智能家居无线报警系统设计

1、 PAGE PAGE I 毕业设计 中图分类号： 智能家居无线报报警系统设计计 称：应用电子技术学生姓名：导师姓名： 职 称：讲师 焦作大学机电工工程系2011年 112 月 中图分类号号： 密级级：UDC： 单位代码： 智能家居无线报报警系统设计计Intelliigent home furniishingg desiign off wireeless alarmming ssystemm姓 名 学制3年 专 业应用电子技术研究方向单片机 导 师 职称讲师 论文提交日期12月1号 论文答辩日期12月26号 焦作大学机电工工程系焦作大学机电工程学院毕业设计 摘要 PAGE I摘 要随着信息技术的

2、的飞速发展以以及人们生活活水平的大幅幅度提高，人人们对住宅的的需求已从追追求简单的生生存空间向着着追求质量、功功能、服务等等多重需求过过渡。同时，随随着人们的保保护意识不断断增强，防盗盗措施的紧迫迫性也逐渐被被提上了日程程，防盗报警警系统应运而而生。 本文设计了住宅宅智能化中的的红外防盗报报警系统。本本系统以单片片机89C51为为核心，配以以各种功能模模块，来满足足人们日常生生活中的安全全需求，本系系统采用了热热释电红外传传感器，它的的制作简单、成成本低，安装装比较方便，抗抗干扰力强、灵灵敏度高，而而且安装较隐隐蔽，不易被被发觉。该系系统主要包括括红外探测电电路、LCDD控制电路、声声光报警电

3、路路及单片机控控制电路等。自动检测测功能由红外外探测电路实实现，当有盗盗贼穿过此装装置时，红外外传感器立即即将检测到的的信号经过信信号处理后传传送给主机电电路，由主机机来判断信号号并驱动电路路报警。报警警功能由扬声声器、蜂鸣器器等发声装置置实现，同时时通过RS-485通信信报警给小区区警卫。本设设计通过红外外传感器探测测人体红外线线信号，从而而达到报警的的功能，满足足了人们日常常生活对防盗盗报警功能的的需要。关键词：防盗报报警，红外探探测，RS-485通信信，声光焦作大学机电工程学院毕业设计 Abstract PAGE 49AbstracctWith thhe rappid deevelopp

4、ment of coommuniicatioon tecchniquue andd greaat impprovemment oof peoopless liviing sttandarrd, thhe neeed hass beenn channged ffrom oonly tthe liiving spacee to mmultifform nneeds of quualityy, funnctionn, serrvice and sso on. At tthe saame tiime, aas thee incrreasinng of proteectingg awarrenesss,

5、 seccurityy meassures have graduually been put oon thee agennda. AAnti-ttheft alarmm systtem caame innto beeing. A kind of inntelliigent infraared aanti-ttheft alarmm systtem iss desiigned for rresideentiall areaa. In orderr to mmeet tthe seecuritty neeeds off dailly liffe, thhis syystem with varioo

6、us fuunctioon moddules coress withh micrroconttrolleer 89CC51. TThis ssystemm usedd Pyrooelecttric iinfrarred seensor，iit alsso hass somee advaantagees succh as easy makinng, loow cosst, coonveniient iinstalllatioon, sttrong anti-interrferennce abbilityy, higgh sennsitivvity, and aa moree hiddden in

7、nstalllationn and diffiicult to foound. This systeem inccludess infrrared deteccting circuuit, LLCD conntrol circuuit, ssound and llight alarmm circcuit aand MCCU conntrol circuuit. AAutomaatic ddetecttion ccan bee comppletedd by iinfrarred deetectiing ciircuitt. Wheen theeft iss deteected, the sign

8、aal prooducedd by iinfrarred seensor will be trransmiitted to thhe siggnal pprocesssing modulle, annd theen thiis cirrcuit sendss the signaal recceivedd to tthe maain ciircuitt whicch willl juddge itt and drivee the alarmm moduule. AAlarm functtion iis reaalizedd by aaudiblle devvices such as sppeak

9、err, buzzzer, etc., and it caan be transsmitteed to sub-ddistriict guuardhoouse tthrouggh RS-485 ccommunnicatiions aalertiing. TThis ssystemm deteects tthe innfrareed siggnal oof humman boody byy infrrared sensoor, soo it hhas thhe alaarmingg funcction. Thiss systtem meeets tthe neeed off antii-thef

10、ft andd alarrm in peoplles ddaily live.KEY WORRDS：annti-thheft aand allarm, infraared ddetectting, RS-4885 commmuniccationn, souund annd ligght allarm焦作大学机电工程学院毕业设计 目录 目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc312306124 摘 要 PAGEREF _Toc312306124 h I HYPERLINK l _Toc312306125 Abstracct PAGEREF _Toc312306125

