畢業(yè)論文-基于單片機的太陽能無線對射系統(tǒng)

武漢紡織大學2014屆畢業(yè)論文大學畢業(yè)設(shè)計[論文]題目：基于單片機的太陽能無線對射系統(tǒng)學院：電子與電氣工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化姓名：指導教師：2014年05月05日武漢紡織大學畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書課題名稱：基于單片機的太陽能無線對射防盜系統(tǒng)設(shè)計完成期限：2013年12月02日至2014年5月23日學院名稱電子與電氣工程學院專業(yè)班級電氣工程11001學生姓名學號指導教師 指導教師職稱副教授學院領(lǐng)導小組組長簽字一、課題訓練內(nèi)容隨著社會的發(fā)展，人們安防意識的提高，現(xiàn)代化的安防技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。在一些重要的區(qū)域，如機場、高檔住宅小區(qū)、軍事倉庫、監(jiān)獄、銀行金庫、博物館、發(fā)電廠、廠房等處，為了防范非法入侵和各種破壞活動，安裝智能化周界報警系統(tǒng)已是一種必要手段。但是傳統(tǒng)的紅外對射由于要布線（安裝電源線和信號線），安裝起來比較麻煩。對于廣大工程商來說，周界報警工程是一個燙手山芋，單單在幾公里的周界上布線已經(jīng)夠浪費時間，而且維護時排線更讓人頭疼。如果采用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)電，為防盜系統(tǒng)提供電源，不僅解決了布線問題，降低成本，而且具有環(huán)保節(jié)能的效果，符合“兩型”社會的發(fā)展要求。本論文利用單片機、太陽能光伏發(fā)電模塊、無線模塊及紅外對射管設(shè)計一個太陽能無線對射防盜系統(tǒng)，用c語言編寫出實現(xiàn)太陽能無線對射防盜的程序源代碼。具體包括以下幾個方面:(1)研究太陽能無線對射防盜系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，確定合理的設(shè)計方案，方案經(jīng)濟實用；(2)完成太陽能無線對射防盜系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與軟件編譯，實現(xiàn)太陽能無線對射防盜系統(tǒng)功能。推薦使用的單片機為：宏晶公司的STC12C5A60S2，TI公司的MSP430F169，Atmel公司的ATmega128，ST公司的STM32。二、設(shè)計（論文）任務(wù)和要求（包括說明書、論文、譯文、計算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質(zhì)量的具體要求）1.開題報告2000字以上，包括課題的意義、所屬領(lǐng)域的發(fā)展狀況、課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段、研究步驟及參考書目等。2.格式嚴格按照武漢紡織大學的畢業(yè)論文規(guī)范格式要求。3.學習態(tài)度態(tài)度端正、嚴謹，每周至少與指導教師見面一次，按時按進度完成各項任務(wù)。無故缺勤3次以上，取消答辯資格。4.論文質(zhì)量對太陽能無線對射防盜系統(tǒng)的原理分析具體，能實現(xiàn)裝置的硬件和軟件的正確設(shè)計，并有實驗分析。做到論文的理論知識嚴謹，效率高以及意義深遠。5.資料閱讀與收集查閱相關(guān)論文、書籍，論文閱讀數(shù)目不低于20篇，數(shù)據(jù)庫包括中國期刊網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、維普數(shù)據(jù)庫等。6.英文譯文翻譯一篇與太陽能無線對射防盜系統(tǒng)相關(guān)文資料，譯文準確，中文翻譯不少于4000字。7.文字表達文字表達要求通順、簡潔，層次清晰，結(jié)構(gòu)合理。[重點看論文摘要]8.創(chuàng)新要求在方法上有一定的創(chuàng)新，所得結(jié)果有一定的參考價值。9.答辯準備做好幻燈片，要求重點突出；進行模擬答辯。三、畢業(yè)設(shè)計（論文）主要參數(shù)及主要參考資料主要參數(shù)：開題報告2000字以上；論文正文15000字以上；論文錯別字出錯率少于萬分之五；外文翻譯4000字以上。參考文獻：[學生自己補充，主要為科技論文，至少20篇以上][正文中應(yīng)在引用參考文獻處的文字右上角用[]標明，[]中序號應(yīng)與“參考文獻”中序號一致。]