《紅外聲控報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)專業(yè)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《紅外聲控報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)專業(yè)（49頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 摘要 這個紅外聲控報(bào)警系統(tǒng)是由中央控制器、紅外傳感器、聲控傳感器、報(bào)警器及鍵盤部分組成?？刂破鞑捎脝纹瑱C(jī)AT89C52,紅外傳感部分采用紅外發(fā)射接收一體化的光電傳感器TCRT5000，聲控傳感部分采用駐極體話筒，揚(yáng)聲器和發(fā)光二極管作為報(bào)警設(shè)備。單片機(jī)通過紅外傳感部分和聲控傳感部分的傳來的信號的變化來判斷是否有外來者，如有則通過揚(yáng)聲器或者發(fā)給二極管來報(bào)警；紅外傳感器是通過發(fā)射管發(fā)射紅外線到接收管，兩個元件之間通過紅外線進(jìn)行連接，當(dāng)有物體擋在中間時(shí)，便把電平的變化傳給單片機(jī)；同理，聲控傳感器是把聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號然后傳送給單片機(jī)；鍵盤是用來設(shè)置報(bào)警觸發(fā)的條件。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)

2、 ； 匯編語言 ；紅外傳感器 ；聲控傳感器 ；AT89C52 Abstract The infrared voice alarm system is composed of a central controller, infrared sensors, voice-activated sensors, alarm devices and keyboard parts. Controller using microcontroller AT89C52, infrar

3、ed sensing part of the integration of infrared transmitting and receiving electro-optical sensors TCRT5000, voice-activated sensor part of the use of electret microphone, speakers and light-emitting diodes as the alarm equipment. Microcontroller through the infrared sensor part and the voice-activat

4、ed sensor part of the coming changes in the signal to determine whether there are outsiders, if sent through the speakers or the diode to the police; infrared sensors, infrared emission through the launch tube to the receiving tube, two between elements of a connecting via infrared, when there are o

5、bjects stand in the middle, they then pass on the changes in level microcontroller; Similarly, voice-activated sensor is converted into electrical signals into acoustic signals and then transmitted to the microcontroller; keyboard is used to set the alarm trigger conditions. Keywords:microcontro

6、ller; assembly language;infrared sensor; voice-activated sensor; AT89C52 目錄 摘 要 I Abstract II 引 言 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 2 2方案論證與比較 2 2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 3 2.1復(fù)位電路 3 2.2晶振電路 3 2.3液晶顯示電路設(shè)計(jì) 4 1 基本操作時(shí)序： 5 2 狀態(tài)字說明 5 3 RAM地址映射圖 6 4 指令說明 6 5 初始化過程（復(fù)位過程） 7 2.4 溫

7、度傳感器設(shè)計(jì) 9 1 DS18B20功能結(jié)構(gòu) 9 2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 11 2.5 存儲電路 14 2.6 時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì) 16 1 引腳功能及結(jié)構(gòu) 16 2 DS1302的控制字節(jié) 17 3數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O) 17 4 DS1302的寄存器 18 5 DS1302實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的軟硬件 18 6 DS1302的應(yīng)用舉例 19 7 結(jié)論 26 2.7 鍵盤接口的設(shè)計(jì) 26 3 系統(tǒng)原理圖： 27 4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 4.1 主程序 27 4.2 時(shí)間顯示程序 28 4.3 時(shí)間調(diào)整程序設(shè)計(jì) 28 4.4 讀取溫度子程序 29 4.5 溫度轉(zhuǎn)

8、換命令子程序 29 4.6 計(jì)算溫度子程序 30 4.7 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 31 4.8 溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法 31 4.9 溫度值存儲子程序 33 4.10查詢子程序 33 5 測試方法與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 34 5.1 測試儀器 34 5.2 硬件調(diào)試 34 5.3 軟件調(diào)試 34 6 測試結(jié)果分析 34 7 設(shè)計(jì)總結(jié)： 35 參考文獻(xiàn) 36 致 謝 37 附 錄： 38 41 引 言 隨著社會的快速發(fā)展，人們的生活水平也越來越高，因此如何保護(hù)人

