智能楼宇无线报警系统设计毕业论文（设计）

1、智能楼宇防盗报警器系统的设计【摘要】随着微电子和网络技术的飞速发展，人们对居住环境的安全、方便、 舒展、提出丫越来越多的要求，家庭智能安全防范系统已经成为裨能小区建设 中不可缺少的一项，针对这一现象我设计了单片机防盗报警系统。本文设计了一种简单实用的防盗报警系统装置。该系统利用单片机防盗报 警系统，可以实现对64点进行自动巡回监测，一旦出现盗情，能立即报警并指示 被盗地点。硬件电路设计由多点检测电路、屮央处理单元、声光报警电路和数 码显示电路组成。本论文应用的硬件为at89c51单片机，红外线传感器rk2000, 由继电器和三极管组成的声报警电路和发光二极管组成的光报警电路，数字显 示电路由共

2、阴极数码管和译码器74ls48组成。它的主要工作原理是采用at89c51单片机为主控制器，信号采集由红外线 传感器rk2000经光电耦合器隔离掉干扰信号,把报警信息传给控制器，经判断、 核对，将结果送给报警电路，发出声光报警声信号并显示出事地点。【关键字】红外线传感器at89c51单片机报警器the intelligence severalstoried building guards against theft to report to the police the machine system research【abstract 】whit the network technically

3、and micro-electronics development, people put forward the more and more high request to the safety, convenience，comfort for the living environment, the family intelligence alarming circuit to have become the small area intelligence developments indispensability of an item. aim at this phenomenon i d

4、esigned the single-chip microcomputer guards against thief to the police system.this paper designed a kind of simple guard against thief and report to the police the system device practically. the system make use of the single-chip microcomputer guards against thief to report to the police system, c

5、an realize to cruises back to monitor automatically to 64 proceeding, once appear to stealing, it can report to the police immediately and instructions to the rob location. hardware circuit design is made up of examine the alarming circuit, central handle the unit, sound and light report to the poli

6、ce alarming circuit and show with the figures that the alarming circuit. this text used at89c51 single-chip microcomputer, the infrared ray sensor is rk2000, report to the police the alarming circuit constitute by give out light diode, arithmetic figure manifestation alarming circuit form totally ca

7、thode figures arithmetic figure manifestation alarming circuit from totally cathode figures tube with translate the code machine 74ls48 constitute.its main work principle is to adopts the at89c51 single chip microcomputer as a main controller, the signal collects to be spread by infrared ray sensor

8、rk2000 was given and get an electric shock by light the match the machine insulate to drop the interference signal, it take signal to the police information controller, through the judgment, check figures, give the result.【keyword】 infrared ray sensor at89c51 single-chip microcomputer alarmingcircui

9、tmi s3® i仑41.1选题背景41.2木文研究的主要内容5第二章方案论证52. 1总体方案52.2电路设计方案比较5第三章统硬件设计83. 1 at89c51 简介8at89c51单片机的外部结构9port2123.2多点检测电路设计133. 3光报警电路设计163. 4声报警电路设计203. 5数码显示电路设计203.6电源设计24第四章系统软件设计264.1防盗报警系统的工作流程264.2主程序274.3读数字程序284.4核对子程序284.5查找报警点子程序294.6显示及报警子程序32第五章抗干扰设计335.1内嵌抗干扰软件335.2输入输出干扰的抑制35结 mi吾36

10、至文 w37参考文献38前目如何解在决在当前每个家庭经济承受能力有限的情况下，建设满足防范功 能及可靠性需求的安全小区防范防盗报警网络系统，是当前急需解决的课题。 住宅小区防盗报警系统要求。当前，随着经济的发展，人民的生活日益改善， 人们对家庭生命财产安全越来越重视，采取了许多措施来保护家庭的安全。以 往的做法是安装防盗门、防盗网，但也存在有碍美观，不符合放火要求，不能 有效的阻止坏人的入侵。防盗报警系统是采用红外、微波等探测器，在一 些无人值守的部位，根据不同部位的重要程度和风险等级要求以及现场条件， 例如金融楼的贵重物品库房、重要设备机房、主要出入口通道等进行周界或定 方位保护。木方案是在

