视频监控毕设最终版

1、华北科技学院毕业设计（论文）目录 设计总说明IIntroductionI1 绪论11.1 视频监控系统的研究背景及意义11.2 论文组织结构以及各章节的安排12 视频监控系统总体设计方案12.1 视频监控系统主控电路设计12.1.1 常用的按键接口12.2 视频监控系统被控电路设计12.2.1 云台的内部结构12.2.2 云台的性能指标12.3 控制系统实现13 视频监控系统硬件电路设计13.1 AT89C51单片机简介13.1.1 AT89C5113.1.2 AT89C51各引脚功能13.1.3 AT89C51串口通信13.1.4 AT89C51中断系统13.2 单片机系统13.2.1 电源

2、模块电路13.2.2 复位电路13.2.3 振荡电路13.3 看门狗电路设计13.4 通信电路设计13.4.1 RS-485 标准13.4.2 RS-485终端单片机接口电路13.5 键盘13.5.1 按键结构及其电压13.5.2 键盘电路形式13.5.3 按键编码13.6 电机驱动电路13.7 Proteus软件14 总结1参考文献1附录A视频监控系统主控电路原理图1附录B视频监控系统被控电路原理图1致谢1视频监视站主控电路的设计设计总说明本课题的目的是对视频监视系统的实现方法进行研究。由于人们的生活需求,视频监视技术发展迅速，广泛应用于人们的日常生活当中，如工厂、学校、银行、小区、交通等场

3、所。视频监控系统在维护公共安全和社会稳定、保障人民群众生命财产安全、预防打击各类违法犯罪行为以及提高城市应急能力方面扮演着重要的角色。本文主要是对单片机的研究，应用集合电子电路知识以及通信原理，设计出一种基于单片机的视频监视系统，并且用绘图软件proteus绘制出视频监视系统的电路原理图。本论文的设计主要有以下几个方面：首先，在设计的过程中对视频监视系统研究背景与意义进行了解，对视频监控系统的构成进行了解。通过自己认真查阅大量资料后把视频监控系统分为主控站与被控站两个部分，并掌握其基本构成和基本原理，选择一个合适的单片机，学习单片机系统，单片机的结构、管脚，掌握其工作原理，为下一步设计奠定了基

4、础。其次，在掌握单片机系统后，大量查阅资料，确定使用ATMEL公司的AT89C51单片机作为设计对象，围绕着单片机AT89C51进行学习，对单片机系统进行设计。单片机最小系统主要由电源供电电路、复位电路和振荡电路构成。为了单片机可以稳定正常的工作，设计一个稳定的电源尤为重要。一般只要为单片机提供一个稳定的+5V的电源就可以了，但是考虑到视频监控系统要工作在220V生活用电的环境下，所以电源电路的设计时要经过降压，稳压等过程才可以正常使用。复位电路和振荡电路是单片机的基本电路。为了防止单片机程序因外部干扰，进入死循环状态，从而设计一个看门狗电路。程序运行出现问题或硬件出现故障时而无法按时“喂狗”

5、时，看门狗电路将迫使系统自动复位而重新运行程序，防止程序跑飞或死锁。第三，在完成了单片机的基本设计的基础上，就可以设计视频监控系统的其他部分电路了。视频监控系统分为主控站与被控站，主控站发出的命令通过通信模块传送到被控站，选择一个合适的通信协议来满足其通信要求。考虑到视频监控系统在日常的应用中，一般主控站与被控站之间的通信距离并不远，无需进行无线的远距离通信，所以选择一个有线的通信协议就可以了。本次设计选取了RS-485通信协议。在详细学习了485通信之后选择了75176这块通信芯片。在实际应用中可能会有一些问题出现。由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采

6、用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于-7V时，接收器就再也无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。所以要通过隔离器将单片机系统和RS-485收发器隔离;通过光耦将信号隔离，以彻底消除共模电压的影响。第四，完成以上设计后，就要设计视频监视系统的主控站与被控站各自的电路部分了。主控站，主要是键盘设计部分，键盘分为直接输入键盘和矩阵键盘，由于直接输入键盘占用的I/O口较多，造成单片机端口的浪费，为了空出端口去接其他的设备，本次设计选用了4乘4矩阵式键盘。并且4乘4矩阵式键盘按键较多，可以满足视频监控系统主控站对

