基于单片机的红外报警监控系统设计

1、苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） i 基于单片机的红外报警监控系统设计 摘 要 伴随着经济的飞快发展，科学技术的发展速度令人侧目。随着人民生活水平日 趋提高，大家对自己的个人财产的保护意识也是越来越重，因此，越来越多的家庭 都安装了报警监控系统来保护自己的私有财产和人身安全。 在众多的报警系统当作，红外报警监控系统凭借它很高的稳定性和可靠性赢得 了广泛的市场。本设计采用了 stc89c52 单片机，把 stc89c52 作为了这个系统的核 心来进行系统的设计，由于人的体温恒定在 37 度左右，所以人体会发射出特定波长 的红外线，这种红外线通过被 hc-sr501 人体红外传感器的检测

2、后，红外线信号就会 转化成为电压信号，通过单片机对信号进行经过一系列的处理以后，就会驱动控制 声光报警电路进行报警。本设计使用 hc-sr501 人体感应模块来进行探测。hc-sr501 灵敏度高、可靠性强、安装简单方便而且非常隐蔽，不容易人被发现。 本文设计完成的红外报警监控系统，比普通的报警监控系统抗干扰性能更好、 安装更方便、成本低廉,是现代家庭防盗报警的最佳选择。 关键词关键词 stc89c52；报警电路；hc-sr501 模块；晶体振荡器 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） ii the design and implementation of infrared alarm

3、monitoring system based on scm abstract along with the fast development of economy, science and technologydevelopment speed is surprising. with the peoples living standards graduallyimprove, everyone to his personal property protection consciousness is more and more heavy, therefore, more and more f

4、amilies have installed alarm monitoring system to the protection of private property and the peoples ownpersonal safety. in many of the alarm system as, infrared alarm monitoring system with its high stability and reliability to win broad market. this design uses the stc89c52single chip, stc89c52 as

5、 the core of this system to system design, because of the constant temperature at 37 degrees, so the body will emit a specific wavelength of infrared, the infrared by detection of hc-sr501 human body infrared sensor, the infrared signal will be converted into voltage signal, through the microcontrol

6、ler to signal after a series of processing, will drive controlacousto-optic alarming. this design uses hc-sr501 human body induction module to detect. hc-sr501 has the advantages of high sensitivity, strong reliability, simple and convenient installation and very subtle, not easy be found. in this p

7、aper the design of the infrared alarm system, alarm monitoring systemsthan ordinary better anti-jamming performance, more convenient installation, low cost, is the best choice for the modern family anti-theft alarm. keywords stc89c52; alarm circuit; hc-sr501 module;crystal oscillator 苏州科技学院天平学院本科生毕业

8、设计（论文） iii 目 录 第 1 章 绪论.1 1.1 引言 .1 1.2 选题背景.1 第 2 章 红外报警监控系统基础知识.2 2.1 系统描述 .2 2.2 stc89c52 单片机.2 2.2.1 stc89c52 单片机的结构.3 2.2.2 stc89c52 的特点.4 2.2.3 stc89c52 单片机的基本结构.5 2.3 hc-sr501 人体感应模块.6 2.3.1 人体感应模块的工作原理：.7 2.3.2hc-sr501 人体红外感应模块的电气参数.7 2.3.3 hc-sr501 人体感应模块的特性.8 2.3.4 人体感应模块的使用说明.8 2.3.5 hc-s

9、r501 人体感应器的感应范围及安装要求 .9 第 3 章 红外报警监控系统的设计方案.10 3.1 红外报警监控系统的设计思路.10 3.2 红外报警监控系统涉及的模块.10 3.2.1 系统电源模块.11 3.2.2 放大电路.11 3.2.3 复位电路.12 3.2.4 时钟电路.12 3.2.5 蜂鸣器报警电路.13 3.2.6 led 指示电路.13 第 4 章 基于单片机的红外报警监控系统的软件设计.14 4.1 主程序的总体流程图.14 4.2 主程序的 c 语言编程.14 第 5 章 软件仿真.18 5.1 硬件调试 .18 5.2 软件调试 .19 5.3 系统调试 .19

10、结 论.20 致 谢.21 参 考 文 献.22 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） iv 附录 a 译 文.23 stc89c52 处理芯片.23 附录 b 外文原文.32 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 1 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.11.1 引言引言 随着社会经济的发展，科技不断的在进步，其中电子技术发展速度令人侧目， 在短短的几十年里面，电子产品从无到有，从有到多，如今渗透了社会的各个领域， 人们的生活的各个方面都含有电子产品的影子，电子技术及产品大大简化了人们的 生活方式。随着社会生产力的发展，社会信息化程度也越来越高，而这一切又反过 来促使电子技术和产品