四、畢業(yè)設(shè)計（論文）進度表序號起止日期計劃完成內(nèi)容實際完成情況檢查人簽名檢查日期12013/12/02接受任務(wù)22013/12/03-2014/02/17查閱資料文獻32014/02/18-2014/03/09完成開題報告42014/03/10-2014/03/16學習相關(guān)理論，對論文涉及的內(nèi)容進行理論分析52014/03/17-2014/04/20進行詳細設(shè)計實驗62014/04/21-2014/05/04論文撰寫72014/05/05-2014/05/18修改完善定稿82014/05/19-2014/05/23準備答辯摘要本系統(tǒng)是基于AT89S52單片機控制的太陽能無線對射防盜報警器，主要由太陽能光伏發(fā)電模塊、紅外線發(fā)射部分、紅外線接收部分、單片機以及聲光報警部分組成?？赏ㄟ^太陽能光伏發(fā)電模塊作電源，發(fā)射電路發(fā)射的紅外線被遮擋時控制報警系統(tǒng)報警,通過單片機控制報警電路的運行，并能同時進行聲光報警，用紅外線收發(fā)管進行檢測，安裝隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)；探測信號采用脈沖信號，節(jié)能且抗干擾。系統(tǒng)可以探測到一定范圍內(nèi)的人的闖入,可以應(yīng)用在安防范圍比較確定的情況下。采用這種方法設(shè)計的防盜報警器具有成本廉價和探測效果好的優(yōu)點，有著廣闊的市場前景。關(guān)鍵詞：單片機；太陽能；紅外線防盜報警器；聲光報警ABSTRACTThesystemisainfra-redanti-theftalarmcontroledbysingle-chipAT89S52,includingSolarphotovoltaicmodule,infra-redpartofthelaunch,partoftheinfraredreceiver,microcontroller,aswellaspartofsoundandlightalarm.Solarphotovoltaicpowergenerationmoduleisusedaspowersupply,Thesystemwillalarmwheninfraredrayhasbeenblocked,throughthesingle-chipmicrocomputertocontroltheoperationofalarmcircuit,andatthesametimesoundandlightalarm,withinfraredtransceivertesttube,installhidden,cannoteasilybefound;detectionsignalusingpulsesignal,energy-savingandanti-jamming.Thissystemcandetectacertainpersonwithinthescopeoftheintrusion,securitycanbeappliedtodeterminethescopeofthecase.Designedusingthismethodofanti-theftalarmanddetectioninacost-effectivenessoflow-costbestadvantages,hasbroadmarketprospects.KEYWORDS:Singlechipmicrocomputer；Solarenergy；Infraredanti-theftalarm;Soundandlightalarm目錄1.緒論 頁1緒論1.1課題研究的意義當前，隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，一個個新建高檔住宅小區(qū)如雨后春筍般拔地而起，與之相對應(yīng)的是人們對小區(qū)的安全防范意識也逐漸增強，采取了許多措施以保護小區(qū)住戶的安全。隨著社會的發(fā)展，人們安防意識的提高，現(xiàn)代化的安防技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。在一些重要的區(qū)域，如機場、高檔住宅小區(qū)、軍事倉庫、監(jiān)獄、銀行金庫、博物館、發(fā)電廠、廠房等處，為了防范非法入侵和各種破壞活動，安裝智能化周界報警系統(tǒng)已是一種必要手段。目前，周界防范主要以主動式紅外報警系統(tǒng)為主。其偵測原理乃是利用紅外線經(jīng)LED紅外光發(fā)射二極體,再經(jīng)光學鏡面做聚焦處理使光線傳至很遠距離,由受光器接受。當光線被遮斷時就會發(fā)出警報。說的通俗點就是：紅外對射的發(fā)送端發(fā)出肉眼不可見的紅外光，接收端接收，當有人或物體從中間穿過，遮擋了發(fā)送端發(fā)出的紅外光，導致接收端接收不到，接收端就會發(fā)出報警信號到接警中心，實現(xiàn)報警行為。但是傳統(tǒng)的紅外對射由于要布線（安裝電源線和信號線），安裝起來比較麻煩。對于廣大工程商來說，周界報警工程是一個燙手山芋，單單在幾公里的周界上布線已經(jīng)夠浪費時間，而且維護時排線更讓人頭疼。1.2課題的研究背景和現(xiàn)狀紅外線報警器分主動式和被動式兩種[1]。主動式紅外線報警器，是報警器主動發(fā)出紅外線，紅外線碰到障礙物，就會反彈回來，被報警器的探頭接收。如果探頭監(jiān)測到，紅外線是靜止不動的，也就是不斷發(fā)出紅線線又不斷反彈的，那么報警器就不會報警。當有會動的物體觸犯了這根看不見的紅線的時候，探頭就會檢測到有異常，就會報警。

