基于单片机的汽车遥控防盗系统设计

摘要................................................................2

Abstract.............................................................3

1绪论...............................................................4

1.1引言.........................................................4

1.2光电防盗报警系统的开展状况....................................4

1.3论文研究的目的和MCS-51单片机内部结构........................................7

第3章传感器检测系统原理介绍.......................................12

3.1防盗报警装置.................................................13

3．2防盗报警探测器的种类........................................13

3.3温度传感器...................................................14

第4章系统硬件设计.................................................17

4.1电源电路的实现...............................................17

4.2传感器检测与信号控制电路.....................................18

4.3遥控发射局部电路设计.........................................19

4.4报警电路功能的实现...........................................20

第5章软件设计.....................................................21

5.1主程序.......................................................21

5.2中断返回效劳程序.............................................22

结论...............................................................24

参考文献............................................................25

致谢...............................................................26

附录1主电路.......................................................27

附录2发射电路.....................................................28

附录3程序........................................................29

1

摘要

汽车成为很多人不可缺少的交通工具，现在汽车被盗的现象很多，盗贼的手法也层出不穷。为对付不断升级的盗车手段，人们研制出各种方式、各种结构的防盗器，但汽车被盗还是非常严重。基于此现象，本次设计了遥控汽车报警系统。

关键词：8051单片机；红外传感器；18B20；无线发射和接收

2

Abstract

Asthesocietyprogressesunremittinglywiththedevelopmentofscience,techniqueandeconomycontinuously,thelivesofpeoplegetaverygreatexaltation.Theprotectiveconsciousnessofprivatepossessionisinthecontinuoustobuildup,asaresult,putforwardanewrequesttowardstheguardingmeasurement.NowtheHousehold-usethief-guardingsystemhasbecomeessentialequipmentforbuildingahouse.Forsatisfyingamodernresidentialdemand,wedesignthisremotecontrolthief-guardingsystem.Thistextmainlyintroducesathief-guardingsystemwhichisbasedonthesinglechipmicrocomputer8051.Thesystemismainlyconstitutedbyaremoteinfraredblaster,aninfraredreceiverwhichiscontrolledbysinglechipmicrocomputer8051,hot-electricinfraredsensorP228,detectivecircuit,alarmcircuitandelectricswitchcircuit.Sincethissystemadoptdouble-checkmodetomonitoringanddiscriminatingtheindoorcircumstance,twocircuitsofsensorswilloutputtowtypesofsignals.Thelogic“and〞willdiscriminatethatthereisathiefornot,andtheninputthesignaltothe8051.The8051canmakethedecisionwhethertotriggerthealarmcircuitbasedonthesignalwhichisoutputbythemonitoringcircuit,soitcanpreventfalsealarms.Thesystemwilldialthepoliceontimeonceabreak-inisverified.

Keywords:Singlechipmicrocomputer8051;infrareddetector;hot-electricsensorP228

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1绪论

1.1引言

随着信息技术的普及和开展，尤其是在跨入新千年以后，红外技术得到了迅猛的开展，红外线侧技术已经渗透到国民经济的各行各业和人们生活的方方面面，在平安防范方面，基于红外探测技术的红外入侵报警器又称为红外防盗报警器，作为一种新的技术，它已经越来越得到社会各界的重视和广泛的应用。红外入侵报警前期探测手段的不同可以分为被动式，主动式和多技术复合式入侵报警器。被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的为红外线转换成相应的电信号，并进行放大，处理，它能可靠的将在附近运动的生物体〔人〕和飘落的物体加以区别，同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。

