畢業(yè)論文：紅外防盜監(jiān)控系統(tǒng)

時(shí)間：2023-02-24 03:27:44 論文范文我要投稿

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　　摘要

畢業(yè)論文：紅外防盜監(jiān)控系統(tǒng)

　　隨著我國社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們對區(qū)域治安環(huán)境以及安全防范的要求也越來越高，同時(shí)現(xiàn)代化技術(shù)高度發(fā)展的今天，犯罪更趨智能化，手段更隱蔽，所以保證區(qū)域的安全必須從運(yùn)用現(xiàn)代化的防盜報(bào)警技術(shù)。

　　本文將系統(tǒng)介紹一種采用新的先進(jìn)的紅外線對射感應(yīng)模塊和人體紅外探測裝置制作

　　而成的紅外監(jiān)控系統(tǒng)，由于它是利用人眼不可見的紅外光束，組成無線監(jiān)控區(qū)域，所以具有極強(qiáng)的保密性和可靠性。本系統(tǒng)除用于倉庫、門窗、圍墻、柵欄防盜報(bào)警外，也可用于其他需要監(jiān)控的場合。

　　本文在緒論中首先介紹綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展、特點(diǎn)、功能及紅外監(jiān)控的相關(guān)知識(shí)。第二章中我們介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)和軟件、硬件的具體設(shè)計(jì)方案。在第三章中我們將重點(diǎn)介紹硬件、軟件的安裝調(diào)試過程及系統(tǒng)調(diào)試的結(jié)果。最后我們在結(jié)束語中談?wù)勏到y(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及本次設(shè)計(jì)的心得收獲。

　　關(guān)鍵字：紅外監(jiān)控、人體紅外、89C51、RS232

　　摘要....I

　　ABSTRACT.II

　　1緒論....1

　　1.1綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展、特點(diǎn)、功能....1

　　1.2紅外監(jiān)控的相關(guān)知識(shí)....3

　　1.3本文所做的工作....5

　　2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)....6

　　2.1相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)....6

　　1.2.22.1.1MCS-51型系列單片機(jī)介紹...7

　　1.2.32.1.2人

　　體紅外探測器10

　　1.2.42.1.3主動(dòng)紅外探測器10

　　1.2.52.1.4串口RS-23213

　　1.2.62.1.5偉福仿真器使用說明...14

　　2.2硬件組成、要求....17

　　2.3控制軟件的設(shè)計(jì)方案....20

　　1.2.72.3.1軟件功能20

　　1.2.82.3.2軟件工作流程圖21

　　3系統(tǒng)調(diào)試過程....22

　　3.1硬件電路的安裝調(diào)試....22

　　1.2.93.1.1元器件的測試22

　　1.2.103.1.2制版焊接22

　　1.2.113.1.3整個(gè)系統(tǒng)的通電測試...23

　　3.2軟件調(diào)試....24

　　1.2.123.2.1報(bào)警裝置的調(diào)試24

　　1.2.133.2.2人體紅外探測裝置的調(diào)試...25

　　3.3系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果....25

　　結(jié)束語....27

　　致謝....28

　　參考文獻(xiàn)....29

　　附錄....30

　　1緒論

　　1.1綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展、特點(diǎn)、功能

　　“安全防范”是公安保衛(wèi)系統(tǒng)的專門術(shù)語，是指以維護(hù)社會(huì)公共安全為目的，防入侵、防被盜、防破壞、防火、防暴和安全檢查等措施。而為了達(dá)到防入侵、防盜、防破壞等目的，我們采用了以電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的安全防范技術(shù)的器材設(shè)備，并將其構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，使其發(fā)揮最大的功能作用，用以完善安裝單位的保衛(wèi)工作。綜合監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范技術(shù)體系中的一個(gè)重要組成部分是一種先進(jìn)的、防范能力極強(qiáng)的綜合系統(tǒng)，它可以通過遙控?cái)z象機(jī)及其輔助設(shè)備(云臺(tái)、鏡頭等)直接觀看被監(jiān)視場所的情況，一目了然;同時(shí)它可以把被監(jiān)視場所的圖象和聲音全部或部分的記錄下來，這樣就為日后對某些事件的處理提供了方便條件及重要依據(jù)，同時(shí)電視監(jiān)控系統(tǒng)還可以與防盜報(bào)警等其他安全技術(shù)防范體系聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，使防范能力更加強(qiáng)大。安全防范技術(shù)的器材、設(shè)備以及由其組成的系統(tǒng)能對入侵者做到快速反應(yīng)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和抓獲罪犯，對犯罪分子有強(qiáng)大的威懾作用。而安全防范技術(shù)又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故的隱患，預(yù)防破壞，減少事故和預(yù)防火災(zāi)，所以它是公安保衛(wèi)工作中很重要的預(yù)防手段。

　　尤其是在現(xiàn)代化技術(shù)高度發(fā)展的今天，犯罪更趨智能化，手段更隱蔽，犯罪分子的作案手段和交通工具不斷提高，同時(shí)隨著我國社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們對區(qū)域治安環(huán)境以及安全防范的要求也越來越高，所以保證區(qū)域的安全不能只在巡更人防方面加強(qiáng)力量，必須從運(yùn)用現(xiàn)代化的防盜報(bào)警技術(shù)，這是外界不法人員所逾越的第一道關(guān)卡。在這種環(huán)境下，安全防范技術(shù)的器材、設(shè)備以及由其組成的系統(tǒng)能對入侵者做到快速反應(yīng)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和抓獲罪犯，對犯罪分子有強(qiáng)大的威懾作用。而安全防范技術(shù)又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故的隱患，預(yù)防破壞，減少事故和預(yù)防火災(zāi)，所以它是公安保衛(wèi)工作中很重要的預(yù)防手段。安防行業(yè)也取得了長足的發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)目前在銀行、賓館、商場、交通、工礦企業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。對要害部門、重點(diǎn)設(shè)施，需設(shè)立周界報(bào)警系統(tǒng)保證安全，近幾年發(fā)展較為成熟的監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品主要有：

　　(1)被動(dòng)紅外防盜報(bào)警探測器

　　物理學(xué)告訴我們，凡是溫度高于絕對0℃的物體都能產(chǎn)生熱輻射，其光譜集中在紅外光區(qū)域。當(dāng)被探測的目標(biāo)入侵，并在所防范的區(qū)域里移動(dòng)時(shí)，將引起該區(qū)域紅外輻射的變化，而能夠探測出這種紅外輻射變化并進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)的電子裝置稱為被動(dòng)紅外探測器被動(dòng)紅外探測器主要用來探測人體和其它一些入侵移動(dòng)的物體。[1]但其弱點(diǎn)是:當(dāng)環(huán)境溫度接近人、體溫度時(shí)，靈敏度下降，因而在夏天或熱帶地區(qū)的應(yīng)用受到影響。

　　(2)主動(dòng)紅外入侵探測器

　　主動(dòng)紅外入侵探測器主動(dòng)紅外入侵探測器將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別安裝于警戒線的兩端，發(fā)射機(jī)發(fā)射出一串紅外光由接收器接收，如中間任意處被遮斷，報(bào)警器就發(fā)出報(bào)警信號(hào)。采用雙光路的主動(dòng)紅外報(bào)警器可大大提高抗噪誤報(bào)的能力。目前直線探測距離可做到室內(nèi)25m室外75m其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，具有較高的光學(xué)特性。[2]特別在雨、霧、霜等遮擋射束光強(qiáng)度時(shí)(甚至遮擋射束強(qiáng)度99)，探測器仍能正常工作。具備防防水、防塵、防震、拆卸、防破壞功能。(犯罪分子為了達(dá)到其目的必然要千方百計(jì)對安全防范系統(tǒng)進(jìn)行破壞。因此技防系統(tǒng)的防破壞功能就顯得尤為重要。一個(gè)連自身安全都不能保障的系統(tǒng)是不可能很好地發(fā)揮防范作用的