9、們的生命財(cái)產(chǎn)安全也成為了每個人關(guān)注的問題，因此，國內(nèi)外防盜器的發(fā)展趨勢將會不斷發(fā)展。隨之而來的是各種各樣的防盜設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生總體來說死有線的、無線的。從應(yīng)用領(lǐng)域來進(jìn)行分類，可以分為家居、汽車和便攜防盜器。 紅外防盜器是各種防盜設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，應(yīng)用簡單、方便，但是，外界干擾也比較大。單片機(jī)以其高可靠性、高性能價(jià)格比、控制方便簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制系統(tǒng)、智能化儀器儀表等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。因此，采用單片機(jī)來控制紅外線元件來來達(dá)到報(bào)警功能，可靠性將大大提高，而且也可以通過編程實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警的多樣性，同時(shí)，在紅外防盜系統(tǒng)中加入聲控防盜模塊也可以進(jìn)一步提高防盜的可靠性。

10、 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)制作一個紅外聲控模塊電路，具有當(dāng)有人通過時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，并通過發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器來報(bào)警。 1.1 基本部分 ① 當(dāng)紅外聲控模塊處于待機(jī)時(shí)，發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器不發(fā)光也沒有聲響。 ② 鍵盤可設(shè)置防盜模塊的開始工作和結(jié)束的時(shí)間，也可手動直接開啟和結(jié)束其工作。 ③ 合理布局安裝防盜設(shè)備，減少紅外、聲控設(shè)備誤報(bào)警的發(fā)生。 1.2 發(fā)揮部分 ① 可再加上一塊單片機(jī)控制模塊，實(shí)現(xiàn)兩個單片機(jī)控制模塊的通信，這樣可把一個安置在家里，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，可使防盜器的

11、使用更方便，更人性化。 方案論證與比較 2.1 主控制器選擇 按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能要求，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須采用單片機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，用單片機(jī)的自動控制能力來配合按鍵控制，來控制紅外、聲控模塊及顯示、揚(yáng)聲器。 對于單片機(jī)的選擇，如果用8031系列，由于它沒有內(nèi)部RAM，系統(tǒng)又需要大量內(nèi)存存儲數(shù)據(jù)，因而不可用；51系列單片機(jī)的ROM為4K，對于我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可能有點(diǎn)小，這里我們用AT89S52，它有8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器,AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器。 2.2 計(jì)時(shí)控制方案 方案1：使用專用時(shí)鐘芯片 使用微控制器控制專用時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)控制

12、，這種方案有著計(jì)時(shí)精度高、控制簡單的優(yōu)點(diǎn)，而且更易于實(shí)現(xiàn)日期/時(shí)間顯示、定時(shí)烹調(diào)等計(jì)時(shí)擴(kuò)展功能。 方案2：采用MCU內(nèi)部定時(shí)器。 AT89S52內(nèi)部含有3個定時(shí)器，可以利用一個定時(shí)器與程序計(jì)數(shù)器相結(jié)合的方式，在系統(tǒng)晶振的驅(qū)動下，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘頻率。 由于方案2具有較好的靈活性、較少的電路器件和較高的性價(jià)比，而且通過精確的軟件補(bǔ)償使精度完全可以滿足控制需要，所以選擇該方案完成設(shè)計(jì)。 2.3 紅外元件選擇 方案1：使用發(fā)射接收一體化元件 這是一個把接收與發(fā)射做在一起的元件如TCRT5000，使用時(shí)不用考慮接收端與發(fā)射端是否對齊，因此使用這種元件，會使電路變的更方便。 方

13、案2：使用獨(dú)立的發(fā)射、接收紅外元件 這是兩個元件，一個是接收的，一個是發(fā)射的，在使用安裝這種元件時(shí)，要把接收端與發(fā)射端的對齊才能使用，這樣會帶來給多的不便。 由于方案1使用起來會更方便，所以選擇該方案來完成設(shè)計(jì)。 2.4 鍵盤電路方案 方案1：獨(dú)立式鍵盤電路 獨(dú)立式鍵盤的各個按鍵相互獨(dú)立，每個按鍵獨(dú)立地與一根數(shù)據(jù)輸入線（即單片機(jī)并行口或其他接口芯片的并行口相連）。在按鍵較多的情況下由于其占用的I/O口線多而不采用獨(dú)立式鍵盤電路。 方案2：矩陣式鍵盤電路 矩陣式鍵盤采用行列式結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上，當(dāng)口線數(shù)量為8時(shí)，可以將4根口線定義為行線，另4根口線定義為列線，形

