学士学位论文—基于单片机的汽车遥控报警系统设计(编辑修改稿)

学士学位论文—基于单片机的汽车遥控报警系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

计数器 I/O 外设接口 时钟 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 4 图 22 8051 内部结构 3. 程序存储器 (ROM)： 8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 4. 定时 /计数器 (ROM)： 8051 有两个 16 位的可编程定时 /计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 5. 并行输入输出 (I/O)口： 8051 共有 4 组 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。 6. 全双工串行口： 8051 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 7. 中断系统： 8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时 /计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。 8. 时钟电路： 8051 内置最高频率达 12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051 单片机需外置振荡电容。 单片机的结构有两种类型， 一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿 (Princeton)结构。 INTEL 的 MCS51 系列单片机采用的是哈佛结构的形式。 MCS51 的引脚说明： MCS51 系列单片机中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin封装的双列直接 DIP 结构，右图是它们的引脚配置， 40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。 现在我们对这些引脚的 功能加以说明： Pin9： RESET/Vpd 复位信号复用脚，当 8051 通电，时钟电路开始工作，在 RESET 引脚上出现 24 个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。 初始化后，程序计数器 PC 指向0000H， P0P3 输出口全部为高电平，堆栈指 针 写入 07H，其它专用寄存器被清 ―0‖。 RESET由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H 地址开始执行程序。 然而，初始复位不改变RAM(包括工作寄存器 R0R7)的状态， 8051 的初始态。 8051 的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图 25。 此外， RESET/Vpd还是一复用脚， Vcc 掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部 RAM 的数据不丢失。 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 5 图 23 MCS51 结构 框图 图 24 51 单片机引脚图 图 25 复位电路图 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 6 Pin30： ALE/ 当访问外部程序器时， ALE(地址锁存 )的输出用于锁存地址的低位字节。 而访问内部程序存储器时， ALE 端将有一个 1/6 时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。 更有一个特点，当访问外部程序存储器， ALE 会跳过一个脉冲。 如果单片机是 EPROM，在编程其间， 将用于输入编程脉冲。 Pin29： 当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号， PC 的 16 位地址数据将出现在 P0 和 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到 P0 口上，由 CPU读入并执行。 Pin31： EA/Vpp 程序存储器的内外部选通线， 8051 和 8751 单片机，内置 有 4kB 的程序存储器，当 EA 为高电平并且程序地址小于 4kB 时，读取内部程序存储器指令数据，而超过 4kB 地址则读取外部指令数据。 如 EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。 显然，对内部无程序存储器的 8031， EA 端必须接地。 在编程时， EA/Vpp 脚还需加上 21V的编程电压。 单片机电路 本设计选用宏晶公司高性能单片机 STC89C52 采用主控芯片，其管脚如图 所示。 图 26 STC89C52 单片机管脚图 本设计所用芯片为 52 内核 8 位单片机，兼容 Intel 等 52 内核单片机，支持 ISP 下载，适用于常用检测控制电路。 由 STC89C52 组成的单片机系统原理图如图 所示。 图中ALERT 引脚输入 DYPME003 红外人体传感器信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表示没有检测到人。 DATA 引脚为温湿度传感器单和数据线二线接口通信。 K KK K4 为四只按键，分别为 设置键、上调键、下调键总线引脚。 2402_SCL和 2402_SDA为外存芯片 AT24C04 通信引脚，该芯片为 IIC 接口芯片，通过时钟线和查询键。 L2 为报警 LED 发光管。 — 为 LCD 数据线， — 为 LCD 控制线。 系统采用。 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 7 图 27 单片机系统电路 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 8 第 3 章 传感器检测系统原理介绍 ―传感器 ‖这一术语来自英文 ―Sensor‖，该词也可译为敏感装置或敏感元件。 传感器最初是作为一种控制元件被引入自动化技术和电子系统中的，随着工业自动化和社会信息话的发展，人们对传感器的认识已从过去单纯作为一种控制元件而提高到人类开发自然、利用自然的关键手段的高度。 众所周知，人类是依靠耳、眼、鼻、舌、身等感官来 接受外界信息的。 随着科学技术的发展，人类光靠自身的感觉器官来摄取外界信息已不能满足要求，必须借助于能够延伸人的感官的新技术手段来完成这一任务。 