11、的不断的高速发展，电子产品更新换代的节奏也越来越快。 比如 8 年前小小的一张 sd 卡容量是 128mb，如今却已经达到 128gb 以上。这令人咋 舌的发展速度促使电子技术被应用得越来越广泛，也越来越平民化。所以说电子技 术正在一点一点不断地渗透进我们的生活，改变了人们的生活方式。我们的生活与 电子技术紧密的结合在一起，世界已经离不开电子技术！ 1.21.2 选题背景选题背景 改革开放以后，中国的经济在飞速的发展，人民的生活水平也达到了一个较 高的水准，这导致人们对自己私有财产的保护意识在不断的加强。面对科技发展， 盗窃方式层出不穷，因此对于防盗措施要求也是越来越高。本设计的目的是为了 实

12、现预防盗窃，给予人们对自己私有财产和人生安全的一个有力保障。 目前市面上的报警器都存在着许多问题，由于工作原理和设计的限制，大多 数报警器都存在着误报率高、可靠性低、范围小、灵敏度低等问题，另外，安 装闭路监控电路防盗系统的线路非常的复杂，对于安装技术要求比较高，硬件成本 和维护成本太高了，不适合在一般家庭当中安装使用，不利于广泛推广利用。而本 设计所采用的是探测红外线的红外传感器来探测，由于红外线是不可见光，所以这 个系统有很高的保密性和隐蔽性，因此被广泛应用于报警防盗等安全等装置之中。 在探测区域内，一旦人体所辐射出的红外线被人体红外感应模块检测到，模块将人 体辐射出的红外线吸收，通过一系

13、列的处理后使其转变为电压信号。 本设计的系统由 stc89c52 为核心，通过组织报警电路、hc-sr501 人体感应模 块、复位电路这几个部分组合而成的一个系统。 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 2 第第 2 2 章章 红外报警监控系统红外报警监控系统基础知识基础知识 2.12.1 系统描述系统描述 本设计是 stc89c52 单片机为核心来设计的红外报警监控系统，如果在人体红外 传感器的探测范围之中有检测到人体所产生的红外辐射时，传感器就会将红外辐射 信号进行一系列的转化，经过转化后就会产生一个与之相对应的电信号继而输出。 当没有人在里面的运动检测区域时，通过人体红外传感器的输

14、出信号是低的，一旦 在区域范围内的检测到时，传感器所输出的电信号立刻由低电平向高电平转换，同 时把这个高电平信号输入到单片机当中，这个信号会被当作单片机的外部触发信号 来进行一系列的处理，经过单片机的内部软件的一系列编程处理之后，stc89c52 单 片机将会输出一个控制信号，由这个信号来控制报警电路进行报警。这个设计的电 路结构由信号检测电路、复位电路、stc89c52 单片机报警执行电路组合而成。经过 我的分析和总结，总体框图如图 2.1 所示： 复位电路 信号检测电路放大 cpus tc89 c52 执行报警电路驱动 图 2.1 系统框图 2.22.2 stc89c52stc89c52

15、单片机单片机 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 3 这个设计的核心是 stc89c52 单片机，我所使用的 stc89c52 是宏晶公司所生产 的，这一款单片机是性价比非常高。单片机的最高时钟工作频率能够达到惊人的 80mhz，片内的 flash 只读程序存储器可以反复的写入和擦除十万多次，sct89c51 兼容 80c51 引脚结构以及标准的 mcs-51，这块单片机能够做到在系统可编程，因为 单芯片集成的 8 位 cpu 和 isp 闪存存储单元，通过在计算机程序的控制可以用代码 下载到单片机中，这样就不需要去特意的去买通用编程器节省了很多不需要的开支， 而且速度更快。 2.2.

16、12.2.1 stc89c52stc89c52 单片机的结构单片机的结构 宏晶生产stc89c52完全兼容传统的8051单片机指令，它是一款低功耗、高速、 超强抗干扰的单片机。 stc89c52有四种封装形式：44针脚的plcc和lqfp、pqfp形式；40针脚的 pdip形式。 图2.2 pdip-40引脚图 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 4 图2.3 plcc-44封引脚图 图2.4 lqfp-44和pqfp-44引脚图 .2 stc89c52stc89c52 的特点的特点 (1)精简指令集结构的 8051cpu (2)工作电压：3.4-5.5v 苏州科技学院

17、天平学院本科生毕业设计（论文） 5 (3)工作频率范围：0 到 48mhz. (4)2-12k 字节的内部应用程序空间 (5)片上集成 512 字节 ram (6)23/27 通用的 i/o 端口，每个 i/o 端口的驱动能力都可以达到 20ma，但最大驱 动能力不能超过 55ma (7)将能够在系统中做的，上面的编程应用程序不需要特殊的程序，通过串口 （p3.0、p3.1）可以直接通过电脑下载到单片机，这个过程仅仅只需要几秒钟就可 以完成 (8)eeprom 功能 (9)看门狗 (10)在 stc89c52 当中集成了专用的复位电路 (11)当下载用户程序的时候，可以选择应用外部晶体/ 时钟