14、成4×4鍵盤，可以配置16個按鍵。 由于設(shè)計(jì)中采用數(shù)個鍵盤，故采用方案2。 系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì)及IC資料 1.3 系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī) 聲控模塊 LED顯示 揚(yáng)聲器 紅外模塊 鍵盤電路 系統(tǒng)由聲控模塊、紅外模塊、單片機(jī)控制模塊、揚(yáng)聲器和LED模塊及鍵盤顯示電路組成。 用戶可以通過鍵盤設(shè)置報(bào)警的條件，如啟動時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，然后通過采集紅外、聲控的信號，然后通過led燈和揚(yáng)聲器來報(bào)警。 3.2 IC資料介紹 3

15、.2.1單片機(jī)AT89S52 （1）主要性能： ① 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 ② 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器 ③ 1000次擦寫周期 ④ 全靜態(tài)操作：0Hz~33Hz ⑤ 三級加密程序存儲器 ⑥ 32個可編程I/O口線 ⑦ 三個16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 ⑧ 八個中斷源 ⑨ 全雙工UART串行通道 ⑩ 低功耗空閑和掉電模式 ? 掉電后中斷可喚醒 ? 看門狗定時(shí)器 ? 雙數(shù)據(jù)指針 ? 掉電標(biāo)識符 （2）功能特性描述： AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K在系統(tǒng)可編程 Fl

16、ash存儲器。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造,與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash, 256字節(jié)RAM, 32位 I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個數(shù)據(jù)指針,三個 16位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,一個6向量 2級中斷結(jié)構(gòu),全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外,AT89S52可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電

17、模式?？臻e模式下,CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下,RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié), 單片機(jī)一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 （3）引腳圖 AT89S52單片機(jī)有40個引腳，引腳圖如圖3.1所示 圖3.1 AT89S52引腳圖 ① VCC：電源 ② GND：地 ③ P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下, P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 fl

18、ash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 ④ P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個 TTL邏輯電平。對 P1端口寫“1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流(IIL)。此外,P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入(P1.0/T2)和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入(P1.1/T2EX),具體如下表3.1所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號 第二功能 P1.0

19、T2(定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入),時(shí)鐘輸出 P1.1 T2EX(定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制) P1.5 MOSI(在系統(tǒng)編程用) P1.6 MISO(在系統(tǒng)編程用) P1.7 SCK(在系統(tǒng)編程用) 表3.1 P1口引腳的第二功能 ⑤ P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對 P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器(

20、例如執(zhí)行MOVX @DPTR) 時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 ⑥ P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動 4個TTL邏輯電平。對 P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流(IIL)。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表3.2所示。在flas

21、h編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。 引腳號 第二功能 P3.0 RXD(串行輸入) P3.1 TXD(串行輸出) P3.2 INT0(外部中斷 0) P3.3 INT1(外部中斷 1) P3.4 T0(定時(shí)器0外部輸入) P3.5 T1(定時(shí)器1外部輸入) P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) 表3.2 P3口引腳的第二功能 ⑦ RST：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T 狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUX

22、R(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ⑧ ALE/PROG:地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時(shí)，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳(PROG)也用作編程輸入脈沖。在一般情況下,ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖,可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而,特別強(qiáng)調(diào),在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE脈沖將會跳過。如果需要通過將地址為8EH的SFR的第 0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置 “1”, ALE僅在執(zhí)行 MOVX或MOVC指令時(shí)有效。否則,ALE將被微弱拉高。這個 ALE使能標(biāo)志位(地址為8

23、EH的SFR的第0位)的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 ⑨ PSEN：外部程序存儲器選通信號（PSEN)是外部程序存儲器選通信號。當(dāng) AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個機(jī)器周期被激活兩次，而 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，PSEN將不被激活。 ⑩ EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令,EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令,EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間,EA也接收12伏VPP電壓。 ? XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 ? XTAL2：振蕩器反相放大

24、器的輸出端。 （4）存儲器結(jié)構(gòu) MCS-51器件有單獨(dú)的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器都可以 64K尋址。 程序存儲器：如果EA引腳接地,程序讀取只從外部存儲器開始。 對于 89S52,如果 EA接 VCC,程序讀寫先從內(nèi)部存儲器(地址為 0000H~1FFFH)開 始,接著從外部尋址,尋址地址為:2000H~FFFFH。 數(shù)據(jù)存儲器：AT89S52有 256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。高 128字節(jié)與特殊功能寄存器重 疊。也就是說高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址,而物理上是分開的。 當(dāng)一條指令訪問高于 7FH的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定 CPU訪問高 128字節(jié)