被动式红外入侵报警器又称为热释电红外入侵报警器，有光学系统，红外传感器和信息处理等三个局部组成。目前与红外传感器配套的光学系统有三种，即反射式，透射式和折射式。其中反射式光学系统的灵敏度最高，其探测距离可到达25~60米；透射式的灵敏度最低，探测距离为2~10米；折射式居中，兼有反射式和透射式的优缺点。反射式系统的红外传感器要置于镜前，体积大，不好密封，在防尘，放水，抗击，隐蔽性等方面较差，尤其在防盗报警方面不宜采用。而透射式系统的体积小，密封容易，稳定性好，其价格相对较低，因此目前国外多采用透射式系统。其工作原理为：由多元组合菲涅尔透镜构成一定视场和距离的警戒区，监视警戒区内红外辐射量的变化。当警戒区内无盗贼出现时，红外辐射场处于稳定状态，红外传感器无信号输出。当盗贼出现在警戒区时，红外辐射场发生变化，这种变化立即被经过巧妙设计的多视场组合菲涅尔透镜会聚，敏感的红外传感器接收后迅速将这种变化转为电信号，这种信号经信息处理局部放大，处理后立即输出报警信号，然后通过传输送达监控器，于是发出报警，示出事发地区。

1.2光电防盗报警系统的开展状况

传感器技术是21世界人们在高新技术开展方面争夺的一个制高点，各兴旺国家都将传感器技术视为现代高新技术开展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先开展的高新科技之首，美国的西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术开展的重点。而基于传感器技术的光电防盗报警系统也得到了高4

速的开展。

最早的非可见光束入侵物探测器，有发射机将一个编码信号馈送到一只IRLED中。此LED的输出聚焦成一束很窄的光束，并使其对准远距离仿制的接收机中的一只匹配的IR光敏探测器。整个系统的工作就是这样的：当光束到达接收机时接收机的输出就处于“关〞的状态，但是如果光束被人，动物或其他的物品遮挡住时，接收机的输出就开启并触发外部报警器或继电器。此系统是以针尖视线的原理来工作的，它可以被任何一个进入到发射机与接收机透镜之间瞄准直线上的大于针尖的物体所触发。因此，这种简单系统的弱点就是它可能被一只飞入光束或落在某一透镜上的苍蝇或飞蛾之类的昆虫所触，所以误报的可能性非常大，后来改用双光束系统，随后又出现了给予被动是红外传感器技术的被动式红外入侵报警器，被动式红外传感器技术是利用红外光敏期间将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大，处理，再利用电路输出报警信号，它能可靠的将运动着的生物体〔人〕和飘落的物体加以却别，同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。

但上述两种类型的光电防盗报警器装置都有很高的误报率，而多技术复合入侵报警器误报率那么很低，除了双探测技术报警器产品外，目前三探测技术和四探测技术的复合报警器均有产品上市。例如英国的帕朗尼斯四探测技术报警器，它包括微波、红外、IFT及微波鉴控等技术。其本质是热释电红外-微波双探测技术的开展和完善。[1]

1.3论文研究的目的和内容

红外技术已经成为先进科学技术的重要组成局部，它在各领域都得到了广泛的应用。由于它不是可见光，因此用来制作防盗报警系统，具有良好的隐蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干扰能力强，这种报警装置可以广泛用于博物馆，单位要害部门和家庭的防护。本设计是在对现有的光电防盗报警装置的优缺点的综合研究的根底上进行的，具有价格低廉，安装操作简易，误报率低等特点。

通过查找资料，采用无线发射与接收来控制是否进入报警模式，通过红外线判读信号，再将信号通过电路传输给8051单片机处理，由单片机根据检测模块输入的信号来决定是不是对报警电路进行触发。

1.4报警系统原理框图

近年来，报警器行业开展非常迅猛，特别是光电防盗报警系统的应用最为广泛，光电防盗报警系统以其监测范围宽，探测距离远，可靠性高，隐蔽性好等优点著称，虽说报警器种类繁多，但基于单片机控制的报警器的根本结构都大同小异，根本的原理框图如图1.4所示：

