毕业设计(论文)基于AT89S52单片机的红外线防盗报警器设计与实现

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1、 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 30页 共 39 页引言随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高,人们都迫切希望在一种安全而舒服的环境下生活。人们对防盗、防劫、防火保安设备的需求量大大增加。针对偷盗、抢劫、火灾、煤气泄漏等事故进行检测和报警的系统,其需求也越来越高。本课题设计运用单片机技术设计了一红外线防盗报警器。现在电子防盗报警器近几年来正走红市场,需求量日益增大,发展迅速。电子防盗报警器也象其他电子设备一样,经历了从电子管,晶体管分立元件,小规模集成电路,大规模集成电路以及到微电脑的发展过程,目前已进入了第四代。从整个电子产品发展的长河来看,电子防盗报警器始终是作为电子产

2、品的重要成员而受到广大电子科技工作者的重视,今后仍然如此。单片机现在已越来越广泛地应用于智能仪表、工业控制、日常生活等很多领域,可以说单片机的应用已渗透到人类的生活、工作的每一个角落。红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分,他在各领域都得到广泛的应用。由于它是不可见光,因此用他做防盗报警监控器,具有良好的隐蔽性,白天黑夜均可使用,而且抗干扰能力强。串行通讯在通讯领域被广泛应用,标准的RS232接口已成为计算机、计算机外设、交换机和许多通讯设备的标准接口。微机与微机、微机与外设、微机与程控交换机等都可以通过RS232接口进行方便的连接,以实现控制外设和传输数据等目的。在串行接口连接中,按连接

3、方式可分为两类:有规程连接和无规程连接。无规程连接原理比较简单,通讯双方无握手过程。一方有数据需要发送,则立即通过串行接口发送出去,另一方被动接受。该方式虽然容易实现但数据发送的完整性却无法得到保证,在关键任务的连接中均不采用该方式,笔者在此不再赘述。而有规程通讯过程则不同,在甲方有数据发送请求时,则向乙方发送“请求发送数据”命令。乙方收到后,如准备就绪,则回送确认信息。甲方得到乙方的确认后方可发送数据。在大多数情况下,乙方要对收到的数据进行校验,校验正确发送“通讯终止”命令,否则可发送“重发”命令。课题设计的目的是当检测有人闯入时输出信号去驱动声光报警电路,产生声光报警。以及通过RSR232

4、串口电路将7位数码显示管的数字传输到PC机上显示。1 芯片介绍1.1 AT89S52AT89S52是一种低功耗高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵活的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多潜入式控制应用系统提供高灵活超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6

5、向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM定时器/计数器串口中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。1.1.1 引脚结构引脚结构图如图1.1所示 图1.1 AT89S52管脚结构图1.1.2 引脚内部结构图及各管脚功能介绍 引脚内部结构图如图1.2所示 图1.2 引脚内部结构图VCC:电源GND:地P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1

6、”时,引脚用作高阻抗输入。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和定时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表1.1所示:表1.1 P1口管脚第二功能引脚号第二功能P1.0T2(定时器/计数器T2的外部计数输入

7、),时钟输出P1.1T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)P1.5MOSI(在系统编程用)P1.6MISO(在系统编程用)P1.7SCK(在系统编程用)P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVXDPTR)时,P2.0口送出高八位地址。P3口:P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P3输出缓冲器能驱动4个TTL

8、逻辑电平。对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。 P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表1.2所示: 表1.2 P3口管脚第二功能 引脚号第二功能P3.0RXD(串行输入)P3.1TXD(串行输出)P3.2INTO(外部中断0)P3.3INTO(外部中断0)P3.4T0(定时器0外部输入)P3.5T1(定时器1外部输入)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器写选通)RST:复位输入。晶振工作时,RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成

