單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計

分類號：TP315單位代碼：10452學士學位畢業(yè)設計（論文）基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計姓名秦琴學號200615440203年級2006專業(yè)通信工程系（院）信息學院指導教師徐波2010年4月23日Anti-theftalarmsystembasedonMCUcontrolByQinQinSupervisor:XuBoApril2010誠信聲明本人呈交給臨沂師范學院的這篇畢業(yè)論文，除了所注參考文獻和世所公認的文獻外，全部是本人在指導老師指導下的設計成果。學生簽名：日期：經(jīng)檢查該畢業(yè)設計（論文）為獨立完成，不存在抄襲現(xiàn)象。指導老師簽名：日期基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計摘要隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對防盜、防劫、防火保安設備的需求量大大增加。針對偷盜、搶劫、火災、煤氣泄漏等事故進行檢測和報警的系統(tǒng)，其需求也越來越高。本設計是利用單片機對防盜報警系統(tǒng)進行控制，系統(tǒng)要求能對16個以上的監(jiān)測點進行自動監(jiān)測。是以單片機為核心構(gòu)成防盜報警系統(tǒng)，以完成用戶鍵盤輸入，數(shù)碼（可漢字液晶）顯示、故障狀態(tài)指示為主，完成報警檢測，若有報警事故發(fā)生，可向外界發(fā)出聲光報警信號。設計運用單片機技術(shù)設計了一新穎紅外線防盜報警器。而本設計中的輸入部分主要是各種各樣的傳感器。不同類型的探測器用不同的手段探測各種入侵行為；不同作用的傳感器，也可檢測出不同類型的情況。具體到設計時,又分硬件設計和軟件設計，硬件設計主要分兩大部分：單片機部分和檢測部分。軟件設計分主程序設計和中斷子程序設計。在完成正文部分后，主要工作就是要進行調(diào)試，為了實現(xiàn)設計預計現(xiàn)象，軟件和硬件都要作必要的修改。關(guān)鍵詞：單片機；報警器；傳感器基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計AbstractWiththeeconomicdevelopment,people'ssecurity,anti-robbery,firegreatlyincreasedthedemandforsecurityequipment.Fortheft,robbery,fire,gasleakagedetectionandalarmincidentsystems,theirneedsbecomemoresophisticated.Thisdesignistheuseofmicrocomputercontroloftheanti-theftalarmsystem,thesystemrequirementscanbemorethan16monitoringpointsforautomaticmonitoring.Isasinglechipasthecorecomponentsofanti-theftalarmsystem,inordertocompleteuserkeyboardinput,digital(KeHanZiLCD)XianShi,GuzhangzhuangtaiZhishiweizhu,completeBaojingjiance,ifBaojingaccidentcouldhavehappenedtoWaijieaudibleandvisualalarmssignal.Designusingmicrocontrollertechnologytodesignanewinfraredburglaralarm.Theinputofthispartofthedesignismainlyavarietyofsensors.Differenttypesofdetectorswithavarietyofdifferentmeansofdetectingintrusions;thedifferentrolesofthesensorscanalsodetectdifferenttypesofsituations.Specifictothedesign,isdividedintohardwareandsoftwaredesign,hardwaredesign,twomainparts:MCUpartandtestpart.Softwaredesignandinterruptsubroutinesubmainprogramdesign.Aftercompletingthebodyofthemainworkistodebug,thephenomenonisexpectedtoachievedesign,softwareandhardwaremustmakethenecessarychanges.Keywords：single-chipmicrocomputer；alarm；sensor基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計目錄前言........................................................................................................................................1第1章方案選擇論證................................................................................................................31.1單片機的選擇...................................................................................................................31.2顯示器工作原理及其選擇...............................................................................................31.3液晶顯示和數(shù)碼顯示.......................................