11、 h II HYPERLINK l _Toc312306126 目 录 PAGEREF _Toc312306126 h I HYPERLINK l _Toc312306127 第1章 绪论 PAGEREF _Toc312306127 h 1 HYPERLINK l _Toc312306128 1.1 前言 PAGEREF _Toc312306128 h 1 HYPERLINK l _Toc312306129 1.2 防盗报报警系统在国国内外的发展展 PAGEREF _Toc312306129 h 1 HYPERLINK l _Toc312306130 1.3 防盗报报警器的发展展前景与趋势势

12、PAGEREF _Toc312306130 h 2 HYPERLINK l _Toc312306131 1.4 设计任任务与要求 PAGEREF _Toc312306131 h 2 HYPERLINK l _Toc312306132 第2章 系统方方案设计 PAGEREF _Toc312306132 h 3 HYPERLINK l _Toc312306133 2.1 系统总总体设计思路路 PAGEREF _Toc312306133 h 3 HYPERLINK l _Toc312306134 2.2 系统方方案设计 PAGEREF _Toc312306134 h 3 HYPERLINK l _T

13、oc312306135 2.3 传感器器简介 PAGEREF _Toc312306135 h 4 HYPERLINK l _Toc312306136 2. 3.1 热释电红外外传感器简介介 PAGEREF _Toc312306136 h 4 HYPERLINK l _Toc312306137 2.3.2 热热释电红外传传感器电路图图 PAGEREF _Toc312306137 h 5 HYPERLINK l _Toc312306138 2.3.3 被被动式热释电电红外探头的的工作原理及及特性 PAGEREF _Toc312306138 h 6 HYPERLINK l _Toc312306139

14、 2.4 51系系列单片机的的内部组成 PAGEREF _Toc312306139 h 6 HYPERLINK l _Toc312306140 2.4.1 889C51单单片机的内部部组成 PAGEREF _Toc312306140 h 7 HYPERLINK l _Toc312306141 2.4.2 889C51单单片机引脚及及功能 PAGEREF _Toc312306141 h 8 HYPERLINK l _Toc312306142 2.5 RS4485接口 PAGEREF _Toc312306142 h 10 HYPERLINK l _Toc312306143 第3章 硬件设设计 PA

15、GEREF _Toc312306143 h 12 HYPERLINK l _Toc312306144 3.1 电源电电路设计 PAGEREF _Toc312306144 h 12 HYPERLINK l _Toc312306145 3.2 热释电电红外传感器器原理 PAGEREF _Toc312306145 h 13 HYPERLINK l _Toc312306146 3.2.1 传传感器选型 PAGEREF _Toc312306146 h 13 HYPERLINK l _Toc312306147 3.3 放大电电路的设计 PAGEREF _Toc312306147 h 13 HYPERLIN

16、K l _Toc312306148 3.4 红外探探测信号输入入电路 PAGEREF _Toc312306148 h 14 HYPERLINK l _Toc312306149 3.5 键盘电电路设计 PAGEREF _Toc312306149 h 17 HYPERLINK l _Toc312306150 3.6 时钟电电路的设计 PAGEREF _Toc312306150 h 17 HYPERLINK l _Toc312306151 3.7 复位电电路的设计 PAGEREF _Toc312306151 h 18 HYPERLINK l _Toc312306152 3.8 声光报报警电路的设设计

17、 PAGEREF _Toc312306152 h 18 HYPERLINK l _Toc312306153 3.9 实时时时钟电路 PAGEREF _Toc312306153 h 19 HYPERLINK l _Toc312306154 3.9.1 实实时时钟芯片片DS13002的结构及及工作原理 PAGEREF _Toc312306154 h 19 HYPERLINK l _Toc312306155 3.9.2 引引脚功能及结结构 PAGEREF _Toc312306155 h 19 HYPERLINK l _Toc312306156 3.10 液晶晶显示模块设设计 PAGEREF _Toc

18、312306156 h 20 HYPERLINK l _Toc312306157 3.10.1 128644模块引脚说说明 PAGEREF _Toc312306157 h 21 HYPERLINK l _Toc312306158 3.10.2 接口时序 PAGEREF _Toc312306158 h 22 HYPERLINK l _Toc312306159 3.11 RSS-485 通信的设计计 PAGEREF _Toc312306159 h 23 HYPERLINK l _Toc312306160 3.11.1 RS-4885芯片选型型 PAGEREF _Toc312306160 h 23

19、HYPERLINK l _Toc312306161 3.11.2 MAX4885简介 PAGEREF _Toc312306161 h 24 HYPERLINK l _Toc312306162 3.11.3 MAX4885电路设计计 PAGEREF _Toc312306162 h 25 HYPERLINK l _Toc312306163 第4章 软件设设计 PAGEREF _Toc312306163 h 28 HYPERLINK l _Toc312306164 4.1 软件的的程序实现 PAGEREF _Toc312306164 h 28 HYPERLINK l _Toc312306165 4.