18、或者内部 r/c 振荡器。 (12)具有两个十六位的定时器/计数器 (13) 外部中断 2 路，下降沿中断或低电平触发中断，断电可由外部提供的低电平触 发中断唤醒中断 (14) pwm（4）/ pca，可用于实现 4 或 4 的外部中断定时器 (15)异步串行口（uart） (16) spi 同步通信端口，从模型的主要模式 (17)在 0 到 75 摄氏度的温度范围内能够正常工作 .3 stc89c52stc89c52 单片机的基本结构单片机的基本结构 stc89c52 单片机上集成了 cpu、存储器、定时和计数器、可编程 i/o 口、中断 系统和串行接口等部分，这些元器件都是

19、组成微型户数的主要成分。各个部分的元 件通过内部总线互相连接在一起。单片机的基本结构如图 2.5 所示 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 6 外部时钟源 振荡器和时序 osc 外部时间数 可编程全双工串 行口 可编程i/o 64kb总线扩展 控制器 cpu at89c51 定时器/计数器 216 数据存储器 256b ram/sfr 程序存储器4kb rom 并行口控制外中断 内中断 串行通信 图 2.5 stc89c52 基本结构图 2.32.3 hc-sr501hc-sr501 人体感应模块人体感应模块 hc-sr501 人体感应模块是基于红外线技术而设计开发出来的自动控制模块，

20、使 用的是从德国进口的原装 lhi778 探头来进行设计的，lhi778 探头的灵敏度很高， 可靠性也很强，是超低电压工作模式，在各类自动感应的电器设备当中被广泛的应 用，在自动控制产品当中，尤其用干电池当电源的产品中应用的最为广泛。hc- sr501 的实物图如图 2.6 所示 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 7 图2.6 hc-sr501人体感应模块实物图 .1 人体感应模块的工作原理：人体感应模块的工作原理： 因为每一个人的体温都是恒定的保持在 37 摄氏度左右，所以人体会发出 10um 左右的波长的红外线，人体感应模块通过 lhi778 探头检测所发射的红外

21、工作。通过 探头上的菲泥尔滤光片增强人体说发射出的红外线，然后把增强后的红外线聚集到 红外感应源上面去。一般都是采用热释电元件来充当红外感应源，一旦接收到的人 体红外辐射温度产生了变化，这时候热释电元件内部的电荷就会失去平衡，从而向 外释放电荷，所释放出的电荷通过后续电路时，经检测处理之后就会产生报警信号， 从而执行报警。 .2hc-sr501hc-sr501 人体红外感应模块的电气参数人体红外感应模块的电气参数 人体红外感应模块的电气参数如表 2.1 所示 产品型号 hc-sr501 工作电压4.5-20v 直流电压 静态电流小于 50ua 电平输出高电平 3.3v/低电平

22、0v 触发方式h 重复触发，l 不能重复触发 延时时间5-200s(可调)可制作范围零点几秒-几十分钟 封锁时间2.5s(默认)可制作范围零点几秒-几十秒 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 8 电路板尺寸32 毫米24 毫米 感应角度小于 100 度锥角 工作温度-15 -+70 度 表2.1 hc-sr501的电器参数 .3 hc-sr501hc-sr501 人体感应模块的特性人体感应模块的特性 1、lhi778 探头的目的是探测人体辐射。所以使用红外辐射波长敏感的热释电 元打的敏感范围应该在 10um 左右的波长。 2、为了探测的准确性减少其他红外源的干扰，在探头

23、的辐射照面覆盖上一层菲 泥尔滤光片，来控制了环境对探头的干扰，这样做的效果很明显。 3、在被动红外探头里面会集成两个热释电元。这两个电元互相串联或并联，并 且使得这两个电元要有相反的电极化方向，由于环境背景的辐射对这两个元件作用 是一样的，由于极化反向相反，所以他们各自产生的释电效应会完全相互抵消掉， 所以探测器不会输出任何信号。 4、一旦有人来 lhi78 探头所在的检测区里面的时候，人体的红外辐射经过滤光 片的镜面进行聚焦，聚焦后的热量分别被两个热释电元件接收，由于两个元件所接 受的热量是不同的，两个热释电元接收的热量也不一样，所以热释电是不一样的， 因此热释电效应不能被完全的抵消掉，电信

24、号经过一系列的处理后控制报警器报警。 5、之所以菲泥尔滤光片会产生许多的不同的试场来进行监控是因为它会根据对 性能的要求不同，从而产生不同的感应距离，如果视场越多，那么就说明它对报警 孔子种子的也就更加的严密。 .4 人体感应模块的使用说明人体感应模块的使用说明 1.在刚通电的时候，感应模块要的初始化时间大概要有一分钟左右，在这段时 间里面，模块会间歇性的输出 0 到 3 次，在一分钟的初始化时间过后，模块进入待 机状态。 2.模块不要放在灯光等干扰源附近，防止被那些干扰源所干扰从而产生错误的 信号。在使用模块的时候应该尽量的避免安装在空气流动快的地方，在有风的地方 感应器会受