................................................................31.4防盜報警選擇傳感器的選擇..........................................................................................4第2章單片機系統(tǒng)的硬件設計................................................................................................52.1硬件系統(tǒng)總體設計...........................................................................................................52.2AT89C51芯片的介紹.......................................................................................................52.2.1引腳功能....................................................................................................................62.2.2結(jié)構(gòu)原理...................................................................................................................72.2.3AT89C51定時器/計數(shù)器相關(guān)的控制寄存器介紹...................................................92.2.4MAX708芯片介紹.....................................................................................................92.3單片機復位設置............................................................................................................102.48255A芯片介紹.............................................................................................................112.4.18255A的引腳和結(jié)構(gòu)..............................................................................................112.4.28255的工作方式.....................................................................................................122.4.38255的控制字.........................................................................................................152.5AT89C51與8255的接口電路......................................................................................152.6顯示部分........................................................................................................................162.6.1七段顯示譯碼器......................................................................................................162.6.27448譯碼驅(qū)動.........................................................................................................172.6.3單片機與7448譯碼驅(qū)動器及LED的連接.........................................................182.6.4外部地址鎖存器......................................................................................................19第3章檢測信號放大電路設計..............................................................................................213.1熱釋紅外線傳感器典型電路........................................................................................213.2紅外光敏二極管警燈電路............................................................................................223.2.1光敏二極管控制電路.............................................................................................233.3紅外線探測信號放大電路設計.....................................................................................243.3.1光電耦合器驅(qū)動接口..............