畢業(yè)論文基于Proteus的紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)

第頁(yè)基于Proteus的紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)摘要 本文設(shè)計(jì)了由光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號(hào)處理電路、放大電路和報(bào)警電路組成的紅外報(bào)警器，并對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的可行性進(jìn)行研究。信號(hào)處理電路和報(bào)警電路分別由BISS0001、AT89C52及其各自外圍電路構(gòu)成。當(dāng)人侵入探測(cè)區(qū)域，人體發(fā)出的紅外輻射通過(guò)菲涅爾透鏡聚焦，被熱釋電元接收，并轉(zhuǎn)化成微弱的電信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)處理電路對(duì)其進(jìn)行處理，以此控制由單片機(jī)構(gòu)成的報(bào)警電路工作。本設(shè)計(jì)的核心是熱釋電紅外傳感器，其濾波片將通過(guò)的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)限定在7～10μm之間，而人體輻射的紅外線(xiàn)中心波長(zhǎng)為9～10μm，這使得其成為一種專(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線(xiàn)傳感器。它可以測(cè)出10～20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。研究結(jié)果表明，熱釋電紅外傳感器及其信號(hào)處理電路的性能直接決定報(bào)警器的靈敏度。關(guān)鍵詞：熱釋電紅外傳感器；信號(hào)處理；BISS0001；AT89C52

DesignofInfraredAlarmSystemBaseonProteusAbstractThispaperintroducesthedesignofinfraredalarmwhichcomposebytheopticalsystem,pyroelectricinfraredsensorandsignalprocessingcircuit,amplifyingcircuitandalarmcircuit,andresearchthefeasibilityofalarmsystem.SignalprocessingcircuitandalarmcircuitcomposebyBISS0001,AT89C52respectively,andtheirperipheralcircuitconstitutes.ThehumanbodylaunchinfraredradiationandthroughouttheFresnellensfocuswhenpeopleintrusiondetectionarea，andreceivedbypyroelectricinfraredsensor,againthroughthesignalprocessingcircuitwillbeweaksignalintoelectricalsignalstoControlofmicrocomputerconstitutesalarmcircuitwork.Thecoreofthisdesignispyroelectricinfraredsensors,itsfilteringthroughinfraredwavelengthstabletwithin7~10μm,andhumanradiationinfraredcenterfor9~10μmwavelength,whichmakesitbecomeakindofspecialusedtodetecthumanradiationinfraredsensors.Itcandetecta10to20metersgeographicalareaaction.Theresultsofthestudyshowthat,pyroelectricinfraredsensorandsignalprocessingcircuitperformancedirectlydeterminealarmsensitivity.Keywords:Pyroelectricinfraredsensors;Signalprocessing;BISS0001;AT89C52

目錄1緒論 11.1選題背景和意義 11.2課題研究所涉及的關(guān)鍵技術(shù) 12系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 22.1設(shè)計(jì)方案比較 22.1.1方案一 22.1.1方案二 22.2方案論證及選擇 23模塊設(shè)計(jì) 43.1各模塊設(shè)計(jì)及功能簡(jiǎn)介 43.1.1電源電路 43.1.2光學(xué)系統(tǒng) 53.1.3熱釋電紅外傳感器 53.1.4信號(hào)處理及放大電路 73.1.5單片機(jī)最小系統(tǒng) 83.2集成塊介紹 93.2.1BISS0001 93.2.2AT89C52 123.3各模塊連接 144軟件仿真 164.1軟件簡(jiǎn)介 164.1.1keil簡(jiǎn)介 164.1.2Proteus簡(jiǎn)介 164.2軟件仿真過(guò)程 164.2.1keil編程 164.2.2Proteus仿真 174.2.3程序?qū)崿F(xiàn) 185硬件實(shí)現(xiàn) 205.1硬件焊接 205.2硬件功能實(shí)現(xiàn) 20總結(jié) 21參考文獻(xiàn) 221緒論1.1選題背景和意義隨著人們生活水平的提高，對(duì)生活質(zhì)量也有了較高要求。安防作為評(píng)價(jià)生活質(zhì)量的重要指標(biāo)，就顯得尤為重要。而市面上有關(guān)安防的報(bào)警設(shè)備種類(lèi)繁多，主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開(kāi)關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光式防盜報(bào)警器等。如何選擇一款簡(jiǎn)單易行的報(bào)警器呢？這正是本文要探討的問(wèn)題。本文研究的熱釋電紅外報(bào)警器制作簡(jiǎn)單，成本低廉，安裝方便快捷，性能穩(wěn)定。