11、以上因数的基础上，所设计的可行实施方案。高灵敏度 的探测器获得侵入物的信号，以无线的方式将报警信号以声或光的方式传到中 心控制值班，使值班人员能及时的获得发生事故的信息，能达到报警信号的及 时可靠并准确无误的要求，是大楼的保安技防的重要技术措施。第一章概论1.1选题背景随着微电子和网络技术的飞速发展，建筑业的飞速前进，如何有效、经济 地提高我们居住环境的安全行对于广大人民群众而言具有重要的意义。中国安 居工程需要着力发展安全文明的小区的建设，社会治安的严酷现状，需要建立 安全的小区的报警网络体系。如何实现在当前每个业主经济能力有限的情况下, 造一个能满足预防功能及可靠性的需求的安全小区预防报警

12、网络系统，是r前 急需完善的难题。住宅小区防盗报警系统要求。当前，随着经济的发展，人民 的生活日益改善，人们对家庭生命财产安全越来越重视，采取了许多措施来保 护家庭的安全。以往的做法是安装防盗门、防盗网，但也存在有碍美观，不符 合放火要求，不能有效的阻止坏人的入侵。防盗报警系统是采用红外、微波 等探测器，在一些无人值守的部位，根据不同部位的重要程度和风险等级要求 以及现场条件，例如金融楼的贵重物品库房、重要设备机房、主要出入口通道 等进行周界或定方位保护。本方案是在以上因数的基础上，所设计的可行实施 方案。高灵敏度的探测器获得侵入物的信号，以无线的方式将报警信号以声或 光的方式传到中心控制值班

13、，使值班人员能及时的获得发生事故的信息，能达 到报警信号的及时可靠并准确无误的要求，是大楼的保安技防的重要技术措施。根据以上分析，对防盗报警系统的要求如下：1.广泛性一一即要求内每个 家庭的都能得到保护。2.实用性一一即要求每个家庭的防范系统能在实际可能 发生受侵害的情况不及时报警。并要求操作简便，环节少，易学。3.可靠性一 一即要求系统所设计的结构合理产品经久耐用、系统是可靠。4.投资可行性一 一即要求系统投资或造价能控制在家庭能承受的范围内。针对以上情况，使每一户居民有一个良好的工作、休息的环境，本着以人 为本的设计思想，我选择了一个防盗报警系统为毕业设计题目，以此来检验自 己所学的知识，

14、又为工作打下了坚实的理论知识与实际经验。本文详细的阐述 丫防盗报警系统的工作原理。本系统以at89c51单片机为主控制器，采用红外 线传感器做为探测器对64个点进行监测，当有人非法侵入后，传感器将探测到 的信号传输给报警电路和数码显示电路，进行报警和显示地点。此课题的主要a的是让我们通过这次毕业设计，结合我们所学的专业理论 知识，理论联系实际来完成这次设计。也可以说这次设计既是我们在投入工作 岗位之前的依次难得的实际学习的好机会，又是对我们以后进入工作岗位的一 次提前的考验，所以我们要尽最大努力完成我们这最后的答卷。1.2本文研宄的主要内容本文主要阐述了防盗报警系统的工作原理。本系统以at89

15、c51单片机为主 控制器，采用红外线传感器做为探测器对64个点进行监测。家中无人时，如上班 了，可把家庭报警系统设罝在外出布防状态，使所有的探测器都工作起来。对 于每个家庭可实现：当有人非法入侵后，传感器将探测到的信号传输给报警电 路发出报警声音和数码显示电路显示报警地点，保安中心立刻接收到警情，及 时进行处理，尽可能减少损失。木文第二章和第三章是主题部分，其中详细地叙述了硬件的选择及电路的 特点，软件的设计及编程。在整个设计中尽可能的把实际中发生的情况解决， 以实现其系统性能优越、结构简单、成本低的特点。木文第二章是方案论证部分，其中对系统的整体进行了详细的分析，并且 在器件选择方面进行了详

16、细的对比，论证了木文中所选器件的优点和必要性。本文的第三章是单片机防盗报齊系统的硬件设计部分。在本系统中主机选用的是 at89c51单片机，4线/7线译码器选用的是74ls48,数码显示部分我选用了共阴极数码管， 报警电路部分是由一片kd9561及放大器、扬声器共同构成的，多点检测电路选用8243 并行i/o 口，由于8243每片有4个口，每个口有4个点，故每片8243可监测16个点，所 以共需4片8243来实现对64个点的监测。第二章方案论证2.1总体方案根据设计要求，我系统的整体作了详细的分析。我的思路是主机选用at89c51 单片机，输入部分通过扩展8234并行i/o 口以达到对64个点