25、到一定程度上的干扰。 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 9 3.模块采用长方形窗口的双元探头，双元应该处于长向的两端，当有人在探测 区域里面从右边的一端向左边的一端走过的时候，红外光谱到达这两个探头的时间 和距离都是有这一定的差距，而这个差距越大，就代表这个模块的感应效果就越灵 敏。但是，当有人从底部到顶部或从上到下，双元探测器没有光谱的变化，所以不 会产生间隙，所以会导致传感器误差。所以安装的时候要尽量的对准和人体运动反 向想平行的地方安装，尽可能的确保人体在经过探头的时候能被探头的双元感应到。 .5 hc-sr501hc-sr501 人体感应器的感应范围及安装要求

26、人体感应器的感应范围及安装要求 图 2.7 hc-sr501 的感应范围 为了降低人体感应器的误报率，我们在安装的时候有几点需要特别的注意，正 确的安装应满足下列条件： a.模块应该离地面 2.0-2.4 米。 b.模块不能安装在有强气流经过的地方。 c.模块探测范围内不能有屏风、大型盆景之类的隔离物。 d.模块应该远离那些会产生热量的物体，比如空调、冰箱等。 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 10 第第 3 3 章章 红外报警监控系统的红外报警监控系统的设计方案设计方案 3.13.1 红外报警监控系统的设计思路红外报警监控系统的设计思路 单片机是这个设计的核心，因此这个设计就是一种

27、对于单片机应用系统的应用。 硬件和软件这两个部分构成了这个应用系统。它的设计过程大致可以分成总体设计、 硬件设计还有软件设计这几个部分。 从毕业设计的设计要求与目的进行分析，我之所以选用的单片机是stc89c52是 因为stc89c52的主控电路之中集成了复位电路和时钟电路，并且能够在系统可编程， 所以他能够在很大程度上节省在硬件上和软件成本，能够节约大量的时间，而且简 单有实用。按照总体框图的设计思路，利用软件protel 99 se来设计得到的总电路 图如图3.1所示： 图3.1 报警器总电路图 3.23.2 红外报警监控系统涉及的模块红外报警监控系统涉及的模块 苏州科技学院天平学院本科生

28、毕业设计（论文） 11 这个红外报警监控系统的电路组成部分有：系统电源及指示灯，stc89c52 单片 机，复位电路，放大电路，时钟点了，蜂鸣器报警电路和 led 指示电路。 .1 系统电源模块系统电源模块 本设计采用的是干电池来进行供电，电源系统的电路图如图 3.2 所示 图3.2 电源及指示灯模块 .2 放大电路放大电路 放大电路的作用是把感应器所产生的微弱的电流信号进行放大处理，它的电路 图如图 3.3 所示： 图3.3 放大电路 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 12 .3 复位电路复位电路 复位电路的作用是使电路回到同一角色的

29、初始状态，其工作原理和计算机，只 要复位电路启动原理和方法和计算机是不一样的。复位电路的电路图如图 3.4 所示 图3.4 复位电路 .4 时钟电路时钟电路 时钟电路是只一个有严格周期性的振荡电路。时钟电路的组成包括了电容、晶 振以及晶体振荡器。时钟电路的电路图如图 3.5 所示 图3.5 时钟电路 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 13 .5 蜂鸣器报警电路蜂鸣器报警电路 蜂鸣器接收到高电平的时候进行报警，提示有人进入到探测区域。在没有人的 时候，蜂鸣器不工作。报警电路的电路图如图 3.6 所示 图3.6 蜂鸣器报警电路 .6 led

30、led 指示电路指示电路 当有人闯入到探测的区域里面的时候，除了蜂鸣器报警以外，led 指示电路也 开始工作，通过发光的方式来提醒有人闯入。使这个监控系统同时拥有声光两种报 警方式，让报警器的报警信号能够更加的明显。led 指示电路的电路图如图 3.7 所 示 图3.7 led指示电路 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 14 第第 4 4 章章 基于单片机的红外报警监控系统的软件设计基于单片机的红外报警监控系统的软件设计 4.14.1 主程序的总体流程图主程序的总体流程图 根据上述的模块的工作原理以及硬件的结构设计的系统流程图如图 4.1.1 所示： 初始化 判断传感器是 否被触发

31、执行报警 返回 开始 图 4.1 主程序流程图 4.24.2 主程序的主程序的 c c 语言编程语言编程 #include void init(); /定时器 0 初始化函数 sbit rt=p11; /定义人体传感器输入引脚是 p11 sbit spk=p27; /定义蜂鸣器输出入引脚是 p07 sbit led=p20; /定义报警指示灯输出引脚是 p27 int i,j,n; /定义全局变量 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 15 long int t=0; /延时程序/ void delay(int n) for(i=250;i0;i-) for(j=n;j0;j-); ma