25、 RAM還是特 殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器(SFR)。 例如,下面的直接尋址指令訪問0A0H(P2口)存儲單元： MOV 0A0H , #data 使用間接尋址方式訪問高 128字節(jié) RAM。例如,下面的間接尋址方式中，R0內(nèi)容為 0A0H,訪問的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口(它的地址也是0A0H)。 MOV @R0 , #data 堆棧操作也是簡介尋址方式。因此,高128字節(jié)數(shù)據(jù)RAM也可用于堆?？臻g。 （5）中斷 AT89S52有6個中斷源：兩個外部中斷(INT0和INT1),三個定時(shí)中斷(定時(shí)器0、1

26、、2)和一個串行中斷。 圖3.2 中斷允許控制寄存器 每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個中斷允許總控制位EA,它能一次禁止所有中斷。如圖3.2所示,IE.6位是不可用的。對于AT89S52, IE.5位也是不能用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。它們?yōu)锳T89系列新產(chǎn)品預(yù)留。定時(shí)器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后， 這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。實(shí)際上,中斷服務(wù)程序必須判定是否是TF2或 EXF2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清0。定時(shí)器0和定時(shí)器 1標(biāo)志位TF0和 TF1

27、在計(jì)數(shù)溢出的那個周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。然而,定時(shí)器2的標(biāo)志位 TF2在計(jì)數(shù)溢出的那個周期的S2P2被置位，在同一個周期被電路捕捉下來。 3.2.2 紅外元器件 光感測器是利用光敏元件將光訊號轉(zhuǎn)換為電訊號的感測器?，F(xiàn)在常用光敏元件的感應(yīng)波長在可見光波長附近，如紅外線波長和紫外線波長。光感測器不只是應(yīng)用于光的測量，更常用于作為探測元件，組成其它類型的感測器，對飛飛電量（如溫度）進(jìn)行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光訊號的變化，便可實(shí)現(xiàn)對非電量的檢測。目前典型的光感測器有紅外感測器、紫外線感測器色彩感測器、CCD圖像感測器等，但具體每種光感測器采用

28、的光敏元件和工作原理是有一定的差別。 紅外線感測器采用熱電型紅外線光敏元件和量子型紅外線光敏元件來制作。我們常用來作防盜報(bào)警、來客告知和非接觸開關(guān)等。紅外線領(lǐng)域的熱釋電感測器就是采用熱電型紅外線光敏元件來制作。還有一種有兩個管即發(fā)射管和接收管的紅外感應(yīng)器，這兩個管的外型像發(fā)光二極管，紅外接收管的反向暗阻，一般都在幾十兆以上，而在有紅外照射的情況下，電阻會降至200k至500k左右（由光照強(qiáng)度和管子的特性決定）。 　　常用的紅外系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便

29、發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣：用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉距法來粗略判定。 　　接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。 由于紅外發(fā)光二極管

30、的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路 接收管 PT334性能指標(biāo)： 有效波長范圍：840-1200； 導(dǎo)電電流：2.0mA-20mA； 飽和特性：Vce(sat）<0.4V 上升/下降時(shí)間：15us 紅外線發(fā)射管 IR333-A 電壓：1.2-1.5V 3.2.3 駐極體話筒 1.駐極體話筒具有體積小，頻率范圍寬，高保真和成本低的特點(diǎn)，目前，已在通 訊設(shè)備，家用電器等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極（背稱為背電極）構(gòu)成。駐極體面與背電極相

31、對，中間有一個極小的空氣隙，形成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構(gòu)成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動而產(chǎn)生位移時(shí)；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù)公式：Q =CU 所以當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號，實(shí)現(xiàn)聲—電的變換。 駐極體話筒的工作原理圖： 2.由于實(shí)際電容器的電容量很小，輸出的電信號極為微弱，輸出阻抗極高，可達(dá)數(shù)百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個專用

32、的場效應(yīng)管和一個二極管復(fù)合組成阻抗變換器 3.駐極體話筒的特性參數(shù) 工作電壓：1.5-12v 常用的有1.5v，3v，4.5v三種 工作電流：0.1mA-1mA之間 輸出阻抗一般小于2K(歐姆) 靈敏度 單位：伏/帕，國產(chǎn)的分為4檔，紅點(diǎn)（靈敏度最高）黃點(diǎn)，藍(lán)點(diǎn)，白點(diǎn)（靈敏度最低） 頻率響應(yīng) 一般較為平坦 指向性 全向 等效噪聲級 小于35分貝 3.2.4 蜂鳴器 ? 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，它廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電話機(jī)等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型 電磁式蜂鳴器由振蕩器