9、后,RST脚输出96个晶振周期的高电平。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。1.1.3 存储器结构MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。程序存储器:如果EA引脚接地,程序读取只从外部存储器开始。对于89S52,如果EA 接VCC,程序读写先从内部存储器(地址为0000H1FFFH)开始,接着从外部寻址,寻址地址为:2000HFFFFH。数据存储器:AT89S52 有256 字节片内数据存储器。高128 字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址,而物理

10、上是分开的。当一条指令访问高于7FH 的地址时,寻址方式决定CPU 访问高128 字节RAM 还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器(SFR)。例如,下面的直接寻址指令访问0A0H(P2口)存储单元MOV 0A0H , #data使用间接寻址方式访问高128 字节RAM。例如,下面的间接寻址方式中,R0 内容为0A0H,访问的是地址0A0H的寄存器,而不是P2口(它的地址也是0A0H)。MOV R0 , #data堆栈操作也是简介寻址方式。因此,高128字节数据RAM也可用于堆栈空间。1.1.4 捕捉方式在捕捉模式下,通过T2CON中的EXEN2来选择两种方式。如果EXEN2=

11、0,定时器2时一个16位定时/计数器,溢出时,对T2CON 的TF2标志置位,TF2引起中断。如果EXEN2=1,定时器2做相同的操作。除上述功能外,外部输入T2EX引脚(P1.1)1至0的下跳变也会使得TH2和TL2中的值分别捕捉到RCAP2H和RCAP2L中。除此之外,T2EX 的跳变会引起T2CON 中的EXF2 置位。像TF2 一样,T2EX 也会引起中断。捕捉模式如图1.3所示。 图1.3 定时器的捕捉模式1.1.5 中断AT89S52 有6个中断源:两个外部中断(INT0 和INT1),三个定时中断(定时器0、1、2)和一个串行中断。这些中断如表1.3所示每个中断源都可以通过置位或

12、清除特殊寄存器IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA,它能一次禁止所有中断。如表5所示,IE.6位是不可用的。对于AT89S52,IE.5位也是不能用的。用户软件不应给这些位写1。它们为AT89系列新产品预留。定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。程序进入中断服务后,这些标志位都可以由硬件清0。实际上,中断服务程序必须判定是否是TF2 或EXF2激活中断,标志位也必须由软件清0。定时器0和定时器1标志位TF0 和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。然而,定时器2 的标志位

13、TF2 在计数溢出的那个周期的S2P2被置位,在同一个周期被电路捕捉下来。表1.3 中断允许控制寄存器(IE)(MSB) (LSB)EA 一ET2ESET1EX1ET0EXO中断允许控制位1,允许中断中断允许控制位0,禁止中断符号位地址功能EAIE.7中断总允许控制位。EA=0,中断总禁止;EA=1,各中断由各自的控制位设定-IE.6预留ET2IE.5定时器2中断允许控制位ESIE.4串行口中断允许控制位ET1IE.3定时器1中断允许控制位EX1IE.2外部中断1允许控制位ET0IE.1定时器0中断允许控制位EX0IE.0外部中断1允许控制位1.1.6 晶振AT89S52 单片机有一个用于构成

14、内部振荡器的反相放大器,XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。从外部时钟源驱动器件的话,XTAL2 可以不接,而从XTAL1 接入,如图1.4和1.5所示。由于外部时钟信号经过二分频触发后作为外部时钟电路输入的,所以对外部时钟信号的占空比没有其它要求,最长低电平持续时间和最少高电平持续时间等还是要符合要求的。 图1.4 内部振荡电路连接图 图1.5 外部振荡电路连接图石英晶振 C1,C2=30PF10PF陶瓷谐振器 C1,C2=40PF10PF1.2 六向反相器74LS041.2.1 简要说明04为六组反向器,共有54/7404、54/74H04、54/74S04、54/74LS04四种线路结构形式,其主要电特性的典型值如下表1.4所示: 表1.4 主要电特性典型值型 号 Tplh Tphl Pd5404/7404 12ns 8ns 60mW54H04/74H04 6ns 6.5ns

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