7、被控站的切换选择，以及对被控云台的运动操作要求。在被控站部分主要是云台，云台有两个进步电机构成，一个步进电机水平放置，来完成“左右”动作命令，一个步进电机垂直放置，来完成“上下”动作命令，可以进行云台的基本动作。这样整个视频监控系统的电路部分就设计完成了。最后，学习proteus专业制图工具，在掌握proteus制图软件后，用proteus软件画出视频监视的电路原理图。关键词：单片机；RS-458；云台；矩阵键盘The Design of Video surveillance station master control circuit Introduction The purpose of

8、this project is talk about the implementation of video surveillance systems. Because of the demand of peoples lives, video surveillance technology is developing rapidly, widely used in people's daily lives, such as factories, schools, banks, residential, transportation and other places. Video mo

9、nitoring system plays an important role in the maintenance of public security and social stability, safeguard people's lives and property safety, prevention combat all kinds of criminal acts and to improve emergency response capabilities city. This article is the study of single-chip. People use

10、 knowledge of a collection of electronic circuit and communication theory to design microcontroller-based video surveillance systems, and draw the circuit principle diagram of video surveillance system by proteus. This thesis is designed mainly in the following aspects:First, understand the research

11、 background, significance and composition of the video monitoring system during the design.After reading a lot of books, I devide video surveillance systems into main control station and controlled station, then I master basic construction basic theories. Next, I will choose a single-chip to learn a

12、bout single-chips system, construction, pin and working theory.Secondly, after mastering single-chips system theories, I choose ATMEL Corporations AT89C51 microcontroller as design object. I learn about AT89C51 microcontroller and design the microcontroller system. The smallest single-chip system ma

13、inly consists of power supply circuit, reset circuit and oscillator circuit composition. In order to stabilize the normal work microcontroller, design a stable power supply is particularly important. Generally speaking as long as the device provides a stable 5V power supply can be ok, but the video

14、surveillance system is to operate in 220V power consumption of the environment, so the design of the power supply circuit to be properly be used through the step-down, voltage regulators and other processes. Reset circuit and oscillator circuit is a basic circuit chip. To prevent the microcontroller

15、 program enter an infinite loop condition, I design a watchdog circuit. When program is running problem or hardware failure and unable to feed the dog in time, the watchdog circuit will force the system to automatically reset and re-run the program to prevent runaway or deadlock.Third, after the com

16、pletion of the single-chip basic design, you can design the rest of the video surveillance system circuitry. Video surveillance system is divided into the master station and controlled station. The master station sends an order to the controlled station, and select a suitable communication protocol

17、to meet their communication requirements. Its not far away between master station and controlled station in everyday applications, so its unnecessary to use long-distance wireless communication, and choose a wired communication protocols is all right. The design selected for RS-485 communication pro

18、tocol. After the study of RS-485 communication protocol, I choose the 75176 communications chips. In practice, there may be some problems. Location condition is very complex, and each node exists between high common-mode voltages. Although the RS-485 interface uses a differential transmission mode w

19、ith a certain resistance to common mode interference, the common-m ode voltage exceeds the RS-485 receiver receives the voltage limit that is greater than 12V or less than-7V, the receiver will no longer work properly, even burn chips and equipment. So to the microcontroller through the isolator sys

20、tem and RS-485 transceiver isolation; the signal through the optocoupler isolation to eliminate common mode voltage.Fourth, after the above design, we should design the video surveillance system of master station and controlled station. Master station, the main part is the keyboard design. Keyboard

21、input include the keyboard and matrix keyboard. Because the direct entry keypad occupied I / O ports more, resulting in a waste of microcontroller port. In order to empty out port to pick up other devices, the second design uses a 4 x 4 matrix keyboard. And the 4 x 4 matrix keyboard keys is enough,

22、so video surveillance system to meet the controlled station master station switching options, as well as the head of the movement accused of operating requirements. Controlled station, the main part is the PTZ. PTZ has two stepper motors. One is laid horizontally to To complete the “left and right”