17、的监测。2.2电路设计方案比较2. 2. 1主机的选择8031片内并没有序存储器rom,操作时需外连一个程序存储器还有一片逻 辑电路373,外连的程序存储器大部分为eprom的2764系列。使用时若想对写 入到eprom中的任何进行修改，耍先用一种不常见的的紫外线灯把它弄干净， 完事后xi*可以写入。写入到外rom的存储器，存储器的作用是用来存储顺序控制、定时、计数和算术运算这样一些操作的命令，丑该系统的模拟式的一些 输入等是用来监控各类类型工厂的生产过程；但是有关的外部设置都应该于配 合工厂生产的需要而设定的，并ii应该具冇容易增加其各个功能的扩展的设计 原则。当本文的电气的体系构成了以后，

18、为了突出原件的最佳的操控，我们还需 认真拜谢cpu的的软件的程序。并i在可控逻辑编程器的的控制中，还需要注 意的是信号的处理，第一是是保证安全回路的信号的检测准确，检测出来的信 号能够反映出感应扶梯的冋路是否存在问题，以及发生毛病确切的位置在哪里 了，这样方便我们维修人员的后期维护，所以这是感应扶梯安全的运营的最先 的前提。其次是检测停止、上下、下、维护、润滑等信号。其次经过对输入信 号的加工处理，给出各种不同的信号，其中冇运行状态的显示信号于警报信号 等，因为这些警报的信号一旦产生，都是可编程逻辑控制器在依据种种的信号 通过软件程序加工分析得來的。所以那些设计的程序于程序之间需要保持密切 的

19、联系，必须协调、判断准确，才能达到对感应扶梯的完美控制。atmel公司的51系列还有at89c51、at89c1051等品种，这些芯片是在 at89c51的基础上将一些功能精简掉后形成的精简版。at89c2051取掉丫 p0门 和p2 口，内部的程序flash存储器也小到2k,封装形式也由51的p40脚该为 20脚，相应的价格也低一些，特别合适在一些智能玩具，手持仪器等程序不大 的电路环境k应用；at89c1051在2051的基础上，再次精简掉了串口功能等， 程序存储器再次减小到1k,当然价格也更低。对2051和1051来说，虽然简掉了一些资源，但他们片内都集成了一个精 密比较器，别小看这小小

20、的比较器，他为我们测量一些模拟信号提供了极大的 方便，在外加几个电阻和电容的情况下，就可以测量电压、温度等我们日常需 要的量。这对很多日用电器的设计是很宝贵的资源。atmel 的 51、2051、1051 均有多种封装，如 at89c51 有 pdip、plcc 和 pqfp/tqfp 等封装;2051/1051 有 pdip 和 s0ic 封装等。由于51系列单片机的内核都一样，所以在51单片机教材方面目前仍然沿 用intel mcs 8051单片机的书籍。开发软件和工具也是一样，我们统称为8051 开发系统、环境、等等均可是针对8051内核单片机的开发软件。单对at89c51 来说，在实际

21、电路中可以直接互换80518751，替换8031只是第31脚有区别, 8031因内部没有rom, 31脚需接地(gnd),单片机在启动后就到外面程序存储 器读取指令；而8051/8751/89c51因为部有程序存储器，31脚接高电平(vcc), 单片机启动后直接在内部读取指令。也就是51芯片的31脚控制着单片机程序 从內部读取还是从外部读取，31脚接电源，程序从内部读取，31脚接地，程序 从外部读取。其他无须改动。另外，at89c51替换8031后因不用外存储器，不必安装原电路的外存储器和74ls373芯片。本设计采用at89c51单片机为核心。at89c51单片机是一种带8k字节闪速可编程可

22、檫除只读存储器的低功能耗、高兴能cm0s8位控制器，该器件采用 atmel非易失性存储器制造,与工业标准mcs-51、8031、80c51、80c52单片机 的指令集和输出管脚相兼容。根据系统的实际情况，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置eprom 程序控制结构，会造成控制线不够，使用at89c51不需要外扩程序存储器，实 现了节省口线，简化硬件结构的目的。因此本系统以at89c51单片机作为微处 理器芯片，通过它实现对输出、输入的控制，以达到设计要求。111编程逻辑控制器主要是包括有数字的运算操作系统的组成的plc,主要 是用在了对工厂生产的机器的控制方面和生产过程的操控等等。同吋

23、也是电源, 线车等的名称简写。目前市场上有很多可编程控制器，西门子的s7-200系列的可编程逻辑控 制器应用在方方面面、各种情况中的监控、检测以及自动化的实现。西门子的 plc系列的巨大功能能保证其在任何情况k都能完美的运行尤其是独立或者与 其他系统配合实现各种难度系数的功能的实现。它的机构设计的非常紧凑、扩 展性能非常的好、便宜的价格、32个功能强大的模块和简单强大简单识别的操 作系统指令等等，让s7-200可控逻辑编程器能够满足一切的小范围的控需求。 因为西门子的这款plc应用y现在主流的mmc的存储数据系统和软件程序和 不用后期的维护这种强人的功能。所以此s7-200可控制逻辑编程器的电