　　(3)雙技術(shù)探測器雙技術(shù)探測器

　　雙技術(shù)探測器雙技術(shù)探測器是對同一個(gè)探測空間采用二種傳感方法進(jìn)行報(bào)警的裝置，目前常用的是微波與被動(dòng)紅外。被動(dòng)紅外和微波探測都是屬于空間范圍的運(yùn)動(dòng)探測，前者易受環(huán)境溫度的干擾，對人的切向運(yùn)動(dòng)反應(yīng)敏感;后者則易受電磁千擾，對徑向運(yùn)動(dòng)敏感。一為主動(dòng)方式，一為被動(dòng)方式，在工作方式、探測特點(diǎn)和抗干擾性方面恰好是互補(bǔ)的關(guān)系，因此是構(gòu)成雙鑒報(bào)警器的最佳選擇，兩者結(jié)合可以減小由于干擾而造成的誤報(bào)，提高報(bào)警的可靠性，是目前用的最為廣泛的一種。

　　(4)視頻探測器

　　隨著多媒體技術(shù)、圖像處理技術(shù)、電視監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，用電視攝像機(jī)作為報(bào)警探測器已成為現(xiàn)實(shí)。電視監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范技術(shù)體系中的一個(gè)重要組成部分，是一種先進(jìn)的、防范能力極強(qiáng)的綜合系統(tǒng)，它可以通過控制攝像機(jī)及其輔助設(shè)備(云臺(tái)、鏡頭等)直接觀看被監(jiān)視場所的情況，一目了然;同時(shí)它可以把被監(jiān)視場所的圖像和聲音全部或部分的記錄下來，這樣就為日后對某些事件的處理提供了方便條件及重要依據(jù)，同時(shí)電視監(jiān)控系統(tǒng)還可以與防盜報(bào)警等其他安全技術(shù)防范體系聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，使防范能力更加強(qiáng)大。攝像部分是電視監(jiān)控系統(tǒng)的前沿部分，是整個(gè)系統(tǒng)的“眼睛”。[3]它布置在被監(jiān)視場所的某一位置上，使其視場角能覆蓋整個(gè)被監(jiān)視的各個(gè)部位。有時(shí)，被監(jiān)視場所面積較大，為了節(jié)省攝象機(jī)所用的數(shù)量、簡化傳輸系統(tǒng)及控制與顯示系統(tǒng)，在攝象機(jī)上加裝電動(dòng)的(可遙控的)可變焦距(變倍)鏡頭，使攝象機(jī)所能觀察的距離更遠(yuǎn)、更清楚，同時(shí)還把攝象機(jī)安裝在電動(dòng)云臺(tái)上，通過控制器的控制，可以使云臺(tái)帶動(dòng)思攝象機(jī)進(jìn)行水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，從而使攝象機(jī)能覆蓋到的角度、面積更大�？傊瑪z象機(jī)就象整個(gè)系統(tǒng)的眼睛一樣，把它監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)閳D象信號(hào)，傳送給控制中心的監(jiān)視器上。用攝像機(jī)監(jiān)視所防范的空間，當(dāng)有目標(biāo)進(jìn)入防范區(qū)域時(shí)，被監(jiān)視的景物圖像發(fā)生變化,計(jì)算機(jī)通過圖像處理判斷出防范空間的入侵情況，控制系統(tǒng)報(bào)警。

　　目前監(jiān)控系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展水平的提高，逐步由模擬系統(tǒng)向數(shù)字化系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，數(shù)字化系統(tǒng)在功能上較模擬系統(tǒng)完善，操作極其智能化和集中化等。監(jiān)控系統(tǒng)適用場所包括：銀行、金庫、超市、商場、賓館、小區(qū)、學(xué)校、辦公樓、道路監(jiān)控。

　　1.2紅外監(jiān)控的相關(guān)知識(shí)

　　800年英國物理學(xué)家赫謝爾從熱的觀點(diǎn)來研究太陽光的熱效應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，他用棱鏡將太陽光分解成七色單色光，并按順序測量不同顏色光的熱效應(yīng)，當(dāng)把溫度計(jì)移到紅色光的邊界之外時(shí)，即人眼看不到任何光線的區(qū)域時(shí)，溫度計(jì)還是指示著很高的溫度。根據(jù)這一現(xiàn)象，隨后經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在紅色光之外，還有一種人眼不能看到的“熱線”，人們將它稱為紅外線。而把光譜中看得見的部分稱為“可見光”。[3]

　　眾所風(fēng)知，可見光的波長范圍是380nm一780nm，波長由長到短依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種單色光。波長低于380nm的稱為紫外線，高于780nm的稱為紅外線。我們要討論的是指波長780nm~l000nm的近紅外攝像敏感系統(tǒng)。常規(guī)的攝像監(jiān)控系統(tǒng)是在可見光(如陽光、燈光)下，將被攝物體反射的光線通過攝像機(jī)的鏡頭，成像于攝像機(jī)的感光器件CCD靶面上，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)，再通過傳輸系統(tǒng)，在顯示設(shè)備(如監(jiān)視器)上將圖象重現(xiàn)出來。對于無可見光情況下的監(jiān)控系統(tǒng)，主要有三種方法可以實(shí)現(xiàn)，即主動(dòng)紅外監(jiān)控系統(tǒng)、被動(dòng)紅外監(jiān)控系統(tǒng)和微光紅外監(jiān)控系統(tǒng)。被動(dòng)紅外監(jiān)控系統(tǒng)是利用物體在絕對零度以上都有熱量輻射，即有紅外線發(fā)出，在被動(dòng)紅外攝像機(jī)內(nèi)裝有相應(yīng)的光放大器，根據(jù)物體輻射紅外線強(qiáng)弱的差別來拍攝物體的圖像，其所拍攝的圖像呈淡綠色。微光監(jiān)控系統(tǒng)是利用夜空中存在微弱的光線(如月光、星光等)。微光攝像系統(tǒng)的光放管將被攝物體反射的這些微光增強(qiáng)幾十倍甚至上百倍，再通過對可見光極為敏感的攝像機(jī)(它同時(shí)對一部分近紅外光敏感)，將被攝物體拍攝出來，從而實(shí)現(xiàn)微光下的監(jiān)控。

　　主動(dòng)紅外監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理是利用攝像機(jī)的CCD圖像傳感器具有很寬的感光光譜范圍，它的感光光譜不但包括可見光區(qū)域，還延長到紅外區(qū)域。利用此特性，即可在無可見光照明的情況下，使用與攝像機(jī)配套的紅外光源(即紅外燈)發(fā)出的人眼不易察覺而攝像機(jī)CCD卻能收到的紅外線，使圖像傳感器清晰成像。普通攝像機(jī)和紅外敏感攝像機(jī)的相對光譜靈敏度曲線及LED半導(dǎo)體發(fā)光紅外燈和鹵素紅外燈的光譜曲線。鹵素紅外燈的光譜曲線從800nm開始一直延續(xù)下去。紅外敏感攝像機(jī)比普通攝像機(jī)對紅外光有較寬的感光光譜范圍，通過接受被攝物體反射的紅外光線，經(jīng)過攝像機(jī)的轉(zhuǎn)換電路及傳輸、顯示系統(tǒng)，即可將被攝物體的圖像顯示出來。主動(dòng)紅外監(jiān)控系統(tǒng)所拍攝的圖像呈現(xiàn)的是淡蘭色。主動(dòng)紅外監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:主動(dòng)紅外發(fā)射器(紅外燈)、紅外敏感攝像機(jī)、光學(xué)成像器件及其他設(shè)備。主動(dòng)紅外光源主要有兩類，一類是早期使用的鹵素紅外燈，其光功率較大，多用于中遠(yuǎn)距離的監(jiān)控。另一類是半導(dǎo)體LED發(fā)光器材做成的紅外燈，它本身不產(chǎn)生可見光，光譜單一，并且功耗低，因此被廣泛采用。