20、2 主程序序工作流程图图 PAGEREF _Toc312306165 h 28 HYPERLINK l _Toc312306166 4.2 中断服服务程序工作作流程图 PAGEREF _Toc312306166 h 30 HYPERLINK l _Toc312306167 4.3 报警电电路子程序流流程图 PAGEREF _Toc312306167 h 31 HYPERLINK l _Toc312306168 4.4 显示电电路子程序流流程图 PAGEREF _Toc312306168 h 32 HYPERLINK l _Toc312306169 4.5 信号采采集电路子程程序流程图 PAGE

21、REF _Toc312306169 h 32 HYPERLINK l _Toc312306170 第5章 结论与与展望 PAGEREF _Toc312306170 h 34 HYPERLINK l _Toc312306171 参考文献 PAGEREF _Toc312306171 h 355 HYPERLINK l _Toc312306172 附 录 PAGEREF _Toc312306172 h 36 HYPERLINK l _Toc312306173 附录1 硬件原原理图 PAGEREF _Toc312306173 h 36 HYPERLINK l _Toc312306174 附录2 主要源

22、源程序代码 PAGEREF _Toc312306174 h 38 HYPERLINK l _Toc312306175 致 谢 PAGEREF _Toc312306175 h 40焦作大学机电工程学院毕业设计 第1章 绪论 第1章 绪论1.1 前言随着社会的不断断进步和科学学技术、经济济的不断发展展，人们生活活水平得到很很大的提高，对对私有财产的的保护意识在在不断的增强强，因而对防防盗措施提出出了新的要求求。本设计就就是为了满足足现代住宅防防盗的需要而而设计的基于于51单片机机的家庭式电电子防盗系统统。1.2 防盗报报警系统在国国内外的发展展区都有分公从上上世纪初，报报警系统就已已经在北美稍稍具

23、雏形。在在北美，报警警呼救箱放置置在街头巷尾尾，在呼救时时发出声响提提示，以寻求求附近警察的的帮助；同时时，这种呼救救箱直接连接接到附近的警警局，使得稍稍远一些的警警察也能够收收到呼救信息息。随后，由由于通信技术术的发展，提提供远程通信信服务的电报报公司加入到到这个行业中中，从而使得得报警信息可可以通达到更更远的地方；不过，这种种电报方式毕毕竟难以普及及，所以稍后后出现的电话话理所当然地地成为报警通通讯的主要手手段。而此后后自动拨号系系统的出现以以及电话普及及到千家万户户，更使得通通过电话线报报警的方式得得到了前所未未有的发展。从以上过程来看看，报警行业业的发展是以以工业技术发发展为基础的的，

24、只有具备备良好的通信信手段，才能能够把各地的的报警信息汇汇聚到相应的的权威部门，然然后由权威部部门负责分配配有限的警力力来帮助到所所有的社会个个体。国外智能监控防防盗技术发展展已处于一个个较高水平阶阶段，从具有有代表性的北北美发展过程程，可以清楚楚的看出世界界智能监控防防盗技术的发发展概况。其其具有以下特特点，值得我我们借鉴。目前，对北美的的安防产业来来说，最成功功的经营模式式就是联网报报警服务模式式，联网报警警将整个北美美的安防产业业从横向到纵纵向进行整合合串并，形成成了一个集中中许多高科技技手段和产业业化管理水准准的一体化综综合性产业。比比如世界排名名第一，北美美最大的安防防跨国公司美国棋

25、诺诺亚公司，它它在世纪年代代开始搞简单单的防盗报警警，其当时的的业务范围和和技术水平跟跟中国现在很很多安防企业业是相当的。到到70年代，它它对其产业的的整体发展方方向做了很大大的调整，变变为联网报警警服务商，建建立了首家网网管中心，尤尤其是在年代代引用了大量量的网管技术术、系统集成成技术和电子子技术，现己己成为十分先先进的联网报报警服务平台台，它在美国国、加拿大、英英国、香港、台台湾等多个国国家和地司，北北美的客户数数已超过6000万，20003年防盗盗报警收入总总产值达1005亿美元。1.3 防盗报报警器的发展展前景与趋势势随着社会的发展展，农村城镇镇化和人员流流动性增大，社社会治安状况况更

26、趋复杂， 因此作为社社会的基本单单元“安全防防范问题就显显得尤为重要要。传统的机机械式（防盗盗网、防盗窗窗）家居防卫卫在实际使用用中暴露出一一些明显的问问题，如：影影响楼房美观观，市容整洁洁；影响火灾灾救援通道；给犯罪分子子提供了便利利的翻越条件件；时间久了了会有高空坠坠物的危险等等。所以作为新一代代的智能安全全防盗报警器器系统就应运运而生，并日日益受到广泛泛的重视和运运用。另外，为为了进一步规规范住宅小区区智能化建设设，建设部特特别制定了智智能小区的等等级标准，按按照其要求智智能小区中必必须具有安全全防范、信息息管理、物业业管理和信息息网络等系统统。因此，小小区安全防范范系统建设已已逐渐纳入