33、、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.5~15V直流工作電壓），多諧振蕩器起振,輸出1.5～2.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 此次設(shè)計(jì)用到的蜂鳴器是電磁式蜂鳴器 4.系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 4.1報(bào)警電路模塊 4.1.1 發(fā)光二極管模塊 系統(tǒng)采用一個發(fā)光二極管來

34、作為報(bào)警系統(tǒng)，如圖4.1所示，當(dāng)p1.4=1時(shí)，二極管獲得一個高電平，又因二極管另一端接地，所以二極管被點(diǎn)亮。 圖 4.1 顯示電路 4.1.2蜂鳴器模塊 系統(tǒng)采用一個蜂鳴器來作為報(bào)警系統(tǒng)，? 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機(jī)IO引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。S52增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板通過一個三極管2N3906來放大驅(qū)動蜂鳴器.。蜂鳴器的正極接到VCC（＋5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射

35、極E，三極管的基級B經(jīng)過限流電阻R7后由單片機(jī)的P1.3引腳控制，當(dāng)P1.3輸出高電平時(shí)，三極管Q1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)P1.3輸出低電平時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制P1.3腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。 圖4.1.2 蜂鳴器模塊 4.2紅外報(bào)警模塊 本次采用PT334、IR333紅外傳感元件，來判斷元件之間光線是否有斷開的采集并轉(zhuǎn)換成電平信號，直接輸出數(shù)字量，可以直接和單片機(jī)進(jìn)行通訊，然后單片機(jī)根據(jù)這個信號做出報(bào)警反應(yīng)，如圖4.3所示

36、 圖 4.2 紅外模塊 4.2.1 紅外模塊功能的實(shí)現(xiàn) 電路見上圖，電源為電路提供5V的電壓。UA741的正向輸入端的led既是工作指示又有一定的穩(wěn)壓作用。反向輸入端有由紅外接收管VD2和R2構(gòu)成分壓器。紅外接收管的反向暗阻，一般都在幾十兆以上，而在有紅外照射的情況下，電阻會降至200k至500k左右（由光照強(qiáng)度和管子的特性決定）。在VD2受到VD1的紅外光照時(shí)，電阻較小，R2上的分壓大于2V，UA741輸出低電平，當(dāng)人走到VD1和VD2之間，擋住紅外光線的時(shí)候，VD2電阻急劇上升，R2兩端分壓小于2V，UA741輸出高電平。

37、 4.3 聲控模塊 本次采用聲控元件駐極體話筒也叫咪咪頭作為聲控傳感器，來實(shí)現(xiàn)對聲音的采集和轉(zhuǎn)換，直接輸出數(shù)字量，可以直接把數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，與單片機(jī)進(jìn)行通訊，大大簡化了電路的復(fù)雜度。 圖 4.3 4.4 鍵盤電路模塊 本系統(tǒng)采用行列式矩陣鍵盤如圖4.4所示。鍵盤的列線一端經(jīng)電阻接+5V電源，另一端接單片機(jī)的輸入口，各行線接輸出口，另一端懸空。為判斷有沒有鍵被按下，可先經(jīng)輸出口向所有列線輸出低電平，然后再經(jīng)輸入口輸入各行線狀態(tài)。若各列線狀態(tài)皆為低電平，則表明沒有鍵按下；若各列線狀態(tài)中有低電平出現(xiàn)，則表明有鍵按下

38、 圖 4.4 在掃描鍵盤過程中應(yīng)該注意一下問題： （1）當(dāng)操作者按下或松開按鍵時(shí)，按鍵會產(chǎn)生機(jī)械抖動。這種抖動經(jīng)常發(fā)生在按下或松開的瞬間，一般持續(xù)幾到十幾毫秒，抖動時(shí)間隨按鍵的結(jié)構(gòu)不同而不同，在掃描鍵盤鍵盤過程中，必須想辦法消除按鍵抖動，否則會引起錯誤。 消除按鍵抖動可以用硬件電路來實(shí)現(xiàn)，例如，用R-S觸發(fā)器來鎖定按鍵的狀態(tài)，以消除抖動的影響。也可以利用現(xiàn)成的專用消抖電路，如MC14490就是六路消抖電路。較為簡單的方法是用軟件延時(shí)方法來消除按鍵的抖動，也就是說一旦發(fā)現(xiàn)有鍵按下，就延時(shí)20ms以后再檢測按鍵的狀態(tài)。這樣