設(shè)計(jì)中巧妙地運(yùn)用單片機(jī)作為報(bào)警電路控制端，顯著提高系統(tǒng)的靈活性，為后續(xù)開(kāi)發(fā)提供廣闊的空間。本設(shè)計(jì)旨在為現(xiàn)代住宅防盜而設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)。它與傳統(tǒng)防盜報(bào)警器相比有諸多優(yōu)越性，不但可以布防于單一住宅區(qū)，而且還可用于較大規(guī)模的住宅區(qū)防盜系統(tǒng)。1.2課題研究所涉及的關(guān)鍵技術(shù)紅外報(bào)警器主要依賴(lài)于傳感技術(shù)，因此我們有必要了解傳感器的發(fā)展?fàn)顩r。傳感技術(shù)是21世紀(jì)各國(guó)在高科技發(fā)展方面爭(zhēng)奪的一個(gè)制高點(diǎn)，各發(fā)達(dá)國(guó)家都將傳感技術(shù)視為現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。從20世紀(jì)80年代起日本就率先將傳感技術(shù)作為高科技發(fā)展的橋頭堡，西方發(fā)達(dá)國(guó)家也將其作為科技發(fā)展的重中之重。中國(guó)雖然起步比較晚，但也發(fā)展迅速。在這種新形勢(shì)下，紅外報(bào)警器也應(yīng)運(yùn)而生。本文所研究的紅外報(bào)警器是運(yùn)用熱釋電紅外傳感器。其頂部附著的濾光片能將通過(guò)的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)限定在7～10μm之間，而人體輻射的紅外線(xiàn)中心波長(zhǎng)為9～10μm，這使得其成為一種專(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線(xiàn)的傳感器。其工作性能良好，不易出現(xiàn)不報(bào)和誤報(bào)的現(xiàn)象，安全可靠。設(shè)計(jì)中還運(yùn)用BISS0001構(gòu)成信號(hào)處理電路，對(duì)微弱的電信號(hào)進(jìn)行處理，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可行性。

2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案比較2.1.1方案一 方案一如圖2-1所示。圖2-1方案一結(jié)構(gòu)框圖2.1.2方案二方案二如圖2-2所示。圖2-2方案二結(jié)構(gòu)框圖2.2方案論證及選擇方案一和方案二所用器件基本相同，電路中均包含光學(xué)系統(tǒng)，熱釋電紅外傳感器，信號(hào)處理電路，放大電路，AT89C52單片機(jī)。只是在輸出模塊方案一增加了一個(gè)由74LS373構(gòu)成的鎖存電路以及LM386音頻放大電路。理論上，方案一更合理，鎖存電路的加入使系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定；音頻放大電路則能將報(bào)警的聲音放大。但通過(guò)Proteus仿真發(fā)現(xiàn)，方案二更具可行性。Proteus仿真的結(jié)果是方案二報(bào)警聲音響亮，并且能夠按照單片機(jī)中預(yù)先燒寫(xiě)的程序發(fā)出有規(guī)律的報(bào)警聲音。從市場(chǎng)的角度，方案二也更具可行性。方案二電路結(jié)構(gòu)較方案一更簡(jiǎn)單，制作成本也明顯低于方案一。綜上所述，方案二明顯優(yōu)于方案一，因此選用方案二。

3模塊設(shè)計(jì)3.1各模塊設(shè)計(jì)及功能簡(jiǎn)介3.1.1電源電路圖3-1+5V電源電路電路的工作原理：此電源電路通過(guò)TR1變壓器將峰值為311V的交流電壓轉(zhuǎn)化為有效值約為12V的交流電壓，然后利用橋式整流器BP1將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓。這里用橋式整流器而不是用二極管實(shí)現(xiàn)整流，是因?yàn)闃蚴秸魇菍?duì)二極管半波整流的一種改進(jìn)。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。橋式整流器利用四個(gè)二極管，兩兩對(duì)接。輸入正弦波的正半部分時(shí)兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。因此，橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。其最大整流電流從0.5A到50A，最高反向峰值電壓從50V到1000V。接著C3,C5對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波處理。理論上，電容越大，阻抗越小，通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)1μF的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。因此，在設(shè)計(jì)中用一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過(guò)，電容越小高頻越容易通過(guò)。此電路中,大電容(2000μF)濾低頻，小電容(33pF)濾高頻。C4,C6U1為一個(gè)三端穩(wěn)壓集成電路7805，使輸出為+5V直流電壓。在做實(shí)物的過(guò)程中，并沒(méi)有做電源電路，而是直接用電腦USB供電。USB接口定義如圖3-2所示。由圖3-2可知，本設(shè)計(jì)只用到1、4管腳，并將它們分別作為電源的正負(fù)極；而2、3管腳為數(shù)據(jù)接口，本設(shè)計(jì)不會(huì)用到。圖3-2USB接口定義3.1.2光學(xué)系統(tǒng)本設(shè)計(jì)中光學(xué)系統(tǒng)采用菲涅爾透鏡（如圖3-3所示）。圖3-3菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓。它將入射光的波長(zhǎng)限制到10μm左右（人體紅外線(xiàn)輻射的峰值）。在很多時(shí)候相當(dāng)于紅外線(xiàn)及可見(jiàn)光的凸透鏡，效果較好，但成本較普通的凸透鏡低很多。其作用有兩個(gè)：一是聚焦作用；二是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線(xiàn)就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而增強(qiáng)其能量幅度。