27、许许多小区建设设的必备项目目中。1.4 设计任任务与要求 (1)该设计包包括硬件和软软件设计两个个部分。模块块划分为数据据采集、键盘盘控制、报警警等模块子函函数。(2)本红外线线防盗报警系系统由热释电电红外传感器器、报警器、单单片机控制电电路、LCDD控制电路及及相关的控制制管理软件组组成。用户终终端完成信息息采集、处理理、数据传送送、功能设定定、本地报警警等功能。终终端由中央处处理器、输入入模块、输出出模块、通信信模块、功能能设定模块等等部分组成。(3)系统可实实现功能。当当人员外出时时，可把报警警系统设置在在外出布防状状态，探测器工作作起来,当有有人闯入时，热释电红外外传感器将探探测到动作

28、，设置在监测测点上的红外外探头将人体体辐射的红外外光谱变换成成电信号，经经放大电路、比比较电路送至至门限开关，打打开门限阀门门送出TTLL 电平至889C51单单片机，经单单片机处理运运算后驱动执执行报警电路路使警号发声声,并通过RRS-4855总线传送给给小区警卫。焦作大学机电工程学院毕业设计 第2章 系统方案设计 第2章 系统方方案设计2.1 系统总总体设计思路路本系统由五路热热释电红外探探测器采集五五路（门、窗窗、阳台等报报警监测点）报报警信号，将将报警信号送送入89C51控控制芯片，触触发声光报警警，并通过串串口通信将报报警信号传给给小区警卫，进进行警情处理理从而实现家家庭用防盗报报警

29、系统的功功能。基本工作原理如如下:利用被被动式热释电电型红外传感感器检测人体体辐射的红外外线，当检测测到红外信号号变化时，将将其转化为微微弱的电信号号，经过信号号处理电路对对电信号进行行滤波、放大大、比较、输输出高电平作作为告警信息息送给CPUU，CPU判判断是否报警警，如果满足足报警条件，就就会发出控制制信号，完成成声音报警和和发光报警。此此外，CPUU有一个全双双工的串行通通信口，需通通过RS-4485总线通通信将报警区区域的地址传传送到小区监监控中心的PPC机上，监监控中心可以以及时的发现现报警的具体体地点，进行行警情的处理理。2.2 系统方方案设计本设计包括硬件件和软件设计计两个部分。

30、模模块划分为数数据采集、键键盘控制、报报警等子模块块。电路结构构可划分为：热释电红外外传感器、报报警器、单片片机控制电路路、LCD控制电路路及相关的控控制管理软件件组成。用户户终端完成信信息采集、处处理、数据传传送、功能设设定、本地报报警等功能。就此设计的核心心模块来说，单单片机就是设设计的中心单单元，所以此此系统也是单单片机应用系系统的一种应应用。单片机机应用系统也也是有硬件和和软件组成。硬硬件包括单片片机、输入/输出设备、以以及外围应用用电路等组成成的系统，软软件是各种工工作程序的总总称。单片机机应用系统的的研制过程包包括总体设计计、硬件设计计、软件设计计等几个阶段段。从设计的要求来来分析

31、该设计计须包含如下下结构：热释释电红外传感感探头电路、报报警电路、单单片机、复位位电路及相关关的控制管理理软件组成；它们之间的的构成框图如如图2.1总总体设计框图图所示：信号信号处理电路89C51单片机传感器1传感器5复位电路12864液晶显示小区警卫声光报警电路. . . . . .RS485总线时钟电路图2.1 总总体设计框图图 HYPERLINK t _blank 处理器采用551系列单片片机89C51。整个系系统是在系统统软件控制下下工作的。设设置在监测点点上的红外探探头将人体辐辐射的红外光光谱变换成电电信号，经放放大电路、比比较电路送至至门限开关，打打开门限阀门门送出TTLL 电平至

32、551单片机。在在单片机内，经经软件查询、识识别判决等环环节实时发出出入侵报警状状态控制信号号。驱动电路路将控制信号号放大并推动动声光报警设设备完成相应应动作。当报报警延迟100s一段时间间后自动解除除，也可人工工手动解除报报警信号，当当警情消除后后复位电路使使系统复位，或或者是在声光光报警10ss钟后有定时时器实现自动动消除报警。2.3 传感器器简介2. 3.1 热释电红外外传感器简介介被动式红外探测测器不需要附附加红外辐射射光源，本身身不向外界发发射任何能量量，而是由探探测器直接探探测来自移动动目标的红外外辐射，因此此才有被动式式之称。被动动式红外探测测器是利用热热释电效应进进行探测的。被

33、被动式红外探探测器又称为为热释电红外外探测器，其其主要工作原原理便是热释释电效应。热热释电效应是是指如果使某某些强介电质质材料(如钦钦酸钡、钦错错酸铅P(zzT)等)的的表面温度发发生变化，则则随着温度的的上升或下降降，材料表面面发生极化，即即表面上就会会产生电荷的的变化，从而而使物质表面面电荷失去平平衡，最终电电荷变化将以以电压或电流流形式输出1。热释电红外传感感器通过接收收移动人体辐辐射出的特定定波长的红外外线，可以将将其转化为与与人体运动速速度，距离，方方向有关的低低频电信号。当当热释电红外外传感器受到到红外辐射源源的照射时，其其内部敏感材材料的温度将将升高，极化化强度减弱，表表面电荷减