39、就避開按鍵發(fā)生抖動的那一段時(shí)間，使CPU能可靠地讀按鍵狀態(tài)。在編制鍵盤掃描程序時(shí)，只要發(fā)現(xiàn)按鍵狀態(tài)有變化，即無論是按下還是松開，程序都應(yīng)當(dāng)延時(shí)20ms以后在進(jìn)行其他操作。 （2）在鍵盤掃描時(shí)，應(yīng)防止按一次鍵而有多個對應(yīng)鍵值輸入的情況。這種情況的發(fā)生是由于掃描速度和鍵處理速度較快，當(dāng)某一個按下的鍵還未松開時(shí)，鍵掃描程序和鍵處理程序已經(jīng)執(zhí)行多遍。這樣由于程序執(zhí)行和按鍵動作不同步而造成按一次鍵有多個鍵值輸入的錯誤狀態(tài)。為避免發(fā)生這種情況，必須保證一次鍵，CPU只對該鍵作一次處理。為此，在鍵掃描程序中不僅要檢測是否有按鍵按下，在有按鍵按下的情況，做一次處理，而且在鍵處理完畢后，還應(yīng)檢測按下的鍵是否松

40、開，只有當(dāng)按下的鍵松開以后，程序才往下執(zhí)行。這樣每按一個鍵，只作一個鍵處理，使兩者達(dá)到同步，消除按一次按鍵有多次鍵值輸入的錯誤情況。 開關(guān)編號對應(yīng)的鍵值如表4.5所示 開關(guān)編號 鍵值 開關(guān)編號 鍵值 S1 0X11 S9 0X44 S2 0X12 S10 0X81 S3 0X14 S11 0X82 S4 0X21 S12 0X84 S5 0X22 S13 0X18 S6 0X24 S14 0X28 S7 0X41 S15 0X48 S8 0X42 S16 0X88

41、 圖 4.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5.1 主程序流程圖 總設(shè)計(jì)流程圖如圖5.1所示。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用循環(huán)查詢來處理紅外與聲控模塊，一旦觸發(fā)就通過中斷來處理信息，并給出警報(bào)。 開始 初始化 鍵盤掃描子程序 否 掃描紅外聲控程序 是 紅外或聲控觸發(fā) 數(shù)據(jù)處理子程序 發(fā)光二極管子程序 蜂鳴器子程序 是 鍵盤掃描子程序 延時(shí)程序 5.2 各個子程序流程圖 5.2.1 紅外線掃描子程序 開始 紅外元件掃描 否 是 紅外元件觸發(fā) 發(fā)光二極管程序 蜂

42、鳴器程序 5.2.2 聲控掃描子程序 開始 聲控元件掃描 否 是 聲控元件觸發(fā) 發(fā)光二極管程序 蜂鳴器程序 5.2.3鍵盤處理子程序流程圖 鍵盤掃描程序 是 否 開始（A）鍵 A 子程序 是 否 暫停（B）鍵 B子程序 是 設(shè)置（C）鍵 否 C子程序 是 復(fù)位（D）鍵 D 子程序 否 結(jié)束（E）鍵 是 E 子程序 5.2.3.1 鍵盤程序 A子程序 開始 否 掃描紅外聲控元件

43、 是 處理報(bào)警程序 B 子程序 開始 暫停掃描紅外聲控 C 子程序 輸入設(shè)置值 啟動中斷 開始運(yùn)行 掃描紅外聲控 D 子程序 復(fù)位單片機(jī) 重新啟動 E 子程序 停止程序運(yùn)行 6系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)測試 6.1系統(tǒng)使用說明書及整機(jī)調(diào)試 6.1.1 聯(lián)機(jī) ①在J2處加上電源并按下按鍵A鍵，系統(tǒng)就可以開始工作 6.1.2 主要技術(shù)指標(biāo)出測試 ① 當(dāng)啟動系統(tǒng)時(shí)，沒有按下A鍵（