................................................................................263.3.2集成電路運算放大器.............................................................................................273.3.3精密多功能運算放大器INA105............................................................................273.3.4低功耗、雙運算放大器LM358............................................................................29第4章軟件設計......................................................................................................................314.1主程序設計.....................................................................................................................314.2核對子程序設計............................................................................................................324.3中斷子程序設計............................................................................................................324.4讀數(shù)子程序設計............................................................................................................33基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計4.5程序設計說明................................................................................................................344.6程序清單........................................................................................................................35結(jié)論........................................................................................................................................39參考文獻..................................................................................................................................40致謝..........................................................................................................................................41基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計前言單片機現(xiàn)在已越來越廣泛地應用于智能儀表、工業(yè)控制、日常生活等很多領(lǐng)域，可以說單片機的應用已滲透到人類的生活、工作的每一個角落，這說明它和我們每個人的工作、生活密切相關(guān)，也說明我們每個人都有可能和有機會利用單片機去改造你身邊的儀器、產(chǎn)品、工作與生活環(huán)境。紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進科學技術(shù)的重要組成部分，他在各領(lǐng)域都得到廣泛的應用。由于他是不可見光，因此用他做防盜報警監(jiān)控器，具有良好的隱蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干擾能力強。這種監(jiān)控報警裝置廣泛應用與博物館、單位要害部門和家庭的防護。通常紅外線發(fā)射電路都是采用脈沖調(diào)制式。紅外接收電路首先將接收到的紅外光轉(zhuǎn)換為電信號，并進行放大和解調(diào)出用于無線發(fā)射電路的調(diào)制信號。當無人遮擋紅外光時，鎖相環(huán)輸出低電平，報警處于監(jiān)控狀態(tài)；一旦有人闖入便遮擋了紅外光，則鎖相環(huán)失鎖，輸出高電平，驅(qū)動繼電器接通無線發(fā)射電路，監(jiān)控室便可接收到無線報警信號，并可區(qū)分報警地點。當我們考慮的范圍廣一點：若是在小區(qū)每一住戶內(nèi)安裝防盜報警裝置。當住戶家中無人時，可把家庭內(nèi)的防盜報警系統(tǒng)設置為布防狀態(tài)，當竊賊闖入時，報警系統(tǒng)自動發(fā)出警報并向小區(qū)安保中心報警。周界報警系統(tǒng)：在小區(qū)的圍墻上設置主動紅外對射式探測器，防止罪犯由圍墻翻入小區(qū)作案，保證小區(qū)內(nèi)居民的生活安全。有的防盜報警系統(tǒng)還連有上位機。將探測器發(fā)回的現(xiàn)場信號按防區(qū)的類型與主機的工作狀態(tài)（布防、撤防）作出邏輯判斷，進而發(fā)出報警。一個防盜系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在報警主機的功能上。本設計是利用單片機對防盜報警系統(tǒng)進行控制，系統(tǒng)要求能對16個以上的監(jiān)測點進行自動監(jiān)測。