基于at89s52單片機的紅外線防盜報警器設計與實現(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 法是，通信前，發送端和接收端必須使用雙方協商一致的通信協議，其中包括傳送速率的規定，此法常用于非同步通信， RS232通信就采用此法。 RSR232串口通信原理框圖如圖 圖 RSR232串口通信原理框圖 桂林電子科技大學畢業設計（論文）報告用紙 第 15 頁 共 39 頁 3 單片機與 PC機串口通信 MCS51 內部含有一個可編程全雙工串行通信接口，具有 UART 的全部功能。該接口電路不僅能同時進行數據的發送和接收，也可作為一個同步移位寄存器使用。 在進行異步通信時，數據的發送和接收分別在各自的時鐘（ TCLK 和 RCLK）控制下進行的，但都必須與字符位數的波特率保持一致。 MCS51串行口的發送和接收時鐘可由兩種方式產生，一種是由主機頻率 fosc 經分頻后產生，另一種方式是由內部定時器 T1或 T2的溢出率經 16分頻后提供 。 發送和接收的過程 串行口的發送過程由指令 MOV SBUF， A 啟動，即 CPU 由一條寫發送緩沖器的指令把數據（字符）寫入串行口的發送緩沖器 SBUF（發）中，再由硬件電路自動在字符的始、末加上起始位（低電平）、停止位（高電平）及其它控制位（如奇偶位等），然后在移位脈沖 SHIFT 的控制下，低位在前，高位在后，從 TXD 端（方式 0除外）一位位地向外發送。 串行口的接收與否受制于允許接收位 REN 的狀態，當 REN 被軟件置 “1” 后，允許接收器接收。接收端 RXD 一位位地接收數據，直到收到一個完整的字符數據后，控制電路進行最后一次移位，自動去掉啟始位，使接收中斷標志 RI 置 “1” ，并向 CPU 申請中斷。 CPU 響應中斷，用一條指令（ MOV A， SBUF）把接收緩沖器 SBUF（收）的內容讀入累加器。 TI 和 RI 是由硬件置位的，但需要用軟件復位。 相關的寄存器 SBUF 是兩個在物理上獨立的接收、發送緩沖器，可同時發送、接收數據。兩個緩沖器只用一個字節地址 99H，可通過指令對 SBUF 的讀寫來區別是對接收緩沖器的操作還是對發送緩沖器的操作。串行口對外有兩條獨立的收發信號線 RXD（ ）、 TXD（ ），因此可以同時發送、接收數據，實現全雙工。 SCON寄存器用來控制 串行口的工作方式和狀態，可按位尋址，其字節地址為 98H。 PCON 中的 SMOD 用來控制波特率加倍。 TMOD 設置定時器 1的工作方式，用來產生波特率 如果用到中斷，則還需要用到中斷相關的寄存器 IE,IP 等 四種工作方式 方式 0： 同步移位寄存器方式，其波特率是固定為振蕩頻率 fosc 的 1/12。在這種工作方式下，發送和接收串行數據都通過 RXD（ ）進行，從 TXD（ ）輸出移位脈沖，控制外部的移位寄存器移位。 1幀信息為 8 位，沒有起始位，停止位。 方式 1： 8 位 UART， 1 幀信息為 10 位，其中一位起始位 “0” 、八位數據位（先低位后高位）和一個停止位 “1” ，波特率可變，根據定時器 1的溢出率計算。 方式 2： 9 位 UART， 1 幀信息為 11 位，其中一位起始位 “0” 、八位數據位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一個停止位 “1” 。波特率為振蕩頻率的 1/64 或 桂林電子科技大學畢業設計（論文）報告用紙 第 16 頁 共 39 頁 1/32。 方式 3： 9位 UART，幀信息為 11 位，其中一位起始位 “0” 、八位數據位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一個停止位 “1” 。波特率可變，根據定時器 1 的溢出率計算。附加的第 9 位數據為 SCON 中的 TB8 的值，它由 軟件置位或清零，可作為多機通信中地址 /數據信息的標志位，也可作為數據的奇偶校驗位 。 3． 4 連接 由于串口用的是 TTL電平，和 RSR232 電平不同，因此，單片機和 PC 機通信時需要進行電平轉換，常用的 IC 是 MAX232，連接如圖 所示，其中 MAX232 供電腳為 +5V，中間連接的電解電容取 50V 1UF。 桂林電子科技大學畢業設計（論文）報告用紙 第 17 頁 共 39 頁 4 紅外發射 /接收管 各類紅外線發射管 (1)外形：￠ 3mm，￠ 5mm直插型。 (2)發射角度： 45176。 ， 30176。 ， 20176。 ， 15176。 等幾種半值發射角 度。 (3)峰值波長： λp ＝ 940nm， 850nm， 860nm 幾種峰值發射波長。 (4)應用范圍：可作為紅外線遙控系統發射頭，反射式，對射式光電開關，安防，電腦攝像頭的照明光源。 (5)作為遙控發射管時：有從發射距離從 5M－ 40M 各檔次發射功率型號。 (6)應用資料：￠ 3mm 紅外線發射管一般用于超薄紅外線遙控器使用，或者配對￠3mm 紅外線接收管做光電開關使用，通常有對射式及反射式的。