基于AT89S51单片机的红外报警器的设计

计算机控制技术课程设计计算机控制技术课程设计成绩评定表设计课题：基于AT89S51单片机的红外报警器的设计学院名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：指导教师意见：成绩:签名：年月日计算机控制技术课程设计I计算机控制技术课程设计课程设计名称：基于AT89S51单片机的红外报警器的设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：计算机控制技术课程设计II计算机控制技术课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目基于AT89S51单片机的红外报警器的设计课题性质课题来源自拟指导教师主要内容（参数）本设计采用AT89S51单片机作为红外报警器系统的核心部件，设计利用多谐振荡电路作为红外线发射器的驱动电路，驱动红外发射管，向布防区内发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的红外线信号进行接收，经放大电路进行信号放大及整形后驱动数字门电路，输出报警信号，又经报警信号锁定电路，将报警信号进行锁定，即使现场的入侵人员走开，报警电路也将一直报警，直到人为解除后方能取消报警。任务要求（进度）第1天：熟悉课程设计任务及要求，针对课题查阅技术资料。第2天：确定设计方案。要求对设计方案进行分析、比较、论证，画出方框图，并简述工作原理。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅不少于6000字。主要参考资料徐爱钧、彭秀华．单片机高级语言C51应用程序设计.--北京:北京航空航天大学出版社2006.楼然苗.51系列单片机设计实例.—北京：北京航空航天大学出版社2006.黄智伟.传感器应用设计实例制作.—北京：电子工业出版社2006.唐桃波、陈玉林.基于AT89C51的智能无线安防报警器[J].电子设计应用2003审查意见系（教研室）主任签字：年月日计算机控制技术课程设计III摘要本设计采用AT89S51单片机作为红外报警器系统的核心部件，利用红外线发射电路和红外线接收电路为单片机直接提供高低电平来控制单片机的工作状态，以控制报警电路的工作，最终实现报警作用。关键词：单片机、电源、红外对管、发射电路、接收电路、报警电路计算机控制技术课程设计IV目录1引言..............................................................12总体方案设计......................................................12.1硬件方案论证................................................12.2微处理器的选择...............................................32.3传感器的选择.................................................53系统硬件设计......................................................63.1基于89S51单片机的总体设计...................................63.2单片机控制电路...............................................63.3电源电路.....................................................73.4红外线发射电路...............................................73.5红外线接收电路...............................................83.6报警电路.....................................................94系统软件设计程序流程图...........................................115软件编程.........................................................126总结...........................................................137参考文献.......................................................14附录...............................................................15计算机控制技术课程设计11引言随着电子技术的发展，人类不断研究，不断创新纪录，人们自身的安防意识也在逐渐增强。红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。自己亲手制作一个红外报警器不仅有实用性而且也是很有意义的一件事情，同时本次实验设计注重对单片机工作原理及报警原理的理解，以便今后自己在单片机领域的学习和开发打下基础，提高自己的动手能力和设计能力，培养创新能力，丰富自己的理论知识，做到理论和实践相结合。本次设计的重要意义还在于对单片机的内部结构和工作状态做更进一步的了解，同时还对单片机的接口技术，中断技术，存储方式和控制方式作更深层次的了解。此次设计更进一步了解基本电路的设计流程，提高自己的设计理念，丰富自己的理论知识，巩固所学知识，使自己的动手动脑能力有更进一步提高，为自己今后的学习和工作打好基础，为自己的专业技能打好基础。