24、压电源 有（22.4到29.8） v直流和（84到254） v交流这两种类，但是在plc的主机 cpu上还必须安装一个24v直流电源，因为这样可以穂点的为plc提供稳定 的电源，不收外界的影响，还冇很多连接传感器和执行机构等等需求的。它的 输出类型有一个晶体管（直流），继电器（直流/交流）2种输出模式。这样它可 用在一般的输入端子去为了采集到比cpu的扫描的周期更迅速的的脉冲的信 号，去处理高速的计数的功能。三路最大的脉冲输出为30khz,完全可以用来 驱动步进电机与伺服电机在工厂屮完成位置准确的定位。我们还可以在模块上 安装的电位器，用它來改变与其对应的及其特别寄存器屮的初始化，这样可以 完

25、成设置软件在运行吋的一些固定参数，比如计数器的吋间的设定值等等参数。 还可以完成时钟对信息进行详细的标记，详细的记载其运行的时间控制。cpu 的cpu226应用，它有24个输入/输出16, i/o共40分，增加通信端口数量， 通信能力大大增强。它可用于在小或中等大小的系统，具冇大量的点和更高的 要求。s7-200可控制逻辑编程器的优点在于：高稳定性；指令多简单操控，内置集成电密集等功能。方案三：可以选择红外传感器，rk2000是超小型360度吸顶式红外探测器, 它的探测范围：最大直径11米，自动调节脉冲间隔。具有abs塑料封装，微处 理器分析、自动温度补偿、热敏抗干扰保护。电脑控制，采用独一无

26、二的高超 探测算法，极优的探测性能和可靠性，完善的温度补偿，微波灵敏度可调，精 细的30个区广角菲涅尔透镜覆盖区：下视区110° , 360°全方位，超强抗电 磁辐射干扰和日光灯干扰，灵敏度（脉冲计数）可调，有一个步行测试指示灯。 稳定性和干扰非常好，尤其适合市内安装。技术参数：1. 工作电压：916vdc2. 电流消耗（12vdc吋）：15ma3. 报警输出继电器容限nc: 100ma24v4. 防拆继电器容限（nc）: 100ma24v5. 脉冲计数选择：1，2，36. 抗射频干扰（10mhz-lghz）: 30v/m7. 工作温度：-1（tc-55°c8.

27、贮存温度：-20°c-6（tc以上三个方案，还是第三个方案符合本设计的要求。2. 2. 3输出装置包括数码显示部分和声光报警部分。at89c51单片机传过的数字信号经译 码器后在数码显示管上显示出是哪点冇报警信息，并同吋启动报警装置发出报 警信号声。数码显示部分选用共隐极数码管，4线/7线译码器选用74ls48,当 cpu向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是 怎么控制显示器，则取决极管发光确定哪层冇报警；声报警部分是由三极管是 否导通控制的，三极管导通吋，继电器开关关闭扬声器发出报警声。第三章统硬件设3. 1 at89c51 简介硬件电路如图所示，主机选用

28、at89c51单片机，4线/7线译码器选用74ls48， 数码显示部分选用共阴极数码管，报警电路可选用一片kd9561及放大器、扬声 器來构成，多点检测电路选用8243并行i/o 口，由于8243每片有4个口，每 个门有4个点，故每片8243可监测16个点，所以共需4片8243来实现对64 个点的监测。at89c51单片机是一种带8k字节闪速可编程可擦除只读存储器的低功耗、 高兴能cm0s8位微控制器，该器件采用atmel非易失性存储器制造，与工业标 准mcs-51、8031、80c51、80c52单片机的指令集和输出管脚相兼容。由于将多 功能8倍cpu和闪速存储器组合在单个芯片屮。atmel

29、的at89c51是一种高数 的微型控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活行高且低廉的方案。一、主要特征：1. 与mcs-51系列产品兼容2. 4k片内可擦写存储器（flash） 一可以被重写1000次3. 工作吋主要吋钟频率在0hz24mhz之间4. 三态程序锁5. 128*8bitsn 内部 ram6. 32条可编程的i/o引脚7. 2个16bits定时器/计数器8. 6个中断源9. 可编程的串口通信10. 低功耗空闲状态和低功耗停机状态at89c51没有静态逻辑，可以从低到零频率的条件下工作，支持两种软件可选的省电模式。字闲置模式下，cpu停止工作，但ram定吋器/计数器串口和屮断系统