5

图1-1报警系统框图

系统核心局部是传感器检测和单片机的处理，利用传感器检测车的情况，传感器一般采用双鉴别模式即由两个具有功能互补性的传感器同时对室内情况监测，然后输出两路不同的信号，再经过逻辑“与〞关系判断，当发现并确认有盗情时检测电路输出信号给单片机，由单片机根据输入的信号发出报警指令给报警电路，从而触发报警电路，到达能及时准确的报警功能。

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第2章单片机原理介绍

2.1单片机开展概况

微型计算机的出现是电子数字计算机广泛应用到人们日常工作和生活领域中去的一个重大转折点。它已经深入应用到非微型计算机所无法应用的领域，对社会产生了极大的影响。单片微型计算机是微型计算机开展的一个重要分支，它以其独特的机构和性能，越来越普遍的应用到国民经济建设的各个领域。

单片机全称为单片微型计算机〔SingleChipMicrocomputer〕。因为单片机主要用于控制系统中，所以又称微控制器〔MicrocontrollerUnit，MCU〕或嵌入式控制器〔EmbeddedController〕。它具有嵌入式应用系统所要求的体系结构，微处理器，指令系统，总线方式，管理模式等。他把计算机的根本部件都微型化集成到一块芯片上了，通常片MCS-51单片机内部结构

8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定

7

时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：

·中央处理器：

中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

·数据存储器(RAM)

80518051内部结构

·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。·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。

·并行输入输出(I/O)口：

8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。·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。

·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。

·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8

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MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式。

图2-3MCS-51结构框图

MCS-51的引脚说明：

MCS-51系列单片机中的8031、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：

MCS-51的引脚说明：

MCS-51系列单片机中的8031、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：

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图2-451单片机引脚图

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，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用存放器被清“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〔包括工作存放器R0-R7〕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，见下列图4。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机复位电路图

·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，外部程序存储器那么把指令数据放到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地址那么读取外部指令数据。如EA为低电平，那么不管地址大小，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10

地。

在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。

11

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开展，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。随着科学技术的开展，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局部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。随着我国平安防范技术的开展，特别是信息技术的计算机技术已日益广泛地用于平安防范技术中，作为信息采集主要手段的传感器，在平安防范技术中的地位就显得越来越重要。比方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，图像及平安检查技术，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。12

3.1防盗报警装置

一个有效的电子保安系统主要由以下几局部组成：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。

3．2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。

3.人体探测器

人体热辐射产生的波长约10μm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7.15μm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0.1m/s，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，还可利用光学系统屡次反射形成一个防护网以提高平安性。

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。

13

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防止震动和其它波源的干扰；侦光式探测器那么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，否那么易产生误报；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，然后再比拟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。

3.3温度传感器

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改良型智能温度传感器，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：

●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；

●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；

●无须外部器件；

●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；

●零待机功耗；

●温度以９或１２位数字；

●用户可定义报警设置；

●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；●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2所示。

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图2-7DS18B20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。高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图3所示。头２个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第５个字节，为配置存放器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时存放器中的分辨率转换为相应精度的温度数

15

值。该字节各位的定义如下图。低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为０，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。

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第4章系统硬件设计

本设计采用交直双供电方式，交流电采用220V生活用电，直流电采用汽车里面的+12V电瓶供电，220V交流市电经过变压器T1降压，然后经过整流电桥BRIDGE1对交流电进行整流，得到的直流电经过电容C1滤波，于是得到电路所需的+12V直流电，所得到的+12V直流电再经过三端稳压器78L05输出电路需要的+5V电压，直流供电系统与滤波电容C1并联，并且在电瓶“+〞端串连一个二极管与电阻并联的电路，当交流电正常供电时电瓶不放电，而且经整流电桥转换而得到的直流电还能通过电阻给的电瓶充电，这样能使电瓶时刻充满电，当交流电供电出现故障时，电瓶通过二极管放电仍能保证整个电路的正常工作。电路图如4-1

[7]

