基于单片机报警系统设计毕业论文.docx

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基于单片机报警系统设计毕业论文

1、绪论

1.1选题背景和意义

随着微电子技术与网络技术的飞速发展，人们对于居住环境的安全、方便、舒适提出了越来越高的要求，因此智能化住宅就随之出现，也随着改革开放的深入和市场经济的迅速发展、提高，城市外来流动人口大量增加，带来许多不安定因素，刑事案件特别是入室盗窃、抢劫居高不下，因此家庭智能安全防范系统是智能化小区建设中不可缺少的一项，而以往的做法是安装防盗门、防盗网，但普遍存在有碍美观，不符合防火要求，而且不能有效地防止犯罪分子对住宅的入侵，故利用高科技的电子防盗报警系统也就应运而生。

1.2智能报警系统设计任务

本系统采用常用的AT89C52单片机系列作为系统的核心控制部分，是一个利用红外传感器作为信号输入控制部分的多路报警器。

当有不明物体经过某一发射器与接收器中间时，会有控制信号输入单片机，进而输出刺耳的报警声来引起相关人员的注意，同时利用显示器来显示不明物体的地理位置，这样很大程度上减少了搜索时间，从而提高了实效性。

达到了信号接收灵敏度高，显示反映快，报警声音响的效果。

2、硬件选择

单片微型计算机简称单片机。

它在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）,存储器（RAM,ROM）,定时器/计时器和各种输入/输出（I/O）接口，（如并行I/O,串行I/O口和A/D转换器）等。

可见单片机就是一台计算机。

由于单片机原来就是为了实时控制应用而设计的，因此,又称为微控制器。

单片机的出现，并在各个技术领域中得到如此迅猛的发展，与单片机构成计算机应用系统所形成的下述特点有关：

（1）单片机构成的应用系统有较大的可靠性。

这些可靠性的获得除了依靠单片机芯片本身的高可靠性以及应用系统有较少的联接外，还可以方便地采用软件、硬件冗余技术。

（2）系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统，应用系统有较高的软、硬件利用系统。

（3）由于构成的应用系统是一个计算机系统，相当多的测控功能由软件实现，故具有柔性特性，不需要改变硬件系统就能适当地改变系统功能。

（4）有优异的性价比。

单片机主要可用于以下几个方面：

①测控系统中的应用。

如炉子恒温控制、电镀生产线自动控制等。

②智能仪表中的应用。

如数字式RLC测量仪、智能转速表、计时器等。

③智能产品。

如数控车床、电脑空调机和通信设备等。

④在智能计算机外设中的应用。

如绘图控制器、磁带机、打印机的控制器。

MCS-52系列单片机有8052/8031/8752、、8044/8744、83C252/87C252/80C252等品种。

它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构和应用上有些区别。

其基本型有8052/8031/8751等。

它们的内核都一样，8031和8052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8052因内部有程序存储器，31脚接高电平（VCC），单片机启动后直接在内部读取指令。

2.1单片机的选择

2.1.1单片机的特点和组成

选择MCS-52系列单片机中的8052，从应用角度它有以下特点：

（1）集成度高

单片机8052内含有128kB的RAM,64kB的ROM，4个8位并行接口，1个全双工的串行口，2个16位的定时/计时器，片内的时钟振荡器，两种优先级的5个中断源的众多结构，64K的程序存储器地址空间和64K的数据存储器地址空间，并且由于集成度高，焊点少，可靠性也大大提高了。

