单片机控制红外防入侵装置.docx

1、单片机控制红外防入侵装置单片机控制红外防入侵装置摘要：51单片机具有体积小、功能强、可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。作为51单片机的精简版本，AT89C2051单片机拥有结构简单，体积小，编程容易等诸多优点，所以在电子制作中得到广泛应用。本文采用AT89C2051单片机制作的防入侵装置结构简单，实用性强。装置自带电源及报警电路，电路均采用常规器件，程序简单，实现方便，略有电子制作方面的基础即可动手制作。关键字: 51单片机 电源 防入侵Abstra

2、ct: The single-chip 51 has a series of strongpoints, such as small volume, rich function, high dependability and low price, which makes it become not only the intelligentize control facility in the field of industrial control, but also the common things appear everywhere in our work and daily life.

3、This effectively promote the tec- hnical transformation in kinds of vocations and promises itself a expand foreground. As the simplified edition of the single-chip 51, AT89C2051 has a simple structure, small size and easy programming and many other advantages. Therefore, the production of electronic

4、s has widely used it. In this paper, AT89C2051 anti-invasion producing single-chip device structure is simple and practical. Bring its own electrical source and the police power circuit, using conventional circuit devices, procedures simple, easy to achieve, a little electronic production can be the

5、 basis for hands-on production.Key words: single-chip 51 electrical source anti-invasion一、系统概述 单片机控制红外报警装置用当前最流行的AT89C2051单片机控制，采用555定时器进行声光报警。本装置体积小，成本低；用红外线收发管进行信号检测，安装隐蔽，不易被发现；探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰；系统自带变压整流装置，可直接接入市电工作；当有人试图闯入警戒范围时，能自动进行声光报警。二、器件说明 1、51单片机简介：AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除

6、只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入

7、,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST：复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率

8、为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP：当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH）,不管是否有内部程序存储器。注意加密方式

9、1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2、555时基电路 下图是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比

10、较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5K电阻的分压器而构成。各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。3脚：输出端Vo2脚：低触发端6脚：TH高触发端4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集

11、电极相连，用做定时器时电容的放电。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能如表所示。 555的功能表清零端高触发端TH低触发端Qn+1放电管T功能00导通直接清零10导通置011截止置11Qn不变保持本文中采用555多谐振荡器，其电路和工作波形如下：本文中，R1=10K，R2=100K，C=0.1uF。电容器充电时间T1=0.7(R1+R2)C=0.77ms放电时间T2=0.7R2C=0.7ms三、 硬件设计1、 系统框图2、 硬件电路电路原理如图1所示。可将该电路分为三部分。1 电源电路220V交流市电经变压器T降压，桥式整流器D1整流，电

12、解电容C7滤波，三端稳压器78L05稳压，最后得到整机要求的+5V稳定直流电源。2 单片机系统电路U1为AT89C2051单片机。C1，R0，R1和复位按钮RESET组成手动电平复位和上电自动复位电路；C2，C3以及晶振JT1组成时钟电路；C4，C5为+5V电源滤波电容。U2为CMOS6反相器CC4069，起驱动作用。VD1VD6为红外发射管，其负极端接与P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，VD1VD6发红外光。VD7VD12为红外接收管，当接收到红外光时导通，+5V电源通过VD7VD12加到反相器CC4069的输入端，经反相为低电平，这时P3.0P3.5为低电平。发射管和接收管

13、分别安装在门和窗口的适当位置，当有人闯入时遮挡了红外线，接收管截止，反相器输入端为低电平，这时U1的P3.0P3.5为高电平。当在一定时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时，则由P3.7口输出报警信号（高低电平间隔1S的脉冲信号）。驱动声光报警电路，进行声光报警，直至按复位按钮RESET或电源开关S1。由于红外收发管之间没有遮挡时为正常，有遮挡时为异常，则当P1口输出00H时，P3口的正常状态数据为00H。、声光报警电路。555定时器U4，扬声器BY，普通红色发光二极管VD13等组成声光报警电路。其中555定时器接成了一个低频多谐振荡器，其控制电压输入端5脚与单片机AT89C2051的P3.7