17

4.2传感器检测与信号控制电路

通过三种类型的传感器采集信号，分别是无线传感器、红外传感器和温度传

感器。利用无线传感器控制报警系统启用还是关闭的状态，利用无线传感器检测是否有人靠近汽车、利用温度传感器检测发动机温度，看车是否别启动，其电路图如下所示：

我们将P1.0-P1.3口作为检测信号输入口，P2.0-P2.2口作为信号输出口，即

通过P2.2控制是否触发报警电路，P1.0口作为是否启动报警，如图4-3,首先单片时机扫描P1.0口是否启动报警〔即扫描P1.0口的值为0或1〕，假设单片机不启动报警电路〔即P1.0口输入为1〕，那么不管任何动作都不会触发报警电路，当扫描到P1.7口为解锁状态时〔即扫描P1.0口的值为0〕假设输入的六路信号都为低电平，那么单片机根据内部固化程序做出不触发报警电路的决定，假设输入的六路信号中有任何一路跳变成高电平时，单片时机根据原先固化的程序做出是否触发报警电路的决定[11]。

18

19

20

第5章软件设计

仅仅有通过硬件设计还远远不够，必须要与相应的软件设计结合起来才能到达预期的效果，所以软件的设计本毕业设计的另一个重要方面，它的好坏直接关系毕业设计的成功与否。系统软件设计是用C语言完成的，这就需要能熟练的掌握C语言，会使用编译软件。下面首先通过流程图和具体的程序清单对系统的软件设计过程作详细介绍.

设计的目标是，先检测报警锁定口P1.0上下电平，假设P1.0口为高电平那么无论外界什么情况都不会产生报警信号，假设P1.0口为低电平，那么报警系统处于正常警戒状态，当检测并确认动车时就将P2.2口置1，输出信号触发报警电路，本设计让P2.2口维持高电平一秒钟可以通过定时器T0(工作于定时方式1)重复定时100ms十次来实现。用工作存放器R1作为循环计数器，初值为10(0AH)。采用中断方式编程，整个软件有主程序和中断效劳程序两局部构成。

5.1主程序

主要功能是对系统进行初始化和对系统进行监视，看是否有人盗车闯入。其程序流程框图如下列图所示

21

图5-1主程序流程图

5.2中断返回效劳程序

主要功能是判断定时1S是否完成，从而决定是否对P2.2口置1，其程序流程框图如下列图所示：

22

图5-2中断程序流程图

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结论

1、在本论文中系统地分析了防盗报警器的原理和工作流程，经分析得知得出采用无线发射接收电路控制防盗报警电路启动和停止。

2、本设计采用被动式红外线探测是否有人靠近汽车，其根本原理为:热释电红外传感器感应到入侵者的红外热辐射(人体体温)，将其转换成超低频信号，经电路放大，输出。同时由主动红外探测器接收装置根据接收到的信号得到上下电平，输出。经判断，再将报警信号通过电路输入到单片机接口上，由单片机根据输入的信号来决定是否对报警电路进行触发。

24

参考文献

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[4]J.L.Tissot.IRdetectionwithuncooledsensors.InfraredPhysics&

Technology.2004,46:147-153.

[5]AntoniR.Infrareddetectors:anoverview.InfraredPhysics&Technologe.2002,43:187~210.

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[8]阎石.数字电子技术根底[M].第四版.高等教育版社，1998.

[9]卿太全，李潇，郭明琼.常用数字集成电路原理与应用[M].人民邮电出版社，2006.

[10]郭继忠，黄继昌.控制专用集成电路及其应用[M].人民邮电出版社，2006.