（2）速度快，处理能力强

8052指令系统含有大量的算术运算，布尔运算和逻辑运算，转移指令，而且有丰富的位操作功能，它执行一条单字节的乘法指令仅需4us，这个速度足以满足系统的需求。

单片机是在一块芯片上集成了CPU，RAM，ROM，定时器/计数器和多种功能的I/O口等一台计算机所需要的基本功能部件。

8052单片机包括下列几个部件：

一个8位CPU，

一个片内振荡器及时钟电路

256字节RAM数据存储器，4K字节ROM程序存储器，

两个16位定时器/计数器，

可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器的控制电路，

一个可编程全双工串行口，

32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口），

具有五个中断源，两个优先级嵌套中断结构。

8052的内部结构图如2-1所示：

图2-18052内部结构图

①CPU

CPU是单片机的核心部件。

它由运算器和控制器部件组成。

②运算器

运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。

可以对半字节（4位）、单字节等数据进行操作。

操作结果的状态信息送至状态寄存器。

此运算器还包括由一个布尔处理器，用来位操作。

③程序计数器PC

程序计数器PC用来存放即将要执行的指令地址，共16位，可对64K程序存储器直接寻址执行指令时，PC内容的低8位经P1口输出，高8位经P2口输出。

④指令寄存器

指令寄存器存放指令代码。

CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，经译码器后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。

⑤时钟电路

8052片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路。

XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。

时钟可以由内部方式或外部方式产生。

内部方式时钟电路如图2-2所示。

在XTAL1和XTAL2引脚外接定时元件，内部振荡电路就产生自激振荡。

定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。

图2-2内部方式时钟电路

⑥存储器

MCS—52单片机的程序存储器和数据存储器空间是相互独立的，物理结构也不一样。

程序存储器为只读存储器（ROM）。

数据存储器为随机存储器（RAM）。

单片机的存储器编址方式采用与工作寄存器、I/O口锁存器统一编址的方式。

⑦I/O端口

MCS—52单片机设有四个8位双向I/O端口（P0，P1，P2，P3），每一条I/O都能独立地用作输入或输出。

P0口为三态双向口，能带8个LSTTL电路。

P1，P2，P3口准双向口（在用作输入口，口锁存器必须先写入“1”故称为准双向口），负载能力为4个LSTTL电路。

端口功能：

a、P0口—P0口可以作为输入输出口，但在实际应用中通常作为地址/数据总线口，即低8位地址与数据分时使用P0口。

低8位地址由ALE信号的负跳变使它锁存到外部地址锁存器中，而高8位地址由P2口输出。

b、P1口—P1口每一位都能作为可编程的输入或输出线。

c、P2口—P2口可以作为输入口或输出口使用，外接I/O设备时，又作为扩展系统的地址总线，输出高8位地址，与P0口一起组成16位地址总线。

d、P3口—不仅具有其它口的功能，还有它的特殊功能。

⑧总线

MCS—52单片机属总线型结构，通过地址/数据总线可以与RAM，EPROM，并行I/O接口芯片连接。

在访问外部存储器时，P2口输出高8位地址，P0口输出低8位地址，由ALE信号将P0口（地址/数据总线）上的低8位锁存到外部地址锁存器中，从而为P0口接受数据做准备。

