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1、 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 39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
15、、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 140mW54S04/74S04 3ns 3ns 113mW54LS04/74LS04 9ns 10ns 12mW引出端符号:输入端1A6A 输出端1Y6Y 1.2.2 芯片逻辑图芯片管脚结构图如图1.6所示 图1.6 74LS04芯片管脚结构图1.2.3 功能表 (1)推荐工作条件如表1.5 表1.5(2)静态特性（TA为工作环境温度
16、范围）如表1.6 表1.6(3)动态特性（TA=25）如表1.7表1.71.3 MAX232芯片1.3.1 MAX232芯片介绍单片机的串口是TTL电平，在实际应用时，需要将TTL电平转换成RS232电平。RS232的接口芯片很多，最著名的当然是maxim公司的max232；跟这个芯片完全兼容的芯片很多，象LINEAR公司的LT1081、LT1181，HARRIS的ICL232等，都是十分著名且常用的芯片，LINEAR的串行接口转换芯片在早期的电路设计中经常可以见到，但是近来好像比较少见了。ICL232似乎比MAX232便宜。看MAX232的原理框图如图1.7，需要注意到2点：(1） 需要外接
17、电容0.1u电容，或者1u的胆电解电容或电解电容，有一款232芯片不需要外接电容，但是因为在芯片中做一个达到电容效果的电路是比较难，所以也比较贵；所以一般都选用外接电容的；之所以需要电容，是因为RS232电平是工作在大约9V9V之间，需要电容将5V电压转换成Rs232电平所需要的10V和10V；电路上叫电荷泵，很形象；(2） Rs232的逻辑和TTL是正好相反的。在框图上(如图1.8所示)，输入和输出之间的逻辑是反的；对于TTL电平，当没有232信号发出时，是高电平；对于RS232来说，这时，TX端是-89V电压，相对于0V来说；如果有了信号，那就是从+9V-9V交错变化的一系列信号，使用示波
18、器可以看到信号的变化。 图1.7 MAX232芯片管脚框图 图1.8 MAX232引脚内部结构图利用以上的特点，我们可以测试RS232接口电路的好坏。(1） 判断芯片是否正常，参见图1.7 MAX232芯片管脚框图，使用万用表测量2和6脚，只要2脚的电压在8V9V之间、6脚在-8V-9V之间，就基本上可以断定这个芯片是好的；(2） 在RS232没有发信号时，看TX端电压为Rs232的高电平，也就是-8V-9V之间，当发信号时，数据在变化，这说明这个Rs232的端口是好的；这个方法也适用于测量本地的串口。早期的RS232接口芯片是MC1488（发送）、MC1489。MC1489因为只有接收，所以
19、是单5V电源工作；MC1488则需要正负12V电源；但是在工控机的板卡中，正负电源不是问题，所以在moxa C168等多串口卡中，仍然使用MC1488、MC1489，价格便宜成本低啊。这种芯片，motorola的居多。RS232的驱动能力是比较强的，至少在10几米以上，比较胆子大的，用在2030米甚至更远；这时，最好使用屏蔽线效果会更好一些。1.3.2 电气特性：(1)电平规范在TxD和RxD上：逻辑1(MARK) =-3V-15V逻辑0(SPACE)=+315V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）+3V+15V信号无效（断开，OFF状态，负电
