红外发射与接收传感器如图1所示，正常工作时红外激光发射管发射的红外线能被接收管所接收到，此时红外接收管所输出的电压为高电平。当有人或动物挡住发射管所发出的红外信号时，接收管不能接收到信号，此时输出就会发生变化，输出为低电平，这时二极管就会发光，报警系统开始启动。图1 激光红外传感器原理图3系统的硬件设计3.1 硬件组成模块 本设计所包括的模块可划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块。电路结构可划分为：激光红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：激光电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图2总体设计框图所示： AT89C51复位电路信号检测电路报警执行电路LED发光显示放大驱动驱动图2 总体设计框图 处理器采用51系列单片机AT89S51。整个系统是在系统软件控制下工作的。当有人在设置的监测范围内经过时，激光红外探头辐射的红外光谱就会被遮挡住，红外接收探头就不能接收到红外信号，这时输出的电信号将会发生变化，这时在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动报警设备完成相应动作。此时报警器会一直发出报警蜂鸣声，为了保证安全性，已经启动的报警装置不能够自动解除，必须是人工手动解除报警信号。人工手动解除报警信号的方法非常简单，只需按一下复位键即可消除当前的警情。3.2 系统硬件电路的选择及说明硬件电路的设计见附图示，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： AT89S51、激光红外传感器、LED、按键、反相器74HC04、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复位电路等。其中D4为电源工作指示灯，D2，D3是报警指示灯，起报警指示作用，当P1.1脚被置低电平时，红灯开始报警，按键S作为电路复位键。3.2.1 AT89S51单片机的结构 AT89S51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大。AT89S51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。图3为AT89S51单片机的基本组成功能方块图。有图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。外时钟源 外部事件计数振荡器和时序OSC程序存储器4 KB ROM数据存储器256BRAM/SFR定时器/计数器 2 16 AT89S51 CPU 64 KB总线 扩展控制器可编程 I/O可编程全双工串行口内中断 外中断 控制 并行口 串行通信图3 AT89S51 功能方块图1. 中央处理器（CPU）中央处理器是单片机最核心的部分，是单片机的大脑和心脏，主要完成运算和控制功能。AT89S51的CPU是一个字长为8位的中央处理单元，即它对数据的处理是按字节为单位进行的。2. 内部数据存储器（内部RAM）AT89S51 中共有256个RAM单元，但其中能作为寄存器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。3. 内部程序存储器（内部ROM）AT89S51 共有4 KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据等。4. 定时器/计数器AT89S51 共有2 个16 位的定时器/计数器，可以实现定时和计数功能。5. 并行I/O 口AT89S51 共有4 个8 位的I/O口（P0、P1、P2、P3口），可以实现数据的并行输入、输出。6. 串行口AT89S51有1 个全双工的可编程串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。7. 时钟电路AT89S51 单片机内部有时钟电路，但晶振和微调电容需要外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。8. 终端系统AT89S51 的中断系统功能较强，可以满足一般控制应用的需要。它共有5 个中断源：2 个外部中断源/INTO和/INT1 ；3 个内部中断源，即2个定时/计数中断，1个串行口中断。由上所述，AT89S51虽然是一块芯片，但它包括了构成计算机的基本部件，因此可以说它是一台简单的计算机。ATMEL公司的AT89S51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装（DIP）形式，如图4所示。AT89S51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。图4 DIP 封 装 引 脚 图AT89S51单片机个引脚功能如下：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口当用于外部程序存储器或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AT89S51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（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。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。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：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，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存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。