毕业设计说明书-基于单片机的家用安保系统ver

毕业设计说明书-基于单片机的家用安保系统ver内容摘要：

由 4013 双 D 触发器构成，经 4 次分频后得到 ADC0809 的变换时钟 500KHz。 变换时钟电路的时钟输入由单片机的 ALE 口输出，其电路图如图 38 所示。 图 38 变换时钟电路 系统 A/D 转换 电路由 ADC0809 转换器、 74LS373 地址锁存器和双 D 触发器 4013构成，实现对采集的温度模拟信号的转 换。 因此，只要使用 ADC0809 转换器的输入通道 IN0 即可。 并用低 3 位数据线通过 74LS373 地址锁存器控制采集通道，同时使用AT89C51 单片机的 口控制 ADC0809 转换器的读写控制。 设计中采用延时方式模数转换， 单片机 AT89C51 控制 ADC0809 的开始转换、延时等待 A／ D 转换结束以及读出转换好的 8 位数字量至单片机进行处理。 其电路如图 39 所示。 第 19 页 共 59 页 rof(+)mib21222324IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7252627lib28EOCADDAADDBADDCrof()ALEENABLESTARTCLOCKU6ADC0809LEQ0Q1Q2Q3D0D1D2D3D4D5D6D7Q4Q5Q6Q7OEU774ALS373RST31XTAL119EA/APP18RXD/9INT0/12INT1/13T0/14T1/151234567839383736353433322122232425262728RD/17WR/16PSEN29ALE/PROG30TXD/11XTAL210U22AT89C5189U10DNOTU9NORU8NORADDCV0ADDAADDBADDAADDBALEALEADDCXTAL1 图 39 A/D 转换电路 第 20 页 共 59 页 单片机控制模块设计 在基于单片机开发的系统中，单片机的作为系统的核心是无可质疑的，他完成对系统控 制，单片机控制模块设计的好坏，直接关系到整个系统的可靠性、稳定性、安全性等性能指标。 因此，设计一个好的单片机控制系统，对整个安保系统的成败起决定性作用。 根据系统的具体要求，选择由 Ateml 公司生产的 AT89C51 单片机。 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 (FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集 和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器。 AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 AT89C51 是一个低功耗高性能单片机， 40 个引脚， 32 个外部双向输入 /输出 (I/O)端口，同时内含 2 个外中断口， 2 个 16 位可编程定时计数器， 2 个全双工串行通信口，它可以按照常规方法编程，也可以在线编程 (ISP)，其将同用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效降低开发成本。 AT89C51 单片机的引脚图如图 310 所示。 图 310 AT89C51 引脚图 引脚说明如下： 第 21 页 共 59 页 VSS(20 脚 ): 接地。 VCC(40 脚 ): 主电源 +5V。 XTAL1(19 脚 ): 接外部晶体的一端。 在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。 在采用外部时钟时，对于 HMOS 单片机，该端引脚必须接地；对于 CHMOS 单片机，此引脚作为驱动端。 XTAL2(18 脚 ): 接外部晶体的另一端。 在片内它是一个振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。 若需采用外部时钟电路，对于 HMOS 单片机，该引脚输入外部时 钟脉冲；对于 CHMOS 单片机，此引脚应悬浮。 RST(9 脚 ): 单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在该脚输入 24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位 (RESET)。 PSEN(29 脚 ): 在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。 CPU 在向片外存储器取指令期间， PSEN 信号在 12 个时钟周期中两次生效。 不过，在访问片外数据存储器时，这两次有效 PSEN 信号不出现。 PSEN 端同样可驱动 8 个 LSTTL负载。 我们根据 PSEN、 ALE 和 XTAL2 输出端是否有信号输出，可以判别 80C51 是否在工作。 ALE/PROG(30 脚 ): 在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。 CPU 在向片外存储器取指令期间， PSEN 信号在 12 个时钟周期中两次生效。 不过，在访问片外数据存储器时，这两次有效 PSEN 信号不出现。 PSEN 端同样可驱动 8个 LSTTL负载。 我们根据 PSEN、 ALE和 XTAL2输出端是否有信号输出，可以判别 80C51是否在工作。 