34、少少，通常将释释放掉的这部部分电荷称为为热释电电荷荷。由于热释释电电荷的多多少可以反映映出材料温度度的变化，所所以由热释电电电荷经电路路转变成的输输出电压也同同样可以反映映出材料温度度的变化，从从而探测出红红外辐射能量量的变化。红红外探测器的的光学系统可可以将来自多多个方向的红红外辐射能量量聚焦在探测测器上，这样样红外探测器器就可以探测测到某一个立立体探测空间间内热辐射的的变化。当防范区域内没没有移动的人人体时，由于于所有的背景景物体(如墙墙壁、家具等等)在室温下下红外辐射的的能量比较小小，而且基本本上是稳定的的，所以不能能触发报警器器。当有人体体突然进入探探测区域时，会会造成红外辐辐射能量的

35、突突然变化，红红外探测器将将接收到的活活动人体与背背景物体之间间的红外热辐辐射能量的变变化转化为相相应的电信号号，电信号的的大小，决定定于敏感元件件温度变化的的快慢，经过过后级比较器器与状态控制制器产生相应应的输出信号号U，送往报报警器，发出出报警信号。红红外探测器的的探测波长为为814uum，人体的的红外辐射波波长正好处于于这个范围之之内，因此能能较好的探测测到活动的人人体。被动式式红外探测器器属于空间控控制型探测器器，其警戒范范围在不同方方向呈多个单单波束状态，组组成锥体感热热区域，构成成立体警戒。由于被动式红外外技术具有监监测距离较远远，灵敏度较较高，节能价价廉等优点，本本课题采用红红外

36、探测器作作为报警探测测器，并在设设计中增加了了自动声光报报警的功能，使使报警系统更更加趋于完善善。2.3.2 热热释电红外传传感器电路图图热释电红外线(PIR)传传感器是800年代发展起起来的一种新新型高灵敏度度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。图2.2为热释释电红外传感感器的内部电电路框图。图2.2 热释释电红外传感感器的内部电电路框图2.3.3 被被动式热释电电红外探头的的工作原理及及特性人体的体温一般

37、般在37，所以以会发出特定定波长10uum左右的红红外线，被动动式红外探头头就是靠探测测人体发射的的10um左左右的红外线线而进行工作作的。人体发发射的红外线线通过菲尼尔尔滤光增强后后聚焦到红外外感应源上。红红外感应源通通常采用热释释电元件，这这种元件在接接收到人体红红外辐射温度度发生变化时时就会失去电电荷平衡，向向外释放电荷荷，经后续电电路检测处理理后就能产生生报警信号民民。该探头具具有如下特点点：由于这种探头是是以探测人体体辐射为目标标的，所以热热释电元件对对波长为100um左右的的红外辐射必必须非常敏感感。为了仅仅对人体体的红外辐射射敏感，在它它的辐射面通通常覆盖有特特殊的菲尼尔尔滤光片

38、，使使环境的干扰扰受到明显的的控制作用。被动红外探头的的传感器包含含两个互相串串联的热释电电元，而且制制成的两个电电极化方向正正好相反，环环境背景辐射射对两个热释释元件几乎具具有相同的作作用，使其产产生的释电效效应相互抵消消，因此探测测器无信号输输出。一旦人侵入探测测区域内，人人体红外辐射射通过部分镜镜面聚焦，并并被热释电元元件接收，但但是两片热释释电元接收到到的热量不同同，热释电也也不同，不能能抵消，经信信号处理后即即可报警。根据性能要求不不同，菲尼尔尔滤光片具有有不同的焦距距（感应距离离），从而产产生不同的监监控视场，视视场越多，控控制越严密。2.4 51系系列单片机的的内部组成的并行I/

39、O口口（PIO）1个 全双工串串行口（SIIO/UARRT）2/3个16位位 定时器/计数器（TTIMER/COUNTTER）可处理 5/66个中断源，两两级中断优先先级内置1个布尔处处理器和1个个布尔累加器器（Cy）MCS-51指指令AT89C51单单片机是美国国Atmell公司生产低低电压，高性性能CMOSS 8位单片片机，片内含含4k byytes的可可反复擦写的的只读程序存存储器（EPPROM）和和128 bbytes的的随机存取数数据存储器(RAM)，器器件采用Attmel公司司的高密度、非非易失性存取取技术生产，兼兼容标准MCCS-51指指令系统，片片内置通用88位中央处理理器（C

40、PUU）和Flaash 存储储单元，功能能强大。ATT89C51单单片机可提供供许多高性价价比的应用场场合，可灵活活应用于各种种控制领域2。MCS-51单单片机是在一一块芯片中集集成了CPUU，RAM，RROM、定时时器/计数器器和多种功能能的I/O线线等一台计算算机所需要的的基本功能部部件。MCSS-51单片片机内包含下下列几个部件件：MCS51系系列单片机的的典型芯片是是89C51，所所以以89CC51为例来来介绍MCSS51系列列单片机。88 位的 CCPU，片内内有振荡器和和时钟电路,工作频率为为112MMHz（Attmel 889Cxx为为024MMHz）片内有 1288/256字字