44、開始）的話，系統(tǒng)沒有工作，蜂鳴器和發(fā)光二極管也不工作 ② 具有5種按鍵功能，A鍵 開始，B鍵 暫停 ，C鍵 設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，D鍵 復(fù)位， E鍵 停止。 ③ C鍵設(shè)置功能，按下C鍵后，可通過鍵盤上的1-9的九個數(shù)字進(jìn)行設(shè)置啟動的時(shí)間和結(jié)束的時(shí)間，時(shí)間到后，停止運(yùn)行。 ④ 報(bào)警功能，當(dāng)電路觸發(fā)報(bào)警時(shí)，蜂鳴器會響，發(fā)光二極管發(fā)亮。 6.2 誤差分析 從功能上分析，該系統(tǒng)的誤差主要是紅外與聲控誤報(bào)警的情況，這兩個元件都是傳感器，可能會因?yàn)槠渌曇艋蛘呶矬w如飛蛾經(jīng)過而觸發(fā)，造成誤報(bào)警。 結(jié) 論 系統(tǒng)以AT89S52芯

45、片為核心部件，根據(jù)電子線路綜合測試、數(shù)字電子技術(shù)以及單片機(jī)原理的知識，通過軟件實(shí)現(xiàn)了紅外聲控報(bào)警的可編程智能定時(shí)控制，且各項(xiàng)功能基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，例如實(shí)現(xiàn)了按鍵設(shè)置時(shí)間倒計(jì)時(shí)，蜂鳴器和發(fā)光二級管的報(bào)警，以及結(jié)束系統(tǒng)工作等基本要求。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，力求硬件線路簡單，充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點(diǎn)，并最大限度挖掘單片機(jī)片內(nèi)資源，來滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因時(shí)間有限，該系統(tǒng)還有許多值得改進(jìn)的地方。 參考文獻(xiàn) [1]《電子線路綜合設(shè)計(jì)》[K]，謝自美,華中科技大學(xué)出版社, 2006。 [2]《51單片機(jī) C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》戴佳

46、 戴衛(wèi)恒 編著電子工業(yè)出版社,2006。 [3]《模擬電子技術(shù)基本教程》華成英主編,清華大學(xué)出版社,2007。 [4]《PROTEUS入門實(shí)用教程》[K]，周潤景等編著，機(jī)械工業(yè)出版社,2007。 [5]《單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)》[K]，付家才編，化學(xué)工業(yè)出版社,2004。 [6]《單片機(jī)原理與應(yīng)用》[K]，張桂紅，姚建永著，福建科學(xué)技術(shù)出版社,2007。 [7]《51系列單片機(jī)開發(fā)寶典》[K]，趙建領(lǐng)著，電子工業(yè)出版社,2007。 [8]《單片機(jī)原理及應(yīng)用》[K]，李全利、仲偉峰、徐軍，清華大學(xué)出版社 [9] 《Protel DXP 電路原理圖與PCB設(shè)計(jì)》[K]，郝文化、黃煒

47、，機(jī)械工業(yè)出版社,2006 [10] 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)從今年2009年11月開題以來，到目前為止已經(jīng)有快2個月的時(shí)間了，在這2個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多東西，明白了很多道理，也有許多發(fā)自內(nèi)心感受。在整個設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，有許多人給了我啟發(fā)和幫助，在畢業(yè)論文完成之際，我要在此表達(dá)對他們最誠摯的感謝。 首先要感謝趙研老師一個學(xué)期以來的精心指導(dǎo)，正是在趙老師的嚴(yán)格要求下使得畢業(yè)設(shè)計(jì)能如期完成，在此對趙老師付出的辛勤勞動表示誠摯感謝。其次要感謝06級電子工程系（2）班同學(xué)的細(xì)心幫助和指導(dǎo)，才使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的如此完善。 在即將畢業(yè)的時(shí)刻，要感謝母校仰恩大學(xué)四年的培養(yǎng)，感謝張立民、陳鴻、王巧蘭老師四年來在學(xué)習(xí)上給予的幫助；感謝電子工程系所有老師四年以來為06級付出的一切。 還要深深感謝06級電子2班所有同學(xué)四年以來在學(xué)習(xí)、生活上的支持和幫助，感謝陪伴我四年的同窗好友，祝他們今后生活如意，事業(yè)有成。 最后，衷心的感謝各評委和教授對本論文的評閱和指導(dǎo)。 附錄1：系統(tǒng)硬件原理圖