32、in(void) init(); /定时器函数初始化 spk=0; /关闭蜂鸣器，上电就不会响 led=1; while(1) if(rt=0) for(n=0;n=250) led=led; /工作状态灯不停闪，边上工作正常 spk=1; t=0; /while(1) /main void init() tmod=0x01;/设置定时器 0 为模式一（也就是 16 位计算模式） th0=(65536-10000)/256;/给计数寄存器赋值，为 50ms 的时间 tl0=(65536-10000)%256; ea=1;/开启总中断 et0=1;/开启定时器 0 中断 tr0=1;/启动定时器

33、 0 void timer() interrupt 1 th0=(65536-10000)/256; /重新赋值 50 毫秒中断 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 17 tl0=(65536-10000)%256; t+; /t 累加 /可随意更改中断时间做一个精确的脉冲发生 器，最大中断时间为 65536 毫秒 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 18 第第 5 5 章章 软件仿真软件仿真 软件和硬件结合在一起，调试和模拟是一个重要的过程。通过调试和仿真来检 验设计出的系统的性能。本设计是通过使用软件 keil 来进行程序的编写和编译。 keil 软件编译结果如图 5.1

34、所示 图 5.1 keil 编译结果 经过编译，证明这个程序是实际可行的 5.15.1 硬件调试硬件调试 之所以要进行硬件调试，是为了排除明显的硬件错误。根据电路图制作出 pcb 板后，再按照电路图把对应的元器件逐一连接，并且检测是不是连接正确。然后检 测调试每个硬件的各个部分，确保每个接口都是正确可靠的。然后在通过仪器检测 电路是不是正确，是不是有短路、断路等错误的存在。 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 19 5.25.2 软件调试软件调试 在编制好系统的软件程序以后，使用汇编软件对程序进行编制，让程序变成可 以在器件里面执行的目标代码。根据（子程序，中断程序，算法模块主程序），

35、 以便调试。前三步调试完成后，通过主程序把前面的三个部分进行连接，组合成一 体，然后进行最后的整体调试。通过整体调试来检查各个部分的程序之间是会否相 互冲突，互相影响。采用逐步扩大的方法来进行整体调试，依次增加一个模块，最 后直到所有模块都组合成一个整体位置，这样做的好处是能够更加简单的发现哪里 发生错误，从而能够更简单的去纠正错误。如果整体通过的调试检测，那么说明所 设计的软件基本上是正确可行的。 5.35.3 系统调试系统调试 在软件调试通过以后，确保所设计的程序是可行的，就可以进行系统调试了。 讲电脑与单片机的开发板通过串口线来进行连接。插上电源线，关闭开发板上面 的电元开关。 打开下载

36、软件，stc_isp 打开代码文件 点击 download 按钮进行下载程序，把程序下载到单片机上 打开电源开关，给单片机系统通电 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 20 结结 论论 本系统设计的核心芯片 stc89c52，红外报警监控系统的设计具有电路简单，可 靠性高，成本低的优点，我认为这是最经济、实用的家庭防盗报警系统方案。 本设计是一个实践应用性非常强大的一个课题，但是要让这个设计产品化，让 它完全能够进入到实际的市场应用的，让它能够经受住严格实际环境的验证，这还 要进行很多细节上的修改以及其他许多的深入细致的工作。随着社会的进步，科技 也在日新月异的在发展，如今住宅小区的智

37、能化是现在住宅的必然的发展方向，这 导致了住宅小区智能化管理系统将对安全智能化的要求越来越高。 本次设计完成了软件和硬件的主要功能模块的设计，为进一步设计开发及功能 扩展打下了坚实的基础。由于时间关系和水平有限，设计的系统比较的简单，功能 也比较单一，对于环境干扰和实际情景下的工作状态的考虑还有很多不足的地方。 这些不足和功能上的拓展只能在日后掌握更多的专业知识之后才能更加深入进行补 充和完善了。 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 21 致致 谢谢 在我的毕业设计过程当中，我的导师 教授给与了我很大的帮助，提供了很多 的相关的资料。从论文的选题、设计、准备到完成，乃至论文的撰写与修改

38、，这一 切的一切都凝聚着导师巨大的心血。在此，我由衷的对班建民导师表示衷心的感谢！ 同时，也要感谢学校所提供的 pc 电脑和各种试验仪器等设施，使我的设计已经顺利 完成。 寒窗几载，春花秋实。在大学的四年是我人生之中非常主要的一个人生阶段。 在这四年当中，在学习了专业的知识的同时，我各方面的能力也得到了很大的锻炼， 这为今后的工作生活有着很大的影响，通过这四年的锻炼让我能够从容的面对今后 来自社会的挑战。通过这次的毕业设计，我学习到了很多平时学不到的事情，第一 次通过自己的努力专研去把这几年学习到的理论知识付诸实践，这对我来说是一次 宝贵的经历。 最后，感谢所有给与我帮助的同学和老师们，我衷心

