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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业本科毕业设计本科毕业设计( (论文论文) )(2012 届)论文题目论文题目 基于 51 单片机的智能门铃设计 (英文) The Design of Smart doorbell based on 51 single-chip 所在学院 电子信息学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 2012 年 月 日精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业基于基于 5151 单片机的智能门铃设计单片机的智能门铃设计2012 年 4 月摘摘 要要随着科技的发展，智能门铃在生活中会越来越多，智能门铃替代门铃的主要方式有智能识别与
2、无线通信功能。无线门铃的英文名称是 wireless door phone 或精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业wireless doorbell，又称无线遥控门铃或遥控门铃。无线门铃是利用民用无线技术（、 、 、2.4G 等）开发出来的一类。一般的无线门铃有效传输距离约 40 米。近年来采用 2.4G 频率无线传输视频或语音信号，传输距离在无障碍环境下传输距离可达 400米。无线门铃不需要布线，安装简单灵活，但是传输距离受传输距离和现场环境影响较大。有线门铃正好与之相反。本课题采用传统的电路设计方法，为设计智能门铃系统，首先从单片机外围电路、红外热释传感器电路、LED 数码管电路、R
3、S485 通信接口电路以及电源供电电路对系统的硬件进行了设计；然后从主程序结构，显示程序及串行通信程序等方面介绍了智能门铃的软件设计；最后总结设计的经验与教训，进一步认识设计的不足方面。 关键词：关键词：单片机；A/D 转换；LED 数码管；智能门铃AbstractWith the development of science and technology, intelligent doorbell in life, more and more intelligent identification and wireless communication capabilities, the mai
4、n way of the 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业smart the doorbell alternative doorbell. The English name of the wireless doorbell of wireless door phone, or of wireless affordances are also known as a wireless remote control doorbell, or the remote control doorbell. The wireless doorbell is the use of civilian w
5、ireless technology (Zigbee, WIFI, Bluetooth, 2.4G, etc.) developed a doorbell. The wireless doorbell effective transmission distance of about 40 m. In recent years, using the 2.4G frequency wireless transmission of video or voice signals, the transmission distance transmission distance up to 400 met
6、ers in a barrier-free environment. Wireless doorbell does not require wiring, installation is simple and flexible, but the transmission distance by the transmission distance and on-site environmental impact. Wired doorbell just the opposite.This topic using the traditional circuit design method for
7、the design of intelligent doorbell system, the first single-chip peripheral circuits, infrared pyroelectric sensor circuit, LED digital control circuit, RS485 communication interface circuit and power supply circuit, the hardware of the system, the design; from the main structure, procedures and ser
