传感器.docx

1、传感器 摘要随着物质文明和精神文明建设的逐步深入，整个社会治安环境有了根本性的好转。但在某些局部区域（仓库、商店、住宅等）仍然出现失盗事件，需要人们严加防范。一般的防盗系统以其独特的特点使得不适合家用。家用防盗系统除了具备报警的功能，要检测破窗及破窗而入的功能。本文就是从单片机的功能强, 体积小, 可靠性高, 面向控制和价格低廉等一系列优点入手, 应用AT89C51设计了一防盗报警系统由于该系统主要用于多点集中检测报警, 故应能对受检测点进行巡回检测, 为防止误报警, 当检测到某点有盗情时, 该系统应延时3秒钟后再检测一次, 若确有盗情方可报警, 并用于数字指示出被盗点。该系统的传感器可选用门

2、磁式、振动式的功能开关量传感器, 系统终端部分选用音响报警电路及数码显示电路关键词 门磁式、振动式的功能开关量传感器 单片机AT89C51 音响报警电路及数码显示电路目 录一 、设计目的 1二、设计任务与要求 12.1设计任务 12.2设计要求 1三、设计步骤及原理分析 23.1设计方法 23.2设计步骤 33.3设计原理分析 14四、课程设计小结与体会 15五、参考文献 15 一 设计目的创建一个利用功能开关传感器和单片机结合的家用防盗报警器以实现非法入侵报警二，设计任务及要求2.1 设计任务 设计一个由门磁式、振动式的功能开关量传感器结合单片机编程程序组成的家用防盗报警器,在外来的事物接触

3、到传感器的那一刹那，开关量传感器会感觉到，传感器会把指令转发给警报器，这样就会发生警报。2,2 设计要求 设计了一种单片机进行远程控制的家庭防盗报警器,该系统能利用现有的公共电话网络随时实现异地监控家中的情况,并且家中发生危险情况时能及时将信息传递给主人,具有方便、安全的优点。由于该系统主要用于多点集中检测报警, 故应能对受检测点进行巡回检测, 为防止误报警, 当检测到某点有盗情时, 该系统应延时3秒钟后再检测一次, 若确有盗情方可报警, 并用于数字指示出被盗点。该系统的传感器可选用门磁式、振动式的功能开关量传感器, 系统终端部分选用音响报警电路及数码显示电路 要实现非法入侵报警，220vAC

4、供电，预留相应接口，以保证家用电器联网的需求，成本控制在适合家用。三，设计步骤及原理分析3.1，设计方法 为完成系统功能，选择和设计传感器和单片机控制电路组成防盗报警系统。此防盗报警系统可以用于宾馆、仓库、居民楼等场所，它能对监测点进行自动检测（可供32点监测），一旦出现盗情，能立即报警，并指示被盗的地点编号。该防盗报警系统具有结构简单、可靠性高、成本低等特点。若更换其它的传感器还可用于火灾报警、煤气泄漏报警等。图2.1 系统组成框图各部分电路功能及作用如下：门磁与振荡电路是家用防盗报警器必备的检测电路，具有检测灵敏，体积小，安装方便等优点，所以作为本次设计的首选检测电路。显示电路采用2个7位

5、LED显示，可供显示32个检测点，从而明确显示事故发生位置，便于及时实施防盗工作。声音电路的设计采用蜂鸣电路，声音大，可以吓跑盗窃者，同时也可提高户内人员的警惕性。电源部分的设计是方便用户使用直接接220V交流电源即可使用，不必担心电池没有电而失去了报警器的功能。消音部分可采用按键式复位电路，避免检测电路误报时蜂鸣电路一直发声，造成影响。主机选用AT89C51单片机，P3口接入32组门磁与振荡检测电路并联电路组经过放大器与门电路接入。P1口连输出经芯片MC14543接2位LED数码显示器。报警蜂鸣电路接于P3.7口。晶振电路接于XTAL1 XTAL2口 ，复位电路接于RESET口 电源电路与V

6、CC、GND连接。3.2设计步骤及原理分析3.2.1CPU的选择1.单片机选择1）单片机接受A/D 转换电路输入的数字信号，并将输入的信号进行处理和运算，以控制控制电流或者控制电压的形式输出给被控制的单元电路，完成各项任务要求。2）AT89C51 单片机的性能及应用AT89C51单片机温度测控仪采用Atmel 公司的AT89C51单片机，采用双列直插封装（DIP），有40 个引脚。其主要特征如下：(1)面向控制的8 位CPU ；(2)一个片内振荡器和时钟产生电路，振荡频率为024MH；(3)片内4KB Flash ROM程序存储器；(4)128B 的片内数据存储器；(5)可寻址64KB的片外程

7、序存储器和片外数据存储器控制电路；(6)2个16 位定时/计数器；(7）4个并行的I/O口，共32条可单独编程的I/O线；(8）中断系统有5个中断源，可编为两个优先级；(9）一个全双工的异步串行口；(10）21个特殊功能寄存器；（11）具有节电工作方式，即休闲方式和掉电保护方式。图2.2 89C51单片机引脚图VSS : 接地端。VCC: 电源端。正常操作及对FLASH ROM编程和验证时接+5V电源。P0口：是双向8位三态 I/O口。在访问外部存储器时，可分时用作低8位地址线和8位数据线；在FLASH ROM编程时，它输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令。P0口能驱动8个LSTTL门电路