[11]吴政江.单片机控制红外线防盗报警器[J].实用电子制作.2006，12：26-28.25

致谢

毕业设计是对我大学四年的总结，因而投入了极大的热情和很高的积极性，更幸得指导老师XX老师、及同学的多方帮助，使得设计能顺利完成，圆满结束了四年的大学生活。

再次感谢XX老师长期以来悉心的指导，李孝友老师的学识渊博、治学严谨。对学术工作精益求精，给我留下了深刻的印象，很多方面深得体会。

XX老师在设计过程提供了大量资料、修改意见及屡次的参观时机，让我对所学知识有了较全面了解，为日后的工作和更进一步的学习打下了坚实的根底，也积累了许多珍贵的设计经验。

XX老师的教诲让我终身受益。感谢同组同学的默契配合，我从他们身上也学到了不少东西。同样感谢四年来给予我支持和帮助的所有老师和同学。

26

附录1主电路

27

附录3实物图

29

附录4源程序

#include"reg51.h"

#include"absacc.h"

#include"intrins.h"

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#definetrue1

#definefalse0

ucharcond_tele;//定义存储遥控输入值的全局变量bitrunning=false;//装置启动或停止标志，为true时启动sbitstar_tele=P0;//遥控启动报警系统sbitstop_tele=P0
;//遥控关闭报警系统sbitalar_out=P2;//报警电路

sbitigni_out=P2

;//点火器电路

voidsystem_init(void);//系统初始化程序voidservice_int0();//外部中断0效劳程序voidservice_int1();//外部中断1效劳程序voidalar_deal(ucharj);//报警处理程序voidigni_deal(uchari);//点火处理程序voiddelay(uintj);//延时子程序

voidsystem_init(void)

{TCON=0X05;

IP=0X05;

EX0=1;

EX1=1;

alar_out=0;

igni_out=0;

cond_tele=0X00;

EA=1;

}

voidservice_int0()interrupt0using030

{

if(running==false)

{

running=true;

igni_deal(0);

}

EX0=0;

EX1=1;

}

voidservice_int1()interrupt2using1{if(running==true)

{

running=false;

igni_deal(0);

igni_deal(0);

}

EX1=0;

EX0=1;

}

voidalar_deal(ucharj)

{inti=600;

if(j)

while(i--)

{

alar_out=true;

delay(50);

alar_out=false;

delay(50);

}

else

{alar_out=true;

delay(500);

alar_out=false;

delay(500);

31

}

}

voidigni_deal(uchari)

{switch(i)

{

case0:igni_out=false;break;

case1:igni_out=true;break;

default:break;

}

}

voiddelay(uintj)

{inti;

for(i=0;i<j;i++);

}

main()

{

system_init();

for(;;)

{

while(running)

{if(seve_in||move_in||lock_in||cove_in){alar_deal(1);

igni_deal(0);

}

}

if(cond_tele!=P0)

{cond_tele=P0;

switch(cond_tele&0x0f)

{

case1:running=true;

igni_deal(0);alar_deal(0);EX0=0;32

EX1=1;break;case2:running=false;alar_deal(0);

alar_deal(0);EX0=1;EX1=0;

break;case4:alar_deal(1);break;case5:igni_deal(1);break;default:break;}

}

}

}

33

英文翻译与中文资料

FoundationOfMCU

11.1TheCentralProcessingUnit

Althoughreferredtoasthebrainofthesystem,theCentralProcessingUnitinanormalinstallationistheunsunghero,buriedinacontrolcabinet,allbutforgotten.

11.1BasicFunctionality

Inaprogrammablecontrollersystem,thecentralprocessingunittimelycontrolexecution.Itrapidlyandefficientlyscansallofthesysteminputs,examinesandsolvestheapplicationlogic,andupdatesallofthesystemoutputs.Inaddition,italsogivesitselfacheckupeachscantoensurethatitsstructureisstillintact.Inthischapterwewillexaminethecentralprocessingunitasitrelatestotheentiresystem.IncludedwillbethevariousfunctionalblocksintheCPU,typicalscantechniques,I/Ointerfaceandmemoryuses,powersupplies,andsystemdiagnostics.