被動式報警器少了一項功能，就是發(fā)射紅外線。物理學上告訴我們，當物體的溫度高于0K的時候，就會發(fā)出紅外線，換句話說任何物體都能發(fā)出紅外線[2]。而其后的原理，被動式報警器和主動式是一樣的。紅外線報警器對溫度敏感，溫度越高的物體輻射出的紅外線越強，當感應(yīng)到環(huán)境中存在高出背景強度的輻射時,就觸發(fā)報警。主動式紅外探測器是由收、發(fā)裝置兩部分組成[3]。發(fā)射裝置向裝在幾米甚至于幾百米遠的接收裝置輻射一束紅外線，當被遮斷時，接收裝置即發(fā)出報警信號，因此，它也是阻擋式報警器，或稱對射式探測器。通常，發(fā)射裝置由多諧振蕩器、波形變換電路、紅外發(fā)光管及光學透鏡等組成。振蕩器產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)波形變換及放大后控制紅外發(fā)光管產(chǎn)生紅外脈沖光線，通過聚焦透鏡將紅外光變?yōu)檩^細的紅外光束，射向接收端。接收裝置由光學透鏡、紅外光電管、放大整形電路、功率驅(qū)動器及執(zhí)行機構(gòu)等組成[4]。光電管將接收到的紅外光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)整形放大后推動執(zhí)行機構(gòu)啟動報警設(shè)備。主動式紅外報警器有較遠的傳輸距離，因紅外線屬于非可見光源，入侵者難以發(fā)覺與躲避，防御界線非常明確。主動式紅外報警器是點型、線型探測裝置，除了用作單機的點警戒和線警戒外，為了在更大范圍有效地防范，也可以利用多機采取光墻或光網(wǎng)安裝方式組成警戒封鎖區(qū)或警戒封鎖網(wǎng)，乃至組成立體警戒區(qū)。單光路由一個發(fā)射器和一個接收器組成。雙光路由兩對發(fā)射器和接收器組成[5]。兩對收、發(fā)裝置分別相對，是為了消除交叉誤射；多光路構(gòu)成警戒面；反射單光路構(gòu)成警戒區(qū)。1.3課題研究的主要內(nèi)容本論文利用單片機、太陽能光伏發(fā)電模塊、無線模塊及紅外對射管設(shè)計一個太陽能無線對射防盜系統(tǒng)，用c語言編寫出實現(xiàn)太陽能無線對射防盜的程序源代碼。具體包括以下幾個方面:(1)研究太陽能無線對射防盜系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，確定合理的設(shè)計方案，方案經(jīng)濟實用；(2)完成太陽能無線對射防盜系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與軟件編譯，實現(xiàn)太陽能無線對射防盜系統(tǒng)功能。太陽能全無線對射防盜系統(tǒng)它可以徹底解決周界防盜中安裝維護麻煩的問題。它的基本設(shè)計思路是這樣的：第一，對射內(nèi)置可充電鋰電池，供電部分采用太陽能板提電，這樣就可以循環(huán)利用太陽能，無需電源線纜。一般來說太陽能板為非晶硅，不需要太陽直射就內(nèi)產(chǎn)生電能，安裝環(huán)境大大擴展。另外，太陽能板的供電能力要遠大于對射的功耗，保證晚上無光線和連續(xù)陰雨天也能照常工作。第二，對射內(nèi)置無線發(fā)送模塊，報警信號用無線傳輸，在符合國家相關(guān)政策法規(guī)的前提下，盡可能用大功率以保證對射與主機間的無線距離。本課題嘗試用價格低廉、應(yīng)用普遍的AT89S52單片機控制的電路來設(shè)計一個主動式對射式的紅外線防盜報警器，期望達到方便、實用的效果。2總體設(shè)計的方案2.1系統(tǒng)的方案構(gòu)想該系統(tǒng)以單片機AT89S52系列為核心，采用紅外線發(fā)射管和紅外線接收管為發(fā)射和接收裝置，由反相器芯片反相間接控制CPU工作。在CPU程序運行以后控制輸出口電平使得蜂鳴器與發(fā)光二極管組成的聲光報警電路同時進行聲光報警。系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示。