于是，仿效人体感官功能的各种传感器及其技术就应运而生。 这些传感器不仅能在人不能到达的后对人有危险的场所起到人的 ―耳目 ‖作用，而且还能突破人的生理界限，感受到人的感官所不能感受的外界信息，有效地延伸了人的感官，丰富了人们对外部世界的认识。 当今人类已进入信息时代，以电子计算机技术为中心的信息处理、信息传输技术已渗透到社会各个领域。 电子计算机由于能够部分地代替人的大脑劳 动，因而被誉为人的第二大脑。 然而，电子计算机要进行 ―思维 ‖活动，要 ―发号施令 ‖，还必须向它提供各种各样的信息。 因此，采集信息的传感器就成为 ―电脑 ‖所必不可少的 ―五官 ‖。 国外自动专家认为，如果没有象人的五官那样的传感器提供正确可靠的信息，计算机将一事无成，自动化也是纸上谈兵。 传感技术在军事、工业、科研等领域早已有着广泛的应用，在公安业务中也有广泛的应用前景。 随着我国安全防范技术的发展，特别是信息技术的计算机技术已日益广泛地用于安全防范技术中，作为信息采集主要手段的传感器，在安全防范技术中的地位就显得越来越重 要。 比如在防卫工作中常常需要设计各种各样的网络系统，而网络系统特前端装置(包括各种探测器、监听器、摄像机等 )和终端设备 (各种报警显示板、监听器、监视器、指挥图板等显示记录设备 )实际上都属于传感器的范畴。 因此，可以豪不夸张的说，如果没有传感器及其相应的技术，各种警用系统网络便无法组成。 再如，图像及安全检查技术，需要各种各样的光敏传感器 (包括 X 光、紫外线、可见光和红外线 )才能完成图像的传递、增强、储存、处理和显示。 至于窃听和反窃听技术更离不开各种体积小、重量轻、灵敏度高的声传感器和电磁传感器。 在刑事侦察中，对各 种发案现场的如实记录、手纹、足纹眼纹的提取、识别与显示，都需要敏感器件的帮助。 防盗报警装置 一个有效的电子保安系统主要由以下几部分组成：传感器、放大处理电路、输出电路。 其中，由传感器所构成的探测器相当于人的眼睛，负责监视保护区现场的任何入侵活动 (如图 31 所示 )。 图 31 电子保安系统 防盗报警探测器的种类 防盗报警系统是根据现场探测器采集的信息而报警的，按探测器工作方式不同，可分为接触式和非接触式两大类。 接触式的探测器有干簧管、微动开关等，非接触式的有利用哈尔滨远东理工学院学士学位论文 9 红外线、超声波和微波做成 的探测器。 通常，防盗探测器有如下 6 种类型。 1. 开关类 机械式开关在安保系统中已很少用，以磁簧开关为主，其触点有常开与常闭之分，一个安装在门窗上作为第一个层次的防护。 开关类防盗探测器的优点是简单、经济、防潮、防尘。 2. 玻璃破碎探测器 这种探测器利用压电拾音器探测玻璃门窗破碎时的高频声音，通常安装于玻璃面的正对面。 利用压电陶瓷片的压电效应，压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲，变形时将会在其表面产生电荷，可以制成玻璃破碎入侵探测器。 对高频的玻璃破碎声音， 10k、 15kHZ，进行有效检测，而对 10kHZ以下的 声音信号，如说话、走路声，有较强的抑制作用。 玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。 玻璃破碎探测器按照工作原理的不同大致分为两大类：一类是声控型的单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用，带宽 10 到 15KHz的具有特殊用途，可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除的声控报警探测器。 另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控 震动型和次声波 玻璃破碎高频声响型。 3. 人体探测器 人体热辐射产生的波长约 10μ m的红外线，可由人体探测器通过探测该波长的红外线信号而确定是否有人入侵，其中 热型焦电式人体探测器中有一个 m的带通滤波器，可屏蔽其它背景辐射的红外光，它灵敏度高，相应快。 为进一步降低误保率，可选用内装两只探测元件的差动式探测器，它要求被探测对象移动速度不低于 ，人体探测器是安保系统中应用较为普遍而有效的探测器。 4. 光束遮挡式探测器 光束遮挡式探测器具有一对相对安装的红外线发射 /接收器，发射器发射经特定载频调制的红外光，接收器中有相应的频率与相位识别电路，当入侵者遮挡红外光时即被探测器探知。 利用激光作光源时，还可利用光学系统多次反射形成一个防护网以提高安全性。 5. 振动探测器 振动探测器以压电式为主，它内置的压电应变片可以探测到门、窗及其它物体被移动而产生的振动，进而产生电信号的变化。 这种探测器常用于重要物品和特殊点的入侵探测。 6. 移动探测器 移动探测器包括微波 /超声波移动探测器、侦光式移动探测器、影像侦测器等，前两者均利用多普勒效应。 探测器发射微波 /超声波，当入侵者在探测区内移动时，会使接受到的反射波有频率差即多谱勒频率，进而被探测，此类探测器安装位置应避免震动和其它波源的干扰；侦光式探测器则利用一对差动式光电晶体探测器因人体移动所致的环境光线的变化，但它 应安装在背景光源稳定之外，否则易产生误报；影像侦测器利用电荷耦合式 CCD摄像机将入侵者图像经过类比对数位转换器数字化，然后再比较先后两幅图的差异而进行探测，它灵敏度高、稳定、防磁、防震，但入侵者移动极慢时会漏报。 温湿度传感器 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 9~12 位的数字值读数方式。 DS18B20 的性能特点如下： 1. 独特的单线接口仅需要一个端口引脚 进行通信； 2. 多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 3. 无须外部器件； 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 10 4. 可通过数据线供电，电压范围为 ~； 5. 零待机功耗； 6. 温度以 9 或 12 位数字； 7. 用户可定义报警设置； 8. 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度 (温度报警条件 )的器件； 9. 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； DS18B20 采用 3 脚 PR－ 35 封装或 8 脚 SOIC 封装，其内部结构框图如图 32 所示。 图 32 DS18B20 内部结构 图 33 其内部结构图 64 位 ROM 的结构开始 8 位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 检验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。 温度报警触发器 TH 和 TL，可通过软件写入户报警上下限。 DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦除的 EERAM。