23、action command, the other is laid vertically to complete the “ up and down” action. So the whole circuit part of the video monitoring system is completed. Finally, I will learn proteus professional drafting tools, after mastering proteus mapping software, I will use it to draw video monitoring of th

24、e circuit principle diagram.Key words: Single chip microcomputer; The RS - 458; yuntai; Matrix keyboard IV 1 绪论1.1 视频监控系统的研究背景及意义视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代数字

25、化本地视频监控系统。九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也得到飞速发展。由于视频控制系统应用领域广泛，而且发展迅速，目前在国内外市场上，推出了数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，并在实际工

26、程应用中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起，但仍需进一步完善和发展。从以前的模拟监控到现在的数字监控;从落后的现场监控到先进的远程监控;从有人值守监控到现在的无人值守监控，视频监控正朝着数字化、网络化、规模化方向蓬勃发展。当然，目前仍存在着不少需要进一步探讨的问题。相对于其他通信业务，视频监控业务显得比较年轻，视频监控市场目前也尚未出现能够控制整个市场的领导者。对于各通信设备厂商以及电信运营商而言，视频监控将会是很好的发展机会。1.2 论文组织结构以及各章节的安排

27、本课题是对视频监视站主控电路的设计，着重于对视频监视站主控电路中的各电路模块进行研究。本文的正文分为四章：第一章：介绍了本课题研究背景与意义。第二章：提出了视频监控系统主控电路和被控电路的总体设计方案，并详细介绍了云台。第三章：详细介绍了AT89C51单片机以及设计出视频监控系统中主控电路和被控电路的各个电路模块。第四章：对论文进行总结。2 视频监控系统总体设计方案视频监视系统是由摄像、传输、控制、显示、记录五大部分组成。摄像机通过同轴视频电缆将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备，同时可将需要传输的语音信号同步录入到录像机内。 通过控制主机，操作人员可发出指令

28、，对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，并可通过控制主机实现在多路摄像机及云台之间的切换。利用特殊的录像处理模式，可对图像进行录入、回放、处理等操作，使录像效果达到最佳。本次设计是以单片机为控制器，设计出一种以单片机为核心的视频监视系统，利用视频监视站主控站控制被控站，完成对被控云台基本的控制功能，使云台按期望的方式运行。2.1 视频监控系统主控电路设计 视频监控系统主控部分是整个视频监视系统的核心，操作人员可以通过主控站对键盘的操作向被控站的云台发出指令，对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，并可通过控制主机实现在多路摄像机及云台之间的切换

29、。视频监控系统主控部分主要由电源系统、单片机系统、控制键盘、通信部分、光耦隔离部分组成。键盘在单片机应用系统中，实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的主要手段。经过通信部分，将键盘输入的命令准确无误的传送至被控站，实现对被控云台的控制。视频监视站主控电路流程如图2.1所示。单片机电源光耦隔离RS485 键盘图 2.1视频监控系统主控电路系统框图在单片机应用中,人机交互对话最通用的方法就是通过键盘进行的，操作者通过键盘向视频监控系统发送各种指令或置入必要的数据信息用以控制云台，以查看自己想要的数据。因此键盘模块设计的好坏,直接关系到系统的可靠性和稳定性。2.1.1 常用的按键接口常用的按键接

30、口一般分为“独立式按键接口设计”、“专用芯片式设计”和“矩阵式接口设计”几种。具体采用哪种方式,应该根据所设计系统的实际情况而定。下面分别介绍不同接口方式的优缺点及适用场合。(1) 独立式按键接口设计独立式按键接口设计优点是电路配置灵活,软件实现简单,但缺点也很明显,每个按键需要占用一根口线,若按键数量较多,资源浪费将比较严重,电路结构也变得复杂。因此本方法主要用于按键较少或对操作速度要求较高的场合。软件实现时,可以采用中断方式,也可以采用查询方式。(2) 专用芯片式设计专用键盘处理芯片一般功能比较完善,芯片本身能完成对按键的编码、扫描、消抖和重键等问题的处理,甚至象8279还集成了显示接口功