是以單片機為核心構(gòu)成防盜報警系統(tǒng)，以完成用戶鍵盤輸入，數(shù)碼（可漢字液晶）顯示、故障狀態(tài)指示為主，完成報警檢測，若有報警事故發(fā)生，可向外界發(fā)出聲光報警信號。系統(tǒng)基本框圖如下所示:1基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計單片機防盜報警系統(tǒng)主要用于賓館、倉庫、居民樓等場所，它能對受監(jiān)測點進行自動監(jiān)測。一旦出現(xiàn)盜情，由單片機接收有效信號，并發(fā)出報警命令，即進行聲光報警，并指示被盜地點，提醒有關(guān)人員進行有關(guān)措施。該防盜報警系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等優(yōu)點。若更換其他的傳感器，該系統(tǒng)還可以用于火災報警、煤氣泄漏等報警。2基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計第1章方案選擇論證1.1單片機的選擇本設計采用低功耗，高性能的89C51單片機,北京集成電路設計中心推出的BI／ATu89C51的單片機。是一種低功耗，高性能的含有4K字節(jié)快檫寫可編程／檫除只讀存儲器（EEPORM）的8位CMOS單片機，時鐘頻率高達24MHZ，與8031的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。芯片上的EEPROM允許在線（＋5V）電檫除，點寫入或采用通用的非易失存儲器對程序存儲器重復編程。此外，BI／ATu89C51還支持由軟件選擇的二種掉電工作方式。非常適用于電池供電或其他要求低供耗場合。由于芯片內(nèi)的4Ｋ程序存儲器可在線或用編程器重復編程，受到了應用設計者的歡迎，并得到較為廣泛的應用。1.2顯示器工作原理及其選擇點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示就是當顯示器顯示某一個字符時，相應的發(fā)光二級管恒定地導通或截止，例如7段顯示器a,b,c,d,e,f導通,g截止，顯示0。這種顯示方式每一位都需要有一個8位輸出口控制，靜態(tài)顯示時，較小的電流可以得到較高的亮度且字符不閃爍，所以可以采用8255A的輸出口直接驅(qū)動。在單片機串行口方式0應用中，也是采用靜態(tài)顯示方法。當顯示器位數(shù)較少時采用靜態(tài)顯示的方法是適合的。當位數(shù)較多是，用靜態(tài)顯示所需I/O口太多，一般采用動態(tài)顯示方法。所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮顯示器各個位（掃描），對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示的亮度既與導通電流有關(guān)，也與點亮時間和間隔時間有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共位只需要一個I/O口（稱為掃描口），控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個8位口（稱為段數(shù)據(jù)口），為了防止閃爍，顯示的時間在1～2ms。1.3液晶顯示和數(shù)碼顯示LED是一種離子注入型全固體半導體發(fā)光器件，它的電壓低，正好與TTL電路匹配，發(fā)光效率高，壽命最長，是目前儀表數(shù)字顯示的主體。LCD是低電壓驅(qū)動，極微小功耗，與CMOS功耗電路可直接匹配，是LSI的孿生兄弟，此外其極薄的扁平結(jié)構(gòu)立刻眼在極亮的環(huán)境光下使用，以及信息容量大，生產(chǎn)容易3基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計等等，都充分顯示了它的優(yōu)越性能。但是液晶顯示一個最大的缺點，是工作溫度范圍較窄，特別是低濕范圍不夠，液晶顯示器不宜施加直流電壓，一般來說，使用液晶顯示信息，需要液晶材料或器件，相應的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三者統(tǒng)一。在本設計中只需要使用幾個數(shù)字來表示被盜地點，用液晶顯示就顯得浪費了，而數(shù)碼顯示就簡單便宜了。1.4防盜報警選擇傳感器的選擇目前，用于防盜報警的傳感器,市場上大多為紅外線或微波類產(chǎn)品，分為主動式和被動式二種。由于誤報等原因本設計采用被動式探頭。它的工作原理比較簡單：發(fā)射器按一定的頻率發(fā)射出脈沖式的紅外波束和微波，對方的接收器則按相同的頻率接收紅外波束或微波。當一發(fā)一收的頻率經(jīng)中心控制器判別一致時，表明波束行進的方向沒有物體存在。反之，光束行進路徑上有異物遮擋，光束被反射、散射，接收器接受的信號就會丟失，從而發(fā)出報警信號。而本設計輸入部分主要是各種各樣的傳感器。不同類型的探測器用不同的手段探測各種入侵行為，如人體的移動、物體的震動、玻璃的破碎和門窗的開關(guān)等，系統(tǒng)將所得的信號進行邏輯判斷，發(fā)出警報。常用的傳感器有對射紅外探測器、磁控管（門磁）、震動開關(guān)、被動紅外探測器（PIR）、雙鑒探測器、煙感、溫感探測頭等。這些傳感器不僅可以對室內(nèi)的門、窗、敞開的陽臺、固定玻璃、保險箱等的異常情況進行監(jiān)測，而且還能對家中的火警進行監(jiān)測。在家中無人的情況下還具有探測有無物體移動的功能，以發(fā)現(xiàn)家中是否有偷竊等異常情況。這些器件有效地各施其則，為控制單元傳送現(xiàn)場的資料，提供報警控制。本設計采用熱釋紅外線傳感器，通過探測人體特有的紅外線來檢測盜情。4基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計第2章單片機系統(tǒng)的硬件設計由于該系統(tǒng)主要用于多點集中檢測報警，故應能對受監(jiān)測點進行巡回檢測，為防止誤報警，當檢測到某點有盜請時該系統(tǒng)應延時再進行檢測一次，若確有盜情方可報警，并用數(shù)字指示出被盜地點。該系統(tǒng)的傳感器可選用接觸式、斷開式等開關(guān)量傳感器；系統(tǒng)終端部分選用音響報警電路及數(shù)碼顯示電路；其中數(shù)碼顯示由譯碼驅(qū)動器譯碼驅(qū)動。本章節(jié)主要介紹單片機系統(tǒng)的硬件設計及其相關(guān)芯片的概述和各部分的接口電路。