　　我們知道，保證區(qū)域的安全不能只在巡更人防方面加強(qiáng)力量，必須從運(yùn)用現(xiàn)代化的防盜報(bào)警技術(shù)，這是外界不法人員所逾越的第一道關(guān)卡,而紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，成為周界防范系統(tǒng)最有效、最直接手段，是安防系統(tǒng)中不可缺少的重要部分(所謂的技術(shù)的第一層次)。由于他是不可見光，因此用他作防盜監(jiān)控報(bào)警器，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干擾能力強(qiáng)，使得這種監(jiān)控報(bào)警裝置廣泛應(yīng)用于居住小區(qū)，倉庫，博物館、智能大廈、單位要害部門和家庭的防護(hù)，對區(qū)域的周界進(jìn)行有效的防范。

　　1.3本文所做的工作

　　本文將系統(tǒng)介紹由我研制開發(fā)一種采用新的先進(jìn)的紅外線對射感應(yīng)模塊制作而成的圍墻、柵欄防盜報(bào)警系統(tǒng)，由于它是利用人眼不可見的紅外光束，組成無線監(jiān)控區(qū)域，所以具有極強(qiáng)的保密性和可靠性。本系統(tǒng)除用于倉庫、門窗、圍墻、柵欄防盜報(bào)警外，也可用于其他需要監(jiān)控的場合。在本文中我們將要介紹的系統(tǒng)如圖1.1所示

　　人體檢測裝置

　　紅外發(fā)射裝置

　　89C5控制芯片

　　RS232遠(yuǎn)程輸出串口

　　聲音報(bào)警器

　　光報(bào)警器

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控中心

　　紅外接受裝置

　　圖1.1

　　模擬試驗(yàn)表明，紅外監(jiān)控防盜系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，安全節(jié)能，可及時(shí)自動(dòng)的發(fā)現(xiàn)和判斷被測范圍內(nèi)是否有被測目標(biāo)出現(xiàn)，且能正常收發(fā)命令與控制。可以預(yù)見，此產(chǎn)品一旦上市,它將極大地改善現(xiàn)有產(chǎn)品的實(shí)用性可靠性和用戶的安全性。但是我們在測試過程中也發(fā)現(xiàn)，此系統(tǒng)的紅外發(fā)射裝置的發(fā)射距離只有5米左右，如果我們將此產(chǎn)品投入使用，我們必須有進(jìn)一步的改進(jìn)。同時(shí)，我們的系統(tǒng)所做的測試都是以單點(diǎn)測試為主，對實(shí)用過程中的多點(diǎn)監(jiān)控，我們還有待于進(jìn)一步的測試和研究。

　　2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　2.1相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)

　　在我們的系統(tǒng)當(dāng)中，我們將分別應(yīng)用到MCS-51單片機(jī)，主動(dòng)和被動(dòng)人體探測裝置，RS-232串行通信口，聲光報(bào)警器等元器件。對此，我們用到的主要元器件的相關(guān)知識(shí)分別作一介紹。

　　2.1.1MCS-51型系列單片機(jī)介紹

　　(一)、MCS-51型系列單片機(jī)在我們的系統(tǒng)中將扮演整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”的角色，是系統(tǒng)的控制部分，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的指揮中心，其相關(guān)知識(shí)如下：

　　(二)、MCS-51型系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示圖2.1所示，主要包括累加器ACC(有時(shí)也簡稱為A)、程序狀態(tài)字PSW、地址指示器DPTR、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、寄存器、并行1/0接口P0-P3、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行1/0接口以及定時(shí)控制邏輯電路等。這些部件通過內(nèi)部總線聯(lián)接起來，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。[4]

　　(三)、

　　(四)、圖2.1

　　1、累加器A：累加器是CPU中使用最頻繁的一個(gè)寄存器，簡稱ACC或A寄存器。其作用為:①累加器ACC是ALU單元的輸入之一，因而是處理數(shù)據(jù)源之一。但它又是ALU運(yùn)算結(jié)果的存放單元，即ALU運(yùn)算結(jié)果又通過內(nèi)部總線送人累加器ACC中存放。②CPU中的數(shù)據(jù)傳送大多通過累加器，故它又相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站。

　　(五)、2、B寄存器：B寄存器在乘法和除法指令中作為ALU的輸人之一。乘法中，ALU的兩個(gè)輸人分別為A、B，運(yùn)算結(jié)果存放在AB寄存器對中。A中放積的低八位;B中放積的高八位;除法中，被除數(shù)取自A，除數(shù)取自B，商數(shù)存放于A，余數(shù)存放在B。在其它情況下，B寄存器可以作為內(nèi)部RAM中的一個(gè)單元來使用。

　　(六)、3、程序狀態(tài)字PSW：程序狀態(tài)字(PSW)是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，其內(nèi)容的主要部分是算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)的輸出。它是一個(gè)程序可訪問的寄存器，而且可以按位訪問。格式如下:

　　(七)、

　　(八)、MCS-51型系列單片機(jī)引腳功能介紹:

　　(九)、MCS一51型系列單片機(jī)具有40個(gè)引腳雙列直插式封裝的器件。其中許多引腳具有第二功能，但各種不同的單片機(jī)芯片又各有不同。其引腳如圖2.2所示：圖中管腳可以分為4類：電源類管腳2個(gè)、時(shí)鐘類管腳2個(gè)、并行I/O類管腳32個(gè)、控制類管腳4個(gè)。圖2.2

　　(十)、圖2.2MCS-51型系列單片機(jī)引腳

　　(十一)、1)電源類引

　　(十二)、VCC(40腳)十5V，芯片工作電源的輸入端

　　(十三)、2)控制信號(hào)引腳

　　(十四)、RST/VPD(9腳)：RST為復(fù)位信號(hào)輸入端。當(dāng)RST端保持兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘周期)的高電平時(shí)，可對單片機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。該引腳的第二功能是作為內(nèi)部電源的輸入端(VDD)。當(dāng)電源VCC一旦發(fā)生掉電或電壓降低到低于電平規(guī)定值時(shí)，可通過它為單片機(jī)內(nèi)部RAM提供電源，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使系

　　(十五)、統(tǒng)在上電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。[5]

　　(十六)、ALE/RROG(30腳)：ALE為地址鎖存允許輸出信號(hào)。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE用來鎖存N擴(kuò)展地址低8位的地址信號(hào)。在不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6的固定頻率輸出。因而它又可用作外部定時(shí)及其它需要。但請注意：每當(dāng)CPU訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將減少一個(gè)ALE脈沖。ALE能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL接口。此引腳的第二功能(PBOG)是對8751型單片機(jī)內(nèi)部EPROM編程時(shí)的編程脈沖輸入端。

　　(十七)、PSEN(29腳)：外部程序存儲(chǔ)器ROM的讀選通信號(hào)輸出端。當(dāng)訪問外部ROM時(shí)，PSEN定時(shí)產(chǎn)生負(fù)脈沖作為外部ROM的選通信號(hào)，即每個(gè)機(jī)器周期(12個(gè)時(shí)鐘周期)內(nèi)有效兩次。在訪問外部RAM或片內(nèi)ROM時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有效的PSEN信號(hào)，PSEN可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL輸入端。

　　(十八)、EA/VDD(31腳)：面為訪問內(nèi)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。當(dāng)EA=0時(shí)，對ROM的訪問限定在外部程序存儲(chǔ)器;當(dāng)EA=1時(shí)，在對ROM的訪問先從內(nèi)部4KB開始，當(dāng)?shù)刂贩秶?KB時(shí)自動(dòng)切換到外部進(jìn)行訪問。由此可見8031型單片機(jī)沒有內(nèi)部的4KB程序存儲(chǔ)器，因此其EA直接接地。對于片內(nèi)含EEPROM的機(jī)型，在編程期間，此引腳用作21V編程電源VDD的輸入端。

　　(十九)、3)時(shí)鐘振蕩電路引腳

　　(二十)、XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)的內(nèi)部是一個(gè)振蕩電路。當(dāng)使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，在這兩個(gè)管腳上外接石英晶體和微調(diào)電容;當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí).用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。