8、ial communication program introduces the software design of intelligent doorbell; sum up experiences and lessons of the design, and a better understanding of the deficiencies in the design.Key Words: MCU；A/D conversion chip；LED；Intelligent doorbell精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目目 录录 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质
9、文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1 引言引言1.1 本课题的研究意义与背景随着电子技术、微电子技术的飞速发展，微型计算机发展很快，单片机技术成为自动控制技术的核心之一。单片机作为计算机的一个独特的分支，它是在一块芯片上集成了多种功能部件所构成的一台完整的、具有一定功能的单片微型计算机。它打破了典型微型计算机按逻辑功能划分芯片结构的传统概念，以其体积小，功能强，性能价格比高等优点广泛应用于诸多领域，如工业控制系统、智能化仪表、数据采集系统等，单片机技术的开发和应用水平已逐渐成为一个国家工业发展水平的标志之一。智能门铃区别于普通门铃，在于它的智能化，相比
10、其他门铃，增加了人员识别，密码解锁，无线等功能。无线门铃的英文名称是 wireless door phone 或wireless doorbell，又称无线遥控门铃或遥控门铃。无线门铃是利用民用无线技术（、 、 、2.4G 等）开发出来的一类。一般的无线门铃有效传输距离约 40 米。近年来采用 2.4G 频率无线传输视频或语音信号，传输距离在无障碍环境下传输距离可达 400 米。无线门铃不需要布线，安装简单灵活，但是传输距离受传输距离和现场环境影响较大。有线门铃正好与之相反。1.2 智能门铃的设计要求可靠性：系统应保证长期安全的运动。系统中的硬软件及信息资源应满足可靠性设计要求。安全性：系统应
11、具有必要的安全保护和保密措施。抗干扰性：系统应具有较强的抗干扰性，对各类用户的误操作应有提示或自动消除能力。适应性：系统应对不断发展和完善的统计核算方法、调查方法和指标体系具有广泛的适应性。可扩充性：系统中的硬软件应具有扩充升级的余地，不可因硬软件扩充、升级或改型而使原有系统失去作用。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业实用性：注重采用成熟而实用的技术，使系统建设的投入产出比最高能产生良好的社会效益和经济效益。先进性：在实用的前提下，应尽可能跟踪国内外最先进的计算机硬软件技术、信息技术及网络通信技术，使系统具有较高的性能指标。易操作性：贯彻面向最终用户原则，使用户操作简单直观，易于掌握。
12、1.3 研究的主要内容本课题旨在设计一个智能门铃系统，具有人员识别功能，按键解锁等功能，还可以进行无线信号传输，实现智能无线门铃系统设计。实现功能如下：能够根据门铃前是否有人，来决定门铃想闹时间，当人走开始，门铃自动停止响闹；能够通过按键进行人机交换信息；能够通过天线进行远程响闹等。论文的主要安排如下：第一章， 介绍课题研究背景，门铃设计准侧等，最后总结了研究内容。第二章， 系统总体设计，以及各部分选型设计。第三章， 系统具体硬件设计，包括单片机外围电路设计，显示电路设计，红外采集电路设计等等。第四章， 系统软件设计，系统总体流程图设计，采集软件设计，按键扫描与LED 数码管显示等。第五章，
13、系统调试。第六章， 总结。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 2 智能门铃的设计方案智能门铃的设计方案2.1 系统的方案分析 智能门铃系统 门铃AT89C51 单片机控制电路ADC0809红外热释LED 数码管485 接口电路与天线图 2.1 智能门铃的结构框图如图 2.1 所示，本系统包含 AT89C51 单片机与其控制电路，红外数据采集模块（红外热释与 ADC0809） ，显示电路，以及远程数据传输模块，及门铃。单片机与其控制电路：主要实现各部分电路控制，以及数据核心处理。远程数据传输模块：主要实现门铃信号进行远程数据传输。LCD 电路：主要提供信息提示等。门铃：实现通报功能。2.
14、2 单片机的选型在本设计中单片机是系统的控制核心，因此，单片机的选择，对于所设计系统的实现以及功能的扩展有着很大的影响。单片机种类很多，在众多 51 系列单片机中，较为常用的是 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机。AT89C51 片内4KROM 是 Flash 工艺的，使用专用的编程器自己就可以随时对单片机进行电擦除和改写，片内有 128 字节的 RAM。AT89C51 已满足本次设计的要求，同时我们对于这个单片机芯片也较为熟悉，因此，在本次设计中选用了 ATMEL 公司的AT89C51 单片机。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.3 热释红外本文采用 RE2000B 构成热
15、释红外传感器，热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm 的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大 70分贝以上，这样就可以测出 1020 米范围内人的行动。2.4