2.1硬件系統(tǒng)總體設計硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示，主機選用89C51單片機，地址鎖存器選用74LS373，數(shù)碼顯示部分選用共陰極數(shù)碼管，放大器、揚聲器及多點檢測電路選用8255并行I/O口。由于8255每片3個口，每個有8個點，故每片8255可監(jiān)測24個房間，若需要，還可以增加8255的數(shù)量。圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件總圖2.2AT89C51芯片的介紹AT89系列單片機（簡稱89系列單片機）是ATMEL公司的8位Flash單片機。這個系列單片機最吸引人的特點就是在片內(nèi)含有Flash存儲器，因此它有著十分廣泛的用途，特別是在便攜式和需要特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用。5基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計89系列單片機是以8031核構(gòu)成的，所以與8051系列單片機相互兼容。這個系列對于以8051為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來說，進行取代和構(gòu)造十分容易。89系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與80C51相近，主要含有以下幾個部件：1.8031CPU；2.振蕩電路；3.總線控制部件；4.中斷控制部件；5.片內(nèi)Flash存儲器；6.片內(nèi)RAM；7.并行I/O接口；8.定時器；9.串行I/O接口；2.2.1引腳功能1、I/O口線,AT89C51引腳圖如圖2.2（1）P0口——8位、漏極開路的雙向I/O口。當使用片外存儲器及擴展I/O口時，P0口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)線復用。P0口也可做通用I/O口使用，但需要加上拉電阻，變?yōu)闇孰p向口。當作為普通輸入時，應將輸出鎖存器置1。P0口可驅(qū)動8個TTL負載。（2）P1口——8位、準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。P1口是為用戶準備的I/O雙向口。（3）P2口——8位、準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。當使用片外存儲器或外擴I/O口時，P2口輸出高8位地址。P2口也也可做通用I/O口使用。用做輸入時，應將輸出鎖存器置1。P2口可驅(qū)動4個TTL負載。（4）P3口——8位、準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。P3口也可做通用I/O口使用。用做輸入時，應將輸出鎖存器置1。P3口還提供各種替代功能，如表2.1所示。6基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計2、控制信號線（1）RST——復位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在RST引腳施加兩個機器周期（即24個晶振周期）以上的高電平，將器件復位。（2）當當（3）——外部程序存儲器訪問允許信號EA（ExternalAccessEnable）。信號接地時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器，地址為0000H～FFFFH；——片外程序存儲器讀選通信號PSEN（ProgramStroeEnable）,低電平有有效時，程序存儲器內(nèi)容被送至P0口（數(shù)無效。接VCC時，對ROM的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。效。在片外程序存儲器取址期間，當據(jù)總線）；在訪問外部RAM時，（4）——低字節(jié)地址鎖存信號ALE（AddressLatchEnable）。在系統(tǒng)擴展時，ALE下降沿將P0口輸出的低8位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)分時傳送。此外，ALE端連續(xù)輸出正脈沖，頻率為晶振頻率的1/6，可用做外部定時脈沖使用，但要注意，每次訪問外RAM時要丟失一個ALE脈沖。3、電源線（1）VCC——電源電壓輸入引腳。（2）GND——電源地。4、外部晶振引線（1）XTAL1——片內(nèi)振蕩器反向放大器和時鐘發(fā)生線路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩器，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。2.2.2結(jié)構(gòu)原理AT89C51基本組成框圖如圖2.3所示。下面簡要說明各部分的組成及功能：7基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計圖2.3AT89C51基本組成框圖(1)中央處理器單片機的中央處理器（CPU）是單片機的核心，完成運算和控制操作。中央處理器主要包括運算器和控制器。運算器主要用來實現(xiàn)算術(shù)、邏輯運算和位操作。其中包括算術(shù)和邏輯運算單元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序狀態(tài)字PSW和兩個暫存器等。控制器是識別指令并根據(jù)指令性質(zhì)協(xié)調(diào)計算機內(nèi)各組成單元進行工作的部件。控制器主要包括程序計數(shù)器PC（ProgramCounter）、PC增量器、指令寄存器、指令譯碼器、定時及控制邏輯電路等。其功能是控制指令讀入、譯碼和執(zhí)行，并對指令執(zhí)行過程進行定時和邏輯控制。(2)存儲器單片機內(nèi)部的存儲器分別為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。程序存儲器主要用來存儲指令代碼和一些常數(shù)及表格。程序在開發(fā)和調(diào)試成功之后就永久性地駐留在程序存儲器中，在停機斷電狀態(tài)下代碼也不會丟失。