30、仍在工作。在掉电模式下，保存ram的内容并且冻结振荡器,禁止所有其他片内控制单元功能，直到k一个硬件复位为止。at89c51单片机的外部结构at89c51单片机为40引脚芯片。其管脚分布见图。1. 电源：单片机使用的是5v电源，其中正极接40引脚，负极（地）接 20引脚。2. 振荡电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作， 在单片机内部己集成了振荡器，使用晶体振荡器。3. 位引脚：因为单片机应用系统工作时，会经常要求进入复位工作状态， 所以系统的复位电路要求能准确可靠地工作。另外单片机的复位状态于 应用系统的状态是密切相关的，因此必须了解单片机的复位电路。单片 机的复位都是靠外

31、部电路实现的，时钟电路工作后，只要在单片机的rst引脚上出现24个时钟振荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机就可 以实现初始化状态复位。p1.0/t2 p1.ia2ex/ss p1.2/eci tp1.3cexd p1.4/cex1p1.5/cex2/miso p1.6/cex3/sck p1.7cex4zmosirst p3.0/rxd p3.1/txd p3.2/int0 p3.3zinttp3.4/t0 £ p3.5/t1 p3g涵p3.7/rd xtal2 _ xtal1 vss1 402 39j3 38j4 375 36i6 35j7 348 33q321031m a

32、t89c51ed2,c12 pdil40 29j13 2814 27115 2616 2517 2418 2318222021jvccp 0.0/add pd.1/ad1 p0.2/ad2p0.3/ad3p0.4/ad4p0.5/ad5p0.6/ad5p0.7/ad7eaale/progpsenp2.7/ad15p2.6/ad14p2.5/ad13=2.4/ad12p2.3/ad11p2.2/ad10p2.1/ad9p2.c/ads图3-1 at89c51单片机引脚配置图3. ea引脚：ea引脚接到正电源端。至此，一个单片机就接好，通上电， 单片机就还是工作了。二、at89c51单片机管脚功能

33、：按其引脚功能可分为三部分：1、i/o 线：p0、pl、p2、p3 共 4 个 8 位口portop0 口是双向8位三态i/o 口。p0门各位用来输出片外存储器地址的低8位 a7a0。当p0 口中控制线为高电平，p0 口各位用作高电阻抗输入。p0 口也可以被设定为外部程序存储器和数据存储器低8位地址/数据线。 p0门在这种模式十'有内部上拉电阻。在hash设计中p0 口可以接收代码字节，并且输出代码字节在程序中确认。 外部上拉电阻被命令在程序中确认。portlpl 口是一个8位双准向i/o 口内部有上拉电阻。pl 口能驱动（吸收或输出 电流）4个lsttl负载。p1 口作为高电平时有内

34、部上拉电阻将片内脚电平拉高 到1且设置为输入。作为输入，由于p1 口各位具有a部有上位电阻，因此在先 向它写入“1”后作输入，使输出管截止。p1 口也可以收到低八位地址字节在flash设计屮并确认。vccu?1920216mhzcio22pfcll22pfc1222uf:c1322ufr153ikr15410k图3-2振荡电路与时钟电路port2p2 u是一个8位准双向i/o 口内部有上位电阻。p2 口可以驱动（吸收或输 出电流）4个lsttl负载。p2 口作为高电平时由内部上拉电阻将片脚电平拉高 到1且设置为输入。作为输入，由于p2 口各位具有内部有上拉电阻，因此在先 向它写入“1”后作为输

35、入，使输出管截止。当访问片外程序存储器和数据存储器时p2 u用16位地址（movxdftr）的 高八位地址。在这个应用程序强大的内部上拉电阻置“1”。当访问片外数据存 储器时用8位地址（movxrt）,只有采用特殊方法p2 u才能给p2 ij送内容。 p2 u也可以收到高8位地址和一些控制信号在flash设计中并确认。port3_p3 u是一个位准双向i/o 口内部有上位电阻。p3 口能驱动（吸收或输出电 流）4个lsttl负载。p3 u作为高电平时由内容上拉电阻将片脚电平拉高到1 且设置为输入。作为输入，由于p3 口各位具有内部有上位电阻，因为在先向它 写入“1”后作为输入，使输出管截止。p