31、能。专用键盘处理芯片的优点很明显,可靠性高,接口简单,使用方便,适合处理按键较多的情况。但在很多应用场合,考虑成本因素,可能并不是最佳选择。(3) 矩阵式接口设计矩阵式按键设计适应于按键数量较多,又不想使用专用键盘芯片的场合。这种方式的按键接口由行线和列线组成,按键位于行、列的交叉点上。这种方式的优点就是相对于独立接口方式可以节省很多I/O资源,相对于专用芯片式可以节省成本,且更为灵活。缺点就是需要用软件处理消抖、重键等问题。2.2 视频监控系统被控电路设计视频监控系统被控电路的主要功能是执行主控电路发出的命令，控制被控云台完成上、下、左、右的动作，及对镜头进行调焦变倍的操作。视频监控系统被控

32、站同样由单片机系统、通信部分和光耦隔离部分构成。与主控站不同的是，被控站要有一个被控云台。根据云台的结构和工作特点，其执行机构是由两个步进电机构成。其中一个垂直方式放置，另一个水平方式放置，分别来完成云台上下和左右的命令，以实现云台的基本功能。视频监视站被控电路流程如图2.2所示。电源光耦隔离单片机RS485 通信步进电机驱动 ULN2003A步进电机图2.2 视频监控系统被控电路系统框图云台是一种安装摄像机支撑物上的工作平台，用于摄像机与支撑物之间的连接，它分为固定云台和电动云台两种。 固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作

33、姿态后只要锁定调整机构就可以了。 电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。2.2.1 云台的内部结构全方位云台内部有两个电机，分别负责云台的上下和左右各方向的转动。其工作电压的不同业决定了该云台的整体工作电压，一般有交流24V、交流220V、及直流24V。当接到上下动作电压时，垂直电机转动，接到左右动作电压时，水平电机转动。需要说明的是云台都有水平、垂直的限位拴，云台分别由两个微动开关实现

34、限位功能。当转动角度达到预先设定的限位时，微动开关动作切断电源，云台停止转动。限位装置可以位于云台外部，调整过程简单，也可以位于云台内部，通过外设的调整机构进行调整，调整过程相对复杂。但外置限位装置的云台密封性不如内置限位装置的云台。室外云台与室内云台大体一致，只是由于室外防护罩重量较大，使云台的载重能力必须加大。同时，室外环境的冷热变化大，易遭到雨水或潮湿的侵蚀。因此室外云台一般都没有设计成密封防雨型。另外室外云台还具有高转矩和扼流保护电路以防止云台冻结时强行启动而烧毁电机。在低温的恶劣条件下还可以在云台内部加装温控型加热器。2.2.2 云台的性能指标（一） 云台的转动速度云台的转动速度衡量

35、云台档次高低的重要指标。云台水平和垂直方向是由两个步进电机驱动的，因此云台的转动速度也分为水平转速和垂直转速。由于载重的原因，垂直电机在启动和运行保持时的扭矩大于水平方向的扭矩，在加上实际监控时对水平转速的要求要高于垂直转速，因此一般来说云台的垂直转速要低于水平转速。直流型云台大都采用的是直流步进电机，具有转速高、可变速的优点，十分适合需要快速捕捉目标的场合。直流型云台都具有变速功能，提供的电压是直流0至36V之间的变化电压。变速的效果由控制系统和解码器的性能决定，以使云台电机根据输入的电压大小做相应速度的转动。（二） 云台的转动角度云台的转动角度尤其是垂直转动角度与负载（防护罩/摄像机/镜头

36、总成）安装方式有很大关系。云台的水平转动角度一般都能达到355°，因为限位拴会占用一定的角度，但是出现少许的监控死角。当前的云台都改进了限位装置使其可以达到360°甚至365°（有5°的覆盖角度），以消除监控死角。使用时可以根据现场的实际情况进行限位设置。例如安装在墙壁上的壁装式，即使云台具有365°的转动角度，实际上只需要监视云台正面的180°角度，即使转动到后面的180°也只能看到墙壁，没有实际监控意义，因此壁装式只需要监视水平的180°的范围即可，角装式只需监视270°即可。这样避免云台过多地转动到