39、的祝愿各位身体健康、万 事如意! 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 22 参 考 文 献 1 李华主编.mcs51 单片机实用接口技术m.北京航空航天大学出版社，1993 2 周航慈.单片应用程序设计技术m.北京航空航天大学出版社，1990 3 赵晓安. mcs-51 单片机原理及应用m.天津大学出版社，2001 4 何立民.单片机应用技术选编m.北京航空航天大学出版社，1996 5 李广第单片机基础m北京航空航天大学出版社，1999 6 肖景和赵键.红外线热释电与超声波遥控电路m.人民邮电出版社 7 肖金球.单片机原理与接口技术m.清华大学出版社，2004 8 郁有文.传感器原理及

40、工程应用m.西安电子科技大学出版社.2008 9 任文，孔庆彦.c 语言程序设计m.机械工业出版社.2009 10 周景润.proteus 入门实用教程m.机械工业出版社.2009 11 张瑾. 电路设计与制板：protel 99se 入门与提高m.人民邮电出版社.2007 12 郭天祥.新概念 51 单片机 c 语言教程m.中国水利水电出版社.2009 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 23 附录 a 译 文 stc89c52 处理芯片 首要性能： 与 mcs-51 单片机产物兼容 、8k 字节在系统可编程 flash 存储器、 1000 次擦写周期、全静态操作：0hz33hz 、

41、三级加密程序存储器、 32 个可编程 i/o 口线 、三个 16 位定时器/计数器 八个间断源、全双职工 uart 串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后间断可唤醒 、看门狗定时器 、双数值指针 、掉电标识符。 功效特性描述： stc89c52 是一种低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在系统可编 程 flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80c51 产物指 令和引脚完全兼容。片上 flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编 程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 cpu 和在线系统可编程 flash，使患上 stc89c52 为众多嵌入式控

42、制应用系统提供高矫捷、超有用的解决方案。 stc89c52 具有以下标准功效： 8k 字节 flash，256 字节 ram， 32 位 i/o 口线， 看门狗定时器，2 个数值指针，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级 间断结构，全双职工串行口， 片内晶振及钟表电路。另外，at89s52 可降至 0hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu 停止工 作，允许 ram、定时器/计数器、串口、间断继续工作。掉电保护体式格局下， ram 内容被生存，振动器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个间断或者 硬件复位为止。8 位微控制器 8k 字节在系统可编

43、程 flash at89s52 p0 口：p0 口是一个 8 位漏极开路的双向 i/o 口。作为输出口，每位能驱 动 8 个 ttl 逻辑电平。对于 p0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 24 当访问外部程序和数值存储器时，p0 口也被作为低 8 位地址/数值复用。 在这种模式下， p0 具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时，p0 口也用来吸收指令字节；在程序校验时，输出指令字 节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 p1 口：p1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p1 输出缓冲 器能驱动四个 ttl 逻辑电平。对于 p1

44、 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口 拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内 部电阻的原因，将输出电流（iil）。 此外，p1.0 和 p1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（p1.0/t2） 和时器/计数器 2 的触发输入（p1.1/t2ex），具体如下表所示。 在 flash 编 程和校验时，p1 口吸收低 8 位地址字节。 引脚号第二功效： p1.0 t2（定时器/计数器 t2 的外部计数输入），钟表输出 p1.1 t2ex（定时器/计数器 t2 的捕捉/重载触发信号和方向控制） p1.5 mosi（在线系统编程用） p1.6 miso（在线系统

45、编程用） p1.7 sck（在线系统编程用） p2 口：p2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 输出缓冲 器能驱动四个 ttl 逻辑电平。对于 p2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口 拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内 部电阻的原因，将输出电流（iil）。 在访问外部程序存储器或者用 16 位地址读取外部数值存储器（例如执行 movx dptr） 时，p2 口送出高八位地址。在这种应用中，p2 口使用很强的内 部上拉发送 1。在使用 8 位地址（如 movx ri）访问外部数值存储器时，p2 口 输出 p2 锁存器的内容。在 flas

46、h 编程和校验时，p2 口也吸收高 8 位地址字节 和一些控制信号。 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 25 p3 口：p3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 输出缓冲 器能驱动四个 ttl 逻辑电平。对于 p3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口 拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内 部电阻的原因，将输出电流（iil）。 p3 口亦作为 at89s52 特殊功效（第二功 效）使用，如下表所示。在 flash 编程和校验时，p3 口也吸收一些控制信号。 端口引脚第二功效： p3.0 rxd(串行输入口) p3.1 txd(串行输