36、3 口收到一些控制信号为flash存储 并确认。 _2、控制总线：psrn （片外取指令控制）；ale （地址锁存控制器）；ea （片 外存储器选择）；reset （复位控制）3、电源及时钟:vcc、vss、xtal1、xtal2其应用特性：i/o线不能都用做用户i/o线t/0的驱动能力。p0 1_1驱动8个ttl门电路；pl、p2、p3则只能驱动4个 ttl 门。p3u是双重功能口，其双重功能如下图所示：表3-1 p3 u双重功能图port pin （口线）alternate functions （第二功能）p3. 0rxd （串行输入口）p3. 1txd （串行输出口）p3. 2tnto

37、（外部中断0输入）p3. 3int1 （外部中断1输入）p3.4to （定时/计数器0输入）p3. 5t1 （定时/计数器1输入）1)3.6wr （片外数据存储器写脉冲）p3. 7rd （片外数据存储器读脉冲）由于变频器无故障，所以按设定程序去工作，即应该在额定转换速率去 运行时，经过km3的上电，但是当工作人员维护或着爬行状态、或者向上、或 向下运动时，完全能使用变频器供电的方法，当变频器发生问题，经过km3 的上电，不用通过变频器来提供电能，保证自动扶梯的正常工作。变频器在系统的主要功能是用来调整自动扶梯的速度，我们可以在自动扶 梯的时候向负载的应用极低的频率和低电压的电机来供电，自动扶梯

38、的运行速 度慢。于此同时，当自动扶梯系统空载的时候就能够起到良好的节约能源的作 用，同时会致使电梯启动与运行的平稳，扶梯不停止的运行，这样，顾客不会 误以为感应扶梯坏了的假象，当在感应扶梯口处的红外线传感器检测到有物体 经过扶梯的时候，感应扶梯的系统便己经开始提升速率了，自动扶梯从低速开 始到额定转速，此时可用于设置可编程控制器，设定的时间可以是2到4秒左 右。当有人正要踏入扶梯踏板的时候，这是我们的扶梯己接近或达到了额定的 速度。所以这样做就会避免了在扶梯上加速过程中，人们会站不稳的情况，所 以保证了人员的安全。当plc检测到扶梯空载的时间到达了设定的时间的时 候.传送出命令给mm440,会

39、使扶梯的额定的速率变回缓慢速率，这样既可节 约用电，又可降低机械的损耗，适当的加长了感应扶梯的使用时间。3. 2多点检测电路设计多点检测电路设计，采用rk2000型红外线传感器进行人体探测报警。接通 电源后，电路处于开机状态，如果有人进入探测区，人体辐射的红外线被传感 器探测到，传感器将会把信号发送单片机，经过处理后将结果送给输出电路进 行声光报警和显示地点。本设计须对64点进行检测，所以单片机需扩展i/o 口， 故选择8243作为扩展芯片。1.8243芯片介绍8243是intel公司为mcs-48系列单片机设计的一种廉价的i/o扩展器， 稍加改变也可以实现同mcs-51的接口。使用一片824

40、3可以通过mcs-51单片机 的p2.0p2.5扩展4个4位的i/o接口，可以方便地使用bcd码的i/o操作， 例如bcd码拨盘开关8243是24片脚芯片，其引脚如图所示。89101112131415161718192021227p4.0p4.1p4.2p4.3p2.0p5.0p2.1p5.1p2.2p5.2p5.3p6.0p6.1p6.28243p3.3p6.3progp7.0p7.1p7.2p7.3cslalz 2a1 3a14/ 4a1图3-3 8243管脚图功能如下：prog：地址/数据传送选通信号线。p2.0p2.3:数据/地址和控制信号输入端，有prog信号控制选择。p7. 3p4

41、. 0: 4 个 4 位双向 t/0 口。cs：片选信号。8243通过其4个口 p2. 0p2. 3以及一根控制线prog与单片机连接。p2. 0 p2. 3是4位双向口，这4跟线是与.单片机相连的4位总线，在这4根线上分吋 传送单片机的指令操作码、口地址和数据。8243的工作时序及第一个4位格式 入图所示。prog 1£p2. 0-p2. 3操作码和口地址为i/o 口数据阁3-4 8243芯片操作时序阁表3-2 8243芯片p2 口传送控制命令时各位的定义8243工作时序及第一个4位 数格式多点检测电路如阁3-5所示p2. 1p2. 0地址码p2. 3p2. 2指令码00 400读