11.2TypicalFunctionBlockInteractions

INpractice,thecentralprocessingunitcanvaryinitsarchitecture,butconsistsofthebasic

buildingblockstructureillustratedinFig.1

Fig.1CPUblockdiagram

Theprocessorsectionconsistsofoneormoremicroprocessorsandtheirassociatedcircuitry.Whileitistruethatsomeoftheoldergenerationprogrammablecontrollersweredesignedwithouttheluxuryofusingmicroprocessors,mostmodernsystemsuseeitherasinglemicroprocessorsuchasthe8086orZ-80,ormultiplemicroprocessorssuchastheAMD2903,usedinabitslicearchitecture.11.1.3ScanTechniques

Bydefinitionanddesign,theprogrammablecontrollerisdedicatedtothecontinuous,repetitivetaskofexaminingthesysteminputs,solvingthecurrentcontrollogic,andupdatingthesystemoutputs.Thistaskisreferredtoasscanning(sometimescalledsweeping),andisaccomplishedinslightlydifferentwaysineachmanufacturer’sprogrammablecontroller.

11.1.4I/OModules

AnI/Omoduleistheentitywithinacomputerresponsibleforthecontrolofoneormoreexternal34

devicesandfortheexchangeofdatabetweenthosedevicesandmainmemoryand/orCPUregisters.Thus,theI/Omodulemusthaveandinterfaceinternaltothecomputer(totheCPUandmainmemory)andaninterfaceexternaltothecomputer(totheexternaldevice).

ThemajorfunctionsorrequirementsforanI/Omodulefallintothefollowingcategories:

〔1〕Controlandtiming

〔2〕CPUCommunication

〔3〕DeviceCommunication

〔4〕DataBuffering

〔5〕ErrorDetection

Duringanyperiodoftime,theCPUmaycommunicatewithoneormoreexternaldevicesinunpredictablepatterns,dependingontheprogram’sneedforI/O.Theinternalresources,suchasmainmemoryandthesystembuys,mustbesharedamonganumberofactivitiesincludingdataI/O.Thus,theI/Ofunctionincludesacontrolandtimingrequirement,tocoordinatetheflowoftrafficbetweeninternalresourcesandexternaldevices.Forexample,thecontrolofthetransferofdatafromanexternaldevicetotheCPUmightinvolvethefollowingsequenceofsteps:

1〕TheCPUinterrogatestheI/Omoduletocheckthestatusoftheattacheddevice.

2〕TheI/Omodulereturnsthedevicestatus.

3〕Ifthedeviceisoperationalandreadytotransmit,theCPUrequeststhetransferofdata,bymeansofacommandtotheI/Omodule.

4〕TheI/Omoduleobtainsaunitofdata(e.g.,8or16bits)fromtheexternaldevice.

ThedataaretransferredfromtheI/OmoduletotheCPU.

Ifthesystememploysabus,theneachoftheinteractionsbetweentheCPUandtheI/Omoduleinvolvesoneormorebusarbitrations.

TheprecedingsimplifiedscenarioalsoillustratesthattheI/OmodulemusthavethecapabilitytoengageincommunicationwiththeCPUandwiththeexternaldevice.CPUcommunicationinvolves:CommandDecoding:TheI/OmoduleacceptscommandsfromtheCPU.Thesecommandsaregenerallysentassignalsonthecontrolbus.Forexample,anI/Omoduleforadiskdrivemightacceptthefollowingcommands:READSECTOR,WRITESECTOR,SEEKtracknumber,andSCANrecordID.Thelattertwocommandseachincludeaparameterthatissentonthedatabus.Data:DataareexchangedbetweentheCPUandtheI/Omoduleoverthedatabus.

StatusReporting:Becauseperipheralsaresoslow,itisimportanttoknowthestatusoftheI/Omodule.Forexample,ifanI/OmoduleisaskedtosenddatatotheCPU(read),itmaynotbereadytodosobecauseitisstillworkingonthepreviousI/Ocommand.Thisfactcanbereportedwithastatussignal.CommonstatussignalsareBUSYandREADY.Theremayalsobesignalstoreportvariouserrorconditions.

AddressRecognition:Justaseachwordofmemoryhasanaddress,sodoeseachI/Odevice.Thus,anI/Omodulemustrecognizeoneuniqueaddressforeachperipheralitcontrols.