37、无需监控的位置，也提供了云台的使用效率。顶装式云台的垂直转动角度一般为+30°至-90°，侧装的垂直转动角度可以达到±180°，不过正常使用垂直转动角度再+20°至-90°即可。（三） 云台的载重量云台的最大负载是指垂直方向承受的最大负载能力。摄像机的重心（包括防护罩）到云台工作面距离为50mm，该重心必须通过云台回转中心，并且与云台工作面垂直，这个中心即为云台的最大负载点，云台的承载能力是以此点作为设计计算的基准。如果负载位置安装不当，重心偏离回转中心，增大了负载力矩，实际的载重量将小于最大负载量的设计值。因此云台垂直转动角度越大，

38、重心偏离也越大，相应的承载重量就越小。云台的载重量是选用云台的关键，如果云台载重量小于实际负载重量不仅会使操作功能下降，而且云台电机、齿轮也会因为长时间超负荷而损坏。云台的实际载重量可以从3Kg到50Kg不等，同一系列的云台产品，侧装时的承载能力要大于顶撞，高速型的承载能力要小于普通型。（四） 云台使用环境指标室内使用的云台的要求不高，云台的使用环境的各项指标主要针对室外使用的云台。其中包括使用环境温度限制、湿度限制、防尘防水的IP防护等级。一般室外环境使用的云台温度范围为-20至+60，如果使用在更低温度环境下，可以在云台内部加装温控型加热器。湿度指标一般为95%不凝结。防尘防水的IP等级应

39、达到IP66以上。IP 防护等级的高低反映了设备的密封程度，主要指防尘和液体的侵入。另外在实际使用中应根据环境选择使用相适合的材料和防护层，如铁质外壳不适合使用在潮湿和具有腐蚀性的环境中。2.3 控制系统实现根据云台的结构和工作特点，其执行机构是步进电机，同时系统与上位机需要进行信息交换，本设计选用单片机系统来进行实现。由于单片机的种类很多，在选择单片机是要依据实际设计要求选择合适的单片机，在本系统设计中，选用了ATMEL公司生成的AT89C51型号单片机。云台运行有自动运行和手动运行模式，所以该系统由单片机控制模块、键盘模块、电机驱动模块、远程控制模块等构成。控制系统具体的结构示意图如图2.

40、3所示。此系统的硬件由AT89C51单片机、键盘、光耦隔离、ULN2003A、步进电机组成。整体结构如图2.3所示。本系统的总体设计思路：键盘或PC输入信息，单片机接收后对输入信息进行处理，然后发出控制信号送ULN2003A, ULN2003A驱动步进电机运转。单片机控制模块是本设计的核心。它的工作包括处理键盘输入、响应串口中断、控制电机运行等。键盘模块完成的是控制信息的输入功能，在本系统中采用矩阵键盘。电机驱动模块是本系统的执行机构，用于控制监控摄像机的运动。本系统中对云台电机的转速没有要求，所以在本系统中没有启用步进电机专用的驱动器，这样不仅可以节约成本，而且可以减少工作量。单片机产生步进

41、电机工作所需脉冲信号，脉冲信号通过一级功率放大电路后再送给步进电机，这样实现电机的控制。远程控制模块是为了能够实现在微机操作室就能控制现场单片机，以控制步进电机。它是通过RS485总线实现的，信息从串口发出，通过RS485总线将信息传送到现场的单片机，单片机通过处理得到控制指令，发出控制信息控制步进电机运行。 电源电源光耦隔离单片机RS485通信光耦隔离单片机键盘步进电机步进电机驱动 ULN2003A 图2.3 视频监控系统整体系统框图第 8 页 共 40 页3 视频监控系统硬件电路设计3.1 AT89C51单片机简介单片机是将中央处理器，随机存储器，只读存储器，定时器芯片和I/O接口电路集成

42、于一个芯片上的微控制器。ATMEL公司的89C51单片机，是增强型RISC内载Flash的单片机，在芯片上的Flash存储器附在用户的产品中，可随时编程，在线编程，使用户的产品设计容易，更新换代方便。89C51单片机采用增强的RISC结构，使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每MHz可实现1MIPS的处理能力。89C51单片机工作电压为2.76.0V，可以实现耗电最优化。89C51的单片机广泛应用于计算机外部设备，工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器，宇航设备等各个领域。3.1.1 AT89C51AT89C51是一个低电压、高性能COMS 8位单片机，片内含8K by

