基于AT89S51单片机的红外报警器的设计的课程设计

20计算机控制技术课程设计20计算机控制技术上课时间制定计策课程设计名称：基于AT89S51单片机的红外报警设计专业课级别：学生姓名：学号：指向讲师：课程设计位置：课程设计时间：计算机控制技术课程设计委托书学生姓名专业课学号标题基于AT89S51单片机的红外报警设计主题的性质任务来源子爵指导教师主要内容(参数)使用AT89S51单片机作为红外报警系统的关键组件，通过红外发射器驱动多谐波振荡电路的驱动电路，通过红外发射管，在分发区域发射红外线，通过接收端和接收端专用红外接收设备接收发射红外信号，通过放大电路放大和整形后锁定驱动数字门电路，输出报警信号和报警信号，即使现场入侵者离开，警报电路也会持续报警，直到有人取消警报为止。任务要求(进度)第1天：熟悉课程设计挑战和要求，查看主题的知识库。第2天：确定设计方案。要求对设计方案进行分析、比较、论证，绘制块图，简述工作原理。3-4天：根据确定的方案设计单位回路。还需要绘制单元电路，选择组件和组件参数，并详细说明每个单元电路设计。5天：完成课程设计报告。内容完整，图表清晰，文理流利，格式规格，方案合理，设计准确，长度6000字以上。请参阅注释资料徐爱军，彭秀华。SCM高级语言C51应用程序设计。-北京：北京航空航天大学出版社2006。建筑物苗族。51系列单片机设计实例-北京：北京航空航天大学出版社2006。黄志伟。制作传感器应用程序设计案例-北京：电子行业报道2006。多佛尔，陈玉林。基于AT89C51的智能无线安全警报J。电子设计应用2003审查意见系(教研室)主任签名：年月日摘褥子该设计将AT89S51单片机作为红外报警系统的关键组件，利用红外发送电路和红外接收电路，直接控制单片机运行状态，控制报警电路运行，起到最终报警的作用。关键字：单芯片、电源、红外对管、发射电路、接收电路、报警电路列表1简介12整体方案设计12.1硬件方案演示12.2选择微处理器32.3传感器选项53系统硬件设计6基于3.1 89S51单片机的总体设计63.2单片机控制电路63.3电源电路73.4红外发送电路73.5红外接收电路83.6报警电路94系统软件设计过程流程图115软件编程126汇总137参考文献14附录15引言1随着电子技术的发展，人类不断研究、创新记录，人们的安全意识也越来越高。红外线可以隐蔽，在露天收容所设计一束红外线，就可以容易地检测是否进出。设计这些设备的要点之一是：可以有效地判断是否有人进来了。二是尽量增加保护范围。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。警报可以使用声光信号。直接制造红外警报装置不仅实用，而且是很有意义的事情。同时，此次实验设计重视对微芯片工作原理及报警原理的理解，为今后单片机领域的学习和开发奠定了基础，提高了自己的实践能力和设计能力，培养了创新能力，丰富了自己的理论知识，将理论和实践相结合。该设计的重要意义是提高对单片机内部结构和运行状态的理解，同时对单片机的接口技术、中断技术、存储方法和控制方法有更深的理解。这次设计更深入地理解基本电路的设计过程，改善自己的设计哲学，丰富自己的理论知识，巩固所学的知识，进一步提高自己的手脑能力，为自己未来的学习和工作奠定基础，为自己的专业技能奠定基础。红外警报系统的要求如下：可靠性强。灵敏度高。成本经济；抗干扰能力；可以实现长期连续运行。使用AT89S51单片机作为控制中心，分析和判断红外传感器发送的信号，然后将其输出为声光信号，快速发现被盗危险并防止不必要的损失。这个设计有很多优点，简单，成本低，反应灵敏。