Ontheotherside,theure11.1.4).I/Omodulemustbeabletoperformdevicecommunication.This35

communicationinvolvescommands,statusinformation,anddata(Fig

AnessentialtaskofI/Omoduleisdatabuffering.TheneedforthisfunctionisapparentfromTable11.1.4.WhereasthetransferrateintoandoutofmainmemoryortheCPUisquitehigh,therateisordersofmagnitudelowerformostperipheraldevices.DatacomingfrommainmemoryaresenttoanI/Omoduleinarapidburst.ThedataarebufferedintheI/Omoduleandthensenttotheperipheraldeviceatitsdatarate.Intheoppositedirection,dataarebufferedsoasnottotieupthememoryinaslowtransferoperation.Thus,theI/Omodulemustbeabletooperateatbothdeviceandmemoryspeeds.

Finally,anI/OmoduleisoftenresponsibleforerrordetectionandforsubsequentlyreportingerrorstotheCPU.Oneclassoferrorsincludesmechanicalandelectricalmalfunctionsreportedbythedevice(e.g.,paperjam,baddisktrack).AnotherclassconsistsofunintentionalchangestothebitpatternasitistransmittedfromdevicetoI/Omodule.Someformoferror-detectingcodeisoftenusedtodetecttransmissionerrors.Acommonexampleistheuseofaparitybitoneachcharacterofdata.Forexample,theASCIIcharactercodeoccupies7bitsofabyte.Theeighthbitissetsothatthetotalnumberof“one“sinthebyteiseven(evenparity)orodd(oddparity).Whenabyteisreceived,theI/Omodulecheckstheparitytodeterminewhetheranerrorhasoccurred.

TABLE2ExamplesofI/ODevicesCategorizedbyBehavior,Partner,andDataRate

DataRateDeviceBehaviorPartner(Kbytes/sec)KeyboardInputHuman0.01

MouseInputHuman0.02

VoiceinputInputHuman0.02

ScannerInputHuman200

VoiceoutputOutputHuman0.6

LineprinterOutputHuman1

LaserprinterOutputHuman100

GraphicsdisplayOutputHuman30,000

CPUtoframebufferOutputHuman200

Network-terminalInputoroutputMachine0.05

Network-LANInputoroutputMachine200

OpticaldiskStorageMachine500

MagnetictapeStorageMachine2,000

MagneticdiskStorageMachine2,000

36

I/OCommands

ToexecuteanI/O-relatedinstruction,theCPUissuesanaddress,specifyingtheparticularI/Omoduleandexternaldevice,andanI/Ocommand.TherearefourtypesofI/OcommandsthatanI/OmodulemayreceivewhenitisaddressedbyaCPU.Theyareclassifiedascontrol,test,read,andwrite.

Acontrolcommandisusedtoactivateaperipheralandtellitwhattodo.Forexample,amagnetic-tapeunitmaybeinstructedtorewindortomoveforwardonerecord.Thesecommandsaretailoredtotheparticulartypeofperipheraldevice.

AtextcommandisusedtotestvariousstatusconditionsassociatedwithanI/Omoduleanditsperipherals.TheCPUwillwanttoknowthattheperipheralofinterestispoweredonandavailableforuse.ItwillalsowanttoknowifthemostrecentI/Ooperationiscompletedandifanyerrorsoccurred.

AreadcommandcausestheI/Omoduletoobtainanitemofdatafromtheperipheralandplaceitinaninternalbuffer.TheCPUcanthenobtainthedataitembyrequestingthattheI/Omoduleplaceitonthedatabus.Conversely,awritecommandcausestheI/Omoduletotakeanitemofdata(byteorword)fromthedatabusandsubsequentlytransmitthatdataitemtotheperipheral.