太陽能光伏發(fā)電模塊紅外線發(fā)射電路聲光報警電路單片機反相器紅外接收電路太陽能光伏發(fā)電模塊紅外線發(fā)射電路聲光報警電路單片機反相器紅外接收電路圖2-1系統(tǒng)方框圖2.2系統(tǒng)功能設(shè)計本系統(tǒng)通過太陽能電池板為系統(tǒng)提供電源，采用AT89S52單片機，直流可調(diào)開關(guān)MC34063，反相器74LS14D等芯片[9]。其中，AT89S52的P1.2~P1.7為輸出口，而P3.0~3.5為輸入口。P1口連接紅外線發(fā)射電路，P1口為低電平時，紅外線發(fā)射電路導通，正常發(fā)射紅外線[10]。P3口輸入經(jīng)接收紅外線電路接收并由反相器反相的電平，當電平到達單片機CPU后，若各口均為低電平，則CPU不做任何反應(yīng)，此時不報警；而當紅外線被認為擋住而使接收電路無法接受到時P3輸入口就會輸入高電平，此時當在一定的時間內(nèi)檢測到位于不同位置的光束被遮擋時，由P3.7口輸出報警信號，驅(qū)動聲光報警電路進行報警。3硬件電路各部分電路設(shè)計AT89S52單片機式一種低功耗，高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80S51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上的Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器[11]。在單芯片上擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。3.1單片機控制系統(tǒng)電路單片機P1口與紅外線發(fā)射電路相連，P3口與紅外線接收電路相連，P3.7口連接聲光報警電路輸出方波脈沖信號驅(qū)動聲光報警。X1、X2腳與晶振相連，用于定時計數(shù)，以形成一秒周期的方波脈沖信號[12]。3.1.1主控芯片的性能以及標準功能主要性能： 與S-51單片機產(chǎn)品兼容 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程h存儲器 1000次擦寫周期 全靜態(tài)操作：0H～33H 三級加密程序存儲器 32個可編程I/O口線 三個16位定時器/計數(shù)器 八個中斷源 全雙工UT串行通道 低功耗空閑和掉電模標準功能：AT89S52具有以下標準功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0HZ靜態(tài)邏輯操作，支持兩種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止[15]。3.1.2主控芯片的主要結(jié)構(gòu)及引腳功能主體單片機芯片AT89S52的引腳結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：圖3-1各主要管腳介紹如下：VCC:電源GND:地P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX@RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號[13]。如下表3-1所示。表3-1P3口的引腳號及其第二功能引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT0(外部中斷0)P3.4T0（定時器0外部輸入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RST:復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端[14]。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。3.1.3單片機控制部分電路如圖所示為單片機組成的控制電路，其中晶振與其相連構(gòu)成時鐘電路，而復位開關(guān)與其相連構(gòu)成單片機小系統(tǒng)。如圖3-2所示。89S52圖3-2單片機控制電路電路圖3.2紅外線發(fā)射部分紅外線發(fā)射電路主要由D7~D12六個紅外線發(fā)射管組成。紅外發(fā)射管的負極依次接到單片機P1.2~P1.7口，當電源接通時，單片機的P1口設(shè)為輸出狀態(tài)，當P1口輸出均為“0”時，各個二極管均成導通狀態(tài)，發(fā)出紅外光，覆蓋包括了接收電路的一定的區(qū)域。正常情況下沒有遮擋時P1口輸出為00H。紅外線發(fā)射二極管在使用時，須由電流驅(qū)動，