　　(二十一)、4)并行I/O端口

　　(二十二)、8051型單片機(jī)有32條I/O線，構(gòu)成4個(gè)8位雙向端口。

　　(二十三)、.P0口(32—39腳)：是一個(gè)8垃漏極開路型的雙向I/O口時(shí)，分時(shí)提供低8位地址，并用作8位雙向數(shù)據(jù)總線。

　　(二十四)、.P1口(1—8腳)：是一個(gè)帶內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。

　　(二十五)、.P2口(21—28腳)：是一個(gè)帶內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，提供高8位地址。在對8751型單片機(jī)內(nèi)PROM進(jìn)行編程和檢驗(yàn)時(shí)，P2口用于接收高8位地址和控制信號(hào)。

　　(二十六)、.P3口(10一17腳)：是一個(gè)帶內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。在系統(tǒng)中，這8個(gè)引腳都有各自的第二功能.[6]

　　2.1.2人體紅外探測器

　　在被動(dòng)紅外探測器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器PIR，它能將波長為8一12um之間的紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并能對自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用，因此在被動(dòng)紅外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)入警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應(yīng)移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲星爾透鏡作用有兩個(gè):一是聚焦作用，熱釋的紅外信號(hào)折射反射)在PIR上，第二個(gè)作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)，這樣PIR就能產(chǎn)生變化的電信號(hào)。[7]如圖2.3

　　圖2.3

　　2.1.3主動(dòng)紅外探測器

　　主動(dòng)式紅外探測器原理：主動(dòng)式紅外探測器分為發(fā)射(投光器)和接收(受光器)兩部分，投光器和受光器之間投射紅外光，當(dāng)有入侵發(fā)生時(shí)，投光和受光器之間的紅外光被阻斷，觸發(fā)報(bào)警。使用的紅外線是波長在700nm到1000um這間的電磁波(比紅外波長長的是波，比紅外波長短的是可見光)。人眼是看不到紅外線的，但特殊材料可以感應(yīng)到，也可以成像。影響主動(dòng)紅外入侵探測器質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

　　1白光過濾能力

　　所謂白光，泛指人眼可感應(yīng)的各種自然光和人造光。對主動(dòng)紅外入侵探測器產(chǎn)生干擾的白光，主要有如太陽光、雷光等自然光和水銀燈、車頭燈等人工光。主動(dòng)紅外入侵探測器采用的光學(xué)過濾系統(tǒng)應(yīng)該具有將白光最大限度的過濾掉的用。使用阻止白光通過的特殊質(zhì)材外殼。白光過濾最基本的辦法是采用由一種特殊濾光材料構(gòu)成的濾光機(jī)構(gòu)(外殼)，這種材料能有效地傳遞特定波長范圍的紅外光，并阻止白光通過。由于幾乎能阻斷全部可見光，因此該材質(zhì)的外殼看起來幾乎是黑色的。目前這種優(yōu)質(zhì)原材料仍由日本壟斷，并被幾家日本大制造商包銷，因此優(yōu)質(zhì)的主動(dòng)紅外入侵探測器基本上是由日本技術(shù)制造的，有些低檔產(chǎn)品的濾光機(jī)構(gòu)看起來似乎也差不多，但實(shí)際濾光效果卻相差甚遠(yuǎn)。[14]使用特殊設(shè)計(jì)菲涅爾鏡片特種材料的外殼可以最大限度的濾除白光的干擾，但對光干擾源中的紅外線部分卻無能為力，尤其使用普通的透射式或反射式進(jìn)行紅外光線聚焦的鏡片，在聚焦特定波長的紅外線時(shí)，也對所有進(jìn)入的光線進(jìn)行了聚焦，因此仍然容易引起誤報(bào)的現(xiàn)象。采用特殊設(shè)計(jì)的日本菲涅爾鏡片就有效的解決了這種現(xiàn)象，(如圖D使用這種鏡片的投光器可以將特定波長的紅外光按一定角度發(fā)射出去，而受光器則只允許以特定角度人射的特定波長紅外光，經(jīng)折射后形成圓錐型聚焦到受光傳感器上，這樣就最大程度的將其它光線過濾掉了(如圖2.4)。而光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠取決于設(shè)計(jì)合理的光學(xué)系統(tǒng)。[9]

　　圖2.4

　　2探測距離余量

　　中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在室外使用時(shí)，主動(dòng)緲卜的探測距離余量至少為說明書規(guī)定的探測距離的暗以上，即在生產(chǎn)廠家規(guī)定10米的探測器，在良好測試條件下實(shí)際探測距離能力要達(dá)到60米這樣的指標(biāo)是為了保障在惡劣氣候條件下，探測器能夠正常工作。

　　3探測器的防雷措施據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，6嘶以上的對射探測器故障由閃電或電涌所致。雷擊是戶外電子設(shè)備的老大難問題，雷電沖擊有兩種:直接沖擊和感應(yīng)沖擊。在直接雷電沖擊中，電能的擴(kuò)散量很大，大到迄今沒有任何措施可以防止電氣設(shè)備不受破壞，但其發(fā)生的概率相對很小。而感應(yīng)沖擊可能常常會(huì)是帶電的云層運(yùn)動(dòng)或附近的雷電沖擊而引起的，都會(huì)在電氣回路中感應(yīng)出電涌電壓，引起設(shè)備受損與誤報(bào)。如在產(chǎn)品中適當(dāng)位置上安裝一些剛1電涌吸收管，即使在雷電多發(fā)地區(qū)，仍可使探頭穩(wěn)定工作。因此，對射產(chǎn)品的防雷指標(biāo)很重要，一般以千伏(KV)表示。

　　4主動(dòng)紅外入侵探測器的光束數(shù)量與頻率:當(dāng)前市場上的主動(dòng)紅外入侵探測器按光束數(shù)量來分意單光束、雙光束、三光束、四光束四種類型。按頻率來分亮固定頻率(單頻率)、可選頻率(有限不同頻率)和可調(diào)頻率(相對無限不同頻率)三種類型。主動(dòng)紅外入侵探測器在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)品漏報(bào)較少，誤報(bào)較多，特別是使用時(shí)間長，產(chǎn)品的材料、電路系統(tǒng)、電子元器件出現(xiàn)老化，功能衰減時(shí)，誤報(bào)尤為嚴(yán)重。光束數(shù)量主要解決誤報(bào)問題。光束數(shù)量越多，越難被異物(樹葉、小動(dòng)物等)同時(shí)遮斷，就可有效排除因遮擋而產(chǎn)生的誤報(bào)。像單光束就比較容易產(chǎn)生誤報(bào)。當(dāng)然光束數(shù)量增多，成本會(huì)相應(yīng)增加。[11]這主要取決于用戶對系統(tǒng)的要求程度。不同頻率的主動(dòng)紅外對射可有效解決因系統(tǒng)中對射的紅外光散射而造成對其他對射的干擾而造成漏報(bào)的現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用中，一般采用可選頻率對射就可解決問題。

　　5使用溫度:

　　主動(dòng)紅外入侵探測器通常在戶外使用。使用環(huán)境的溫度變化很大。優(yōu)良的對射設(shè)計(jì)的使用溫度范圍一般在負(fù)3度到5度之間，太低

　　溫與太高溫度都會(huì)影響電子電路及部分元器件的正常工作，特別是低溫狀態(tài)下。因此在惡劣環(huán)境使用時(shí)，特別要注意選用優(yōu)質(zhì)品牌產(chǎn)品或帶有加熱器的產(chǎn)品。

