基于单片机控制红外报警系统毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机控制红外报警系统毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

位的定时器 /计数器以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制。 5. 并行 I/O 口 AT89S51 共有 4 个 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3 口），可以实现数据的并行输入 /输出。 6. 串行口 AT89S51 有 1 个全双工的可编程串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。 该串行口功能较强，既可以作为全双工异步通信收发器使用，也可以作为同步移位寄存器使用。 AT89S51 的中断系统功能较强，可以满足一般控制应用的需要。 它共有 5 个中断源： 2 个外部中断源 /INTO 和 /INT1 ； 3 个内部中断源，即 2 个定时 /计数中断，1 个串行口中断。 8. 时钟电路 AT89S51 单片机 芯片 内部有时钟电路，但 石英晶体 和微调电容需要外接。 时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列 ，系统允许的最高晶振频率为 12MHz。 9. 内部总线 上述部件只有通过内部总线将其连接起来才能构成一个完整的单片机系统。 总线在图中以带箭头的空心线表示。 系统的地址信号、数据信号和控制信号分别通过系统的三大总线 — 地址总线、数据总线和控制总线进行传送，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。 由上所述， AT89S51 虽然是一块芯片，但它包括了构成计算机的基本部件，因此可以说它是一 台简单的计算机。 AT89S51 较详细的内部结构如 图 32 所示。 10 图 32 AT89S51 内部结构框图 管脚说明 AT89S51 是一种高效微控制器。 采用 40 引脚双列直插封装（ DIP）形式，如图 33 所示。 AT89S51 单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。 11 图 33 AT89S51 引脚图 图 34 SMT 的 封 装 图 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当P1 口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验 时， P0输出原码，此时 P0外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被 12 外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2口被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管 脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。 当 P3口写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89S51的一些特殊功能口，如下表所示： P3口管脚 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器 周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许 端 的输出电平用于锁存地址的地 址 字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁 止，置位无效。 13 /PSEN：外部程序存储器的选通信号 端。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作 电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 主要特性 ： 与 MCS51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器 /计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 振荡器特性 （ 1） XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大 器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 14 （ 2） 芯片擦除 整个 EPROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦除操作中，代码阵列全被写 “1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 AT89S51 单片机的工作周期 单片机有了硬件和软件就可以在控制器发出的控制信号作用下有条不紊地 工作，控制信号必须定时发出，为了定时计算机内部必须有一个准确的定时脉冲。 这种定时脉冲是由晶体振荡器产生的，并组成下面几种工作周期，如 图 36 所示。 这种定时脉冲是由晶体振荡器产生的，并组成下面几种工作周期，如图 所示。 15 图 36 振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期 振荡周期 ：是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。 即由单片机的晶体振荡器产生的时钟脉冲的周期。 状态周期 ：每个状态周期为振荡周期的 2 倍 , 是振荡周期经二分频后得到的。 在一个状态周期中有两个时钟脉冲，通常称它为 P P2。 机器周期 ：一个机器周期包含 6 个状态周期 S1~S6, 也就是 12 个振荡周期。 在一个机器周期内 , CPU可以完成一个独立的操作。 指令周期 ：它是指 CPU完成一条操作所需的全部时间。 控制部件是单片机的神经中枢，以主振频率为基准（主振周期即为振荡周期），控制器控制 CPU 的时序，对指令进行译码，然后发出各种控制信号，它将各个硬件环节组织在一起。 一般情况下，算术逻辑操作发生在时相 P1 期间，而内部寄存器之间的传送发生在时相 P2 期间，这些内部时钟信号无法从外部观察，故用 XTAL2 引脚振荡信号作参考。 AT89S51 单片机的工作过程和工作方式 单片机工作过程遵循 现代计算机的工作原理（冯 诺依曼原理），即程序存储和程序控制。 存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据 , 通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。 程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的指令，加以分析并执行规定的操作。 单片机的工作方式有：复位、程序执行、掉电保护和低功耗、编程、校验与加密等方式。 1．复位方式 通过某种方式 , 使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。 复位方式是单片机的初始 化操作。 单片机除了正常的初始化外，当程序运行出错或由于操作错误而使系统处于死循环时，也需要按复位键重启机器。 MCS—51 单片机复位后 , 程序计数器 PC 和特殊功能寄存器复位的状态如 图 37 所示。 复位不影响片内RAM 存放的内容 , 而 ALE 在复位期间将输出高电平。 由 图 37 可以看出，复位后： (1)（ PC） =0000H 表示复位后程序的入口地址为 0000H，即单片机复位后从0000H 单元开始执行程序； (2)（ PSW） =00H， 其中 RS1()=0， RS0()=0，表示复位后单片机选择工作 寄存器 0 组； (3)（ SP） =07H 表示复位后堆栈在片内 RAM 的 08H 单元处建立； 16 (4) P0 口～ P3 口锁存器为全 1 状态，说明复位后这些并行接口可以直接作输入口，无须向端口写 1。 定时器 /计数器、串行口、中断系统等特殊功能寄存器复位后的状态对各功能部件工作状态的影响。 能部件工作状态的影响。 图 37 PC 与 SFR 复位状态表 单片机在时钟电路工作以后 , 在 RST/VPD端持续给出 2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。 例如使用晶振频率为 12MHz 时，则复位信号持续时间应不小于 2us。 复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位以及 “看门狗 ”复位三种类型。 前两种见 图 38 所示。 “看门狗 ”电路则是一种集成有单片机的电源监测、按键复位以及对程序运行进行监控，防止程序 “跑飞 ”而出现死机而设计的电路。 图 38 （ a）上电复位电路。 （ b）上电 /外部复位电路 2．程序执行方式 程序执行方式是单片机的基本工作方式。 由于复位后 PC=0000H，因此程序执行总是从地址 0000H 开始，为此就得在 0000H 处开始的存储单元安放一条无条件转移指令，以便跳转到实际程序的入口去执行。 3．待机方式 待机方式也称空闲方式，是一种节电工作方式。 在待机工作方式中，振荡器保持工作，时钟脉冲继续输出到中断、串行口、定时器等功能部件，使它们继续工作， 17 但时钟脉冲不再送到 CPU，因而 CPU停止工作。 4．掉电方式 掉电方式，也被称为停机方式。 在掉电方式中，振荡器工作停止，单片机内部所有功能部件停止工作。 它同样是一种为降低功耗而设计的节电工作方式。 待机方式和掉电方式都是为了进一步降低功耗而设计的节电工作方式，它们特别适合于电源功耗要求很低的应用场合。 这类系统往往是直流供电或停电时依靠备用电源供电，以维持系统的持续工作。 CHMOS 型单片机的节电方式是由特殊功能寄存器 PCON 控制，其具体使用可参考相关书籍和手册。 空闲和掉电模式外部引脚状态 如下 图 39 所示： 图 39 空闲和掉电模式外部引脚状态 5. 编程和校验方式 对。