16、 显示方案（1）七段 LED 数码显示在单片机系统中，发光二极管(LED)常常作为重要的显示手段。LED 显示器内部由 7 段发光二极管组成，因此亦称之为七段 LED 显示器，由于主要用于显示各种数字符号，故又称之为 LED 数码管。每个显示器还有一个圆点型发光二极管，用于显示小数点。但其显示并不是很直观，同时编程相对复杂，可显示字符比较少。（2）液晶显示模块芯片LCD 为英文 Liquid Crystal Display 的缩写，即液晶显示器，是一种数字显示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。在实际应用中，用户很少直接设计 LCD 显示器驱动接口，一般是直接使用专用
17、的 LCD 显示驱动器和 LCD 显示模块。其中，LCD 显示模块 LCM（Liquid Crystal Display Module）是把 LCD 显示器、背景光源、线路板和驱动集成电路等部件构成一个整体，作为一个独立的部件使用，具有功能较强、易于控制、接口简单等优点，在单片机系统中应用较多。而本次选择的 12864 液晶，具有成本低廉、易于控制、接口简单等优点，已经成为单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.5 A/D 转换方案A/D 转换采用 ADC0809。ADC0809 由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D 转换器和
18、一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3 硬件设计硬件设计3.1 硬件设计根据上述的芯片资料和方案的对照考虑，确定基于 51 单片机的智能门铃设计，如图 3-1 所示。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-M ay-2012 Sheet of File:C:Documents and SettingsAdm
19、inistrator中中ST中中中中中中中51中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中08010173.DdbDrawn B y:EA /VP31X119X218RE SET9RD17WR16INT 012INT 113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSE N29AL E/P30TX D11RX D10GN D20Vcc40U1AT 89S52Y111.0592MC130pFC23
20、0pFVC C+C310uFR110KKRRSTVC CVC CP00P01P02P03P04P05P06P07VC CC6104P20P21P22P23P24P25P26P27P10P11P12P13P14P15P16P17P33P37R191KBCEQ99015P37VC CLS1SPE AKE R123J3CO N3VC C12345678910111213141516171819201286420PINVC CR1020KR114K 7P20P21P22P00P01P02P03P04P05P06P07P23P24P25R121KBCEQ109015P2612GN DCO N2K1SW
21、-PBK2SW -PBK3SW -PBK4SW -PBK5SW -PBK6SW -PBK7SW -PBK8SW -PBK9SW -PBK10SW -PBK11SW -PBK12SW -PBK13SW -PBK14SW -PBK15SW -PBK16SW -PBP10P11P12P13P14P15P16P17RO1RE2DE3DI4VC C8B7A6GN D5U2SP485RP26RODIVC CR2100RODI123HW RSCO N3VC CP20IN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-58IN-312-714lsb2-817IN-42EO C
22、7IN-53AD D-A25IN-64AD D-B24AD D-C23IN-75AL E22ref(-)16EN ABLE9STA RT6ref(+)12CL OCK10Vcc11GN D132-615U2AD C0809IN0P30P31P32P33P34P35P36VC CP10P11P12P13P14P15P16P171CL R1D12CL K131PR E4Q15Q16GN D7Q28Q292PR E10CL K211D2122CL R13VC C14U374L S74VC CAL EVC CCL KCL KVC CIN1IN2IN3IN4IN5IN6IN712345678TX 18
23、H EAD ER12345678TX 28 H EAD ERP37VC CVC C123456JPJDQBCEQ109015VC CR211KD1DIO DE12220VCO N212MLCO N2图 3-1智能门铃电路图在设计中，用了两个主要元件：控制芯片 AT89C51 单片机和模拟数字转换器ADC0809。其中控制芯片 AT89C51 单片机的控制功能能满足电路功能实现的要求，它主要实现两个功能：1.通过 P3.0、P3.3 对 ADC0809 的引脚 START 和 EOC 的控制来实现模拟数字转换器 ADC0809 的转换开始和结束，并通过 P3.2 对输出允许信号 OE 的控制实现
24、控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据；最后在模拟数字转换结束后通过 P1 口从 ADC0809 的数据输出线 D7-D0 把数据采集进来。2.通过 P0 口把采集进来的 LCD12864 显示，并通过 P2 进行控制 LCD 进行动态显示。另外模拟数字转换器 ADC0809 实现的功能就是完成对采集进来的模拟信号的精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业数字转换。电路中，利用 ADC0809 的 IN0 口将模拟数据采集进来。 ALE 地址锁存允许信号和 START 转换启动信号分别与单片机的 P3.3 及 P3.0 连接，以实现对它的控制；进行 A/D 转换时，采用查询 EOC 的
