多功能家庭报警器概要Word文档格式.docx
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将红外对管放到窗户、阳台、门上用于检测是否有人经过,如果有人经过,启动报警电路通知主人。
把烟雾传感器安装到厨房,用于检测烟雾和煤气,当检测到烟雾和煤气时发出警报并启动排气扇进行通风换气。
使用霍尔元件检测门是否关闭和检测门是否正常开启,如果非正常开启,发出警报声。
1.2.系统总框架图
由上述方案设计思想,以下为系统总框架图,如图1所示
图1系统总框架图
二、系统的硬件和软件设计
2.1主控电路的设计
硬件设计中最核心的器件是单片机AT89C52,一方面接收各个传感器的信号,处理信号并产生相应的信号控制其它电路。
另一方面驱动七段数码管的显示。
整个系统的软件编程通过C语言对单片机AT89C52实现其控制功能。
2.1.180C51系列
80C51系列单片机产品繁多,主流地位已经形成。
多年来的应用实践已经证明,80C51的系统结构合理,技术成熟,许多单片机芯片倾力于提高80C51系列产品的综合功能,从而形成了80C51的主流产品的地位,今年来推出的与80C51兼容的主要产品有:
ATMEL公司融入flash存储器技术推出的AT89系列单片机;
Philips公司推出的80C51、80C552系列高性能单片机;
华邦公司提出的W78C51、W77C51系列高速低价单片机;
ADI公司推出的AduC8xx系列高精度ADC单片机;
Cygnal公司推出的C8051f系列高速单片机;
由此可见,80C51已经成为事实上的单片机主流系列,所以,本次设计选择80C51单片机。
2.1.280C51单片机基本结构
80C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
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MCS-51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80C51是一种高效微控制器,89C2051是它的一种精简版本。
89C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。
1.主要特性:
·
与MCS-51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:
0Hz-24Hz
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
2.1.380C51单片机管脚说明
图280C51单片机的封装和引脚
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
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FLASH编程时,P0口作为原码输入口,当FLASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
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:
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:
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,这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT80C51的一些特殊功能口,如下表所示:
口管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
2.1.480C51特性简介
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
其余输入由内部时钟信号,通过一个二分频触发器控制,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。
此外,AT80C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下,CPU停止工作。
但RAM、定时器、计数器、串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。
5.结构特点:
8位CPU
片内振荡器和时钟电路
32根I/O线
外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K
2个16位的定时器/计数器
5个中断源,两个中断优先级
全双工串行口
布尔处理器
2.2外围电路的设计
2.2.1温度报警电路的设计
在设计中我们选择DS18B20温度传感器检测实时温度。
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO-92小体积封装形式;
温度测量范围为-55℃~+125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;
其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生;
多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。
以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。
1.DS18B20的结构
DS18B20内部结构如图1所示,主要由四部分组成:
64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列如图2所示,DQ为数字信号输入/输出端;
GND为电源地;
VDD为外接供电电源输入端,在寄生电源接线方式时接地,见图3。
图3DS18B20的内部结构
图4DS18B20连接方式
ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。
64位ROM的排的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。
ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
2.特性及参数
独特的单线接口,只要1个接口引脚即可同信
多点能力使分布式温度检测应用得以简化
不需要外部元件
可用数据线供电
不需要备份电源
测量范围-55°
C至125°
C.增量值为0.5°
C
以9为数字值方式读出温度
在1秒内把温度变化为数字
告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件
应用范围包括恒温控制,工业系统,消费类产品,温度计获任何热敏系统
2.2.2温度显示电路的设计
由于只显示实时温度,采用七段数码管已远远达到设计要求。
本系统需要显示两位数据,所以选择两片两位扫描数码管。
由于AT89C52引脚资源有限,所以选用74HC5958位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器驱动。
1.74HC595简介
74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器,三态输出功能。
移位寄存器和存储器是分别的时钟。
数据在SHCP的上升沿输入,在STCP的上升沿进入到存储寄存器中去。
如果两个时钟连在一起,则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。
移位寄存器有一个串行移位输入(DS),和一个串行输出(Q7’),和一个异步的低电平复位(MR),存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总线输出,当使能OE时(为低电平),存储寄存器的数据输出到总线。
74HC595引脚排布如图4所示,引脚功能见表1。
图574HC595引脚图表174HC595引脚功能
2.设计原理
本设计采用LPC2103自带的硬件SPI接口与74HC595进行数据传输。
74HC595将LPC2103发送过来的8位串行数据转换成8位并行数据,用以驱动数码管。
本设计中采用共阳数码管。
原理图如图5所示。
图6原理图
2.2.3光敏电阻电路
光敏电阻选用p2101-04,光敏电阻在无光照时,其暗阻值一般大于1500kΩ,在有光时其阻值为几千欧,两者相差较大。
根据以上原理可通过调节可调电阻RP,可设定光敏电阻检测外界环
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