14、脚相连，受P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号控制。当P3.7为高电平时控制电压Uco较高，阈值电压UT+（=Uco）和UT-（=1/2Uco）也较高；当P3.7为低电平时UT+和UT-也较低。当UT+较高时，电容C9充、放电的电压幅度较大，因而振荡频率较低。反之，当UT+较低时，电容C9充、放电过程中电压变化幅度较小，充、放电过程完成得较快，故振荡频率较高。即当P3.7=1时，555输出脉冲的振荡频率较低；当P3.7=0时，555输出脉冲的振荡频率高。该输出脉冲经过隔直电容C8加到扬声器上，扬声器将交替发出高、低不同的两种叫声。同时，P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号经电阻R8

15、加到红色发光二极管VD13上，VD13将闪烁发光。达到声光同时报警的效果。四、 软件设计 我们的目的是，当检测到有人闯入时就由P3.7口输出高低电平间隔1S的脉冲信号去驱动声光报警电路，产生声光报警。这可通过使P3.7口每隔1S取反一次实现。而1S时间可通过让定时器T0（工作于定时方式1）重复定时100ms十次实现。用工作寄存器R1作循环计数器，初值为10（0AH）。采用中断方式编程，整个软件由主程序和中断服务程序两部分构成。1、 主程序主要功能是对系统进行初始化和对系统进行监视。看是否有人闯入。其程序流程图如图2所示。系统晶振频率为6MHz，现在想要定时100ms，计数初值N计算如下：N=M

16、-定时时间/T，其中M为计数最大值。T=12/晶振频率。若使用计数器0的工作方式1，则M=65536。T=12/6MHz 所以计数初值 N=65536-100ms/T=15536=3CB0H程序清单如下：ORG 0000HAJMP MAIN ； 转向主程序ORG 000BH ； 定时器T0中断入口LJMP BJ ； 转向中断服务程序ORG 0030HMAIN：MOV SP，#50H ； 设置堆栈栈底MOV R1，#0AH ； 设置循环计数器初值MOV P3，#00H ； 设置P3口为正常状态MOV P1，#00H ； 使VD1VD6发红外光MOV TMOD，#01H； 设T0为定时方式1MOV

17、 TH0，#3CH ； 设置定时100ms初值MOV TL0，#0B0HSETB EA ； CPU开中断SETB ET0； 定时器0允许中断JS：MOV A，P3 ； 监视是否有人闯入CJNE A，#00H，LPAJMP JSLP：SETB TR0 ； 启动T0定时100msSJMP $ ； 等待定时100ms完成2、 中断服务程序主要功能是判断定时1S是否完成，从而决定是否对P3.7口取反。其程序流程图如图3所示。程序清单如下：ORG 0060HBJ：PUSH Acc ； 现场保护PUSH PSWMOV TH0，#3CH ；重设定时初值MOV TL0，#0B0HDJNZ R1，FH ； 1S

18、未到返回MOV R1，#0AH ； 重设计数器初值CPL P3.7 ； P3.7口取反FH：POP PSW ； 恢复现场POP AccRETI ； 中断返回END 51相关指令说明：AJMP:2KB内绝对转移，LJMP：64KB内绝对转移；CJNE A,#00,LP：A0则转移到LP;DJNZ:寄存器内内容减一，不为零则转移；EA:中断总允许位；ET0：计数器0中断允许位；TR0:计数器0的运行控制位；CPL:按位取反操作；$:汇编地址计数器，SJMP $: 动态停机，原地踏步。 五、结语1、51单片机指令系统和汇编稍有不同，有汇编基础的情况下对51编程容易掌握，文中使用的AT89C2051是C51的精简版本，体积小，但功能实用。2、在使用Protel 99se绘制电路原理图时，CC4096、AT89C251及555定时器在元件库中找不到，限于时间，我自己绘制了以上三个器件，原理图绘制成功，但生成PCB时不能有效识别，问题待解决。【参考文献】 （1）单片机原理及接口技术 余锡华 西安电子科技大学出版社 （2）Protel99SE原理图与PCB设计 曹丙霞 电子工业出版社（3）数字电子技术基础 杨颂华 西安电子科技大学出版社（4）电子制作