20、压) = -3V-15V介于-3V和+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义。因此，实际工作时，应保证电平在（315）V之间。(2)RS-232的EIA电平和TTL电平的转换很明显，RS-232的EIA标准是以正负电压来表示逻辑状态的，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA电平与TTL电平之间进行电平转换。目前广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488SN75150芯片，可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489SN75154芯片可实现EIA电平到TTL电平的转换，但他们需要12V两种电源，使
21、用不方便，而美国MAXIM公司的MAX232芯片可完成TTL和EIA之间的双向电平转换，且只需要单一+5V电源，因此获得广泛应用。1.3.3 串口功能介绍本课题用到的是9针串口，它的各针功能如下表1.8所示： 表1.89针串口（DB9）针号功能说明缩写1数据载波检测DCD2接收数据RXD3发送数据TXD4数据终端准备DTR5信号地GND6数据设备准备好DSR7请求发送RTS8清除发送CTS9振铃指示DELL2 RSR-232串口2.1 RSR-232串口通信介绍RS-232接口又称之为RS-232口、串口、异步口或一个COM（通信）口。RS-232是其最明确的名称。 在计算机世界中，大量的接口
22、是串口或异步口，但并不一定符合RS-232标准，但我们也通常认为它是RS-232口。 严格地讲RS-232接口是DTE（数据终端设备）和DCE（数据通信设备）之间的一个接口，DTE包括计算机、终端、串口打印机等设备。DCE通常只有调制解调器（MODEM）和某些交换机COM口是DCE。标准指出DTE应该拥有一个插头（针输出），DCE拥有一个插座（孔输出）。这经常被制造商忽视（如:WYSE终端就是孔输出DTE串口）但影响不大，只要搞清楚DCE、DTE就行了，然后按照标准接线图接线就不会错了。（DTE、DCE 引脚定义相同）目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被
23、定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。 由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为37k。所以RS-232适合本地设备之间的通信。RS232有单向，半双向和全双向三种通信方式。单向通信是一种最简单的通信方式，RS232接口仅有二根导线组成。一根信号线以精确的时间间隔传输一连串串行数据位，一次传送1位数据0或1。另一根线是信号地线。这种仅在一个方向传送数据的通
24、信方式称为单向通信，其二线接口称为单向接口。 半双向通信方式中，数据仅在二根导线（一根信号线，一根地线）进行双向传输，不过，在同一时间仅在一个方向可使用半双向接口，即，不能同时双方通信。因此，两端设备需采用一种方法进行协调，在任何给定的时刻，确定谁是发送者，而谁是接收者。半双向接口通常通过从发送器向接收器传送信号交换代码告诉接收器，现在该接收器变成发送器可发送数据，同时，原发送器变成接收器等待接收数据。不过，这种信号交换方式也可采用传送RS232规定的信号（例如请求发送、清除发送信号）来实施，此时，收发两端之间需再增加两根导线。一根用于传送请求发送信号，另一用于传送清除发送信号。 全双向RS2
25、32通信需要三根导线，一根信号线向一个方向传送数据，一根信号线向相反方向传送数据，另一根导线是信号地线。两端设备可同时传送数据，于是避免了信号交换代码或额外的信号交换导线。这是一种最常用的通信接口方式。在串行通行中，数据字节被拆成一连串0或1数据位在单根导线上从一端设备传送到另一端设备。接收端设备需要知道发送端以多大传送速率（用波特率表示）传送数据位，以便重新将其组合成字节。通常有两种方法实施传送速率的匹配，一种方法是，另用一根导线从发送端向接收端传送一个时钟信号，此法常用于同步通信中。另一种方法是，通信前，发送端和接收端必须使用双方协商一致的通信协议，其中包括传送速率的规定，此法常用于非同步