在進行設(shè)計時，最重要的是在IF電流的控制，設(shè)計出的驅(qū)動電流IF不能太大，若大于IF(max)則元件有燒毀之慮，IF若太小，則其發(fā)射束就會變小。通過查閱資料可知IF(max)在20mA左右，通過計算可得限流電阻的最小值為200歐，本電路選取470歐如圖3-3所示。圖3-3紅外線發(fā)射電路圖3.3紅外線接收部分紅外線接收電路主要由D1~D6六個紅外線接收二極管組成，主要功能是用來接收D7~D12發(fā)射的紅外線，正常情況下能夠成功接收，如果有人闖入，中斷紅外線，將接受不到紅外線，此時判斷為應(yīng)當報警，由單片機控制報警。具體電路連接如下圖，D1~D6六個紅外線接收管的負極與反相器芯片腳，當沒有遮擋時接收管正常接收到紅外線時并導通，電源通過D1~D6的正極加到反相器的輸入端，進行反相為低電平，輸出管腳Y1~Y6接單片機的P3.0到P3.5腳，這時的P3.0~P3.5口為低電平：而當有人闖入使紅外線被遮擋時，接收管截止，反相器輸入端為低電平，反相后輸出高電平，這時的單片機的P3.0~P3.5口為高電平。當在一定得時間內(nèi)檢測到位于不同位置的光束被遮擋時，則由P3.7口輸出高低電平間隔為1S的脈沖報警信號[16]。此脈沖信號驅(qū)動聲光報警電路，直至斷開開關(guān)SW2。如圖3-4所示。圖3-4紅外線接收電路圖3.4聲光報警電路聲光報警電路與單片機P3.7口相連，當單片機的P3.7口輸出一系列脈沖方波，開始驅(qū)動報警電路報警。聲光報警部分主要由發(fā)光二極管和蜂鳴器組成，當報警開始時，發(fā)光二極管閃爍，蜂鳴器發(fā)出聲響，聲光并用，同時報警[17]。聲光報警部分電路圖如圖3-5所示。圖3-5聲光報警部分電路圖3.5太陽能光伏電源部分太陽能供電系統(tǒng)主要由硅太陽能電池方陣、充電控制器、蓄電池組以及防反充二極管組成，如圖5.2所示：按照使用要求，將太陽能電池組件串聯(lián)或并聯(lián)組成太陽能電池方陣。蓄電池是太陽能電池方陣的儲能裝置。充電控制器通常由電子線路和電子開關(guān)組成。其作用如下：1．當蓄電池過充電或過放電時，可以報警或自動切斷線路，保護蓄電池。2．按需要給出高精度的恒電壓或恒電流。3．當負載短路時，可以自動斷開。4．當蓄電池有故障時可以自動切換，接通備用蓄電池，以保證負載正常用電。5．防反沖二極管的作用是避免太陽能電池方陣欠壓時，蓄電池通過太陽能電池放電。要求能承受足夠大的電流，且正向壓降小，反向飽和電流也小。系統(tǒng)均采用12V（標稱值）蓄電池供電，對電源的設(shè)計要求是:電壓：允許變幅10～20V。電流：應(yīng)能瞬間提供1A電流；容量：用太陽能浮充蓄電池供電，應(yīng)保證設(shè)備能長期可靠工作。電池類別：采用大于10Ah的密封電池或固體電池。蓄電池組供電、太陽能電池浮充的供電方式。這種供電方式只要經(jīng)過合理的設(shè)計，都可以保證站點的不間斷運行。它避免了從電源上引入的各種工業(yè)干擾和雷擊干擾，本系統(tǒng)中采用這種供電方式。3.5.1蓄電池組采用上述電池浮充供電方式時，蓄電池的性能是關(guān)鍵。在各種蓄電池中，性能最優(yōu)者屬堿性蓄電池，它的低溫特性和過量充電性能較好，自動放電小，但價格較高，容量不大，一般的非密封酸性蓄電池電解液容易揮發(fā)，不宜在水情監(jiān)測系統(tǒng)中使用。免維護密封酸性蓄電池具有良好的性能價格比，故目前使用較多。鉛酸全密封酸性蓄電池具有良好的低溫特性和充電特性，而且免維護，為保證最長連續(xù)無日照期間也能供電，必須選擇蓄電池的容量。在本系統(tǒng)中采用膠狀電解質(zhì)全密封免維護鉛酸蓄電池作為系統(tǒng)的直流電源。太陽能浮充供電的蓄電池容量的計算：首先計算日耗電量：工作電壓：12.0V；靜態(tài)電流：20mA可計算出日耗電量：QL≈靜態(tài)電流×24小時=0.5Ah估算所需電池容量：最大的連續(xù)無日照時間：假定最大連續(xù)無日照時間為30天。容量修正系數(shù)：考慮蓄電池容量周期性的降落和老化，通常選為0.8；因此蓄電池容量：C =日耗電量×最大的連續(xù)無日照時間÷容量修正系數(shù)=0.5Ah×30÷0.8=18.75Ah考慮到其他情況，本系統(tǒng)需采用32Ah的蓄電池。3.5.2太陽能電池板硅太陽能電池是將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導體器件。具有體積小、可靠性高、壽命長、無環(huán)境污染、使用維護方便等特點。它可以單獨使用,也可以多個連接起來組成在方陣使用，與蓄電池配合可作為直流電源供晝夜、陰雨天連續(xù)使用。硅太陽能電池按制造工藝的不同主要分為單晶硅和非晶硅太陽能電池：非晶硅太陽能電池組合板是應(yīng)用克羅拉標準工藝在玻璃基板上沉積制成的非晶薄膜器件。其外部采用玻璃密封保護。由于其生產(chǎn)技術(shù)和工藝特點，成本較低。單晶硅太陽能電池是利用P-N結(jié)的光生伏特效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種半導體器件。