使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。3.1.3熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器如圖3-4所示。圖3-4熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線(xiàn)而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10μm左右的紅外線(xiàn)，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10μm左右的紅外線(xiàn)而進(jìn)行工作的。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體發(fā)射的10μm左右的紅外線(xiàn)通過(guò)菲涅爾透鏡增強(qiáng)后聚集到紅外探測(cè)元件。紅外探測(cè)元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出10～20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類(lèi)型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：*容易受各種熱源、光源干擾；*被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；*環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈?？垢蓴_性能：①防小動(dòng)物干擾：探測(cè)器安裝在推薦地使用高度（2～3米），對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上地小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警；②抗電磁干擾：探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)；③抗燈光干擾：探測(cè)器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受3米外H4紅外線(xiàn)熱釋電傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線(xiàn)熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感,而對(duì)于橫切方向(即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感（如圖3-5所示）。在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)靈敏度極為重要的一環(huán)。圖3-5傳感器敏感度一旦有人侵入監(jiān)控區(qū)域時(shí)熱釋電紅外傳感器將和菲涅爾透鏡共同作用，對(duì)紅外信號(hào)接收后送交信號(hào)處理電路。其工作原理如圖3-6所示。圖3-6人體通過(guò)傳感器時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)3.1.4信號(hào)處理及放大電路信號(hào)處理及放大電路設(shè)計(jì)如圖3-7所示。圖3-7（a）信號(hào)處理及放大電路圖3-7（b）信號(hào)處理及放大電路 圖3-7（a）構(gòu)成的信號(hào)處理及放大電路理論上是能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警功能的，但在做實(shí)物的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這種方案是不可行的，因此，最終選用圖3-7（b）作為信號(hào)處理及放大電路。 信號(hào)處理電路用到的關(guān)鍵器件為BISS0001。它是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。它為CMOS數(shù)?；旌蠈?zhuān)用集成電路；具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配進(jìn)行信號(hào)處理；帶有雙向鑒幅器，可有效抑制干擾；內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器；結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)解范圍寬；內(nèi)置參考電壓，工作電壓范圍為2～6V。在信號(hào)處理電路的輸出端2接一個(gè)NPN三極管，構(gòu)成放大電路。3.1.5單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)的工作原理：當(dāng)單片機(jī)的P1.2口接收到傳感器處理芯片BISS0001傳來(lái)的上升沿信號(hào)后，觸發(fā)單片機(jī)的P2.0口交替輸出高低電平，發(fā)出報(bào)警聲音。單片機(jī)復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鈕復(fù)位。單片機(jī)上電后Vcc不斷給C2充電，一旦SW1按下C2放電電流由Vcc流經(jīng)R1、R2，由于R0的分壓作用，使得RST為高電平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位。晶振電路：本設(shè)計(jì)中采用12M晶振，它與單片機(jī)內(nèi)部電路結(jié)合產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行速度越快。同時(shí)，它也直接決定單片機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-8所示。圖3-8單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2集成塊介紹3.2.1BISS0001BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類(lèi)白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門(mén)、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。