　　6元器件、材料、電子電路的防老化、衰減:主動(dòng)紅外入侵探測器通常應(yīng)用在戶外，受風(fēng)、雨、雷、電、光線、溫度、酸堿等諸多因素的影響，優(yōu)良的對射產(chǎn)品如果合理使用，定期保養(yǎng)維護(hù)，通常的使用壽命可達(dá)5一嘩。這有賴于合理的光學(xué)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)。產(chǎn)品的材質(zhì)，例如外殼材料、發(fā)光素子、鏡片、電子件等在惡劣環(huán)境下長期使用，功能會(huì)有不同程度的衰減，壽命也受影響。因此影響到整個(gè)產(chǎn)品以及整個(gè)防盜系統(tǒng)的壽命。為什么通常對射產(chǎn)品在好天氣安裝調(diào)試時(shí)是可行，在惡劣環(huán)境下或使用一段時(shí)間后就出問題就是這個(gè)道理。

　　2.1.4串口RS-232

　　串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì))與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號(hào)線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用[16]。

　　在討論RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容之前，先說明兩點(diǎn)：

　　首先，RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)最初是遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(DataTerminalEquipment)與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(DataCommunicationEquipment)而制定的。因此這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，并未考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。但目前它又廣泛地被借來用于計(jì)算機(jī)(更準(zhǔn)確的說，是計(jì)算機(jī)接口)與終端或外設(shè)之間的近端連接標(biāo)準(zhǔn)。顯然，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的有些規(guī)定及和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對這種背景的了解，我們對RS-232C標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算機(jī)不兼容的地方就不難理解了。

　　其次，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)中所提到的“發(fā)送”和“接收”，都是站在DTE立場上，而不是站在DCE的立場來定義的。由于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發(fā)送和接收。

　　下面來討論RS-232C標(biāo)準(zhǔn)：

　　RS-232C標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議)的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS(ecommededstandard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表RS232的最新一次修改(1969)，在這之前，有RS232B、RS232A。。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有有EIARS-232-C、EIARS-422-A、EIARS-423A、EIARS-485。這里只介紹EIARS-232-C(簡稱232，RS232)。例如，目前在IBMPC機(jī)上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

　　1電氣特性

　　EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。

　　在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V

　　邏輯0(SPACE)= 3～+15V

　　在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

　　信號(hào)有效(接通，ON狀態(tài)，正電壓)= 3V～ 15V

　　信號(hào)無效(斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15V

　　以上規(guī)定說明了RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)(信息碼)：邏輯“1”(傳號(hào))的電平低于-3V，邏輯“0”(空號(hào))的電平告語 3V;對于控制信號(hào);接通狀態(tài)(ON)即信號(hào)有效的電平高于 3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來，介于-3～ 3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于 15V的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間.[12]

　　2.1.5偉福仿真器使用說明

　　我們的系統(tǒng)在使用單片機(jī)時(shí)候，我們必須要用到單片機(jī)的防真器，用以軟件的模擬和調(diào)試，下面，我們將介紹其相關(guān)知識(shí)。

　　(二十七)、文件

　　(二十八)、4

　　1.打開文件

　　(二十九)、(F)打開用戶程序，進(jìn)行編輯。如果文件已經(jīng)在項(xiàng)目中,可以在項(xiàng)目窗口中雙擊相應(yīng)文件名打開文件.

　　(三十)、偉福開發(fā)環(huán)境的項(xiàng)目文件包括仿真器設(shè)置,模塊文件,包含文件。仿真器設(shè)置包括仿真器類型,仿真頭(POD)類型,CPU類型,顯示格式和產(chǎn)生的目標(biāo)文件類型。

　　(三十一)、可以用以下幾種方法設(shè)置仿真器.

　　(三十二)、在項(xiàng)目窗口中雙擊第一行,將打開仿真器設(shè)置窗口,對仿真器進(jìn)行設(shè)置.

　　(三十三)、按鼠標(biāo)右鍵,在彈出菜單中選擇[仿真器設(shè)置]，主菜單仿真器|仿真器設(shè)置.

　　(三十四)、加入模塊文件

　　(三十四)、按鼠標(biāo)右鍵,在彈出菜單中選擇[加入模塊文件]

　　(三十五)、主菜單項(xiàng)目|加入模塊文件

　　(三十六)、用戶可以將以前單文件方式仿真轉(zhuǎn)為WINDOWS下的項(xiàng)目方式進(jìn)行仿真

　　(三十七)、(1)主菜單文件|新建項(xiàng)目,在新建項(xiàng)目時(shí),前一個(gè)項(xiàng)目自動(dòng)關(guān)閉.

　　(三十八)、(2)加入模塊文件時(shí),選擇要調(diào)試的程序文件名,將文件加入項(xiàng)目.

　　(三十九)、(3)將項(xiàng)目存盤.

　　(四十)、(4)編譯,運(yùn)行,調(diào)試項(xiàng)目.

　　(四十一)、2保存項(xiàng)目

　　(四十二)、將用戶項(xiàng)目存盤。用戶在編譯項(xiàng)目時(shí),自動(dòng)存盤.

　　(四十三)、注意:當(dāng)用項(xiàng)目仿真時(shí),系統(tǒng)要求項(xiàng)目文件,模塊文件,包含文件在同一個(gè)目錄(文件夾)下.

　　(四十四)、3新建項(xiàng)目

　　(四十五)、當(dāng)用戶開始新的任務(wù)時(shí)，應(yīng)新建一個(gè)項(xiàng)目，在項(xiàng)目中，設(shè)置所用仿真器類型，POD類型，加入用戶程序(模塊)。

　　(四十六)、4項(xiàng)目另存為

　　(四十七)、將項(xiàng)目換名存盤,此方法只是將項(xiàng)目用另一個(gè)名字,而不會(huì)將項(xiàng)目中的模塊和包含文件換成另一個(gè)名字存盤.如果想將整個(gè)項(xiàng)目及模塊存到另一個(gè)地方,請用復(fù)制項(xiàng)目

　　(四十八)、5復(fù)制項(xiàng)目

　　(四十九)、復(fù)制項(xiàng)目，用戶可以將項(xiàng)目中的所有模塊(用戶程序)備份到另一個(gè)地方。在多模塊項(xiàng)目中,用復(fù)制項(xiàng)目功能,可以避免用戶因?yàn)樯購?fù)制某些模塊,而造成項(xiàng)目編譯不能通過.方便用戶對程序進(jìn)行管理.項(xiàng)目欄中為當(dāng)前被復(fù)制項(xiàng)目,包括項(xiàng)目中各模塊,包含文件,如果不是復(fù)制當(dāng)前項(xiàng)目,可以通過[瀏覽]找到所要復(fù)制的項(xiàng)目,[到目標(biāo)路徑]中為項(xiàng)目復(fù)制到何處,可以通過其后的[瀏覽]指定將項(xiàng)目復(fù)制到其它地方.

　　(五十)、6調(diào)入目標(biāo)文件

　　(五十一)、裝入用戶已編譯好目標(biāo)文件。調(diào)入已經(jīng)編譯好的目標(biāo)文件,地址選擇一般為缺省地址(由編譯器定).如果想在當(dāng)前項(xiàng)目已編譯好的二進(jìn)制代碼中插入。一段其它代碼,可以去掉”缺省地址”前的選擇.然后填入開始插入的地址和結(jié)束地址。用調(diào)入目標(biāo)文件的方法,可以調(diào)試已有的二進(jìn)制代碼程序.而不需要源程序.

　　(五十二)、直接調(diào)入目標(biāo)文件進(jìn)行仿真的方法是:在新建的項(xiàng)目中,設(shè)置仿真器類型,仿真頭類型,CPU類型;調(diào)入目標(biāo)文件.(不要用加入模塊方式,而是直接調(diào)入文件)打開CPU窗口,在CPU窗口中就可以看見目標(biāo)文件反匯編生成的程序。程序停在與CPU相關(guān)的地址上(51系列停在0000H處,96系列停在2080H)。這樣就可以單步或全速調(diào)試程序了.[16]

　　(五十三)、7保存目標(biāo)文件

　　(五十四)、將用戶編譯生成的目標(biāo)文件存盤。對于按項(xiàng)目方式仿真的用戶,系統(tǒng)將程序編譯正確后,會(huì)根據(jù)用戶在仿真器|仿真器設(shè)置下[目標(biāo)文件]中設(shè)置的格式,將生成的二進(jìn)制代碼存盤.如果用戶是用調(diào)入目標(biāo)文件方式進(jìn)行仿真,并且對目標(biāo)碼進(jìn)行了修改.就可以用文件|保存目標(biāo)文件方式存盤.