8、。P1口： 是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。在对FLASH ROM编程和程序验证时，它接受低8位地址。能驱动4 个LSTTL 门电路。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口。在访问外部存储器时，它送出高8位地址。在对FLASH ROM编程和程序验证时，它接收高8位地址和其他控制信号。能驱动4 个LSTTL 门电路。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，能驱动4 个LSTTL 门电路。RST: 复位信号输入端，高电平有效。当振荡器工作时，出现两个机器周期以上的高电平，就可以使单片机复位。ALE/PROG：地址锁存允许信号。PSEN:外部程序存

9、储器选通信号。EA/VPP:访问内、外部程序存储器控制信号。接高电平时，CPU访问并执行内部程序存储器的指令，但当程序计数器值超过0FFFH时，将自动转去执行外部程序存储器中的程序。接低电平时，CPU只访问并执行外部程序存储器中的指令。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。3.2.2数据存储器扩展89C51片内有128B的RAM存储器，在实际应用中仅靠这128B的数据存储器是远远不够的。这种情况下可利用89C51单片机所具有的扩展功能，扩展外部数据存储器。89C51单片机最大可扩展64KB RAM。本文中采用6264进行数据存储器扩展。6

10、264是8K*8位静态随机存储器，采用CMOS工艺制造，单一+5V电源供电，额定功耗200mW，典型存取时间200ns，为28线双列直插式封装。6264与89C51的硬件连接图2.3所示。6264的片选线CE1接89C51的P2.7，第二片选线CE2接高电平，保持一直有效状态，6264是8KB容量的RAM，故使用了13根地址线。图2.3 89C51单片机系统扩展图3.2.3复位电路设计单片机储器单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST 引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果RST 引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。可见复位的时间和充电的

11、时间有关，充电时间越长复位时间越长，增大电容或增大电阻都可以增加复位时间。为了保证系统可靠复位，在设计复位电路时，一般使RESET 引脚保持10ms 以上的高电平，单片机就能实现复位。复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开关)复位。本系统采用手动复位方式。图2.4 复位电路图3.2,4时钟电路设计单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。AT89C51 单片机内部有一个用于构成振荡器的高。增益反向放大器，引脚XTALl（X1）和XTAL（X2）分别是此放大电器的输入端和输出端。该反向放大器可配置为内部振荡。在其外接晶体振荡器(

12、简称晶振)或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式。由于采用内部振荡方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式。 图2.5 时钟电路图2.6CPU最小系统图图2.6CPU最小系统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。如采用外部时钟源驱动器，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。在闲置模式下，CPU 停止工作。但RAM定时器计数器串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一

13、个硬件复位为止。3.2.5门磁振荡传感器的选择32组门磁振荡检测电路，并行输入，运用或门四个一组输入，只要有一个为高电平即可启动电路。当有更多检测电路要加入时，可并联加入。图3.1防盗系统检测电路3.2.6防盗报警检测接口电路设计3，2.6.1A/D转换器选择图3.2 ADC 0809引脚图ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行的A/D转换器件。内有一个8通道多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它由比较器、逐次逼近器、D/A转换器及控制和定时5部分组成，输出具有TTL三态锁存缓冲器，可以直接连到单片机数据总线上。 3.2.6,2模拟量检测接口电路图图3.3 ADC

14、 0809与89C51单片机的接口电路ADC 0809与单片机的典型接口电路，由图3.2可以看出，其与单片机接口十分简单。89C51单片机通过地址线P2.7和读，写信号来控制转换器模拟输入通道地址锁存，启动和输出允许，ALE为其地址锁存控制信号。根据图3.3中的接线方案，8个模拟输入通道（IN0IN7）的地址分别为7FF8H7FFFH。3.2.6，3防盗报警输出接口电路设计显示电路采用MC14543芯片进行译码输出，2位可显示32个数字代表的32个监测位置。报警采用蜂鸣电路，可叫醒户主，采取防盗措施。利用555振荡器产生振荡，可是蜂鸣器发出声响。声音输出电路电路图3.2如下所示：显示电路如图3

15、.3图3.2输出声音电路图3.3显示电路 3.2.7软件实现功能综述根据总体设计方案，防盗报警系统包括主程序、读数子程序、显示报警子程序主程序主要用来进行初始化，设置口地址和控制字，并对检测结果进行核对和控制读数子程序用来读取门磁振动检测电路的输入数据进行分析显示。显示报警子程序，利用芯片进行译码显示，转为BCD码后输出。流程图设计1主程序流程图设计图4.1系统程序流程图主程序主要用来进行初始化，设置口地址及其控制字，并对检测结果进行核对，控制，其流程图如图4.12显示及报警流程图设计显示和报警子程序主要用于对所查找的报警点进行显示报警，其流程程序图如图2.2所示。图2.2显示及报警流3程序清