根據(jù)工作電壓和工作電流的需要可將單晶硅太陽能電池串聯(lián)或并聯(lián)成組合板并加以封裝。這種太陽能電池結(jié)構(gòu)牢固，其使用壽命長達二十年以上，是一種理想的永久性可再生能源。對單晶硅太陽能電池而言，常用的充12V電池的太陽能電池的最大功率（Pm）點的電壓VOC為16.8V，因此1W的太陽能電池的ISC為60mA。由于12V蓄電池的工作電壓12.5V，太陽能電池充電電流一般為70mA左右。第四章紅外線防盜報警器的軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要集中在單片機功能流程的設(shè)計上，要監(jiān)視是否有人闖入，紅外線接收是否中斷、如何控制聲光報警等。軟件設(shè)計的好壞也直接決定了系統(tǒng)的運行質(zhì)量，在編寫軟件之前，對系統(tǒng)的流程進行設(shè)計是十分必要的，這樣可以保證在編寫軟件時思路清晰，不易出錯，修改也變得容易。程序流程圖的設(shè)計遵循自頂向下的原則，即從主體逐步細分到每一個模塊的流程[20]。4.1系統(tǒng)的主流程4.1.1系統(tǒng)主程序流程圖主程序、脈沖信號產(chǎn)生程序、中斷服務(wù)程序存放在AT89S52單片機中，整個程序設(shè)計思想是當檢測到有人闖入時，就由P3.7口輸出高低電平間隔為1秒的脈沖信號去驅(qū)動聲光報警電路。這可以通過使P3.7口每隔1秒取反一次實現(xiàn)。而1秒時間可以讓定時器重復定時100ms十次實現(xiàn)。用寄存器R1做循環(huán)計數(shù)器初值為10。采用中斷方式編程，整個程序由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成[21]。開開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化有人闖入？有人闖入？H/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mＮＯＮＯH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mYESYESx=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1轉(zhuǎn)向報警程序x轉(zhuǎn)向報警程序x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8圖4-1主程序流程圖4.1.2主程序的功能起監(jiān)視作用,主要用來判斷是否有人闖入,紅外線的接收是否中斷。主程序的流程圖如4-1所示.程序開始后，系統(tǒng)初始化結(jié)束后判斷是否有人闖入，若有則報警，若無則回到上一級繼續(xù)判斷是否有人闖入。4.1.3脈沖信號產(chǎn)生程序流程主要功能：通過定時100ms等待，并連續(xù)計時10次最終得到一個周期的以1s為周期的方波信號，重復此過程，最終得到一列1s周期的方波脈沖信號，最終此列脈沖信號由單片機P3.7口輸出與報警電路連接驅(qū)動發(fā)光二極管以1s頻率閃動和蜂鳴器鳴叫報警。其主要流程如圖4-2所示。定時定時100msx=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0x=0等待時間到嗎？轉(zhuǎn)向報警程序等待至時間到NOYES確定有人闖入x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4圖4-2方波脈沖信號產(chǎn)生流程圖4.1.4中斷服務(wù)程序主要功能：判斷定時1秒是否完成，從而決定是否對P3.7口取反。中斷子程序流程圖如圖4-3所示。保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場05101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m152005101520x=0x=0.4x=0.8x=1H/m1520重設(shè)定時初值重設(shè)定時初值2q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-12q/L462q/L·h-1·h-1NO4NO46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m46x=1H/m1S1S到了嗎？