特點(diǎn):*CMOS工藝；*具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器；*內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾；*內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器。BISS0001管腳圖如圖3-9所示。圖3-9BISS0001管腳圖表3-1BISS0001管腳說(shuō)明引腳名稱(chēng)I/O功能說(shuō)明1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng)A為“1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā)2VoO控制信號(hào)輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間Tx之外和無(wú)VS的上跳變時(shí)，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1--輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1--輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2--觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2--觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS--工作電源負(fù)端8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位9VcI觸發(fā)禁止端。當(dāng)Vc<VR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)Vc>VR時(shí)允許觸發(fā)(VR≈0.2VDD)10IB--運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD--工作電源正端122OUTO第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端132IN-I第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端141IN+I第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端151IN-I第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端161OUTO第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端BISS0001內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-10所示。圖3-10BISS0001內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖工作原理： BISS0001是由運(yùn)輸放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈?zhuān)用集成電路。圖3-11不可重復(fù)觸發(fā)工作方式波形以圖3-11所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來(lái)說(shuō)明其工作過(guò)程。首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號(hào)預(yù)電路，將信號(hào)放大。然后耦合給放大器OP2，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM(≈0.55VDD)后，將輸出信號(hào)V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，當(dāng)VDD=5V時(shí)，可有效抑制±1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。COP3是一個(gè)條件比較器。當(dāng)輸入電壓Vc<VR(≈0.2VDD)時(shí)，COP3輸出為低電平封住了與門(mén)U2,禁止觸發(fā)信號(hào)Vs向下級(jí)傳遞；而當(dāng)Vc>VR時(shí)，COP3輸出為高電平，進(jìn)入延時(shí)周期。當(dāng)A端接“0”電平時(shí)，在Tx時(shí)間內(nèi)任何V2的變化都被忽略，直至Tx時(shí)間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng)Tx時(shí)間結(jié)束時(shí)，Vo下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期Ti。在Ti時(shí)間內(nèi)，任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負(fù)載切換過(guò)程中產(chǎn)生的各種干擾。圖3-12可重復(fù)觸發(fā)工作方式波形 以圖3-12所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來(lái)說(shuō)明其工作過(guò)程。可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”，A=“0”期間，信號(hào)Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=“1”，A=“1”時(shí)，Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。在Tx時(shí)間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長(zhǎng)一個(gè)Tx周期；若Vs保持為“1”狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若Vs保持為“0”狀態(tài)，則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復(fù)為無(wú)效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時(shí)間Ti時(shí)間內(nèi)，任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)中一直保持Vc=“1”，A=“1”。