42、01口 501写10 610或11 711与fcljl-c=.jjkv*廉.lj j > 4 j j > u u > j j j z3hn mhmps(vkfvipi例舛pl.ljj> 4 j j fmmnm mmpsm> j j jb，c9uuw>hiwjpijiuiam«csimity"tt "h 73i ji»77 73-> 4 j j > 4 j j > u u > 4 j j zmzz 外朽fvkfvk 例p1p1f1pj>w.lmjwjij4ima)ct-> j j j

43、> 4 j j u > j j j mwnm whwhrbirla:fi4hhhftlsj<=>ikjj«pftlsj图3-5多点检测电路在8243中，p4p7为4个4位扩展器。p2. 0p2. 3用于传送口地址（2 位）、操作码（2位）和数据（4位），prog是控制端。当prog由高电平变为低电平 时，地址和操作码通过p2.0p2.3锁入8243。若为写操作，只要指令一译出，就 把被寻地址门的输出断开，而把输入缓冲器接通，门的状态可通过缓冲器读入到 cpu。当prog由低电平变为高电平吋，结束读操作，把被寻址口的输入缓冲器断开。4个门地址用2位二进制码表示，

44、4种操作也用2位代码表示，姑地址和操 作代码合用半字节。8243芯片共有4个4位的并行i/o端口，即p4、p5、p6和p7 口，这四个 端口均可独立设置或为输入口或为输出口。由于各端口均为4位，因为十分适宜用于bcd码的输入与输出。cs为芯片的片选信号，低电平有效。通用的变频器 屮显示出的专用型的产物是近年来的事件。其目的是为/更好地发挥出变频器 的独特功能并ii尽可能地方便于用户。例如起重机的承载，交直流的电梯等， 恒定压力供水的系统、主轴机械传动的系统、再生电源系统、纺织、牵引机车 等专用的国产变频器。变频器的优点是第一节能，二是高质量，第三是提高生产，第四是为了减 少消费；因变频器的功能

45、强大，应用量会逐年攀升，现已经从工厂扩展到社区, 酒店，商厦等等。变频器用量还在不断的持续增加，一定会有相当人的市场潜 力。变频调速的技术作为高新技术之一，其基础技术和节能技术在国民经济和 口常生活屮具有重要的地位，已经渗透到经济领域所有技术部门之屮。但我国 变频调速仍有很多问题要解决：变频调速技术的应用面广，是工业企业于口常 生活中普遍需要的新技术，被用来改造传统产业，节约能源及提高产品的质量, 会获得较好的经济效益于社会效益。国际上用变频来调速技术是科技更新换代 最迅速的范畴之一，也是高科技范畴综合性科技之一，所以我国用变频來调速 的技术必须上升到一个新的高度，进而来缩小与世界先进水准的差

46、距，提高自 主开发的能力，满足国民的经济重点工程建设于市场的需求，是替代进门，节 约投资的最人领域之一。规范/我国用变频来调速的科技方向的规范，所以提 升了成品的工艺水准，实现领域化、标准化制造3. 3光报警电路设计一、可编程并行i/o 口的扩展-8255mcs-51单片机应用系统中i/o 口扩展芯片主要有通过i/o芯片和ttucoms锁存器，缓冲器电路芯片两人类。根据本设计的需要，选用的i/o门扩展芯片8255属于intel公司，而由于 mcs-51单片机属于tntel系列，故用tntel i/o 口扩展芯片其接口电路为简捷 可靠。另一个用ttl/coms电路锁存器，三太门电路作为i/o 口

47、扩展芯片，也是 单片机应用系统中经常采用总线(p0) 口资源，只需一根线作为片选线用。i/o 口扩展方法根据扩展并行i/o门时数据线连接方式。i/o门扩展方式可分为总线扩展 方法，串行口扩展方法和i/o扩展方法。本系统采用总线扩展方法。总线扩展方法：扩展的并行t/0 口芯片，其并行数据输入线取mcs-51单片 机的p0 口，这种扩展方法只分时用p0 口，并不影响p0门其他扩展芯片的连接 操作，还会造成单片机硬件的额外开支。因此，mcs-51单片机应用系统的i/o 扩展中应广泛应用这种方法。使用的扩展芯片主要是通过t/0 口扩展芯片和 ttl/cmos锁存器，三太门电路芯片。本系统的i/o扩展芯