25、标志信号来检测 A/D 转换是否完毕，若完毕则把数据通过 P1 端口读入，经过数据处理之后在 LCD 上显示。3.2 AT89C51 单片机89C51 系列单片机最早是由 Intel 公司开发和生产的，Intel 公司在 1980 年推出 MCS-51 单片机，也称 89C51 单片机。AT89C51 单片机是 ATMEL 公司 1989年生产的产品，ATMEL 率先把 89C51 内核与 Flash 技术相结合，推出轰动业界的 AT89 系列单片机。本设计采用 ATMEL 生产的 MCS-51 系列的 AT89C51 单片机芯片作为主芯片。MCS-51 单片机所占的市场分额很大，在单片机领域
26、影响力很大，几十年居于单片机领域领头羊地位，其产品大量作为单片机教材范例使用。AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8位微处理器，俗称单片机。该单片机片内含 4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，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
27、芯片中，ATMEL 的AT89C51 是一种高效微控制器，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。AT89C51 是一个低功耗高性能单片机，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，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，AT89C51 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 3.2.1 AT89C51 的引脚图 3-2 为 AT89C51 的引脚图。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-2 AT8
28、9C51 芯片引脚40 只引脚按照其功能来分，可分为 3 类：（1） 电源及时钟引脚：Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。（2） 控制引脚：PSEN、ALE、EA、RESET。（3） I/O 口引脚：P0、P1、P2、P3，为 4 个 8 位 I/O 口的外部引脚。3.2.2 AT89C51 的时钟电路在 AT89C51 芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚 XTAL2，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间的时钟信号的同步，应当引入唯一的公用外部脉冲
29、信号作为各单片机的振荡脉冲。时钟电路如图 3-3 所示。 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-3 AT89C51 时钟电路3.2.3 AT89C51 的复位电路复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或者操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键以重新启动。RST 引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续时间 24 个振荡脉冲周期以上6-7。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。复位电路如图 3-4 所示。 图 3-4
30、AT89C51 复位电路89C51R15VR2KRST89C51R1RST5VC1 a)内部时钟 b)外部时钟精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3.3 ADC0809 电路3.3.1 A/D 转换器芯片 ADC0809 简介 ADC0809 由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。ADC0809 的引脚图如图 3-5 所示。图 3-5 A
31、DC0809 引脚图1、ADC0809 的内部结构ADC0809 的内部逻辑结构图如图 3-6 所示。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-6 ADC0809 内部逻辑结构图 3-6 中多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用一个 A/D 转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对 A、B、C 3 个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连，表3-1 为通道选择表。 表 3-1 通道选择表精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2、信号引脚ADC080