在执行MOVC指令时，

信号有效。

在执行MOVX指令时，由P3口自动产生读/写信号，通过P0口对外部数据存储器单元进行读/写操作。

⑨复位和复位电路

MCS—52单片机的复位电路由上电+按钮电平复位和上电复位电路等，本系统采用上电+按钮电平复位电路。

如图2-3所示：

rst

图2-3A上电+按钮电平复位电路图

rst

图2-3B上电复位电路

上电复位

电路：

当VCC接通后，Cr两端突加电压，相当于短路。

RESET端变为高电平，然后由于Cr的阻值作用，直到最后RESET端电压降为0。

上电+按钮电平复位电路：

开时，由于Cr的阻值作用，RESET端的电压为0。

当按下开关时，Cr通过R1和R2放电，形成电压降。

选择合适的R阻值，则开始放电时，然后随着放电电流的减小，R2上电压逐渐减低。

在RESET输入端出现高电平时实现复位和初始化。

CPU在第二个及其周期内执行内部操作。

复位期间不产生ALE和PSEN信号。

内部复位操作使堆栈指示器SP为07H，各端口都为1，特殊功寄存器都复位为0，但不影响RAM的状态。

当RST引脚返回低电平后，CPU从0地址开始执行程序。

2.1.2单片机的引脚及功能

单片机8052的引脚如下2-4图：

图2-48052单片机引脚图

各个引脚按功能说明如下：

（1）电源引脚

Vcc（40脚）：

供电电源+5V。

Vss（20脚）：

接地线。

（2）时钟电路引脚

XTAL2和XTAL1

利用内部时钟电路时，于XTAL1与XTAT2之间接一个晶体振荡器，XTAL1为内部放大电路端，XTAL2为输出端。

采用外部时钟时，对于HMOS型单片机，XTAL1接地，XATL2端接外部输入时钟脉冲。

而对于CHMOS型单片机XTAL1为驱动端，XTAL2悬浮。

（3）控制信号引脚

RST/

VPD（9脚）：

接复位电路可实现复位；接+5V备用电源，当断电时RAM中数据不丢失。

ALE/

（30脚）：

访问片外时，ALE作低位地址锁存允许控制；在对8751片内EPROM编程（固化时），此脚用于输入编程脉冲（

）。

（29脚）：

访问片外程序存储器时，此脚输出负脉冲作为读选通信号。

/Vpp（31）：

该脚具有双功能。

EA控制CPU执行程序，当EA端接高电平时，程序地址小于4KB访问片内程序存储器存储区；若超出4KB地址则自动执行片外程序存储器程序。

当EA端接低电平时，CPU直接访问片外存储器。

因为，8031无ROM区，EA端应接低电平。

在对8752EPROM编程时，此引脚用于施加编程电压Vpp。

（4）输入/输出口引脚

8051共四个8位I/O口，占32个引脚。

P0口（P0.0~P0.7）占39~32脚；

P1口（P1.0~P1.7）占1~8脚；

P2口（P2.0~P2.7）占21~28脚；

P3口（P2.0~P3.7）占10~17脚。

这四个I/O接口的主要用途及使用注意事项如下：

①P0口是一个8位不带内部上拉电阻的漏极开路型准双向I/O接口。

②内部带程序存储器的芯片，往EPROM输入程序（编程）时P0、P1、P2都作输入口，P2输入高八位地址，P1输入低八位地址，P0输入指令代码。

验证程序时，P1、P2仍作地址口而P0输出指令代码。

注意：

P1、P2作输入口时，必先使每位置“1”，才能读入外部数据。

③P3口除作I/O接口外还兼有专用功能，P3口专用功能如下表2-2：

表2-2P3口专用功能

P3口个位线与第二功能表

端口线（引脚）

第二功能

P3.0（10）

RXD（串行口输入端）

P3.1（11）

TXD（串行口输出端）

P3.2（12）

INT0（外部中断0输入）

P3.3（13）

INT1（外部中断1输出）

P3.4（14）

T0（定时器0的外部输入）

P3.5（15）

T1（定时器0的外部输出）

P3.6（16）

WR（片外数据存储器写选通）

P3.7（17）

RD（片外数据存储器读选通）

2.2传感器的选择

（1）传感器件选择及原理介绍

传感器亦称变换器，广义而言，传感器是将被测的某一物理量（信号）按一定规律转换成与其对应的另一种（或同种）物理量（或信号）的输出装置。

目前一般对传感器的理解往往是指非电物理量与电量的转换。

而传感器的种类繁多，主要有温度传感器、光电传感器、湿度传感器、磁传感器等。

本系统主要用来感应监控路段是否有不明物体，因此用红外光电传感器较合适。

光电传感器的作用是将光信号转换成为电信号，它是一种利用光敏器件作为检测元件的传感器。

光电传感器对光的敏感主要是利用半导体材料的电学特性受光照射后发生变化的原理。

红外传感器按其工作模式可大致分为主动式与被动式，主动式红外传感器自带红外光源