　　(五十五)、查找

　　(五十六)、1.查找

　　(五十七)、在當(dāng)前窗口中查找符號(hào)，字串。可以指定區(qū)分大小寫方式，全字匹配方式，可以向上/向下查找。

　　(五十八)、2.替換

　　(五十九)、在當(dāng)前窗口查找相應(yīng)文字，并替換成指定的文字，可以指定區(qū)分大小寫方式和全字匹配方式查找，可以在指定處替換，也可以全部替換。

　　(六十)、3.查找下一個(gè)

　　(六十一)、查找文字符號(hào)下一次出現(xiàn)的地方

　　(六十二)、4.項(xiàng)目中查找

　　(六十三)、在項(xiàng)目所有模塊(文件)中查找符號(hào)，字串。在項(xiàng)目所包含的文比較多時(shí)，用此方法可以很方便地查到字串在什么地方出現(xiàn)。

　　(六十四)、5.轉(zhuǎn)到指定行

　　(六十五)、將光標(biāo)轉(zhuǎn)到程序的某一行。

　　(六十六)、6.轉(zhuǎn)到指定地址/標(biāo)號(hào)將

　　(六十七)、光標(biāo)轉(zhuǎn)到指定地址或標(biāo)號(hào)所在的位置。

　　(六十八)、7.轉(zhuǎn)到當(dāng)前PC所在行將

　　(六十九)、光標(biāo)轉(zhuǎn)到PC所在的程序位置。

　　(七十)、項(xiàng)目(P)[13]

　　(七十一)、1.編譯

　　(七十二)、編譯當(dāng)前窗口的程序。如有錯(cuò)誤，系統(tǒng)將會(huì)指出錯(cuò)誤所在的位置。

　　(七十三)、2.全部編譯

　　(七十四)、全部編譯項(xiàng)目中所有的模塊(程序文件)，包含文件。如有錯(cuò)誤系統(tǒng)會(huì)指出錯(cuò)誤所在位置。

　　(七十五)、3.加入模塊文件

　　(七十六)、在當(dāng)前項(xiàng)目中添加一個(gè)模塊。

　　(七十七)、4.加入包含文件

　　(七十八)、在當(dāng)前項(xiàng)目中添加一個(gè)包含文件

　　2.2硬件組成、要求

　　本系統(tǒng)由紅外發(fā)射、紅外接收、人體探測器、串口、為控制芯片51系列單片機(jī)、報(bào)警器(聲、光報(bào)警器)等。用51系列單片機(jī)AT89C2051做報(bào)警器的主控部分，由低電壓、低功耗的單片機(jī)、集成紅外發(fā)射電路、集成紅外接收電路、串行接口電路及電位器，系統(tǒng)硬件電路框圖如圖2.3所示。

　　人體檢測裝置

　　紅外發(fā)射裝置

　　89C51控制芯片

　　RS232遠(yuǎn)程輸出串口

　　聲音報(bào)警器

　　光報(bào)警器

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控中心

　　紅外接受裝置

　　245

　　圖2.3

　　(1)89C51芯片

　　89C51芯片是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是系統(tǒng)的控制部分，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的指揮中心。89C51主要的功能有：對紅外發(fā)射裝置的發(fā)射的頻率、發(fā)射的次數(shù)，紅外接受裝置的紅外接受及紅外信號(hào)的檢測的控制，對主動(dòng)紅外裝置和人體檢測分別的控制;當(dāng)前端防區(qū)有非法入侵時(shí)，分別啟動(dòng)聲光報(bào)警器發(fā)出蜂鳴和閃爍報(bào)警信號(hào)，同時(shí)將報(bào)警信號(hào)通過RS232串口傳送到遠(yuǎn)方的總控制中心的PC，可以顯示報(bào)警防區(qū)、聯(lián)動(dòng)警號(hào)、等設(shè)備。

　　(2)紅外發(fā)探測裝置

　　紅外發(fā)射接收裝置是整個(gè)系統(tǒng)的“眼睛”。它布置在被監(jiān)視場所的某一位置上，使其視場角能覆蓋整個(gè)被監(jiān)視的各個(gè)部位。把它監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)殡娦盘?hào)，傳送給控制中心的單片機(jī)上。紅外技術(shù)在防盜報(bào)警方面的應(yīng)用主要有兩種:主動(dòng)紅外探測和被動(dòng)紅外探測:

　　①人體紅外檢測裝置

　　當(dāng)入侵者進(jìn)入紅外線警戒區(qū)時(shí)，其自身輻射的紅外能量，通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦到紅外探測器上，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，放大濾波后分成兩路，一路送入微安表指示紅外信號(hào)，另一路經(jīng)過電平鑒別后(降低誤報(bào)率)送到脈沖邏輯電路，判別為正常的入侵信號(hào)即觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。人體輻射出的特定波長的紅外線，將其轉(zhuǎn)換為與人體運(yùn)動(dòng)速度、距離、方向等有關(guān)的低頻電信號(hào)。紅外探測器的優(yōu)點(diǎn)是僅對人體運(yùn)動(dòng)敏感，對其它運(yùn)動(dòng)體不敏感。缺占是易受冷熱氣流的影響，尤其是當(dāng)環(huán)境溫度接近人的體溫時(shí)，誤報(bào)率較高。被動(dòng)紅外探測:大家知道，人本身就是一個(gè)紅外源，被動(dòng)紅外探測的基本原理就是利用特殊的紅外接收元件感應(yīng)人體發(fā)出的紅外源，從而判斷是否有人進(jìn)人監(jiān)控區(qū)域。被動(dòng)紅外探測器主要適用于防范出人口、房間等場合。

　�、谥鲃�(dòng)紅外檢測裝置

　　設(shè)置一個(gè)紅外線發(fā)謝器，一個(gè)紅外線接收器，在正常情況下，發(fā)謝器發(fā)出的紅外線被接收器接收，不報(bào)警;當(dāng)有人侵人時(shí)，發(fā)出的紅外線被遮擋住，接收器收不到紅外線，就發(fā)出報(bào)警。被動(dòng)紅外探測是當(dāng)入侵者進(jìn)入紅外線警戒區(qū)時(shí)，其自身輻射的紅外能量，通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦到紅外探測器上，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，放大濾波后分成兩路，一路送入微安表指示紅外信號(hào)，另一路經(jīng)過電平鑒別后(降低誤報(bào)率)送到脈沖邏輯電路，判別為正常的入侵信號(hào)即觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。

　　④聲光報(bào)警器

　　聲音報(bào)警器主要作用是一旦有人非法進(jìn)入我們設(shè)定的報(bào)警區(qū)域，聲音報(bào)警器在接到控制器的報(bào)警信號(hào)后，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出持續(xù)的鳴叫，對不法分子起到恫嚇作用，同時(shí)也是向周圍的人發(fā)出告警信息。而光報(bào)警器主要作用是用在晚上，一旦接受到報(bào)警信息，光報(bào)警器就會(huì)發(fā)出持續(xù)的閃爍，同樣是對非法闖入者的恫嚇和對周圍的人發(fā)出告警信息。

　　(4)RS-232串行通信口

　　RS-232串行通信口主要用于監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心之間串行通信：監(jiān)控系統(tǒng)一旦發(fā)出報(bào)警信號(hào)，就可以通過RS-232串行通信口將報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的監(jiān)控中心。同時(shí)，遠(yuǎn)處的監(jiān)空中心也可以將控制信號(hào)從發(fā)送到此監(jiān)控系統(tǒng)上去。RS-232串行通信口起到一個(gè)通信“橋梁”的作用。