26、通信，RS232通信就采用此法。2.2 RSR-232串口通信原理框图如图2.1所示 图2.1 RSR-232串口通信原理框图3 单片机与PC机串口通信 MCS-51内部含有一个可编程全双工串行通信接口，具有UART的全部功能。该接口电路不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。在进行异步通信时，数据的发送和接收分别在各自的时钟（TCLK和RCLK）控制下进行的，但都必须与字符位数的波特率保持一致。MCS-51串行口的发送和接收时钟可由两种方式产生，一种是由主机频率fosc经分频后产生，另一种方式是由内部定时器T1或T2的溢出率经16分频后提供。3.1 发送和接收的过程
27、串行口的发送过程由指令MOV SBUF，A启动，即CPU由一条写发送缓冲器的指令把数据（字符）写入串行口的发送缓冲器SBUF（发）中，再由硬件电路自动在字符的始、末加上起始位（低电平）、停止位（高电平）及其它控制位（如奇偶位等），然后在移位脉冲SHIFT的控制下，低位在前，高位在后，从TXD端（方式0除外）一位位地向外发送。 串行口的接收与否受制于允许接收位REN的状态，当REN被软件置“1”后，允许接收器接收。接收端RXD一位位地接收数据，直到收到一个完整的字符数据后，控制电路进行最后一次移位，自动去掉启始位，使接收中断标志RI置“1”，并向CPU申请中断。CPU响应中断，用一条指令（MOV
28、 A，SBUF）把接收缓冲器SBUF（收）的内容读入累加器。TI和RI是由硬件置位的，但需要用软件复位。3.2 相关的寄存器 SBUF是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据。两个缓冲器只用一个字节地址99H，可通过指令对SBUF的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。串行口对外有两条独立的收发信号线RXD（P3.0）、TXD（P3.1），因此可以同时发送、接收数据，实现全双工。 SCON寄存器用来控制串行口的工作方式和状态，可按位寻址，其字节地址为98H。 PCON中的SMOD用来控制波特率加倍。 TMOD设置定时器1的工作方式，用来产生波特率 如果用到中断
29、，则还需要用到中断相关的寄存器IE,IP等3.3 四种工作方式方式0： 同步移位寄存器方式，其波特率是固定为振荡频率fosc的1/12。在这种工作方式下，发送和接收串行数据都通过RXD（P3.0）进行，从TXD（P3.1）输出移位脉冲，控制外部的移位寄存器移位。1帧信息为8位，没有起始位，停止位。方式1：8位UART，1帧信息为10位，其中一位起始位“0”、八位数据位（先低位后高位）和一个停止位“1”，波特率可变，根据定时器1的溢出率计算。方式2：9位UART，1帧信息为11位，其中一位起始位“0”、八位数据位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一个停止位“1”。波特率为振荡频率的1/64
30、或1/32。方式3：9位UART，帧信息为11位，其中一位起始位“0”、八位数据位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一个停止位“1”。波特率可变，根据定时器1的溢出率计算。附加的第9位数据为SCON中的TB8的值，它由软件置位或清零，可作为多机通信中地址/数据信息的标志位，也可作为数据的奇偶校验位。34 连接由于串口用的是TTL电平，和RSR232电平不同，因此，单片机和PC机通信时需要进行电平转换，常用的IC是MAX232，连接如图2.1所示，其中MAX232供电脚为+5V，中间连接的电解电容取50V 1UF。4 红外发射/接收管4.1 各类红外线发射管(1)外形：3mm，5mm直插型
31、。(2)发射角度：45，30，20，15等几种半值发射角度。 (3)峰值波长：p940nm，850nm，860nm几种峰值发射波长。 (4)应用范围：可作为红外线遥控系统发射头，反射式，对射式光电开关，安防，电脑摄像头的照明光源。 (5)作为遥控发射管时：有从发射距离从5M40M各档次发射功率型号。 (6)应用资料：3mm红外线发射管一般用于超薄红外线遥控器使用，或者配对3mm红外线接收管做光电开关使用，通常有对射式及反射式的。做对射式使用时，由于是红外线发射管和接收管正对，反射管发射的光线直接投射到接收管，近距离内几乎没有衰减，因此发射管无须较大的发射功率，接收管对周边电路要求也不是很高。