3.2.2AT89C52AT89C52引腳圖如圖3-13所示。圖3-13AT89C52引腳圖AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。主要功能特性：*兼容MCS51指令系統(tǒng)；*8k可反復(fù)擦寫(xiě)(大于1000次）FlashROM；*32個(gè)雙向I/O口；*256x8bit內(nèi)部RAM；*3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；*時(shí)鐘頻率0～24MHz；*2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；*2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；*2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn)，3級(jí)加密位；*低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；*有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。AT89C52主要引腳功能簡(jiǎn)介：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口P2寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪(fǎng)問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP：外部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使CPU僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.3各模塊連接各模塊連接如圖3-14所示。圖3-14各模塊連接當(dāng)有人侵入探測(cè)區(qū)域時(shí)，人體發(fā)出的紅外線(xiàn)將通過(guò)由菲涅爾透鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)聚焦，然后被熱釋電紅外傳感器濾光接收，再由BISS0001構(gòu)成的信號(hào)處理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，放大后觸發(fā)單片機(jī)P1.2口，從而控制P2.0對(duì)報(bào)警電路進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

4軟件仿真4.1軟件簡(jiǎn)介4.1.1keil簡(jiǎn)介KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。4.1.2Proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus支持當(dāng)前的主流單片機(jī)，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。軟件優(yōu)點(diǎn)：*提供軟件調(diào)試功能；*提供豐富的外圍接口器件及其仿真；*提供豐富的虛擬儀器；*具有強(qiáng)大的原理圖制作功能；軟件缺點(diǎn)：器件庫(kù)匱乏，庫(kù)中缺少很多重要芯片，嚴(yán)重影響電路仿真。軟件出錯(cuò)或亂碼，此時(shí)仿真效果不及硬件仿真。4.2軟件仿真過(guò)程4.2.1keil編程首先打開(kāi)集成環(huán)境—新建工程—選擇單片機(jī)型號(hào)（AT89C52）—新建文件—保存空白文件—添加文件—編寫(xiě)程序—編譯—匯編—調(diào)試程序。4.2.2Proteus仿真在Proteus仿真工程中應(yīng)當(dāng)注意開(kāi)啟遠(yuǎn)程監(jiān)控，這樣才能將keil中的程序?qū)戇M(jìn)單片機(jī)。其實(shí)意圖如圖4-1所示。圖4-1開(kāi)啟遠(yuǎn)程監(jiān)控繪制Proteus原理圖，如圖4-2所示。圖4-2（a）報(bào)警器Proteus仿真圖4-2（b）報(bào)警器Proteus仿真圖4-2（a）和圖4-2（b）為兩種不同的方案。理論上，單片機(jī)輸出的信號(hào)應(yīng)該經(jīng)過(guò)鎖存放大后，聲音會(huì)更穩(wěn)定，更洪亮。但仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果按照?qǐng)D4-2（a）的電路接法，仿真聲音不能按照單片機(jī)中預(yù)先燒寫(xiě)的程序發(fā)出有規(guī)律的聲音，但按照?qǐng)D4-2（b）的電路接法，報(bào)警聲音正常。因此，最終在設(shè)計(jì)中選用圖4-2（b）作為仿真電路。圖P1.2接一個(gè)開(kāi)關(guān)SW2的目的是模擬熱釋電紅外傳感器。由于Proteus元件庫(kù)中沒(méi)有紅外傳感器，因此，在設(shè)計(jì)中用開(kāi)關(guān)模擬。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，先給P1.2置低電平，按下SW2后，P1.2將變?yōu)楦唠娖?，從而觸發(fā)報(bào)警電路工作。4.2.3程序?qū)崿F(xiàn)本設(shè)計(jì)程序流程圖如圖4-3所示。圖4-3報(bào)警器程序流程圖本設(shè)計(jì)的程序如下：#include<AT89X52.H>#include<INTRINS.H>sbitplay0=P1^2;unsignedcharcount;voiddelay(void){unsignedchari;for(i=250;i>0;i--){_nop_();}}voidmain(void){play0=0; while(1){ if(P1_2==1) {while(1) { for(count=57000;count>0;count--) { P2_0=~P2_0; delay(); } for(count=57000;count>0;count--) { P2_0=~P2_0; delay(); del