对红外报警器系统的要求如下：①可靠性强；②灵敏度高；③成本经济；④抗干扰能力强；⑤可以实现长期连续运行等。本设计即采用AT89S51单片机作为控制中心，对红外传感器传输的信号进行分析判断处理后以声光信号输出，以便于及时发现盗窃险情，避免不必要的损失。同时，该设计具有使用简单，成本低，反应灵敏等诸多优点。2总体方案设计2.1硬件方案论证设计方案1：基于红外线对射型传感器的防盗报警器红外线及激光技术目前已相当成熟，利用红外发射管发射一束光束，如接收端能正常接收表示系统正常，当有人挡住光束时，接收端便收不到光束，启动报警电路工作。计算机控制技术课程设计2设计方案2：基于单片机的红外报警器的设计图2-1红外线报警器硬件电路系统框电路分为五个部分：1、电源电路2、脉冲式红外发送与接收电路3、数据解码电路4、单片机系统5、声光报警电路1、电源电路：220V交流电经过变压器，桥式整流，电解电容滤波，三端稳压器78L05变成+5V的直流电2、脉冲式红外发送与接收电路：由运算放大器，电压比较器，滤波器，红外发射与接收管构成3、单片机系统：用AT89C2051单片机，复位电路，时钟电路4、声光报警电路：稳压电路，音频放大电路，扬声器，普通红色发光二极管组成通过比较，由于方案一未用到单片机进行设计，设计过程较为简单，与我们此次的课程设计要求不符，因此我们选择方案二进行设计。计算机控制技术课程设计32.2微处理器的选择在整个单片机控制系统中，CPU既是运算处理中心，又是控制中心，是控制系统中最关键的器件。此系统控制方案简单，数据量也不大，因此选用AT89C51作为控制系统的主机。AT89C51有40引脚双列直插（DIP）形式。其与80C51引脚结构基本相同，其逻辑引脚图如图2-2。图2-2AT89C51逻辑引脚图各引脚功能叙述如下：1．电源和晶振VCC——运行和程序校验时加+5VGND——接地XTAL1——输入到振荡器的反向放大器XTAL2——反向放大器的输出，输入到内部时钟发生器（当使用外部振荡器时，XTAL1接地，XTAL2接收振荡器信号）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端计算机控制技术课程设计4以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的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。2．I/O（4个口，32根）P0口——8位、漏极开路的双向I/O口。当使用片外存储器（ROM、RAM）时，作地址和数据分时复用。在程序校验期间，输出指令字节（需加外部上拉电路）。P0口（作为总线时）能驱动8个LSTTL负载。P1口——8位、准双向I/O口。在编程/校验期间，用于输入低位字节地址。P1口可驱动4个LSTTL负载。对于80C51，P1.0——T2，是定时器的计数端且位输入；P1.1——T2EX，是定时器的外部输入端。这时，读两个特殊输入引脚的输出锁存器应由程序置1。P2口——8位、准双向I/O口。当使用片外存储器（ROM及RAM）时，输出高8位地址。在编程/校验期间，接收高位字节地址。P2口可以驱动4个LSTTL负载。P3口——8位、准双向I/O口，具有内部上拉电路。P3口提供各种替代功能。在提供这些功能时，其输出锁存器应由程序置1。P3口可以输入/输出4个LSTTL负载。3．串行口P3.0——RXD（串行输入口），输入。P3.1——TXD（串行输出口），输出。4．中断P3.2——INT0外部中断0，输入。P3.3——INT1外部中断1，输入。5．定时器/计数器P3.4——T0定时器/计数器0的外部输入，输入。P3.5——T1定时器/计数器1的外部输入，输入。6．数据存储器选通P3.6——WR低电平有效，输出，片外存储器写选通。计算机控制技术课程设计5P3.7——RD低电平有效，输出，片外存储器读选通。7．控制线(共4根)输入：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。EA/Vpp——片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。在编程时，其上施加21V的编程电压。注意：在加密方式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）。输入、输出：ALE/PROG——地址锁存允许信号，输出。ALE以1/6的振荡频率稳定速率输出，可用作对外输出的时钟或用于定时。在EPROM编程期间，作输入，输入编程脉冲（PROG）。ALE可以驱动8个LSTTL负载。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低位字节。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。注意：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。输出：PSEN——片外程序存储器选通信号，低电平有效。在从片外程序存储器取址期间，在每个机器周期中，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送上P0口（数据总线）。PSEN可以驱动8个LSTTL负载。2.3传感器的选择本设计的输入信号由一个发光（红外线）二极管为核心的红外线发射电路和一个光（红外线）敏二极管为核心的红外线接收电路组成，正常情况下前者发出计算机控制技术课程设计6的红外线直接被后者接收，从而对89s51单片机输入低电平，报警器不工作。当由于外界（人）挡住时，前者发出的光