41、节 RAMM片内有 0K/4K/8KK字节 程序序存储器ROOM可寻址片外 664K字节 数据存储器器RAM可寻址片外 664K字节 程序存储器器ROM片内 21/226个 特殊殊功能寄存器器（SFR）4个8位集含 111条指指令32.4.1 889C51单单片机的内部部组成图2.3画出了了89C51单单片机的内部部系统组成的的基本框图： 外时钟钟源 外部部事件计数2X16位定2X16位定时/计数器时钟电路256B RAM4KB ROM 时钟电路256B RAM4KB ROM 89C89C51 单片机中断控制串行接口并行接口64KB 中断控制串行接口并行接口64KB 总线控制器 内中断 INT

42、0 INT1 控制 并并行口 串行通讯图2.3 MMCS511单片机系统统组成基本框框图由图2.3可以以看出，MCCS51系系列单片机889C51是是由中央处理理器CPU、随随机存储器RRAM、只读读存储器ROOM、输入/输出（I/O）口电路路、定时器/计数器等若若干部件组成成，再配置一一定的外围电电路，如时钟钟电路、复位位电路等，即即可构成一个个基本的微型型计算机系统统4。2.4.2 889C51单单片机引脚及及功能共40条引脚，分分为端口、控控制、电源三三类：(1) 端口线线：4个8位位端口共322条引脚，用用于传输数据据、地址、控控制、状态等等信息。P0口（P0.0P0.7）：多功能端口

43、口，用于传输输数据、地址址。P0口在在传输数据信信息时，输入入带缓冲、输输出带锁存，使使用非常方便便。P1口（P1.0P1.7）：单功功能端口，用用于数据输入入/输出传输输。P2口（P2.0P2.7）：多功功能端口，用用于传输地址址信息或作为为普通I/OO端口。P3口（P3.0P3.7）：多功功能端口，用用于传输控制制信息或作为为普通I/OO端口。传输输控制信息时时：P3.0：RXD，串串口输入P3.1：TXD，串串口数出P3.2：INT0，外外部中断0输输入P3.3：INT1，外外部中断1输输入P3.4：T0，计数数器0输入P3.5：T1，计数数器1输入P3.6：WR，“写”控控制信号线P3

44、.7：RD，“读”控控制信号线(2) 电源线线：共2条，VVCC、VSSS(GNDD)。(3) 控制线线：共6条，传传送控制信号号。ALE：地址锁锁存，用于区区分在多功能能端口传送的的数据/地址址信息，ALLE=0/11：数据/地地址。EA：允许访问问外程序存储储器。EA=0/11：片外/片片内存储器有有效。PSEN：片外外ROM选通通。RST：芯片复复位线。XTAL1、XXTAL2：外接石英晶晶体输入线5。图2.4为899C51单片片机的引脚图图：图2.4 889C51单单片机引脚结结构2.5 RS4485接口RS485采用用差分信号负负逻辑，22V6VV表示“1”，- 66V- 22V表示

45、“00”。RS4485有两线线制和四线制制两种接线，四四线制是全双双工通讯方式式，两线制是是半双工通讯讯方式。在RRS485通通信网络中一一般采用的是是主从通信方方式，即一个个主机带多个个从机。 主要特点为：单单+5V电源源供电；低功功耗时工作电电流120500uAA，静态电流流120uAA；关闭方式式，由低电流流关机模式，静静态电流为00.1uA；驱动器有过过载保护功能能；共模输入入电压范围-7+122V。RS485总线线电气性能如如下表2.11所示：表2.1 RRS-4855总线具体参参数性能指标RS485总线线工作模式差分传输（平衡衡传输）允许的收发器数数目32（受芯片驱驱动能力限制制）

46、最大电缆长度4000英尺（1219米）最高数据速率10Mbps最小驱动输出电电压范围1.5V最大驱动输出电电压范围5V最大输出短路电电流250mA最大输入电流1.0mA/112Vin驱动器输出阻抗抗54欧输入端电容50pF接收器输入灵敏敏度200mV接收器最小输入入阻抗12k接收器输入电压压范围-7V+122V接收器输出逻辑辑高200mV接收器输出逻辑辑低22.0V之前前，RST必必须保持低电电平。只有在在SCLK为为低电平时，才才能将RSTT置为高电平平。I/O为为串行数据输输入输出端(双向)，后后面有详细说说明。SCLLK为时钟输输入端111。 图3.12为DDS13022的引脚功能能图：

47、 图3.12 实实时时钟电路路3.10 液晶晶显示模块设设计12864汉字字图形点阵液液晶显示模块块，可显示汉汉字及图形，内内置81922个中文汉字字（16X116点阵）、1128个字符符（8X166点阵）及664X2566点阵显示RRAM（GDDRAM）。图3.13为112864模模块的引脚结结构及其与单单片机的连接接12：图3.13 128644引脚结构和和接口3.10.1 128644模块引脚说说明12864点阵阵液晶显示模模块（LCMM）就是由1128*644个液晶显示示点组成的一一个128列列*64行的的阵列。每个个显示点对应应一位二进制制数，1表示示亮，0表示示灭。存储这这些点阵信