48、片8255是一个可编程的外部设备接口，其功能是使用一个通用的t/0设备接 入微型计算机的系统总线。8255的主要特点在于可编程，工作方式可用软件编程序的方法来实现，也 就是说该接口采用软件的管理方式。因此，8255使用十分灵活，应用非常广泛, 8255引脚封装和各引线端名称如图3-6和表3-3所示：(一) 8255的逻辑结构按功能可把8255的逻辑电路分为三部分：总线接门部分、外部接门部分和 控制逻辑电路。1. 总线接口部分总线接口部分是用于和系统总线进行接口的电路，这部分电路包括：(1) 据总线缓冲器用于8255和系统数据总线进行接口的8位、双向、三太的数据总线缓冲 器。所有的数据、控制字、

49、状态字等都是通过该数据总线缓冲器进行传送。(2) 读/写控制逻辑读/写控制逻辑用于控制8255和cpu之间的数据块传送，冇关的控制信号 有：cs、 rd、 wr、 ao、 al、 reset。读/写控制逻辑电路利用以上控制信号完成8255的硬件管理任务。具体的 管理内容冇：芯片的选择和端口的寻址。2. 外部接口部分外部接口部分是用于和外部设备进行接口。包括24根外部接门线、缓冲器及控制逻辑。8255有三个8位的端口。3. 内部控制逻辑部分内部控制逻辑电路包括a组控制和b组控制。控制字寄存器共8位，“八 组控制”内5位，“b组控制”内有3位。内部控制逻辑用于控制数据在芯片内部数据总线上的传送。当

50、a、b、c端 口被选中吋，其操作就是完成数据在t/0端口和cpu之间的数据传送。当控制 字寄存器被选中时，内部控制逻辑完成字规定操作。d0paod1pa1d2pa2d3pa3d4pa4d5pa5d6pasd7pa7rdpbowr8255pb1aopb2a1pb3resetpb4cs-pb5pb6pb7pcopcipc2pc3pc4pc5pc6pc7343332313029282753698356图3-6 8255的管脚图32140393837181920212223242514151617131211104（二）8255的程序管理程序管理就是指软件管理，这种管理是通过控制字来实现的。由控制字来

51、 规定8255的工作方式，冇三种基本方式可供系统软件选择。1.8255的工作方式 方式0:基本输入/输出方式这种功能结构为三个端口的每个都提供了简单的输入输出操作，当端口进 行简单的读/写数据时，不需要进行“应答方式；1:选通输入/输出方式；这种方式用于向特定的端门传送数据或从指定的端门屮取数，同时于一个 选通或“应答”信号相配合。方式2:双向传送方式这种方式提供了与外部设备进行通信的方法。在8位的数据总线上既可以 发送也可以接受数据（也就是双向传送）。2. 8255的控制字8255控制字用于确定各端口的工作方式几数据传送方向，如图3-7所示。 端门a可工作在3种工作方式的任一种，端口 b只能

52、工作在方式0或方式1，端口 c常配合端口 a和端口 b工作，为这两个端口的输入/输出俾输提供控 制信号和状态信号。同一组的两个端口，如：a组的端口a和端口 c的高4位 可以分别工作在输入方式或输出方式，并不要求同为输入方式或同为输出方式， 而一个端口到底是作输入还是输出端口，这要又方式控制字来决定。端 口 apc7-pc4图3-7 8255方式选择控制字格式（三）端口 c罝1/罝0控制字端口 c常用于配合端口 a和端口 b工作，为这两个端口的输入/输出提供控 制信号和状态信号，因此端口 c的各位可以用罝1/0控制位来单独设罝。当8255接收到写入控制寄存器的控制字时，就会对最高位d7 （标识位

53、） 进行测试，如为0,则说明此控制字是作为端口 c的置1/0控制字来使用的。 端口 c罝1/罝0控制字具体格式如图3-8所示。3. 4声报警电路设计主要是由发音芯片kd9561来实现。单片机传来报警信号经放大器将微弱的 信号放大后送给kd9561,它能发出四种声音，警车声、救护车声、消防车声、 汽笛声，我们可以任意选取。声音的大小可以控制电路中的电阻r130来实现， 电路图如3-10所示。3. 5数码显示电路设计数码显示部分选用共阴极数码管通过译码器74ls48连接到单机片上，因 74ls48解码出来的是共阴码。为了节省使用端口，并口数据位的低4位用来输 出要显示数，但是从并口输出的是十进制数的bcd码，因此我们需要一片显示 译码器74ls48来将bcd码转换成7段显示码，74ls48将显示码输出到数据总 线。然后并口数据位的高4位来做地址控制总线，来选择该亮点的是哪一位led 数码。数码管实际上是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。 扫描型的意思是，几位的数码管的段选都是并联的由他们的位选位来控制哪一 位的数码管来亮。动态扫描显示接口是单片机中应用最为广