47、出口) p3.2 into(外间断 0) p3.3 int1(外间断 1) p3.4 to(定时/计数器 0) p3.5 t1(定时/计数器 1) p3.6 wr(外部数值存储器写选通) p3.7 rd(外部数值存储器读选通) 此外，p3 口还吸收一些用于 flash 闪存编程和程序校验的控制信号。 rst复位输入：当振动器工作时，rst 引脚出现两个机器周期以上高电 平将是单片机复位。 ale/prog当访问外部程序存储器或者数值存储器时，ale（地址锁存允 许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ale 仍以钟表振动频 率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对于外输出钟表

48、或者用于定时目的。 要注重的是：每当访问外部数值存储器时将跳过一个 ale 脉冲。 对于 flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（prog）。 如有必要，可通过对于特殊功效寄存器（sfr）区中的 8eh 单位的 d0 位置 位，可禁止 ale 操作。该位置位后，只有一条 movx 和 movc 指令才气将 ale 激 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 26 活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ale 禁止位 无效。 psen程序储存允许（psen）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 at89c52 由外部程序存储器取指令（或者数值）时，每一个机

49、器周期两次 psen 有用，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数值存储器，将跳过两次 psen 信号。 ea/vpp外部访问允许，欲使 cpu 仅访问外部程序存储器（地址为 0000h-ffffh），ea 端必须保持低电平（接地）。需注重的是：如果加密位 lb1 被编程，复位时内部会锁存 ea 端状态。 如 ea 端为高电平（接 vcc 端），cpu 则执行内部程序存储器的指令。 flash 存储器编程时，该引脚加上+12v 的编程允许电源 vpp，当然这必须 是该部件是使用 12v 编程电压 vpp。 通过毕业设计，提高理论联系实际的解决实际问题的能力；提高对接口技 术等相关硬件知识的深入

50、理解；掌握 8051 的控制字的设置、工作方式、编程原 理和微机接口方法。加深理解逐次逼近法模数转换器的特征和工作原理，掌握 adc0809 的接口方法以及 a/d 输入程序的设计和调试方法。 众所周知，现在不管是企业、工厂，还是家庭，都基本上实现了自动化， 即一些智能化的设备被使用，这样为使用者提供了极大的方便。智能化，就是 让处理单元代替了人的思维与操作，来控制外部设备工作。 继电器，就是一个典型的实例（现代自动化控制设备中都存在一个电子与 电气电路的互相联结问题，一方面要使电子电路的控制信号能够控制电气电路 的执行元件(电动机、 电磁铁、电灯等)；一方面又要为电子电路的电气提供良 好的电

51、隔离， 以保护电子电路和人身的安全，电子继电器便能完成这一桥梁作 用）。 该设计就是体现了一些智能的方面。不断改变模拟量来达到控制及电器、 电动机工作的目的。具体为：以 8086、0809、8255 等为核心芯片，用一路模拟 量来模拟现实的物理量，通过 0809 进行采集，根据不同的模拟量输入和其大小 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 27 进而控制 led 指示灯、继电器、电机的动作。熟悉微型计算机的出现和大量使 用将人类社会带入了一个新的时代。单片微型计算机（简称单片机）在其中扮 演着十分重要的角色，在工业控制、数据采集以及仪器仪表自动化等许多领域 都起着十分重要的作用。熟悉了以

52、 80c51 系列单片机为核心，系统介绍了其结 构原理和应用技术。主要内容包括单片机的基础知识、结构与原理、指令系统、 汇编语言程序设计、单片机内部并行口的应用、中断技术、定时计数技术、串 行通信技术、系统扩展技术、a/d 和 d/a 转换器接口、单片机应用及开发技术 等知识。 随着电子技术和计算机技术的发展，单片机技术已成为计算机技术的 一个独特分支，在民用和工业测控等领域得到了广泛的应用。单片机具有体积 小、功能强、可靠性高、价格低、使用方便和系统设计灵活等特点。目前，单 片机控制系统正以空前的速度取代着传统电子控制系统。学习单片机并掌握其 设计使用技术已经成为当代大学生和一些工程技术人员

53、必备的技能，很多企业 迫切需要大量熟练掌握单片机技术，并能开发、应用和维护管理单片机控制系 统的高级工程技术人员。 这个系统采用了单片机实现远程多路数据采集和监测，本实践使用双机， 远端单片机控制多路数据采集器，本地单片机控制远端单片机，双机通讯以 rs-232c 标准进行，通过软硬件的调试，该系统可以实现数据的处理、数据的 显示、键盘输入和系统报警等工作，试验证明，系统是可行的 。 在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。数据采集， 是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。 数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义 的测量