11.1.5Semiconductormemory

Inearliercomputers,themostcommonformofrandom-accessstorageforcomputermainmemoryemployedanarrayofdoughnut-shapedferromagneticloopsreferredtoascores.Hence,mainmemorywasoftenreferredtoascore,atermthatpersiststothisday.Theadventof,andadvantages,microelectronicshaslongsincevanquishedthemagneticcorememory.Today,theuseofsemiconductorchipsformainmemoryisalmostuniversal.Keyaspectsofthistechnologyareexploredinthissection.

Allofthememorytypesthatwewillexploreinthissectionarerandomaccess.Thatis,individualwordsofmemoryaredirectlyaccessedthroughwired-inaddressinglogic.

Table3liststhemajortypesofsemiconductormemory.Themostcommonisreferredtoasrandom-accessmemory(RAM).Thisis,ofcourse,amisuseoftheterm,sinceallofthetypeslistedinthetablearerandomaccess.OnedistinguishingcharacteristicofRAMisthatitispossiblebothtoreaddatafromthememoryandtoeasilyandrapidlywritenewdataintothememory.Boththereadingandwritingareaccomplishedthroughtheuseofelectricalsignals.

TheotherdistinguishingcharacteristicofRAMisthatitisvolatile.ARAMmustbeprovidedwithaconstantpowersupply.Ifthepowerisinterrupted,thenthedataarelost.Thus,RAMcanbeusedonlyastemporarystorage.

RAMtechnologyhasdividedintotwotechnologies:staticanddynamic.AdynamicRAMismadewithcellsthatstoredataaschargeoncapacitors.Thepresenceorabsenceofchargeinacapacitorisinterpretedasabinary1or0.Becausecapacitorshaveanaturaltendencytodischarge,dynamicRAMsrequireperiodicchargerefreshingtomaintaindatastorage.InastaticRAM,binaryvaluesarestoredusingtraditionalflip-floplogic-gateconfigurations(seeAppendixAforadescriptionof37

flip-flops).AstaticRAMwillholditsdataaslongaspowerissuppliedtoit.

BothstaticanddynamicRAMsarevolatile.Adynamicmemorycellissimplerandhencesmallerthanastaticmemorycell.Thus,adynamicRAMismoredense(smallercells=morecellsperunitarea)andlessexpensivethanacorrespondingstaticRAM.Ontheotherhand,adynamicRAMrequiresthesupportingrefreshcircuitry.Forlargermemories,thefixedcostoftherefreshcircuitryismorethancompensatedforbythesmallervariablecostofdynamicRAMcells.ThusdynamicRAMstendtobefavoredforlargememoryrequirements.AfinalpointisthatstaticRAMsaregenerallysomewhatfasterthandynamicRAMs.

InsharpcontrasttotheRAMistheread-onlymemory(ROM).Asthenamesuggests,aROMcontainsapermanentpatternofdatathatcannotbechanged.WhileitispossibletoreadaROM,itisnotpossibletowritenewdataintoit.AnimportantapplicationofROMsismicroprogramming,discussedinPartIV.Otherpotentialapplicationsinclude

1〕Librarysubroutinesforfrequentlywantedfunctions

2〕

3〕SystemprogramsFunctiontables

Foramodest-sizedrequirement,theadvantageofROMisthatthedataorprogramispermanentlyinmainmemoryandneedneverbeloadedfromasecondarystoragedevice.

AROMiscreatedlikeanyotherintegrated-circuitchip,withthedataactuallywired-intothechipaspartofthefabricationprocess.Thispresentstwoproblems.

1〕Thedatainsertionstepincludesarelativelylargefixedcost,whetheroneorthousands

ofcopiesofaparticularROMarefabricated.

2〕Thereisnoroomforerror.Ifonebitiswrong,thewholebatchofROMsmustbe

thrownout.

WhenonlyasmallnumberofROMswithaparticularmemorycontentisneeded,alessexpensivealternativeistheprogrammableROM(PROM).LiketheROM,thePROMisnonvolatileandmaybewrittenintoonlyonce.ForthePROM,thewri