程序存儲器在操作運行過程中只讀不寫，因而又被稱為只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）。用隨機存儲器RAM（RandomAccessMemory）來存儲程序運行期間的工作變量和數(shù)據(jù)，所以又被稱為數(shù)據(jù)存儲器。一定容量的RAM集成在單片機內(nèi)，提高了單片機的運行速度，也降低了功耗。標準AT89單片機的程序存儲器采用4KB的快速擦寫存儲器FlashMemory,編程和擦除完全是電氣實現(xiàn)。標準AT89單片機含有128*8位RAM，采用單字節(jié)地址。實際上片內(nèi)的字節(jié)地址空間是256個（00H～FFH）,其中高128字節(jié)地址(80H～FFH)被特殊功能寄存器SFR占用,用戶只能使用低128字節(jié)單元(00H～7FH)來存放可讀/寫的數(shù)據(jù)。(3)外圍接口電路8基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計CPU與外圍設備的信息的交換都要通過接口電路來進行。這主要是解決CPU的高速處理能力和外部設備低速運行之間的速度匹配問題，并可以有效地提高CPU的工作效率；同時也提高了CPU對外的驅(qū)動能力，輸出接口電路具有鎖存器和驅(qū)動器，輸入接口電路具有三態(tài)門控制，成為接口電路的基本特征。(4)時鐘振蕩電路單片機芯片內(nèi)部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容都需要外接。AT89C51的晶振頻率為高為24MHz。2.2.3AT89C51定時器/計數(shù)器相關(guān)的控制寄存器介紹(1)定時器/計數(shù)器的控制寄存器TCON(2)工作方式控制寄存器TMODTMOD用于設定定時器/計數(shù)器的工作方式，不可位尋址，只能用字節(jié)傳送指令，字節(jié)地址為89H，其各位定義如下：C/T計數(shù)方式/定時方式選擇位。C/T=0，選擇定時工作方式；C/T=1，選擇計數(shù)工作方式。M1和M0工作方式選擇位。M1M0=00，選擇工作方式0；M1M0=01，選擇工作方式1；M1M0=10，選擇工作方式2；M1M0=11，選擇工作方式3。(3)中斷允許寄存器IE(4)中斷優(yōu)先級寄存器IP2.2.4MAX708芯片介紹MAX708具有比較器、手動復位、兩組復位電平輸出的電源監(jiān)控芯片,是一種微處理器電源監(jiān)控芯片，可同時輸出高電平有效和低電平有效的復位信號。復位信號可由VCC電壓、手動復位輸入、或由獨立的比較器觸發(fā)。獨立的比較器可用于監(jiān)視第二個電源信號，為處理器提供電壓跌落的預警功能。這一功能是為器件發(fā)出復位信號前的正常關(guān)機、向操作者發(fā)送警報、或電源切換而考慮的。1、特性9基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計(1)RESET信號/RESET信號輸出；(2)域值值為1.25V、用于電源失效或低電源警告的獨立比較器；(3)手動復位輸入；(4)需要100uA的電源電流；(5)復位域值為：2.63V、2.93V、3.08V；2、引腳圖MAX708的引腳圖如右所示：圖2.4MAX708的管腳圖2.3單片機復位設置RST引腳是復位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在RST引腳施加兩個機器周期（即24個晶振周期）以上的高電平，將器件復位。接口電路如圖2.5所示。圖2.5MAX708與89C51的接口電路圖圖2.5中的時鐘復位電路現(xiàn)在用的是一塊MAX708芯片，因為8255也需要復位，用該芯片可以使單片機和8255同時復位。所以,MAX708與AT89C51及8255的接口電路如2.6所示。10基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計圖2.6MAX708與89C51及8255A的接口電路圖2.48255A芯片介紹8255A是INTEL公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個8位的并行I/O口分別稱為PA口、PB口、PC口又分為高4位口（PC7~PC4）和低4位（PC3~PC0），它們都可以通過軟件編程來改變I/O口的工作方式。8255A可以與單片機直接接口，具體接口電路圖如圖2.10所示。2.4.18255A的引腳和結(jié)構(gòu)8255A的引腳如圖2.7a所示。8255A的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.7b所示。它由以下幾個部分組成：1、數(shù)據(jù)端口A、B、C8255A有三個位并行口，PA、PB和PC。都可以選擇作為輸入輸出工作模式，但在功能和結(jié)構(gòu)上有一些差異。（1）PA口：一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器；一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。（2）PB口：一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器；一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。（3）PC口：一個8位的輸出鎖存器；一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。通常PA口、PB口作為輸入輸出口，PC可作為輸入輸出口，也可在軟件的控制下，分為兩個4位的端口，作為端口A、B選通方式操作時的狀態(tài)控制信號。2、D0～D7：8位三態(tài)雙向輸入/輸出通道是8255A與CPU接口的數(shù)據(jù)總線。3、RESET：高電平動作。復位時，8255A的PA、PB、PC口與控制寄存器將被消除，PA、PB、PC口皆被設定為輸入口模式。4、/CS：芯片選擇，低電平動作。當/CS=0時，8255A被選擇；當/CS=1時，8255A無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸。5、/RD：讀取使能，低電平動作。/RD=0且/CS=0時，CPU從8255A讀取數(shù)據(jù)。