学士学位论文 第4章 系统设计
4.1 概述
本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理和用户操作。
该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。电路结构做成可划分为：热释电红外传感器、家庭智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。
就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、在线调试等几个阶段，就本设计来说也包括这些过程。它们的进程框图如图4-1 所示。
固化程序、应用系统独立运行 完成研制 图4-1 单片机应用系统研制过程框图
排出故障、修正软件 联机仿真调试 硬件研制 软件设计 选机型，划分软、硬件 明确任务 开始 -18-
学士学位论文 4.2 总体设计
从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传探头电路、报警电路、单片机、复位电路、LED显示控制电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图4-2总体设计框图所示：
复位电路 CPU AT89 S51 驱动 LED数字显示 驱动 LED发光显示 信号检测电路 放大 驱动 报警执行电路
图4-2 总体设计框图
处理器采用51系列单片机AT89S51。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出ＴＴＬ 电平至AT89S51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，然后通过ＬＥＤ显示报警次数，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警。
4.3 系统硬件选择
从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： AT89S51、热释电红外传感器、LED、按键、反相器74LS04、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复位电路等等。
元器件选择与制作：
元器件清单见附录C所示
4.4 硬件电路实现
经分析本设计的电路原理图见附图C所示。
4.5 软件的程序实现
按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图4-3所示；
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学士学位论文 入口
N
声光报警是否持续10秒 N 显示报警的次数且启动声光报警电路开始报警 监测外部有无信号输入 初始化 Y Y
Y 声光报警结束，LED 显示出报警次数 是否还有检测信
号等待下次报警 N 结束 图4-3 主程序工作流程图
本主程序实现的功能是：当单片机检测到外部热释点传感器送来的脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后，驱动声光报警点路开始报警，报警持续10秒钟后自动停止报警，同时显示出报警次数以便人们查询，然后程序开始循
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学士学位论文 环工作，检测是否还有下次触发信号，等待报警从而使报警器进入连续工作状态。同时，利用中断方式可以实现报警持续时间未到10秒时，用手工按键停止的声光报警的作用。
手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如下图4-4所示；
图4-4 中断服务程序工作流程图
中断返回 关中断、保护现场 中断源发出中断申请 INTO/端有输入信号关闭报警 恢复现场、关中断 1. 主程序清单如附录B所示
其中，10秒钟的定时采用定时器T0定时工作在方式1，单片机晶振Fosc=12MHz，所以机器周期T=12×t0=12×(1/12MHz)=1us 设定时器T0初始值为X，则：(2∧16-X)×1us=50ms 从而可知定时器T0初始值X= 65536-50000=15536=3CB0H,在此用50H、51H单元分别进行1秒和10秒的计数，它们内的赋值分别为14H、0AH ，T0的初值置为TL0=0B0H、TH0=3CH。
2. 外部中断INTO服务程序：
PINT0:CLR EX0 ;外部中断0服务程序开始，屏蔽外部中断 PUSH PSW PUSH ACC
JNB P3.2,LN ;监测是否有中断输入 LN: LCALL DELAY ;延时消抖 JNB P3.2,LN1
AJMP LN2 ; 无中断输入，中断返回
LN1:
SETB P3.0 CLR P3.1
CLR P1.2 ;使报警结束，绿指示灯亮 POP ACC
POP PSW
SETB EX0 ;开放外部中断0
LCALL LP ;在中断继续检测是否有输入信号
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学士学位论文 LN2:RETI
以上程序所编写的程序，通过Keil 编译软件已经编译通过，同时运行效果
已经通过仿真软件Proteus仿真，可以达到预定设计的目的，仿真效果图如下图4.5所示 ；
图4-5 结果仿真效果图
通过仿真图可以看出,该设计程序的结果达到了预期的目的,通过多次调试和修改，且在程序设计过程中应考虑到各方面的干扰以及输入输出信号在工作中的不稳定因素，都应该在程序设计或硬件外围电路中对这些干扰和不稳定因素进行消除和稳定。在本设计中已经对外部输入信号和按键中断进行了软件消抖和防干扰处理，本设计在设计过程中，应该考虑的问题和因素都已经进行了对应的处理，所以，一些隐患在设计过程中都已经消除了，根据仿真实现了设计功能，同时，根据原理图作出相应的PCB图，如下图4-6所示；
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