54、系统。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难 易程度差别很大。实际采集时，噪声也可能带来一些麻烦。数据采集时，有一 些基本原理要注意，还有更多的实际的问题要解决。 本系统采用双 cpu 控制，主机与从机的 cpu 都是使用单片机。从 cpu 负责 采集七路数据，同时应答主 cpu 发送的命令。主 cpu 进行数据处理，数据显示， 键盘输入，系统报警，语音播报通道的电压值。在主 cpu 与从 cpu 的通讯中， 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 28 采用国际标准的 rs232c 接口，且用线最少（只要两根）。本系统实现了一种具 有语音播报、语音提示的高性能、高智能的

55、实用型远距离多路数据采集系统。 工业测量系统常常必须对来自多个信号源的信号进行数字化处理，可采用 几种方式来实现这种处理。模拟多路复用器(mux)在来自 8 个模拟传感器的输入 信号中进行选择，然后 mux 将输出信号馈送给信号调节放大器，信号调节放大 器将输出信号馈送给模数转换器(adc)。目前普遍采用集成了多路复用器和 adc 的 ic，但也可以购买分离的元件。 系统功能 1、实现现场模拟信号产生器，即通过自制一正弦波信号发生器，利用可变 电阻改变振荡频率，使频率在 200hz2khz 范围变化，再经频率电压变换后输 出相应 15v 直流电压（200hz 对应 1v，2khz 对应 5v）

56、 2、路数据采集器数据采集器第一路输入自制 0v5v 直流电压，第 27 路 分别输入来自直流源的 5v、4v、3v、2v、1v、0v 直流电压（各路输入可由分压 器产生，不要求精度）。将各路模拟信号分别转换成 8 位二进制数字信号，在 经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。 3、主控器通过串行传输线路对各路数据进行 采集和显示。采集方式包括 循环采集（即 1 路、2 路7 路、1 路）和选择采集（任选一路）二种方 式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。 4、主机实现语音操作提示和播放各通道电压的功能，故障报警功能。 设计前的准备工作 研制者接到某项任务后，在进行具体设计之前，一般需先进行

57、下列工作： 1、可行性调研 可行性调研的目的，是分析完成这个项目的可能性。进行这方面的工作， 可参考国内外有关资料，看是否有人进行过类似的工作。如果有，则可分析他 人是如何进行这方面工作的，有什么优点和缺点，有什么是值得借鉴的；如果 没有，则需作进一步的调研，此时的重点应放在能否实现这个环节，首先从理 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 29 论上进行分析，探讨实现的可能性 ，所要求的客观条件是否具备(如环境、测 试手段、仪器设计、资金等)，然后结合实际情况，再决定能否立项的问题。 2、系统总体方案设计 在进行可行性调研后，如果可以立项，下一步工作就是系统总体方案的设 计。工作的重点应

58、放在该项目的技术难度上，此时可参考这一方面更详细、更 具体的资料，根据系统的不同部分和要实现的功能，参考国内外同类产品的性 能，提出合理而可行的技术指标，编写出设计任务书，从而完成系统总体方案 设计。 3、设计方案细化，确定软硬件功能 一旦总体方案决定下来，下一步的工作就是将该项目细化，即需明确哪些 部分用硬件来完成 ，哪些部分用软件来完成。由于硬件结构与软件方案会相互 影响，因此，从简化电路结构、降低成本、减少故障率、提高系统的灵活性与 通用性方面考虑，提倡软件能实现的功能尽可能由软件来完成；但也应考虑以 软件代硬件的实质是以降低系统实时性、增加处理进行为代价的，而且软件设 计费用、研制周期

59、也将增加，因此系统的软、硬件功能分配应根据系统的要求 及实际情况而合理安排，统一考虑。在确定软硬件功能的基础上，设计者的工 作就开始涉及到一毓的具体问题，如仪器的体积及与具体技术指标相对应的硬 件实现方案，软件的总体规划等。在确定人员分工、安排工作进度、规定接口 参数后，就必须考虑硬件、软件的具体设计问题了。 在讨论具体设计问题这前，这里还要强调一下，对于一个具体应用系统的 设计，上面这几部分工作是必不可少的，否则，可能导致设计方案的整体更改， 甚至可能导致方案无法实现造成人力、物力的浪费。这一点，对于设计得来讲， 应加倍注意。 一个单片机应用系统的硬件设计包括两大部分内容：一是单片机系统的扩

60、 展部分设计。它包括存储器扩展和和接口扩展。存储器的扩展指 eprom、eeprom 和 ram 的扩展，接口扩展是指 8255、8155、8279 以及其它功能 器件的扩展。二是各功能模块的设计。如信号测量功能模块、信号控制功能模 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 30 块、人机对话功能模块、通诚讯功能模块等，根据系统功能要求配置相应的 a/d、d/a、键盘、显示器、打印机等外围设备。 在进行应用系统的硬件设计时，首要问题是确定电路的总体方案，并需进 行详细的技术论证。所谓硬件电路的总体设计，即是为实现该项目全部基本功 能所需要的所有硬件的电气连线原理图。初次接触这方面工作的设计人