16、单ORG 0000HSTART：MOV P1，#0F0H ；MOV R3，#0D0H ；MOV 20H，#02HM1：MOV A，R3ACALL READ ；JZ N1ACALL M2 ；N1：MOV A，R1INC AMOV R1，AACALL READJZ N2ACALL M2N2：MOV A，R1INC AMOV R1，AACALL READJZ N3ACALL M2N3：MOV A，R1INC AMOV R1，AACALL READJZ N4ACALL M2N4：MOV R3，#0B0H ；MOV A，02HDEC AJNZ M1SJMP START ； READ：MOV P1，A ；

17、CLR P1.4ORL P1，#0FHMOV A，P1 ；SETB P1.4ANL A，#0FHRET ；M2：MOV R0，ALCALL DELAD1MOV A，R1ACALL READXRL A，R0 ；JNZ M22 ACALL TLTC ；M22：RETTLTC：MOV A，R1 ；ANL A，#0FHMOV R7，AJNZ L1MOV R2，#00HL1：MOV A，R7XRL A，#01HJNZ L2MOV R2，#04HL2：MOV A，R7XRL A，#02HJNZ L3MOV R2，#08HL3：MOV A，R7XRL A，#03HJNZ L3MOV R2，#12HLL3：M

18、OV A，R1 ；ANL A，#0F0HRLC AJC L4MOV R3，#16HL4：RLC AJC L5MOV R3，#00HL5：MOV A，R0 ；RRC AMOV R0，AJNC L6MOV R4，#01HLCALL DISL6：MOV A，R0RRC AMOV R0，AJNC L7MOV R4，#02HLCALL DISL7：MOV A，R0RRC A MOV R0，AJNC L8MOV R4，#03HLCALL DISL8：MOV A，R0RRC AJNC L9MOV R4，#04HLCALL DISL9：RETDIS：MOV A，R2 ；ADD A，R3DA AADD A，R4

19、DA AMOV R4，AMOV 21H，#00HHDISP：MOV A，R4ANL A，#0F0HORL A，#07HMOV P2，AACALL DELAD2MOV A，R4ANL A，#0FHSWAP AORL A，#0BHMOV P2，A ACALL DELAD5INC 21HMOV A，#0FFHXRL A，21HJZ B1SJMP HDISPB1：RETDELAD1：MOV R5，#04H ；DELAD2：MOV R6，#0F0HDELAD3：MOV R7，#0F7HDELAD4：NOPNOPDJNZ R7，DELAD4DJNZ R6，DELAD3DJNZ R5，DELAD2RETDE

20、LAD5：MOV R5，#02H ；DELAD6：MOV R6，#0FFHDJNZ R6，$DJNZ R5,DELAD6四，课程设计小结及体会文设计了一种单片机进行远程控制的家庭防盗报警器,该系统能利用现有的公共电话网络随时实现异地监控家中的情况,并且家中发生危险情况时能及时将信息传递给主人,具有方便、安全的优点。由于该系统主要用于多点集中检测报警, 故应能对受检测点进行巡回检测, 为防止误报警, 当检测到某点有盗情时, 该系统应延时3秒钟后再检测一次, 若确有盗情方可报警, 并用于数字指示出被盗点。该系统的传感器可选用门磁式、振动式的功能开关量传感器, 系统终端部分选用音响报警电路及数码显示

21、电路。主机选用AT89C51单片机，P3口接入32组门磁与振荡检测电路并联电路组经过放大器与门电路接入。P1口连输出经芯片MC14543接2位LED数码显示器。报警蜂鸣电路接于P3.7口。晶振电路接于XTAL1 XTAL2口 ，复位电路接于RESET口 电源电路与VCC、GND连接。单片机储器单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST 引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位。根据总体设计方案，防盗报警系统包括主程序、读数子程序、显示报警子程序主程序主要用来进行初始化，设置口地址和控制字，并对检测结果进行核对和控制读数子程序用来读取门磁振动检测电路的输入数据进

22、行分析显示。显示报警子程序，利用芯片进行译码显示，转为BCD码后输出通过这次传感器课程设计，让我更加了解了传感器的作用，传感器在我们的生活中有许多的大用处，也展现了它强大的用处，希望我能够在这次学习中学习的知识能够在以后的生活中能够展现出来！五，参考文献1 梅丽凤等编著 单片机原理及接口技术 清华大学出版社2009.72 赵晶 主编 Prote199高级应用 人民邮电出版社，2000 3 于海生 编著 微型计算机控制技术 清华大学出版社2003.44 何立民，单片机应用系统设计，北京：航空航天大学出版社，1990：45565 张毅刚，单片机原理及应用，北京：高等教育出版社，2003：1261356 顾兴源，计算机控制系统，北京：冶金工业出版社, 1981：25407 张肃义，高频电子线路.第二版.北京：高等教育出版社，19888 李新平，实用电子仿真技术.北京：机械工业出版社，20039 李东生，信号与电子系统原理及EDA仿真.中国科学技术大学，2000