32、对普通功率的红外线发射管来讲，一般连续工作正向电流（直流）都可达50mA，脉冲驱动时可达1A或1.2A及1.5A，主要受驱动脉冲的占空比来决定。但实际应用环境中，都很少让它工作在极限电流状态即可达到要求。 4.2 各类红外线接收管 (1)外形：2mm，3mm，5mm直插型，半圆柱型侧面接收型，扁平型等。 (2)封装材料：普通树脂，陶瓷包装，金属包装等。 (3)感光峰值波长p940nm，850nm等几种。 (4)应用：光敏二极管分别有适合侦烟器，红外线耳机，红外数据通信等领域几个品种。光敏三极管分别有适用于对射式光电开关，反射式光电开关，计数，位置检测，简单红外线遥控系统等各品种。 (5)应用资
33、料：红外接收三极管通常只有两只脚，可简单理解为一个红外线二极管和一个三极管的集成，它的集电极发射极间（C,E极间）可等效为单向导通的一个光敏电阻，不同于普通光敏电阻的是它的等效电阻的变化范围更宽广，饱和导通时为几百欧姆，截止时为无穷大。感光部分作为三极管的基极，象普通三极管的基极那样控制集电极的电流大小，继而控制决定集电极或发射极输出的采样电压大小。而它感光部分的光电流大小就取决于投射红外线光强度的大小，于是这在作为光电开关来用时就特别重要了，因此在实际使用时需注意作为红外线光源的发射管的发光功率要足够强，此为保证接收管端电路输出的开关电平良好的一个条件，另外一个条件即为接收管端串联的电阻网络
34、，因为红外线接收管的C,E极间的等效电阻特性，和外围电路串联电阻形成一个串联分压。由于C,E极间的电流受光敏部分光电流的调制，而光电流又受投射的红外线强度的调制，因此也就相当于C,E极间等效电阻受投射的红外线强度的调制。 光敏感二极管的输出电流通常不如光敏感三极管的输出电流大，但它的反应速度及暗电流（噪声）都比光敏感三极管小得多。因此它适合一些需要高速数据传输或检测微弱光变化信号的场合。 本课题使用的常见普通红外发射/接收管，实物图如图4.1所示： 图4.1 红外发射/接收管5 硬件设计及调试本课题研究的是单片机红外报警器，它主要基于单片机功能来实现整个课题所研究的功能。从课题来看不难看出单片
35、机是主要部分，应用功能比较丰富的AT89S52来做核心芯片，光有单片机芯片是无法实现的，所以要有一个能驱动芯片工作的，而又要结合红外报警的特点，因此选用了74LS04作为驱动单片机和传输报警需要的电平作用。其实做到这里就可以了，但是我想更加贴近现实我想到了串口通信，将所显示的结果上传到PC机上，这样MAX232就是必不可少的芯片了。这3种芯片的功能和用途在前面已经一一介绍了。现在就将各芯片在整个电路的用途介绍一下。完整的硬件原理图见附录一。5.1 单片机电路单片机电路是由单片机AT89S52为核心组成的，它包括了各芯片管脚所连接的器件电路，输入接口电路连接图如图5.1所示。 图5.1 输入接口
36、电路连接图P0口和P2口分别连接六向反相器74LS04，当红外发射管和接收管相互发送/接收时，没有任何被截断的时候，会向74LS04发送一个高电平，而通过反相器再向单片机AT89S52发送一个低电平来通报声光报警电路，此时没有人闯入。反之亦然。在这里74LS04起到驱动作用以及能使报警电路能工作的所需电平。而ATAL1和ATAL2与晶振相连接组成一个时钟电路，为整个电路提供时钟。还有RST复位电路，一次完整的操作后，来复位整个电路，以便重新测试实现功能。5.2 报警电路当有人闯入时，7位数码显示管将会显示哪一路或者哪几路有人闯入，同时声光报警电路会发出报警。具体电路如图5.2所示。 图5.2
37、报警电路P3.5口接蜂鸣器电路，P3.6口接KEY清零按键电路，P3.7口接LED电路。以及输出端口P1口接7位数码显示管。而7位数码显示管和蜂鸣器是共阴性的，也就是说只有高电平才能驱使其工作。就如前面单片机电路所介绍的一样，只有当人截断红外线时，74LS04会向AT89S52提供一个高电平，那么7位数码显示管和蜂鸣器就会显示报警。5.3 串口通信电路通过RSR232串口电路将7位数码显示管的数字传输到PC机上显示。具体电路如图5.3所示。 图5.3 串口通信电路串口通信电路主要用到MAX232芯片来传输数据的。MAX232的T2in和R2out分别与单片机的P3.0和P3.1口相连接。具体传