x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8YESxYESx=0x=0.4xH/mH/mH/mH/mx=0.4x=0x=0.4xH/mH/mH/mH/mx=0.4x=0x=0.4xH/mH/mH/mH/mx=0.4x=0x=0.4xH/mH/mH/mH/mx=0.4P3.7P3.7取反x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=1x=1x=1x=1x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=1x=1x=1x=1x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=1x=1x=1x=1x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=1x=1x=1x=1恢復現(xiàn)場恢復現(xiàn)場x=0x=0x=0x=0x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0x=0x=0x=0x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0x=0x=0x=0x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4x=0x=0x=0x=0x=0.4x=0.4x=0.4x=0.4中斷返回中斷返回圖4-3中斷服務(wù)程序流程4.2程序系統(tǒng)程序主要部分為設(shè)置各芯片于主控芯片AT89S52的分模塊設(shè)計，其部分功能實現(xiàn)靠匯編語言完成，源程序如下：ORG0000HAJMPMAIN；轉(zhuǎn)向主程序ORG000BH：定時器TO中斷入口LJMPBJ；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序ORG0030HMAIN：MOVSP，#50H；設(shè)置堆棧棧底MOVR1,#0AH；設(shè)置循環(huán)計數(shù)器初值MOVP3，#00H；設(shè)置P3口為正常狀態(tài)MOVP1,#0ffH；使VD1~VD6發(fā)紅外光MOVTMOD,#01H；設(shè)T0為定時方式1MOVTH0,#3CH；設(shè)置定時100ms初值MOVTL0,#0B0HSETBEA;CPU開中斷SETBET0；定時器0允許中斷JS：MOVA，P3；監(jiān)視是否有人闖入CJNEA,#00H,LPAJMPJSLP:SETBTR0；啟動T0定時為100msSJMP$；等待定時100ms完成ORG0060HBJ：PUSHAcc；現(xiàn)場保護PUSHPSWMOVTH0,#3CH；重設(shè)定時初值MOVTL0,#0B0HDJNZR1,FH；1S未到返回MOVR1,#0AH；重設(shè)計數(shù)器初值CPLP3.7；P3.7口取反MOVP1,#00HFH：POPPSWPOPAccRET；中斷返回END4.3開發(fā)平臺簡介圖4-4開發(fā)軟件本設(shè)計利用51系列單片機最常用的軟件Keiluvision2開發(fā)平臺。KeiluVision2是德國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)C語言的語法來開發(fā)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用,而且大大的提高了工作效率和項目開發(fā)周期,他還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達到接近于匯編的工作效率。KEILC51標準C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51編譯器的功能不斷增強，使你可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器。uVision2IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。安裝keil軟件后，首先點擊Project，然后點擊NewProject，建立一個新文件夾后點擊保存，選擇Ateml公司的AT89C52后確定，然后打開一個新文檔，在工具欄選擇OptionsforTarget，點擊Output，在CreateHEX前打勾后點擊確定。寫好程序后，即點擊build進行建立并調(diào)試后保存。最后使用STC_ISP_V479軟件將hex文件灌入STC89C51主控芯片當中，讓芯片實現(xiàn)軟件所希望達到的功能。第五章系統(tǒng)的調(diào)試及性能分析5.1系統(tǒng)的調(diào)試(1)在Keilc51環(huán)境中進行軟件調(diào)試．再利用編程器將調(diào)試好的程序固化到89S52單片機中。(2）檢查線路應(yīng)焊接無誤。(3）電源電路調(diào)試。斷開負載．用萬用表測量78L05的3腳應(yīng)有+5v電壓。(4）先不裝入單片機．用短路線把U1插座的12腳接地．