6、/WR：寫入使能，低電平動作。/WR=0且/CS=0時，CPU將數(shù)據(jù)寫入8255A。7、A0、A1：地址選擇線，用來選擇8255A的PA口、PB口、PC口和控制寄存器。如表2.2所示。表2.2地址選擇11基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計8、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(1)8255A的方塊圖包括4個部分：（如圖2.7b所示）①數(shù)據(jù)總線緩沖器（DataBusBuffer）②讀/寫控制邏輯（R/WControlLogic）③A、B組控制單元(GroupA&GroupBControl)④PA口、PB口、PC口（PA0～PA7,PB0～PB7,PC0～PC7）(2)數(shù)據(jù)總路線緩沖器：三態(tài)雙向8位用來傳輸數(shù)據(jù),為CPU和8255間的接口。當CPU執(zhí)行“讀取”或“寫入”時，都經(jīng)由此數(shù)據(jù)總線緩沖器傳送或接收數(shù)據(jù)碼、控制命令碼等。(3)讀/寫控制邏輯：其功能是用來控制數(shù)據(jù)與控制字的傳輸。從CPU接收到A0、A1、/RD、/WR、/CS及RESET等控制信號，然后產(chǎn)生各種不同動作。當RESET復位時，控制寄存器被清除，且PA、PB、PC口被設定為輸入口，因此RESET引腳應與CPU的RESET接在一起，產(chǎn)生一致的復位動作。/CS、/RD與/WR均為低電平使能,當/CS=0時,8255A被使能,A0、A1為寄存器尋址輸入線，配合/RD、/WR用來選擇3個輸入輸出寄存器、控制寄存器,并控制信息傳送方向。如表2.3所示。（4）A組和B組控制電路：這是兩組根據(jù)CPU的命令字控制8255工作方式的電路。每組控制電路從讀、寫控制邏輯接受各種命令，從內(nèi)部數(shù)據(jù)接受控制字（即指令）并發(fā)出適當?shù)拿畹较鄳亩丝?。A組控制電路控制A口及C口的高4位；B組控制電路控制B口及C的低4位。2.4.28255的工作方式8255有3中工作方式，即方式0、方式1、方式2，如圖2.8所示。1、方式0（基本輸入/輸入方式）。這種方式不需要任何選通信號。兩個8位端口（口A和口B）和兩個4位端口（口C）。A口、B口及C口的高4位和低4位都可以設定為輸入或輸出。作為輸出口時，輸出的數(shù)據(jù)都被鎖存；作為輸入口時，輸入數(shù)據(jù)不鎖存。在方式0時，各個端口的輸入、輸出可有16種不同的組合。12基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計2、方式1（選通輸入/輸出方式）。在這種方式下,A、B、C三個口分為兩組：A組包括A口和C口的高4位，A口可由編程設定為輸入口或輸出口，若懸河C口的高4位用來作為輸入/輸出操作的控制和同步信號；B組包括B口和C口的低4位，B口同樣由編程設定輸入或輸出口，C口的低4位用來作為輸入/輸出操作的控制和同步信號；任何一個端口都有可做為輸入或輸出；若只有一個端口工作于方式1，余下的13位，可以工作在方式0下；A口和B口的輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)都被鎖存。圖2.78255A引腳和結(jié)構(gòu)圖b.內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)13基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計3、方式2（雙向總線方式）。在這種方式下，A口為8位雙向總線，C口的PC3~PC7用來作為輸入/輸出的同步控制信號。在這種情況下，B口和C口的PC0~PC2只能編程方式為0或方式1工作。圖2.88255的三種工作方式A方式0b方式1c方式214基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計2.4.38255的控制字8255有兩種控制字，即控制A口、B口、C口的工作方式的方式控制字和控制C口各位置位/復位控制字，兩種控制字寫入的控制寄存器相同，只是用D7位來區(qū)分哪一種控制字。D7=1時為C口置位/復位控制字。兩種控制字的格式和定義如下圖所示:ab圖2.98255的控制字格式a方式選擇控制字bC口置/復位控制字2.5AT89C51與8255的接口電路在89C51單片機上擴展一片8255A芯片，無需外加任何邏輯電路，其接口如圖2.10所示。圖中8255A的PA口地址為7CH，PB口地址為7DH，PC口地址為7EH，控制字寄存器地址為7EH。這里8951單片機對8255采用了線性選址法。15基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計圖2.1089C51與8255A的接口電路圖2.6顯示部分在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)種，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方供人們直觀讀取測量和運算的結(jié)果；另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此數(shù)字顯示是許多數(shù)字設備不可缺少的部分，本設計中發(fā)生盜情時要讓主人知道具體發(fā)生在哪點，所以直觀地用LED顯示數(shù)字1、2、3、4??，表示相對應的地點，很是一目了然。并且采用7448譯碼驅(qū)動,為軟件提供了方便。2.6.1七段顯示譯碼器數(shù)字顯示通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成，如圖2.11所示。下面對顯示器和譯碼驅(qū)動器分別進行介紹。數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有各種不同類型的產(chǎn)品，廣泛應用于各種數(shù)字設備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。常用的LED顯示器有七段，這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的段被顯示。圖2.12b表示七段數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段組合，顯示0~15等阿拉伯數(shù)字。