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，此间内部程序存储器。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。AT89S51单片机的主要特性： 与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 （1）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。（2） 芯片擦除 整个EPROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦除操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89S51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。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。3.2.2 AT89S51单片机的工作周期单片机有了硬件和软件就可以在控制器发出的控制信号作用下有条不紊地工作，控制信号必须定时发出，为了定时计算机内部必须有一个准确的定时脉冲。这种定时脉冲是由晶体振荡器产生的，并组成下面几种工作周期，如图5所示。图 5 振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期振荡周期：是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。 即由单片机的晶体振荡器产生的时钟脉冲的周期。状态周期：每个状态周期为振荡周期的2倍, 是振荡周期经二分频后得到的。 在一个状态周期中有两个时钟脉冲，通常称它为P1、P2。机器周期：一个机器周期包含6个状态周期S1S6, 也就是12个振荡周期。 在一个机器周期内, CPU可以完成一个独立的操作。 指令周期：它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。控制部件是单片机的神经中枢，以主振频率为基准（主振周期即为振荡周期），控制器控制CPU的时序，对指令进行译码，然后发出各种控制信号，它将各个硬件环节组织在一起。一般情况下，算术逻辑操作发生在时相P1期间，而内部寄存器之间的传送发生在时相P2期间，这些内部时钟信号无法从外部观察，故用XTAL2引脚振荡信号作参考。3.2.3 AT89S51单片机的工作过程和工作方式单片机工作过程遵循现代计算机的工作原理（冯诺依曼原理），即程序存储和程序控制。存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据, 通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的指令，加以分析并执行规定的操作。 单片机的工作方式有：复位、程序执行、掉电保护和低功耗、编程、校验与加密等方式。1复位方式通过某种方式, 使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。复位方式是单片机的初始化操作。单片机除了正常的初始化外，当程序运行出错或由于操作错误而使系统处于死循环时，也需要按复位键重启机器。MCS51单片机复位后, 程序计数器PC和特殊功能寄存器复位的状态如表1所示。 复位不影响片内RAM存放的内容, 而ALE、在复位期间将输出高电平。由表3.1 可以看出，复位后：(1)（PC）=0000H 表示复位后程序的入口地址为0000H，即单片机复位后从0000H单元开始执行程序；(2)（PSW）=00H， 其中RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，表示复位后单片机选择工作寄存器0组；(3)（SP）=07H 表示复位后堆栈在片内RAM的08H单元处建立；(4) P0口P3口锁存器为全1状态，说明复位后这些并行接口可以直接作输入口，无须向端口写1。定时器/计数器、串行口、中断系统等特殊功能寄存器复位后的状态对各功能部件工作状态的影响。 表 1 PC与SFR复位状态表寄存器复位状态寄存器复位状态PCABPSWSPDPTRP0P3IPIETMOD0000H00H00H00H07H0000HFFHXX000000B0X0000000B00HTCONT2CONTH0TL0TH1TL1SCONSBUFPCON00H00H00H00H00H00H00HXXH(0XXX0000B)单片机在时钟电路工作以后, 在RST/VPD端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位以及“看门狗”复位三种类型。前两种见 图6所示。 “看门狗”电路则是一种集成有单片机的电源监测、按键复位以及对程序运行进行监控，防止程序“跑飞”而出现死机而设计的电路。图6（a）上电复位电路 （b）上电/外部复位电路2程序执行方式程序执行方式是单片机的基本工作方式。由于复位后PC=0000H，因此程序执行总是从地址0000H开始，为此就得在0000H处开始的存储单元安放一条无条件转移指令，以便跳转到实际程序的入口去执行。3待机方式待机方式也称空闲方式，是一种节电工作方式。在待机工作方式中，振荡器保持工作，时钟脉冲继续输出到中断、串行口、定时器等功能部件，使它们继续工作，但时钟脉冲不再送到CPU，因而CPU停止工作。4掉电方式掉电方式，也被称为停机方式。在掉电方式中，振荡器工作停止，单片机内部所有功能部件停止工作。它同样是一种为降低功耗而设计的节电工作方式。待机方式和掉电方式都是为了进一步降低功耗而设计的节电工作方式，它们特别适合于电源功耗要求很低的应用场合。这类系统往往是直流供电或停电时依靠备用电源供电，以维持系统的持续工作。5. 编程和校验方式 对于内部集成有EPROM可以进入编程或校验方式。（1）内部EPROM编程编程时，时钟频率应定在3-6MHz的范围内，其余各有关引脚的接法和用法如下：P1口和P2口的P2.0P2.3为EPROM的4k地址输入，P1为8位地址；P2.4P2.6以及PSEN应为低电平；P0口为编程数据输入；P2.7和RST应为高电平；RST的高电平可为2.5V，其余的都以TTL的高低电平为准。