32、9 芯片为 28 引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图 3-5。对 ADC0809 主要信号引脚的功能说明如下：IN7IN0模拟量输入通道ALE地址锁存允许信号。对应 ALE 上跳沿，A、B、C 地址状态送入地址锁存器中。START转换启动信号。START 上升沿时，复位 ADC0809；START 下降沿时启动芯片，开始进行 A/D 转换；在 A/D 转换期间，START 应保持 低电平。本信号有时简写为 ST.A、B、C地址线。 通道端口选择线，A 为低地址，C 为高地址，引脚图中为 ADDA，ADDB 和 ADDC。其地址状态与通道对应关系见表 9-1。CLK时钟信号。ADC0809 的
33、内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为 500KHz 的时钟信号EOC转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。D7D0数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0 为最低位，D7 为最高 OE输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。Vcc +5V 电源。 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Vref参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准
34、。其典型值为+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V).。3.3.2 MCS-51 单片机与 ADC0809 的接口ADC0809 与 MCS-51 单片机的连接如图 3-7 所示。图 3-7 ADC0809 与 MCS-51 单片机的连接电路电路连接主要涉及两个问题。一是 8 路模拟信号通道的选择，二是 A/D 转换完成后转换数据的传送。模拟通道选择信号 A、B、C 分别接 P2.0、P2.1、P2.2） ，而地址锁存允许信号 ALE 由 P2.3 控制，则 8 路模拟通道的地址为 0FEF8H0FEFFH。START 信号接由 P2.4 控制。因为 ADC0809 可直接在
35、 2MHZ 的时钟频率下工作，所以利用单片机的 30脚 ALE 的输出 2MHZ 作为 CLOCK 信号。 （单片机的晶振接 12MHZ）另外参考电压直接利用本系统的 Vcc，因此要求 Vcc 为标准的 5V 电压。3.4 热释红外电路红外线是一种光线，是太阳光线中众多不可见光线中的一种，具有普通光的性质，可以以光速直线传播。红外线由德国科学家霍胥尔于 1800 年发现，又称精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业为红外热辐射(Infrared radiation)。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.751.50m 之间；中红外线，波长为 1.506.0m 之间；远红外线，波长为6.
36、0l000m 之间。随着科学技术的发展，红外线越来越广泛的应用于通讯、军事、航天、医疗、考古、天文、探测等科学领域，即使在日常生活和农业生产中也广泛应用到红外技术。如红外线取暖器、红外自动干手器、红外线报警器、远红外粮食烘干等。热释电红外线传感器是 80 年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。本文以热释电红外线传感器RE200B 为例，介绍它在报警电路中的应用。3.4.1 热释红外线传感器 RE200BRE200B 采用 TO-5 封装形式如图 3-8 所示，正常工作直流
37、电压 3-10V；信号输出电压最小值 2.5V，典型值 4V；噪声输出电压最大 250mV,典型值 90 mV，频率响应 0.3Hz3Hz，增益10Bb。该传感器探测范围平视角 138 度，仰视角 125度。如图 5 所示。在传感器前安装菲涅尔透镜可以增大探测范围，增强传感器工作的稳定性。此传感器工作在 714um 的红外光谱之间。正常工作周围环境温度范围-300-700,储存温度-400800。为了防止传感器工作失灵,防止传感器丢失其物理特性,切勿将传感器置于以下情况或环境中:1、在温度快速变化的环境中。2、在强烈震动的环境中。3、在浓雾环境或者干扰传感器接收红外线的环境中。4、在有流动的腐
38、蚀性气体或海风的环境中。5、暴露在阳光直射的环境中。6、暴露在热风或有热源的环境中。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-8 TO-8 封装图3.4.2 菲涅尔透镜菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。3.4.3 电路组成框图该报警器主要由红外传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路，如下图所示：红外热释传感器信 号 放 大 电 路电压比较器LED 灯延 时 电
39、 路输出精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-9 红外热释传感器电路3.4.4 电路结构组成及原理分析热释红外线传感器 RE200B 是接收人体发出红外线的核心元件，是整个电路的信号接收部分。该传感器放在不同的防范区域，一旦有人闯入防范区域，传感器输出感应到的信号，送入下一级电路。如图 3-9 所示。第一级主要由元件 VT1、R2 和 R3 组成单管共射放大电路。由 RE200B 输出的信号由电容 C1 耦合送到 VT1 的基极。第二级主要由元件IC2A、R4、R7、R8、C2、C3 和 C4 组成高增益、低噪声的同相比例运算放大电路，该电路具有共模输入电压高、输入电阻高、输出电阻