EA/VPP(31 脚 ): 当 EA 端输入高电平时， CPU 从片内程序存储器地址 0000H 单元开始执行程序。 当地址超出 4KB 时，将自动执行片外程序存储 器的程序。 当 EA 输入低电平时， CPU 仅访问片外程序存储器。 在对 87C51EPROM 编程时，此引脚用于施加编程电压 VPP。 P0 口 (39 脚 —32 脚 )： 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 (1 脚 —8 脚 )： 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 (26 脚 —21 脚 )： 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 第 22 页 共 59 页 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 (10 脚 —17 脚 )： 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 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 33 所示： 表 33 P3 口特殊功能 端口 引脚 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 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 第 23 页 共 59 页 单片机时钟电路与复位电路 时钟电路与复位电路不是单片机的内部电路，但它们却是单片机运行所必须的最基本的外加电路，虽然某些新型单片机已将复位电路集成在单片机内，但对本系统所选择设计单片机控制模块而言，时钟电路与复位电路的设计是必不可少的。 一、时钟电路 COMS 型 AT89C51 单片机 内有一个构成时 钟振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡电路。 外部谐振电路并行连接石英晶体或陶瓷谐振器和负载电容 C C2。 外接电容的大小影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性。 本电路设计选择外接晶体，晶体的频率为 12MHz， C C2 的值选择 33pF。 设计的电路如图 311 所示。 图 311 时钟电路 二、复位电路 在设计单片机应用系统时，必 须了解单片机的复位状态和复位电路的设计。 因为单片机应用系统工作时，会经常要求进入复位工作状态，因而要求复位电路必须能准确、可靠地工作，单片机的复位状态与应用系统的复位状态也是密切相关的。 1. 单片机的复位状态 本系统选择的单片机的复位是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的 RST 引脚上出现 24 个振荡脉冲 (2 个机器周期 )以上高电平，单片机便实现初始化状态复位。 为了保证系统可靠的复位，在设计复位电路时，通常使 RST 引脚保持 10ms 以上的高电平。 只要 RST 保持高电平，则 AT89C51 单片机 就循环复位；当 RST 从高电平变为低电平以后，单片机就从 0000H 地址开始执行程序。 复位不影响单片机内部的 RAM状态。 但上电复位时，由于是重新供电， RAM 在断电时的数据丢失。 复位以后 AT89C51单片机 的初始复位状态如表 34 所示。 C_X1 C_X2 33P 33P Y 12M XTAL1 XTAL2 第 24 页 共 59 页 表 34 AT89C51 单片机的复位状态 专用寄存器 复位状态 专用寄存器 复位状态 PC 0000H TMOD OOH ACC OOH TCON OOH B OOH TH0 OOH PSW OOH TL0 OOH SP 07H TH1 OOH DPTR 0000H TL1 OOH P0~P3 0FFH SCON OOH IP XXX0 0000B SBUF XXXXXXXB IE 0XX0 0000B PCON 0XXX 0000B 通常单片机的复位操作有上电复位、信号复位、运行监视复位。 本系统结合实际需要采用上电复位，并且添加手动复位，设计出上电复位与开关复位组合电路。 此电路既能实现单片机上电时的复位操作，保证单片机上电后立即进入规定的复位状态，又能实现在家用安保系统做出报警后，以手动复位使单片机重新进入复位状态。 从而使得系统不至于在报警后不能回到初始状态，系统功能更 加完善。 在该组合电路中，干扰容易串入复位端，影响单片机的复位可靠性。 为了保证复位电路可靠地工作，并考虑住宅电压波动大，将 RC 电路接施密特电路后再接入 AT89C51单片机 复位端，设计的抗干扰上电复位与开关复位电路如图 312 所示。 图 312 抗干扰上电复位与开关复位电路 第 25 页 共 59 页 系统监视模块设计 家用安保系统完成对火灾信号和煤气泄漏信号的探测、信号转换及控制系统处理后，需通过监视电路对报警信号做出声音报警、现场有毒气体和烟雾排放及与小区联动等，从而完成整个系统的功能，保障人员和财 产的安全。 系统监视模块包含 8255A 接口电路 、 声音报警电路、显示电路、排气电路及小区联动四部分。 8255A 接口电路 在本系统中，和 AT89C51 单片机 相连的引脚很多，但 AT89C51 单片机的接口引脚只有 P0、 P P。