EA/VPP端加+21V的编程脉冲，此电压要求稳定，不能大于21.5V，否则会损坏EPROM。在出现正脉冲期间，ALE/PROG端加上50ms的负脉，完成一次写入。（2）EPROM程序校验在程序的保险位未设置前，无论在写入的当时或写入以后，均可将片上程序存贮器的内容读出进行检验，在读出时，除P2.7脚保持为TTL低电平之外，其他引脚与写入EPROM的连接方式相同。要读出的程序存贮器单元地址由P1口和P2口的P2.0P2.3送入，P2口的其他引脚及保持低电平，ALE、EA和RST接高电平，检验的单元内容由P0口送出。在检验操作时，需在P0的各位外部加上电阻10k。（3）程序存贮器的保险位AT89S51内部有一个保险位，亦称保密位，一旦将该位写入便建立了保险，就可禁止任何外部方法对片内程序存贮器进行读写。将保险位写入以建立保险位的过程与正常写入的过程相似，仅只P2.6脚要加TTL高电平而不是像正常写入时加低电平，而P0、P1和P2的P2.0P2.3的状态随意，加上编程脉冲后就可使保险位写入。保险位一旦写入，内部程序存贮器便不能再被写入和读出校验，而且也不能执行外部存贮器的程序。只有将EPROM全部擦除时，保险位才能被一起擦除，也才可以再次写入。通过以上对单片机硬件系统的简单介绍，应该已经掌握了单片机的内部结构及工作的原理和过程，但是单片机要实现它的强大控制功能特性，只有硬件是不能工作的，还必须依靠它的指令才能发挥单片机的强大作用。下面介绍单片机的指令系统。3.3 红外激光发射电路的设计在发射部分电路中所采用的芯片是74hc04,此芯片共有六组反相器，当输入高电平时，其输出一个低电平，当输入一个低电平是那么就输出一个高电平。如图7所示为最基本的红外发射电路，激光调制管发射出的高电平信号经过反相器后输出一个低电平信号，这时激光发射管开始向外发射红外线。图7红外发射电路图3.4 红外接收电路的设计在接受部分中主要用到的器件是红外接受管，当红外激光发射管发出的信号被接收管接收后，接收管两引脚之间是程导通状态，输出的是一个高电平信号，LED管两端都是高电平，指示灯是熄灭。如果有人或障碍物在这之间经过，挡住了红外线的正常走向，接收管就不能接受到红外信号，这时接收管两个引脚之间有一定的压降，此时输出的是一个低电平信号，这时LED的阴极端是低电平状态，指示灯亮。设计图如8所示：图8红外接收电路图为了使此设计更具有安全性，本设计采用了双重保护设施，设计了两层红外报警器。由于红外激光具有平行性好，光强度高等特点，因此红外激光发射也具备发射距离较远，信号较好等优点。3.5 时钟电路的设计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。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us5。如图9所示为时钟电路。图9 时钟电路图3.6 复位电路的设计复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作6。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us7。本设计采用的是外部手动按键复位电路。如图10示为复位电路。图10 复位电路图3.7 报警电路的设计报警电路设计如下图所示，用一个蜂鸣器和一个三极管、电阻接到单片机的P1.1引脚上，构成报警电路，如图11示为声音报警电路。由2个发光二极管接上电阻后连上单片的P0.0和P0.1 引脚，外接VCC，当单片机的P0.0和P0.1引脚被置低电平后，发光二极管被点亮，起到报警作用。图11 报警电路图4 软件系统的设计4.1 主程序工作流程图按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图12所示：系统初始化手动关闭声光报警系统检测有无信号输入开始启动声光报警电路开始报警是否还有检测信号等待下次报警结束YNYN关中断图12 主程序流程图当系统检测到来的脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后，驱动声光报警电路开始报警,然后程序开始循环工作，检测是否还有下次触发信号，等待报警从而使报警器进入连续工作状态。用手工按键停止的声光报警的作用。手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如下图13所示：中断源发出中断申请INTO端有输入信号关闭报警恢复现场、开中断中断返回图13 中断服务程序工作流程图4.2 系统的程序编写#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit beep=P21; sbit LED1=P00; sbit LED2=P01; uint a=0,b=0,c=0;void delay(uint a); void delay(uint a) uint i,j; for(i=0;ia;i+) for(j=0;j100;j+); void main() beep=0; IT0=1; IT1=1; EX0=1; EX1=1; LED1=1; LED2=1; delay(800); EA=1; while(1) if(a=1) beep=beep; delay(180); LED1=LED1; if(b=1) beep=beep; delay(90); LED2=LED2; if(a=1 & b=1) | c=1) a=0; b=0; c=1; beep=beep; LED2=LED2; delay(300); LED1=LED1; EA=0; void baojing1() interrupt 0 beep=beep;LED1=LED1;delay(100);a=1; void baojing2() interrupt 2 beep=beep;LED2=LED2;delay(100);b=1;5 结论本设计研究了一种基于单片机技术的无线智能防盗报警器。该防盗报警器通过以AT89S51单片机为工作处理器核心，激光红外传感器，它是