　　(5)遠(yuǎn)處監(jiān)控中心

　　各處的監(jiān)控系統(tǒng)一旦發(fā)出報(bào)警信號(hào)，就立刻傳輸?shù)竭h(yuǎn)處監(jiān)控中心，此時(shí)遠(yuǎn)出的監(jiān)控中心可以詳細(xì)的了解到報(bào)警地點(diǎn)具體報(bào)警情況，并相應(yīng)發(fā)出控制指令，用于遠(yuǎn)程控制。

　　2.3控制軟件的設(shè)計(jì)方案

　　2.3.1軟件功能

　　運(yùn)用51系列系列單片機(jī)豐富的片內(nèi)資源和簡潔的內(nèi)核指令，可以編制出性能優(yōu)良的源程序。利用系列單片機(jī)的捕獲功能，系統(tǒng)初始化后將CPU置于省電模式，等待,捕獲脈沖并產(chǎn)生中斷喚醒程序。在中斷服務(wù)程序里先進(jìn)行脈沖計(jì)算、時(shí)間判斷等處理，若判斷有人通過，則通過串行通訊模塊向通信器發(fā)送出標(biāo)志位置的編碼信號(hào)，為了保證檢測裝置工作的可靠性，單片機(jī)在連續(xù)計(jì)算得到3個(gè)25HZ的脈沖信號(hào)后，才斷定有人通過。然后延時(shí)等待應(yīng)答信號(hào)或根據(jù)需要發(fā)出其它設(shè)備的控制信號(hào)。

　　2.3.2軟件工作流程圖

　　有人?

　　上電初始配置

　　清除報(bào)警信

　　采集被動(dòng)檢測電路

　　開啟報(bào)警器

　　開起主動(dòng)檢測器

　　設(shè)延時(shí)1S

　　發(fā)出開啟主動(dòng)檢測信號(hào)

　　有信號(hào)?

　　開啟聲光報(bào)警

　　延時(shí)T1秒

　　關(guān)閉主動(dòng)發(fā)射裝置

　　檢測主動(dòng)檢測信號(hào)

　　延時(shí)時(shí)間=T1

　　延時(shí)T2

　　圖2.1

　　3系統(tǒng)調(diào)試過程

　　3.1硬件電路的安裝調(diào)試

　　3.1.1元器件的測試

　　在安裝之前，我們首先對所用到的元器件進(jìn)行測試，不同的元器件采用不同的方法：

　�、俜澍Q器：

　　紅線接正極，黑線接負(fù)極，通5伏電壓，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。用萬用表測量其工作電流，為10毫安，所以要在蜂鳴器在系統(tǒng)應(yīng)用中能正常工作,系統(tǒng)必須為蜂鳴器提供的電流能力為15毫安。

　�、贚ED：

　　LED作為閃爍光極管員器件，采用Ф10的紅色發(fā)光二極管，使用前串接電位器，測量其管壓降及工作電流，確定壓降為2.0V，電流為15毫安時(shí)最符合要求。

　　③人體的紅外探測器：

　　我們在應(yīng)用中采用集成化的檢測器。它采用12V的電壓供電，經(jīng)供電測試，當(dāng)紅外探測器前之110度的夾角范圍內(nèi)伸手和人出現(xiàn)時(shí)輸出信號(hào)已經(jīng)出現(xiàn)。

　�、苤鲃�(dòng)探測裝置：

　　給主動(dòng)紅外探測裝置通電，并發(fā)出紅外信號(hào)后經(jīng)示波器的觀察，接受輸出在小于5米時(shí)，可以探測到有效信號(hào)。

　　3.1.2制版焊接

　　第一步:

　　取萬用板一塊，對元器件在萬用板進(jìn)行布局安排，其具體分布示意圖如圖所示：

　　第二步:

　　按正常步驟安裝焊接元件,其中,89C51安裝IC底座,以便于防真調(diào)試。

　　第三步:

　　電路連接:對照電器原理圖,用短路線逐根進(jìn)行焊接,同時(shí)要做必要的保護(hù)。我們在電路在連接的過程中，電線紅線作正極,黑線作負(fù)極，這樣便于電路的檢查。另外需要我們注意的是，導(dǎo)線要用粗導(dǎo)線連接。等一切都連接完畢后,用萬用表對各個(gè)管角和焊點(diǎn)進(jìn)行測量。在測量過程中,我們分別發(fā)現(xiàn)有一處脫焊的情況和一處漏焊的情況。對于漏焊的情況，我采取補(bǔ)焊，而脫焊的情況，我們采取重新焊接。

　　3.1.3整個(gè)系統(tǒng)的通電測試

　　第一步：檢查硬件電路

　　通電前，首先對從電源到地進(jìn)行電阻測量，以確定整個(gè)電路無短路情況。我們在測量的過程中，發(fā)現(xiàn)焊接板有一處短路。原因是兩個(gè)電位器焊接有誤。于是重新焊接，問題得到解決。

　　第二步：對整個(gè)系統(tǒng)供電

　　我們在確定整個(gè)電路沒有短路情況之后，對整個(gè)硬件電路開始供電，同時(shí)對集成的紅外發(fā)射和接受裝置IC也通電。

　　第三步：逐點(diǎn)測量電壓

　　此時(shí)，我們用萬用表測量各點(diǎn)電壓，以確保各個(gè)元器件都在正常的工作電壓下工作。經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，所有的元器件都在自己正常的工作電壓下工作。

　　第四步：系統(tǒng)運(yùn)行并利用偉福仿真器進(jìn)行模擬仿真。

　　以上各步驟經(jīng)檢查無誤后，我們開始利用偉福仿真器進(jìn)行仿真運(yùn)行整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)連接后，仿真老是報(bào)設(shè)置錯(cuò)誤,檢查連接和設(shè)置完全正確,換用仿真器內(nèi)部時(shí)鐘工作正常,但用目標(biāo)板的時(shí)鐘就報(bào)錯(cuò),分析認(rèn)為,是目標(biāo)板晶振問題,檢查發(fā)現(xiàn)晶振有一腳有虛焊現(xiàn)象,經(jīng)重新焊接，整個(gè)系統(tǒng)開始運(yùn)行起來了!

　　3.2軟件調(diào)試

　　3.2.1報(bào)警裝置的調(diào)試

　　報(bào)警器采用定時(shí)器的得到方波輸出,選用不同的時(shí)間常數(shù)可以得到不同的報(bào)警聲音頻率.首先我們對聲音報(bào)警器的進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試中，聲音報(bào)警器部分工作流程圖如圖3.2所示

　　置報(bào)警輸出

　　設(shè)時(shí)常數(shù)T及定時(shí)器計(jì)時(shí)常數(shù)(50ms)

　　開定時(shí)器T0

　　打開T0中斷

　　重置T0定時(shí)常數(shù)(50ms)

　　設(shè)常數(shù)T-1=0?

　　報(bào)警輸出腳取反

　　重置時(shí)常數(shù)T

　　中斷返回

　　報(bào)警子程序流程圖

　　T0中斷流程圖

　　圖3.2

　　取反

　　初始值

　　我們按照流程圖如圖3.2的工作方式進(jìn)行調(diào)試，聲音報(bào)警器的工作頻率有低到高,由主觀聽報(bào)警聲音來確定合適的蜂鳴頻率,經(jīng)反復(fù)比較,感覺聲音報(bào)警器的閃爍頻率為2HZ時(shí)，報(bào)警器報(bào)警效果達(dá)到最佳，所以聲音報(bào)警器的工作頻率我們選為2HZ,此時(shí)時(shí)常數(shù)確定為#0AH.