2完整的程序设计2.1演示硬件方案设计1:基于红外对发射传感器的防盗报警红外和激光技术目前相当成熟，利用红外发射管发射一个光束，接收部能正常接收，表明系统正常，如果有人切断光束，接收部就不能接收光束，启动报警电路。设计2:基于单片机的红外报警设计图2-1红外报警硬件电路系统框架电路分为5个部分：1、电源电路2、脉冲红外发送和接收电路3、数据解码电路4、单片机系统5、声光报警电路1，电源电路：220V交流电源由变压器、桥式整流器、电解电容滤波器、三端电压调节器78L05变更为5V直流2、脉冲红外发送和接收电路：由运算放大器、电压比较器、过滤器、红外收发器组成3，微控制器系统：AT89C2051微控制器，重置电路，时钟电路4、声光报警电路：电压调节器电路、音频放大电路、扬声器、普通红色发光二极管配置通过比较，不使用单片机，设计过程更简单，与我们这次课程设计要求不一致，所以选择了方案2进行设计。2.2选择微处理器CPU是整个单片机控制系统的计算处理中心和控制中心，是控制系统中最重要的设备。该系统使用AT89C51作为控制系统的主机，因为控制系统简单，数据量也不大。AT89C51采用40针双列直插式(DIP)格式。与80C51针脚结构相同，如图2-2所示。图2-2 AT89C51逻辑针脚图每个接脚功能描述如下：1.电源和晶体运行VCC并验证程序时添加5VGND接地输入XTAL1振荡器的逆放大器XTAL2反向放大器的输出，输入到内部时钟生成器(使用外部振荡器时，XTAL1接地，XTAL2接收振荡器信号)RST:重置输入。振荡器重置设备时，保持RST脚2机器循环的高水平时间。ALE/PROG:访问外部存储时允许地址锁定的输出级别用于锁定地址的状态字节。在FLASH编程过程中，此管脚用于输入编程脉冲。通常，以等于振荡器频率的1/6的固定频率周期输出正脉冲信号。因此，可用于外部输出的脉冲或定时目的。但是，每次用作外部数据存储时，都会跳过ALE脉冲。要禁止eals的输出，请在SFR8EH地址中设置0。ALE仅在运行MOVX且MOVC命令为ALE时起作用。另外，这个大头针被稍微拉了一下。2.I/o(4个口，32个口)P0端口8位，排水管打开双向I/O端口。使用外部存储(ROM、RAM)时多路复用地址和数据分时。程序验证期间的输出命令字节(需要外部牵引电路)。P0端口(作为总线)可以驱动8个LSTTL负载。P1端口8位，准双向I/O端口。用于在编程/验证过程中输入子字节地址。P1端口可以驱动四个LSTTL载荷。80C51，P1.0T2是计时器的计数结束和位输入。计时器的外部输入端P1.1T2EX。读取两个特殊输入端的输出闩锁必须由程序设置为1。P2端口8位，准双向I/O端口。使用外部存储(ROM和RAM)时，最多输出8位地址。在编程/验证过程中接收父字节地址。P2端口可以驱动4个LSTTL负载。P3端口8位，具有内部牵引电路的准双向I/O端口。P3视口提供了各种替代功能。提供这些功能时，输出锁必须由程序设置为1。P3端口可以输入/输出4个LSTTL负载。3.弯弯曲曲的P3.0RXD(串行输入端口)，输入。P3.1TXD(串行输出端口)，输出。4.中断P 3.23354 int0外部中断0，输入。P3.3INT1外部中断1，输入。5.计时器/计数器P3.4T0计时器/计数器0的外部输入，输入。P3.5T1计时器/计数器1的外部输入，输入。6.数据内存门控P3.6WR低级别有效，输出，外部存储写入门控。P3.7RD低级别有效，输出，外部存储读取门控。7.控制线(共4条)输入以下内容：重置RST输入。振荡器重置设备时，保持RST脚2机器循环的高水平时间。EA/Vpp片外部程序内存访问允许信号，低级有效。编程时应用21V的编程电压。