43、tes的可反复擦写的Flash只读程序存储器（ROM）和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可为你提供许多复杂较系统控制应用场合。AT89C51有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，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C51可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反

44、复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C51有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。图3.1.1所示为DIP封装引脚图。3.1.1 AT89C51 DIP封装引脚图3.1.2 AT89C51各引脚功能AT89C51为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc51 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19

45、脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接11.0592MHz 晶振。RST（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义。 VCC(40脚):接+5V电压。 GND（20脚）：接信号地。 RST(9脚): 复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/（30脚）：当访问外部程序存储器或数据存储器时，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 仍以时钟振荡频率的1/6 输

46、出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 （29脚）：程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 /VPP（31脚）：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。 XTAL1（19脚）：接外部晶振的一个引脚，且为输入端。 XTAL2（18脚）：接外部晶振的另一个引脚，该引脚接地。 P0口（3932脚）:双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线低8位及

47、数据总线复用。P0可以驱动8个LS TTL负载。 P1口（18脚）：具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，该接口输出不包含高阻态，输出不能锁存。可以驱动4个LS TTL负载。 P2口（2128脚）：具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，在访问外部存储器时，作为高8位地址总线。可以驱动4个LS TTL负载。 P3口（1017脚）：具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，P3口的8个引脚还用于专门的功能复用双功能口。它可以驱动4个LS TTL负载。它作为第二功能使用时，其各个引脚的功能如下： P3.0(10脚)RXD:串行口接收端 P3.1(11脚)TXD：串行口发送端 P3.2(12脚)：外部中断

48、0 P3.3(13脚)：外部中断1 P3.4(14脚)T0：定时/计数器0 P3.6(16脚) ：外部数据存储器写选通信号P3.7(17脚) ：外部数据存储器读选通信号特殊功能寄存器： （1） 单片机内含有两个16位定时/计数器T0、T1。它们各自由两个独立的8位寄存器组成，分别为TH0、TL0、TH1、TL1,。（2） TMOD用于控制定时/计数器的工作方式及4种工作模式，其中低4位为定时器T0的方式控制字，高4位为定时器T1的方式控制字。它的字节地址为89H。其各位的定义如表一：表一表格的格式不对上次已经提示过来，下面不再提示GATEC/TM1M0GATEC/TM1MO GATE是选通门，

49、当GATE=1时，只有INT0或INT1引脚为高电平且TR0或TR1置1时，相应的定时/计数器才被选通工作。C/T是计数器/定时器方式选择位。MO和M1是操作模式选择位。 1；TCON寄存器的高四位为定时/计数器T0、T1的控制寄存器和定时/计数溢出中断标志。 2；IE寄存器用于开放或屏蔽单片机各个中断。 3；SCON寄存器用于设置串口的工作方式和查询接收、发送中断产生标志。4；SBUF不要写1234；可以写一二三四，另外用顿号，不要用分号串行数据缓冲器用于存放串口中预发送或接收的数据，它由两个独立的寄存器构成，一个发送缓冲器，一个接收缓冲器，他们公用一个地址。当从SBUF取数据时，访问接收缓

50、冲器，当写数据时，访问发送缓冲器。【4】3.1.3 AT89C51串口通信单片机系统设计中，经常需要使用串口与外部进行通信，因此，串口通信部分是单片机功能模块中极为重要的一部分。串口通信时通过串口来进行的，串口不同于并口，它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。与并口相比，虽然速度慢，但是传送距离较并口会更长，因此常用于需要常距离通信而对速度又要求不高的场合。异步通信以帧的形式发送字符数据，每一帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位构成。异步通信中，每传输一个字节就要使用起始位和停止位，因此传输速度有限，常用于低速场合。同步通信使用数据块传送信息，而不是字节，省去了每个字节的起始位和

51、停止位等数据，提高了通信的速率。同步通信的每个数据块的开始使用同步字符，使接受和发送同步。与异步通信相比，同步通信发送的数据量大、速度快，常用于传输速率要求较高的场合。AT89C51内部的串口是一个标准的全双工串口，支持四种工作方式。波特率是可变的，可由软件设置。对89C51串口的访问和设置是通过访问其相关的特殊寄存器进行的，与89C51串口相关的特殊寄存器共有3个：SCON、PCON和SBUF。串口控制寄存器SCON串口控制寄存器SCON只要用于设置串口的工作模式和串口中断的查询。其格式如表二：表二D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI SM0、SM1：