48、息息的RAM称称为显示数据据存储器。要要显示某个图图形或汉字就就是将相应的的点阵信息写写入到相应的的存储单元中中。图形或汉字的点点阵信息由自自己设计，问问题的关键就就是显示点在在液晶屏上的的位置（行和和列）与其在在存储器中的的地址之间的的关系。由于于多数液晶显显示模块的驱驱动电路是由由一片行驱动动器和两片列列驱动器构成成，所以122864液晶晶屏实际上是是由左右两块块独立的644*64液晶晶屏拼接而成成，每半屏有有一个5122*8 biits显示数数据RAM。下表3.1所示示具体说明了了128644模块的引脚脚结构：逻辑工作电压(VDD)：4.555.5V电源地(GNDD)：0V工作温度(Ta

49、a)：0660(常温) / -20075（宽温）112表3.1 112864模模块引脚说明明引脚号引脚名称功能说明1 VCC模块的电源地2 VDD 模块的电源正端端3 VLLCD驱动电压压输入端（调调对比度） 4 RS(CS) 并行的数据（HH）/指令（LL）选择信号号（串行的片片选信号） 5 R/W(SIDD) 并行的读（H）/写(L)选选择信号（串串行的数据口口） 6 E(CLK) 并行的使能信号号（串行的同同步时钟） 7 DB0 并行数据0 8 DB1 并行数据1 9 DB2 并行数据2 10 DB3 并行数据3 11 DB4 并行数据4 12 DB5 并行数据5 13 DB6 并行数据

50、6 14 DB7 并行数据7 15 PSB 并/串行接口选选择：H-并并行；L-串串行 16 NC 空脚17 /RST复位 低电平有有效18 NC 空脚19 LED_A 背光源正极 20 LED_K 背光源负极3.10.2 接口时序8位并行连接时时序图:(1)MPU写写资料到模块块图3.14 MPU写资资料到模块(2)MPU从从模块读出资资料图3.15 MPU从模模块读出资料料3.11 RSS-485 通信的设计计3.11.1 RS-4885芯片选型型由于PC机是系系统的主控机机，主机PCC和单片机之之间采用的是是RS-4885总线标准准进行通信，所所以在电路设设计时采用RRS-4855通信收

51、发器器芯片为MAAX485，它它是MAXIIM公司生产产的用于RSS-485通通信的低功率率收发器件，半半双工通信方方式，每种芯芯片都有一个个驱动器和一一个收发器组组成。3.11.2 MAX4885简介MAX485是是一个8个引引脚的芯片，它它是一个标准准的RS4885收发器，只只能进行半双双工的通讯，内内含一个输出出驱动器和一一个信号接收收器。MAXX485具有有低功耗设计计，静态电流流仅为3000uA。MAAX485具具有三态输出出特性，在使使用MAX4485时，总总线最多可以以同时连接332个MAXX485芯片片。图3.16是MMAX4855的俯视图和和逻辑图。 图 3.16 MAX48

52、85逻辑图下面是MAX4485的引脚脚定义：RO（引脚1）：接收信号的的输出引脚。可可以把来自AA和B引脚的的总线信号，输输出给单片机机。是COMMS电平，可可以直接连接接到单片机。RE（引脚2）：接收信号的的控制引脚。当当这个引脚低低电平时，RRO引脚有效效，MAX4485通过RRO把来自总总线的信号输输出到单片机机；当这个引引脚高电平时时，RO引脚脚处于高阻状状态。DE（引脚3）：输出信号的的控制引脚。当当这个引脚低低电平时，输输出驱动器无无效；当这个个引脚高电平平时，输出驱驱动器有效，来来自DI引脚脚的输出信号号通过A和BB引脚被加载载到总线上。是是COMS电电平，可以直直接连接到单单片

53、机。DI（引脚4）：输出驱动器器的输入引脚脚。是COMMS电平，可可以直接连接接到单片机。当当DE是高电电平时，这个个引脚的信号号通过A和BB脚被加载给给总线。GND（引脚55）：电源地地线。A（引脚6）：连接到RSS485总线线的A端。B（引脚7）：连接到RSS485总线线的B端。VCC（引脚88）：电源线线引脚。图3.17 MAX4885典型半双双工RS-4485网络3.11.3 MAX4885电路设计计（2）6N1337工作参数数最大输入电流，低低电平：2550uA RRS485 总线长距离离通讯时易受受强信号干扰扰，所以应加加保护措施，可可选择的方法法如下隔离保保护方法：采采用高频变压