注：在加密方法1中，EA重置内部；锁定到。在EA方面保持高水平时，此内部程序内存。在闪存编程过程中，此针脚也用于应用12V编程电源(VPP)。输入，输出：ale/Prog 地址锁定允许信号，输出。艾耳以振动稳频速度的1/6输出，可用于外部输出的时钟或计时。在EPROM编程过程中，输入输入的编程脉冲(PROG)。艾尔能驱动八个LSTTL载荷。访问外部存储时，地址锁定允许的输出级别用于锁定地址的子字节。在FLASH编程过程中，此管脚用于输入编程脉冲。通常以等于振荡器频率的1/6的固定频率周期输出正脉冲信号。因此，可用于外部输出的脉冲或定时目的。注意：每次用作外部数据存储库时，都会跳过一个ALE脉冲。要禁止eals的输出，请在SFR8EH地址中设置0。ALE仅在运行MOVX且MOVC命令为ALE时起作用。另外，这个大头针被稍微拉了一下。如果微处理器没有在外部运行状态ALE，加载将无效。输出：PSEN片外部程序内存选择通信号，低级有效。从外部程序内存获取地址时，如果PSEN在每个系统周期中有效，程序内存的内容将发送到P0端口(数据总线)。PSEN可以驱动8个LSTTL负载。2.3选择传感器本设计的输入信号由发光(红外)二极管为核心的红外发射电路和以光(红外)敏二极管为核心的红外接收电路组成，正常情况下，前者发射的红外线由后者直接接收，因此，如果输入89s51微控制器的低水平，报警器将不起作用。外部(人)切断时，前者发送的光不能由后者接收，因此接收电路在89s51微控制器中输入较高的级别后，报警器将工作。3系统硬件设计基于3.1 89S51单片机的总体设计根据系统要实现的功能，系统分为5个电路(单芯片微机控制电路、电源电路、发射电路、接收电路、报警电路)。3.2单片机控制电路(a) AT89S51是ATMEL制造的用于清洁电气记录的8051兼容单芯片，内部程序代码容量为4KBAT89S51主要功能包括：1用于一般控制应用的8位单芯片2芯片内部时钟振荡器(在现有最大工作频率下最高12MHz)3内部程序内存(ROM)为4KB4内部数据内存(RAM)为128B5外部程序内存可扩展到64KB6外部数据存储可扩展到64KB732个双向I/o线和每个I/o控制85个中断向量源92个单独的16位计时器组101个全多任务串行通信端口118851和8752单芯片具有数据保密功能12单一晶片提供位元逻辑运算指令3.3电源电路系统直接由单片机控制，稳定的电压很重要，因此仔细设计了电源，如下图所示。图3-2电源示意图为了提高电压降特性，在电源的输入端添加电容器C10，在输出端添加电容器C1、C2，以改善负载的瞬态响应、防止自激振荡和减少高频噪声。电路中发光二极管使用输出电压作为电压保护装置，以保护低于额定电压或接地短路电压。3.4红外发送电路电路图如下：图3-3红外发射电路图VT7、VT8、R13整个发送电路的操作，如R16、C8、C9。系统通电后，VT7或VT8都必须转换为传导状态，如果VT7首先转换为传导状态，则电源将通过14、C8和VT7充电到C8。3.5红外接收电路该系统通过使用红外发送管发送的接收工作，因此需要将高性能红外接收电路安装在一起。电路图如下：图3-4红外接收电路图红外发送电路发送的红外信号在D3接收后进入VT2基极并放大，放大的红外信号由C5组合，进入VT1并再次放大，经过2级放大后接收的红外信号足够强，足以由C4整流至D1，D2构成的双电压整流电路，C7形成滤波的直流控制电压，由于该直流控制电压信号比CW1的电压调节器电压强，因此CW1的电压调节电压足够强。如果正在发射的红外信号被阻挡，D3无法接收红外信号，双电压整流电路没有信号输出，原始C7两端充电的电荷由R12放电。此时，CW1被切断，电流极小，