　　同樣地，我們對光報(bào)警器LED閃爍工作頻率進(jìn)行測試，經(jīng)反復(fù)測試，當(dāng)光報(bào)警器的工作頻率為1.5HZ的光閃爍效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

　　3.2.2人體紅外探測裝置的調(diào)試

　　外圍電路連接完畢后,我們對人體紅外探測裝置及整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)供電,同時(shí)我們用偉福仿真器來監(jiān)視人體紅外裝置的報(bào)警信號(hào).經(jīng)反復(fù)測試,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)我們用手或身體在人體紅外探測裝置前120度夾角范圍內(nèi)前后距離不超過6米出現(xiàn)時(shí),就較靈敏的探測到報(bào)警輸出信號(hào).

　　3.2.3主動(dòng)紅外探測裝置

　　主動(dòng)紅外裝置分成了兩個(gè)部分,一個(gè)是紅外發(fā)射裝置,另一個(gè)是紅外接收裝置.我們首先控制紅外發(fā)射電路工作，然后檢查紅外接受輸出，發(fā)現(xiàn)，紅外接受已有信號(hào)輸出，說明主動(dòng)紅外探測已能正常工作.

　　然后，我們采用人手模擬移動(dòng)來阻擋紅外通道，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用手擋住紅外通道時(shí)，紅外接受信號(hào)消失.為了模擬真實(shí)情況，提高主動(dòng)紅外探測的靈敏度，我們又對紅外發(fā)射循環(huán)間隔、紅外發(fā)射和接收的距離進(jìn)行調(diào)整，使在比正常人體移動(dòng)速度略快地去阻擋紅外發(fā)射通道時(shí)，保證能夠得到接受信號(hào)的變化。經(jīng)大量反復(fù)試驗(yàn)，最終確定主動(dòng)紅外的工作循環(huán)檢測間隔為50ms，每次探測時(shí)間約20ms，這樣就可以得到靈敏度很高，同時(shí)又能非常省電的工作。另外，發(fā)射和接收在5米內(nèi)時(shí)，裝置可以正常的工作，若真正應(yīng)用于實(shí)用環(huán)境，距離顯得有點(diǎn)短，應(yīng)考慮加大功率。

　　3.3系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果

　　當(dāng)整個(gè)電路的各個(gè)部件及裝置安裝完畢后，我們對整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)開始系統(tǒng)調(diào)試。

　　首先，我們對各個(gè)接點(diǎn)進(jìn)行檢查，以確定電路無斷路情況，確保系統(tǒng)的正常工作。然后對整個(gè)系統(tǒng)開始供電，同時(shí)開啟偉福仿真器以監(jiān)視人體紅外探測裝置和主動(dòng)紅外探測裝置的報(bào)警信號(hào)。供電后，我們用萬用表測量各器件在工作狀態(tài)下電壓和電流情況，以確保各器件在各自額定工作電壓或電流下正常工作。經(jīng)檢測得知：人體紅外檢測裝置和主動(dòng)紅外檢測裝置的工作電壓分別為11.8V、12.1V，基本上在其正常工作電壓下工作的。蜂鳴器的工作電壓為5伏電壓，測量其工作電流為16毫安，所以要在蜂鳴器在系統(tǒng)中也能正常工作。LED作為閃爍光極管紅色發(fā)光二極管，測量其管壓降及工作電流，其定壓降為2.0V，電流為15毫安，非常符合正常工作要求。

　　對人體紅外探測裝置經(jīng)反復(fù)測試,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)我們用手或身體在人體紅外探測裝置前120度夾角范圍內(nèi)前后距離不超過6米出現(xiàn)時(shí),就較靈敏的探測到報(bào)警輸出信號(hào).

　　對主動(dòng)紅外探測裝置，首先，我們采用人手模擬移動(dòng)來阻擋紅外通道，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用手擋住紅外通道時(shí)，紅外接受信號(hào)消失.為了模擬真實(shí)情況，提高主動(dòng)紅外探測的靈敏度，我們又對紅外發(fā)射循環(huán)間隔、紅外發(fā)射和接收的距離進(jìn)行調(diào)整，使在比正常人體移動(dòng)速度略快地去阻擋紅外發(fā)射通道時(shí)，保證能夠得到接受信號(hào)的變化。系統(tǒng)經(jīng)整體測試結(jié)果表明，被動(dòng)紅外探測距離為6米的時(shí)候，探測效果最佳，對于主動(dòng)紅外探測，紅外發(fā)射裝置與紅外接受裝置之間的距離為5米時(shí)，探測效果達(dá)到最佳。

　　結(jié)束語

　　經(jīng)過三個(gè)多月的努力，紅外監(jiān)控系統(tǒng)由單個(gè)的元器件到今天硬件電路系統(tǒng)，從當(dāng)初的系統(tǒng)圖紙到今天的具體實(shí)現(xiàn)，我們成功了!我們所做紅外綜合監(jiān)控系統(tǒng)和一般的監(jiān)控系統(tǒng)相比，有其自身的優(yōu)勢：

　　首先，本系統(tǒng)具有良好的隱蔽性和防破壞性。由于本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)是利用人眼不可見的紅外光束組成監(jiān)控區(qū)域，所以具有極強(qiáng)的保密性和可靠性。其次，本系統(tǒng)具有很高的靈敏度：對人體紅外探測裝置經(jīng)反復(fù)測試,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)我們用手或身體在人體紅外探測裝置前120度夾角范圍內(nèi)前后距離不超過6米出現(xiàn)時(shí),就較靈敏的探測到報(bào)警輸出信號(hào).對主動(dòng)紅外探測裝置，我們首先采用人手模擬移動(dòng)來阻擋紅外通道，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用手擋住紅外通道時(shí)，紅外接受信號(hào)消失.為了模擬真實(shí)情況，提高主動(dòng)紅外探測的靈敏度，我們又對紅外發(fā)射循環(huán)間隔、紅外發(fā)射和接收的距離進(jìn)行調(diào)整，使在比正常人體移動(dòng)速度略快地去阻擋紅外發(fā)射通道時(shí)，保證能夠得到接受信號(hào)的變化。另外，紅外監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性，無論黑夜還是白天以及外界環(huán)境的變化對系統(tǒng)得影響都比較小。

　　總之，紅外監(jiān)控防盜系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，安全節(jié)能，可及時(shí)自動(dòng)的發(fā)現(xiàn)和判斷被測范圍內(nèi)是否有被測目標(biāo)出現(xiàn)，并將可以預(yù)見，此產(chǎn)品一旦上市,它將極大地改善現(xiàn)有產(chǎn)品的實(shí)用性可靠性和用戶的安全性。本系統(tǒng)除用于倉庫、門窗、圍墻、柵欄防盜報(bào)警外，也可用于其他需要監(jiān)控的場合。

　　同時(shí)，在我們在測試過程中也發(fā)現(xiàn)，此系統(tǒng)的紅外發(fā)射裝置的發(fā)射距離只有6米左右，如果我們將此產(chǎn)品投入使用，我們必須有進(jìn)一步的改進(jìn)。同時(shí)，我們的系統(tǒng)所做的測試都是以單點(diǎn)測試為主，對實(shí)用過程中的多點(diǎn)監(jiān)控，我們還有待于進(jìn)一步的測試和研究。

　　致謝

　　在論文完成之際，謹(jǐn)向?yàn)榇苏撐膬A注了大量心血和提供了大量幫助的老師和同學(xué)表示深深的謝意。

　　首先我要向我的導(dǎo)師張勇老師表示衷心的感謝，本論文的選題和具體工作是在張老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從最初的畢設(shè)資料的查詢和開題報(bào)告的撰寫，到電路原理圖的繪制，一直到最后程序的調(diào)試以及畢業(yè)論文的最后成稿，張老師給了我們可以說是無微不至的關(guān)心和關(guān)懷。通過這近一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我們豐富和加深了我們的專業(yè)知識(shí)，而且增強(qiáng)了我們動(dòng)手的能力，可以說是受益匪淺。

　　同時(shí)還要感謝我的同學(xué)及好友賈福康和楊學(xué)冬在硬件設(shè)計(jì)過程中對我們的幫助。最后，向所有評(píng)閱論文的老師、教授、專家和學(xué)者們表示最誠摯的謝意!

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