做對射式使用時，由于是紅外線發射管和接收管 正對，反射管發射的光線直接投射到接收管，近距離內幾乎沒有衰減，因此發射管無須較大的發射功率，接收管對周邊電路要求也不是很高。 對普通功率的紅外線發射管來講，一般連續工作正向電流（直流）都可達 50mA，脈沖驅動時可達 1A 或 及 ，主要受驅動脈沖的占空比來決定。但實際應用環境中，都很少讓它工作在極限電流狀態即可達到要求。 各類紅外線接收管 (1)外形：￠ 2mm，￠ 3mm，￠ 5mm 直插型，半圓柱型側面接收型，扁平型等。 (2)封裝材料：普通樹脂，陶瓷包裝 ，金屬包裝等。 (3)感光峰值波長 λp ＝ 940nm， 850nm 等幾種。 (4)應用：光敏二極管分別有適合偵煙器，紅外線耳機，紅外數據通信等領域幾個品種。光敏三極管分別有適用于對射式光電開關，反射式光電開關，計數，位置檢測，簡單紅外線遙控系統等各品種。 (5)應用資料 ： 紅外接收三極管通常只有兩只腳，可簡單理解為一個紅外線二極管和一個三極管的集成，它的集電極發射極間（ C,E 極間）可等效為單向導通的一個光敏電阻，不同于普通光敏電阻的是它的等效電阻的變化范圍更寬廣，飽和導 通時為幾百歐姆，截止時為無窮大。感光部分作為三極管的基極，象普通三極管的基極那樣控制集電極的電流大小，繼而控制決定集電極或發射極輸出的采樣電壓大小。而它感光部分的光電流大小就取決于投射紅外線光強度的大小，于是這在作為光電開關來用時就特別重要了，因此在實際使用時需注意作為紅外線光源的發射管的發光功率要足夠強，此為保證接收管端電路輸出的開關電平良好的一個條件，另外一個條件即為接收管端串聯的電阻網絡，因為紅外線接收管的 C,E 極間的等效電阻特性，和外圍電路串聯電阻形成一個串聯分壓。由于 C,E 極間的電流受光敏部分光電 流的調制，而光電流又受投射的紅外線強度的調制，因此也就相當于 C,E 極間等效電阻受投射的紅外線強度的調制。 光敏感二極管的輸出電流通常不如光敏感三極管的輸出電流大，但它的反應速度及暗電流（噪聲）都比光敏感三極管小得多。因此它適合一些需要高速數據傳輸或檢測 桂林電子科技大學畢業設計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 39 頁 微弱光變化信號的場合。 本課題使用的常見普通紅外發射 /接收管，實物圖如圖 所示 ： 圖 紅外發射 /接收管 桂林電子科技大學畢業設計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 39 頁 5 硬件 設計及調試 本 課題研究的是單片機紅外報警器， 它主要 基于單片機功能來實現整個課題所研究的功能。從課題來看不難看出單片機是主要部分，應用功能比較豐富的 AT89S52 來做核心芯片 ， 光有單片機芯片是無法實現的，所以要有一個能驅動芯片工作的，而又要結合紅外報警的特點，因此選用了 74LS04 作為驅動單片機和傳輸報警需要的電平作用。其實做到這里就可以了，但是我想更加貼近現實我想到了串口通信，將所顯示的結果上傳到 PC機上，這樣 MAX232 就是必不可少的芯片了 。這 3 種芯片的功能和用 途在前面已經一一介紹了。現在就將各芯片在整個電路的用途介紹一下。 完整的硬件原理圖見附錄一。 單片機電路 單片機電路是由單片機 AT89S52 為核心組成的，它包括了各芯片管腳所連接的器件電路， 輸入接口 電路 連接圖 如圖 所示。 圖 輸入接口電路連接圖 P0 口和 P2 口分別連接六向反 相 器 74LS04，當紅外發射管和接收管相互發送 /接收時，沒有任何被截斷的時候，會向 74LS04 發送一個高電平，而通過反相器再向單片機AT89S52 發送一個低電平來通報聲光報警電路，此時沒有人闖入。反之亦然。 在這里74LS04 起到驅動作用以及能使報警電路能工作的 所需電平。 而 ATAL1 和 ATAL2 與晶振相連接組成一個時鐘電路，為整個電路提供時鐘。 桂林電子科技大學畢業設計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 39 頁 還有 RST 復位電路，一次完整的操作后，來復位整個電路，以便重新測試實現功能。 報警電路 當有人 闖入時， 7 位 數碼顯示管 將會顯示哪一路或者哪幾路有人闖入，同時聲光報警電路會發出報警。具體電路如圖 。 圖 報警電路 口接蜂鳴器電路， 口接 KEY 清零按鍵電路， 口接 LED 電路。 以及輸出端口 P1 口接 7 位數碼顯示管。而 7 位數碼顯示 管和蜂鳴器是共陰性的，也就是說只有 高 電平才能驅使其工作。就如前面單片機電路所介紹的一樣，只有當人截斷紅外線時，74LS04 會向 AT89S52 提供一個 高電平， 那么 7位數碼顯示管和蜂鳴器就會顯示報警。 串口通信電路 通過 RSR232 串口電路將 7 位數碼顯示管的數字傳輸到 PC機上顯示。 具體電路如圖 桂林電子科技大學畢業設計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 39 頁 所示。 圖 串口通信電路 串口通信電路主要用到 MAX232 芯片來傳輸數據的。 MAX232 的 T2in 和 R2out 分別與單片機的 和