54、压器、光耦等等元件实现接接口的电气隔隔离。将瞬态态高压转移到到隔离接口中中的电隔离层层上，不会产产生损害性的的浪涌电流，起起到保护接口口的作用。电路设计中可以以考虑采用高高速光耦6NN137芯片片，也可以优优化普通光耦耦电路参数的的设计，使之之能工作在最最佳状态。（1）6N1337简介 6N1137光耦合合器是一款用用于单通道的的高速光耦合合器，其内部部有一个8550 nm波波长AlGaaAs LEED和一个集集成检测器组组成，其检测测器由一个光光敏二极管、高高增益线性运运放及一个、肖肖特基钳位的的集电极开路路的三极管组组成。具有温温度、电流和和电压补偿功功能，高的输输入输出隔离离，LSTTT

55、L/TTLL兼容，高速速(典型为110MBd)，5mA的的极小输入电电流。最大输入电流，高高电平：155mA 最大允许低电平平电压(输出出高)：0.8v 最大允许高电平平电压：VCCC最大电源电压、输输出：5.55V 扇出(TTL负负载)：8个个(最多) 工作温度范围：-40CC +85C 典型应用：高速速数字开关，马马达控制系统统和A/D转转换等 6N137光耦耦合器的内部部结构、管脚脚如下图所示示。图3.18 6N1377内部结构需需要注意的是是，在6N1137光耦合合器的电源管管脚旁应有个0.1uuF的去耦电电容。在选择择电容类型时时，应尽量选选择高频特性性好的电容器器，如陶瓷电电容或钽

56、电容容，并且尽量量靠近6N1137光耦合合器的电源管管脚；另外，输输入使能管脚脚在芯片内部部已有上拉电电阻，无需再再外接上拉电电阻。 6N1137光耦合合器的使用需需要注意两点点：第一是66N137光光耦合器的第第6脚Vo输输出电路属于于集电极开路路电路，必须须上拉一个电电阻；第二是是6N1377光耦合器的的第2脚和第第3脚之间是是一个LEDD，必须串接接一个限流电电阻。（3）工作原理理 信号从从脚2和脚33输入，发光光二极管发光光，经片内光光通道传到光光敏二极管，反反向偏置的光光敏管光照后后导通，经电电流-电压转转换后送到与与门的一个输输入端，与门门的另一个输输入为使能端端，当使能端端为高时

57、与门门输出高电平平，经输出三三极管反向后后光电隔离器器输出低电平平。当输入信信号电流小于于触发阈值或或使能端为低低时，输出高高电平，但这这个逻辑高是是集电极开路路的，可针对对接收电路加加上拉电阻或或电压调整电电路。脚6是集电极开开路输出端，通通常加上拉电电阻RL。虽虽然输出低电电平时可吸收收电路达133mA，但仍仍应当根据后后级输入电路路的需要选择择阻值。因为为电阻太小会会使 HYPERLINK o 标签 6N137 下的日志 o 标签 6N137 下的日志 6N1337耗电增大大，加大对电电源的冲击，使使旁路电容无无法吸收，而而干扰整个模模块的电源，甚甚至把尖峰噪噪声带到地线线上，一般可可选

58、2K55.1k，若若后级是TTTL输入电路路，且只有11到2个负载载，则用477k或155k也行。图3.1为RSS-485通通信与单片机机的电路连接接：图3.19 MAX4885与单片机机电路的连接接焦作大学机电工程学院毕业设计 第4章 软件设计第4章 软件设设计4.1 软件的的程序实现整个系统的功能能是由硬件电电路配合软件件来实现的，当当硬件基本定定型后，软件件的相应子程程序模块就大大体定下来了了。从软件的的功能不同可可分为两大类类：一是监控控软件（主程程序），它是是整个控制系系统的核心，专专门用来协调调各执行模块块和操作者的的关系。二是是执行软件（子子程序），它它是用来完成成各种实质性性的

59、功能如测测量、计算、显显示、通讯等等。每一个执执行软件也就就是一个小的的功能执行模模块。下面分分别说明各个个子程序的编编写原理：声声光报警子程程序：当搜索索到报警要求求的信号后，调调用报警子程程序即可完成成报警功能。其其报警原理：控制三极管管的导通和关关断时间来驱驱动蜂鸣器发发声，输出高高电平信号使使发光二极管管发光。串行口通信子程程序：单片机机和微机进行行通信时，首首先要设置串串行口的波特特率为96000,1位停停止位，无奇奇偶校验。串串口通信程序序可以采用查查询和中断方方式，由于单单片机发送子子程序的查询询和中断方式式的资源占用用是一样的，故故发送采用查查询，接收子子程序采用中中断13。4

60、.2 主程序序工作流程图图示按上述工作原原理和硬件结结构分析可知知系统主程序序工作流程图图如下图4.1所：结束是否还有检测信号等待下次报警声光报警结束声光报警是否持续10秒启动声光报警电路开始报警开始检测有无信号输入系统初始化q 结束是否还有检测信号等待下次报警声光报警结束声光报警是否持续10秒启动声光报警电路开始报警开始检测有无信号输入系统初始化q 图4.1 主程序工作作流程图主程序代码设计计：MAIN: MMOV IIE,#811H ;CPU开开放中断，IINT0允许许中断 SSETB IT0 ;外部中中断为边沿触触发方式 MMOV SSP,#300H ;指针入口口地址 SSETB P3.