52、用于设置串口的工作方式。SM2：串口多机通信控制位。 REN：允许串行接收控制。将其置为1时允许接收。 TB8： 用于设置串口工作方式2和方式3情况下要发送的第9位数据，有软件置位或复位。 RB8： 用于保存串口工作方式2和方式3情况下要接收到的第9位数据。 TI： 串口中断发送标志。当串口数据发送完毕时置位TI，同时向CPU发送串口中断请求。 RI： 串口中断接收标志。当串口数据接收到一个数据时置位TI，同时向CPU发送串口中断请求。 特殊功能寄存器PCON 特殊功能寄存器PCON仅有最高位与串口有关，SMOD，波特率选择位，SMOD的设置可以影响波特率设置的精度。 发送/接收缓冲器SBUF

53、串口中的发送/接收缓冲器SBUF实际上共有两个，分别为发送缓冲器和接收缓冲器，他们在物理上是完全独立的，因此可以同时进行发送和接收。两个缓冲器公用一个内存地址99H。3.1.4 AT89C51中断系统程序在执行过程中，允许外部或内部事件通过硬件中断程序的执行，使其转向出来外部或内部事件的中断服务中去，完成中断服务程序后，CPU继续与原来被中断的程序，这样的过程称为中断过程。能产生中断的外部或内部事件叫中断源。1.中断源 80C51有6个中断源，它们是： INT0:外部中断0.当IT0(TCON.0)=0时，低电平有效； IT0(TCON.0)=1时，下降沿有效。 INT1:外部中断1.当IT1

54、(TCON.2)=0时，低电平有效； IT1(TCON.2)=1时，下降沿有效。 TF0:定时/计数器T0益处中断。 TF1:定时/计数器T1益处中断。 TF3:定时/计数器T2益处中断。RX,TX:串行中断。 2.中断相关寄存器IE和IP51单片机有两种中断优先级，其中每一个中断源的优先级都可以有程序设定。中断源的中断要求能否得到响应，受允许中断寄存器IE中各位的控制。它们的优先级由中断优先级寄存器IP的各位确定，同一优先级内的各中断源同时要求中断时，以内部的查询逻辑来确定响应次序。允许中断寄存器IE的各位定义如表三所示。表三 MSB LSB EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX

55、0 EA 是总中断允位。EA=0时，禁止所有中断；EA=1时，则每个中 断源被允许还是被禁止，由各自的允许位确定； ET2：是定时器2中断允许位。ET2=0,禁止定时器2中断；ES：是串行口中断允许位。ES=0，禁止串行口中断；ET1：是定时器1中断允许位； EX1：是外部中断1允许位；ET0： 是定时器0中断允许位；EX0： 是外部中断0允许位。中断优先级寄存器IP的各位定义如表四所示。表四MSBLSB PT2PSPT1PX1PT0PX0 PT2： 是定时器2中断优先级设定位； PS：是串行口中断优先级设定位； PT1：是定时器1中断优先级设定位； PX1：是外部中断1优先级设定位； PT0

56、：是定时器0中断优先级设定位； PX0：是外部中断0优先级设定位。3.2 单片机系统本设计的所用的单片机系统其实就是单片机最小系统，所谓最小系统就是能是单片机正常工作的最少配置。本此设计的单片机系统由AT89C51单片机、复位电路、时钟电路和电源电路组成，如图3.2所示。图3.2单片机最小系统电路图3.2.1 电源模块电路对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际使用过程中，一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机，51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的

57、一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块，电源模块电路如图3.2.1所示。5V直流电输出稳压7805稳压全桥整流220V交流3.2.1供电模块流程图因为单片机需要的是5V的电源，而输入的是220V的电源，所以需要这个稳压电路把220V降压到5V， 该电路输入家用220v交流电，经过全桥整流，稳压后输出稳定的5v直流电。从图上看,变压器后面由4个二极管组成一个桥式整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以在这里接一个220uF/25V的电解电容。  变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波，在电容C1两端大约会有11V多一点的电压，假如从电容两端直接接一个负载，当负载变