38、输过程已经在前面的MAX232芯片介绍里提级过了，这里不做过多的说明了。5.4 硬件调试调试过程遇到的困难：软件编译通过后，在调试硬件时也遇到了不小的麻烦，由于红外线发射/接受管要求一一对齐，这给整个调试工作带来了困难，只要有一路没有对准，那么蜂鸣器就一直响个不停，经过不停地移动它们的位置，终于调试成功，但出于保险起见，最后我有纸板将红外发射和接收管固定起来，以免到时又会出现对应偏差问题。还有由于疏忽在调试初期我忘记在红外接收电路加载电源了，导致蜂鸣器一直响个不停。调试结果：共有8路红外报警电路，当有人闯入时，会显示哪几路或者哪一路被人截断，显示在7位数码管上，用数字来通知报警，以及声光报警电
39、路的发光二极管会闪烁和蜂鸣器会滴答滴答报警。6 软件部分我们的目标是，当检测到有人闯入时就由P3.7口输出报警信号，驱动声光报警电路，产生声光报警。整个软件程序见附录三。6.1 软件设计主程序的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。设计程序流程图如图6.1。 图6.1主程序流程图主要实现此功能的重要程序段如下：sbit Bell =P35;sbit Key =P36;sbit LED =P37;uchar Datas8 =0;void DatasScan(void);void DatasJudge(void);void KeyJudge(void);/void Datas
40、Scan(void) if(Key =0) KeyJudge(); P0 =0xff; if(P0 !=0xff) Bell =0;LED =0; DatasJudge(); else LED=1;/Bell =1;检测哪几路或者哪一路有人闯入，在7位数码管显示的重要程序段如下：void DatasJudge(void) uchar i; uchar Data;Data = P0; for(i =0;i=1; 串口通信程序主要目的是通过LED上显示哪几路有人通过而向PC机发出信号，上传到所编写显示界面上。程序设计思路如图6.2所示；设计程序流程图如图6.3所示。 图6.2 程序设计思路 图6.
41、3 串口程序设计流程图实现上传数据到PC机上的重要程序如下：#include /包含51单片机的头文件#define uint unsigned int /预定义#define uchar unsigned charextern void InitUart(void);extern void Uart_Send_Byte(uchar Data);extern void Display(void);main() InitUart(); Uart_Send_Byte(O); Uart_Send_Byte(K); Uart_Send_Byte(!); while(1) Display(); /函 数
42、 名: void Uart_Send_Byte(uchar Data)/参 数: uchar Data/函数功能: 串口发送一个字节函数void Uart_Send_Byte(uchar Data)while(SendBusy !=0 ); SBUF = Data; SendBusy =0xff;6.2 软件调试在软件调试过程中单片机程序调试比较顺利，但还是遇到小的麻烦，例如在设置串口显示过程中，数据延迟数值没有设置准确，使上传时不能达到预期效果。在串口通信程序上，由于接触比较少对里面的重要基础语句不慎了解，遇到编译失败的情况，通过朋友的指导和查看相关的书籍比较顺利的解决了问题。例如在串口通信中断函数设置上，刚开始并没有考虑这块，使得上载失败和编译出错。程序编译软件窗口Keil C51如图6.4所示 图6.4 Keil C51程序编译窗口串口通信界面显示传输数据窗口如图6.5所示图6.5 串口通信界面显示传输数据窗口具体设置调试软件如下：（1）将波特率调到11520（2）选择十六进制显示调试结果：在串口调试助手界面上会有十六位进制的数字显示哪一路或者哪路被人闯入。7 PCB的制作方法及工艺流程7.1 印刷电路板基本制作方法（1）用复写纸将布线图复制到复铜墙铁壁板上
