[電子設(shè)計(jì)精品] 基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)畢業(yè)論文-文庫吧

【正文】 1 )第一章為緒論，主要介紹課題的研究背景以及意義(2) 第二章介紹了整體研究設(shè)計(jì)思路。(3) 第三章介紹了各個(gè)元器件。(4) 第四章介紹了具體軟件設(shè)計(jì)流程(5) 第五章系統(tǒng)調(diào)試仿真(6) 第六章結(jié)論與展望。第二章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器[3]、報(bào)警器[9]、單片機(jī)控制電路、LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警等功能。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備[8]、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報(bào)警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框圖如圖3總體設(shè)計(jì)框圖所示：系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖LED顯示發(fā)光驅(qū)動熱釋電紅外傳感裝置調(diào)整電路報(bào)警單片機(jī)AT89S51復(fù)位電路 系統(tǒng)方案框圖這套被動式紅外探測無線報(bào)警系統(tǒng)，總體設(shè)計(jì)思路是由探測發(fā)射電路和接收報(bào)警電路兩部分組成。探測發(fā)射電路通過熱釋電紅外探測器探測人體的紅外輻射信號，并經(jīng)過放大、編碼和發(fā)射等環(huán)節(jié)，將人體的移動信號轉(zhuǎn)為電信號應(yīng)用無線電技術(shù)發(fā)射出去；而接收報(bào)警電路則是通過對電信號解調(diào)、譯碼和聲光報(bào)警等環(huán)節(jié)，將電信號轉(zhuǎn)為聲音、光源信號，從而達(dá)到無線報(bào)警的目的。由于是畢業(yè)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中要以電路原理為主題，因此在電路元件和模塊的選擇上盡量采用通用、基礎(chǔ)的元器件，避免采用大規(guī)模的集成電路來設(shè)計(jì)電路。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明硬件電路的設(shè)計(jì)見附圖1,附圖2示，從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下器件： AT89C5熱釋電紅外傳感器、LED、發(fā)光二極管、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。 具體電路模塊設(shè)計(jì) 調(diào)整電路的設(shè)計(jì)，圖中1為輸出，,。 調(diào)整電路電路圖 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為2個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個(gè)振蕩周期為1/12us，故而一個(gè)機(jī)器周期為1us。 時(shí)鐘電路圖 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時(shí)，則復(fù)位信號持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于2us。該復(fù)位電路連接單片機(jī)的RESET引腳。 復(fù)位電路圖 數(shù)碼管顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì)由2個(gè)數(shù)碼管接上電阻后連上單片的P0,P2輸入輸出口的引腳，外接VCC，當(dāng)單片機(jī)的相應(yīng)引腳被置低電平后，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字，起到報(bào)警作用。注：當(dāng)P0口輸出0F9H時(shí)，數(shù)碼管DS1顯示數(shù)字1，當(dāng)P2口輸出025H時(shí)，數(shù)碼管DS2顯示數(shù)字2。 發(fā)光二極管報(bào)警電路圖 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)如下圖所示，用一個(gè)Speaker和三極管、構(gòu)成聲音報(bào)警電路，低電平觸發(fā)。 聲音報(bào)警電路圖 8051系列芯片中AT89S51簡介 AT89S51引腳圖 AT89S51主要功能列舉如下：為一般控制應(yīng)用的 8 位單芯片晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）內(nèi)部程式存儲器（ROM）為 4KB內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 128B外部程序存儲器可擴(kuò)充至 64KB外部數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)充至 64KB32 條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨(dú)做 I/O 的控制5 個(gè)中斷向量源2 組獨(dú)立的 16 位定時(shí)器1 個(gè)全多工串行通信端口18751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能1單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令 AT89S51各引腳功能介紹：VCC：AT89S51 電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對晶片重置時(shí)，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp：EA為英文External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。AT89S51可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳T89S51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN：此為Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S51可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORT0（～）：端口0是一個(gè)8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，，依此類推。其他三個(gè)I/O端口（PPP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)做I/O用時(shí)可以推動8個(gè)LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A0～A7）及數(shù)據(jù)總線（D0～D7）。設(shè)計(jì)者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲器空間。PORT2（～）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動4個(gè)LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)做I/O來使用了。PORT1（～）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個(gè)LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT3（～）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｆ湟_分配如下：：RXD，串行通信輸入。：TXD，串行通信輸出。：INT0，外部中斷0輸入。：INT1，外部中斷1輸入。：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 熱釋電紅外傳感結(jié)構(gòu)原理被動式熱釋電紅外探頭[3]的工作原理及特性： 一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10um左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，電后續(xù)電路經(jīng)檢驗(yàn)處理后即可產(chǎn)生報(bào)警信號。 1)這種探頭是以探測人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對波長為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。 為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲尼爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。 被動紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。 一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理而報(bào)警。 菲尼爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴(yán)密。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件簡介 Proteus軟件簡介及使用Protues軟件是英