調(diào)整VD1和VD7的安裝位置和角度，測量U1插座的2腳電壓。當VD1和VD7之間無遮擋時2腳電壓為0伏，有遮擋時為+5伏。用相同方法反復調(diào)整其他幾對紅外收發(fā)管的位置和角度。使U1插座的3、6、7、8、9各腳的電壓符合要求。(5)將固化好程序的AT89S52插入電路中的U1插座上．接上電源即可工作。5.2紅外線防盜報警系統(tǒng)的性能分析此紅外線報警系統(tǒng)屬于主動式紅外線對射防盜報警系統(tǒng)，主要由系統(tǒng)自發(fā)發(fā)射接收紅外線，由發(fā)射電路部分通過紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外線，然后通過紅外線接收電路中的紅外接收管接收紅外線，正常的情況下，發(fā)射與接收活動正常進行，一旦有人闖入，使得接收中斷，此時就通過線路連接反映給單片機系統(tǒng)電路，通過軟件設(shè)計部分來使單片機及時掌握是否有人闖入使紅外線接收受阻的信息，從而控制報警器電路的發(fā)光管與蜂鳴器部分同時進行聲光報警。以上是該紅外線防盜報警系統(tǒng)的主要實現(xiàn)過程。該系統(tǒng)所使用的都是一些新型實用的芯片，性能優(yōu)良價格便宜，軟件設(shè)計方面也十分簡單，適用于開發(fā)實用型家庭防盜報警器，且系統(tǒng)適用于一般家庭的220V電壓，原理簡易，安裝和使用都非常方便。第六章報警器誤報及處理意見6.1故障引起的誤報及處理意見產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內(nèi)，不能完成規(guī)定的功能，稱為故障。故障的類型有損壞性故障和漂移性故障。損壞性故障包括性能全部失效和突然失效。這類故障通常是由元器件的損壞或生產(chǎn)工藝不良(如虛焊等)造成。漂移性故障是指元器件的參數(shù)和電源電壓的漂移所造成的故障。例如：溫度過高會導致電阻阻值的變化，此時設(shè)備表現(xiàn)為時好時壞。事實上，環(huán)境溫度、元件制造工藝、設(shè)備制造工藝、使用時間、儲存時間及電源負載等因素都可能導致元器件參數(shù)的變化，產(chǎn)生漂移性故障。無論是損壞性故障還是漂移性故障都將使系統(tǒng)誤報警，要減少由此產(chǎn)生的誤報警必須提高產(chǎn)品的設(shè)計水平和工藝水平，在作系統(tǒng)設(shè)計的同時，還需作可行性設(shè)計，如冗余設(shè)計、三防設(shè)計(防潮、防鹽霧、防霉菌)等。在此基礎(chǔ)上，提高產(chǎn)品制造過程的可行性，如對元器件質(zhì)量的嚴格篩選。6.2安裝引起的誤報及處理意見報警器安裝位置、安裝角度、防護措施以及系統(tǒng)布線等方面。例如：將被動紅外入侵探測器對著空調(diào)、換氣扇安裝時，將會引起系統(tǒng)的誤報警；室外用主動紅外探測器如果不作適當?shù)恼陉柗雷o(有遮陽罩的最好也作防護)，勢必會引起系統(tǒng)的誤報警；報警線路與動力線、照明線等強電線路間距小于1.5m時，而未加防電磁干擾措施，系統(tǒng)亦將產(chǎn)生誤報警。要減少此類誤報，在安裝前要準確設(shè)定安裝位置、安裝角度以及系統(tǒng)線路走向，避免安裝紅外探測器時面對空調(diào)、換氣扇，同時若在室外安裝應(yīng)該做好遮陽防護。6.3環(huán)境引起的誤報及處理意見由于環(huán)境引起的誤報警是指報警系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生的，從原理上講是不可避免的，而事實又是不需要的，屬于誤報警。例如：老鼠在防范區(qū)出沒；寵物在居室內(nèi)走動等。隨著傳感技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的推廣應(yīng)用，報警系統(tǒng)智能化程度將不斷提高，環(huán)境噪聲干擾引起的誤報警現(xiàn)象必將隨之降低。結(jié)論本人設(shè)計的課題是紅外線防盜報警器，經(jīng)過幾個月的思考和準備，通過對課題的設(shè)計，大大提高了自己各方面的能力，例如對書本基礎(chǔ)知識的掌握程度，對資料的查找方法，對自己知識面的擴展都有相對的提高，但在這其中，也有自己茫然和不知所措的一面，當初決定做此課題時，不知該從何下手，頭腦中也一片空白，后來經(jīng)過老師對課題的剖解，頭腦中才逐漸有了輪廓。

資料搜集花費了大量時間，在此過程中我了解到采集的資料不能從頭至尾的抄寫，而要取己所需，認為有價值的材料才能引用，后來在網(wǎng)上，請教經(jīng)驗豐富的老師，終于獲得了第一手資料，然后在其中加入自己的思想，通過對材料和自己構(gòu)思的組織整理，漸漸有了頭緒。萬事開頭難，只要把前段的準備工作做好了，后面的工作自然就可以