在實際應用中，10~15并不采用，而是兩位數(shù)字顯示器進行顯示。a.分段布置圖b.段組合圖16基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計VCCc.共陽極d.共陰極2.6.27448譯碼驅(qū)動如前所述,分段式數(shù)碼管是利用不同發(fā)光段組合的方式顯示不同數(shù)碼管的。因此，為了使數(shù)碼管能將所代表的數(shù)顯示出來，必須將數(shù)碼經(jīng)譯碼器譯出，然后經(jīng)驅(qū)動器點亮對應的段。例如，對于8421碼的0011狀態(tài)，對應的十進制數(shù)為3，則譯碼驅(qū)動器應使a、b、c、d、g各段點亮，即對應于某一組數(shù)碼，譯碼器應有確定的幾個輸出端有信號輸出，這是分段式數(shù)碼管電路的主要特點。下面介紹常用的7448七段顯示譯碼器。7448七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅(qū)動共陰極顯示器。7448的功能如表2.4所示。它有3個輔助控制端LT、RBI、BI/RBO，現(xiàn)分別簡要說明如下：①滅燈輸入BI/RBOBI/RBO是特殊控制端，有時作為輸入，有時作為輸出。當BI/RBO作為輸入使用且BI=0時，無論其他輸入端是什么電平，所有各段輸出a~g均為0，所以字型熄滅。②試燈輸入LT當LT=0時，BI/RBO是輸出端，且RBO=1，此時，無論其他輸入端是什么狀態(tài)，所有各段輸出a~g均為1，顯示字型為③動態(tài)滅零輸入RBI當LT=1，RBI=0且輸入代碼DCBA=0000時，各段輸出a~g均為低電平，與BCD碼相應的字型0熄滅，故稱“滅零”。利用LT=1，RBI=0可以實現(xiàn)某一位0的“消隱”。此時BI/RBO是輸出端，且RBO=0。④動態(tài)滅零輸出RBOBI/RBO作為輸出使用時，受控于LT和RBI。當LT=1且RBI=0，輸入代碼DCBA=0000時RBO=0；若LT=0或者LT=1且RBI=1，則RBO=1。該端主要用于顯示多位數(shù)字時，多個譯碼之間的連接。17。該輸入端常用于檢查7448本身及顯示器的好壞。基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計從功能表可以看出，對輸入代碼0000，譯碼條件是：LT和RBI同時等于1，而對其他輸入代碼則要求LT=1，這時候譯碼器各段a～g輸出的電平是由輸入BCD碼決定的，并且滿足顯示字型的要求。2.6.3單片機與7448譯碼驅(qū)動器及LED的連接現(xiàn)直接用7448譯碼驅(qū)動LED顯示數(shù)字，直觀明了，在軟件方面也有優(yōu)點。7448的輸入接單片機一般I/O口，電阻起限壓作用。單片機與7448譯碼驅(qū)動器及LED的接18基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計口電路如下所示。圖2.13單片機與7448譯碼驅(qū)動器及LED的連接圖2.6.4外部地址鎖存器單片機中的16位地址，分為高8位（A15～A8）和低8位（A7～0）。高8位由P2口輸出，低8位由P0輸出。而P0口同時又是數(shù)據(jù)輸入/輸出接口，故在傳送時采用分時方式，先輸出低8位地址，然后再傳送數(shù)據(jù)。但是，在對外部存儲器進行讀/寫操作時，地址必須保持不變，這就需要適當?shù)募拇嫫鞔娣诺?位地址，這個外接的寄存器就稱為地址鎖存器。在進行外部存儲器擴展時，凡具有輸入/輸出控制的8位寄存器均可作為地址鎖存器[8]。目前常用的地址鎖存器芯片有：74LS273、74LS373、8282等,引腳圖分別如2.14所示。引腳說明：1.STB:數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號,高電平有效.當該信號為高電平時,外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器,負跳變時,數(shù)據(jù)鎖存。2./OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，低電平有效。當該信號為低電平時，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當該信號為高電平時，輸出線為高阻態(tài)。3.D0~D7：8位數(shù)據(jù)輸入線。4.Q0~Q7：8位數(shù)據(jù)輸出線。19基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計（a）74LS273(b)74LS373(c)8282圖2.14地址鎖存器引腳圖89C51單片機P0口與地址鎖存器的連接方法如圖2.15所示。圖2.15中的b圖為74LS373的引腳圖，/OE為使能控制端，G為鎖存控制信號。74HC373有三種工作狀態(tài)：（1）當/OE為低電平，G為高電平時，輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相同，即輸出跟隨輸入。（2）當/OE為低電平，G由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，輸入端數(shù)據(jù)鎖入內(nèi)部寄存器中，內(nèi)部寄存器中的內(nèi)容與輸出端相同。當G保持低電平時，即輸入端數(shù)據(jù)變化也不會影響輸出端狀態(tài)，從而實現(xiàn)了鎖存功能。（3）當/OE為高電平時，鎖存器緩沖三態(tài)門封閉，即三態(tài)門輸出為高組態(tài)，輸入端D0~D7和輸出端Q0~Q7隔離，則不能輸出。(a)使用74LS273(b)使用74LS373(c)使用8282圖2.1589C51單片機P0口與地址鎖存器的連接方法20基于單片機控制防盜報警系統(tǒng)的設計第3章檢測信號放大電路設計紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進科學技術(shù)的重要組成部分，他在各領(lǐng)域都得到廣泛的應用。由于他是不可見光，因此用他做防盜報警監(jiān)控器，具有良好的隱蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干擾能力強。而本設計輸入部分主要