40、低的特点。电压比较电路主要由元件 IC2B、R10、R11、R12、C5 和 VD1 组成。图 3-10 红外热释传感器电路具体组成3.5 显示电路目前，液晶显示模块与单片机的连接一共有四种方法：8 位并行、4 位并行、3 位串行和 2 位串行。其中用得比较广泛的是 8 位和 3 位串行，下面就分别介绍一下这两种方法。8 位并行法首先使用 AT89S52 单片机的 8 个 I/O 口（如 P1.0-P1.7）分别与MS12864RLCM 的 8 位数据口(DB0-DB7)相连，构成数据数据传输通道。另外单片机还需 3 个 I/O 口分别与 LCM 的读/写选择口（R/W） 、数据/命令选择口（
41、D/I） 、使能信号输入口（E）连接。这种接法的优点是编程简单，易于单片机控制，缺点是单片机需要太多的 I/O 口与 LCM 连接，不适合在 I/O 口使用紧张的情况。3 位串行法只需用单片机的 3 个 I/O 口分别与 LCM 的片选输入口（CS） 、串精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业行数据口（SID）和时钟输入口（SCLK）相连接即可。这种接法的优点是与单片机的接口简单，适合在单片机 I/O 口紧张的情况使用，缺点是时序复杂，编程难度大，不易于单片机编程控制。考虑到许多场合单片机 I/O 口使用紧张，本控制器使用 3 位串行接法。FM12864M-12L 模块的电路设计以及与 A
42、T89S52 的接口电路如图 3-11 所示。图 3-11 FM12864M-12L 与 AT89S52 连接图3.6 按键电路本设计采用一个 44 的键盘，具体电路如图 3-12：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-12 按键电路3.7 通信电路RS-485 作为一种多点差分数据传输的电气规范，现已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一，这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点双向通信。它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。正因为此，许多不同领域都采用 RS-485 作为数据传输链路。这项标准得到广泛接受的另外一个原因，是它的通用性 R
43、S-485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件电缆或协议。在此基础上，用户可以建立自己的高层通信协议。本系统采用 SP485 芯片来组成 RS485 串口通信，电路图如图 3-13。图 3-13 通信电路3.8 门铃设计在此基础上，设计门铃，采用继电器控制门铃 220V 导通，电路图如图 3-精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业14。图 3-14 门铃设计精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4 系统程序设计系统程序设计计算机在完成一项工作时，必须按顺序执行各种操作。这些操作是程序设计人员用计算机所能够接受的语言把解决问题的步骤事先描述好的，也就是事先编制好计算机程序，再
44、由计算机去执行。另外，一个有效率的控制系统还需要完善的算法，由算法绘制出相应的流程图，这样根据流程图编制软件程序。4.1 设计思路与流程图系统要设计智能门铃系统，需要实现红外热释信号与 A/D 转换、数据处理、数据输出等基本功能。软件系统框图如图 4-1 所示： 数据处理子程序红外采集子程序通信子程序显示子程序图 4-1 软件系统框图4.2 显示子函数因为显示用到 4 位一体 LED 数码管，考虑到 AT89C51 的 I/O 口不足，所以采用采用动态扫描法实现 4 位数码管的数值显示。通过控制 P3 口的输出数值控制 LED 亮与不亮，从而达到动态显示，节省 I/O 口的目的。测量所得的 A
45、/D 转换数据放在定义的 ad_data 内存单元中，测量所得的 A/D 数据在显示时需要经过转换变成十进制 BCD 码。4.3 模/数转换测量子函数模/数（A/D）转换测量子函数用来控制对 ADC0809 的模拟输入电压进行 A/D转换，并将对应的数值移入内存单元。其程序流程如图 4-2。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业开始启动一次转换A/D 转换结束？EOC=1？NY取数据（OE=1）返回图 4-2 A/D 转换测量子函数流程图ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。ST 为转换启动信号。当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间，ST
46、 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当 EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。OE 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。当 EOC 变为低电平时，这时给 OE 为高电平，转换的数据就输出给单片机了。ADC0809 进行 A/D 转换时，通过 ALE 为高电平，使输入有效，然后 ALE 改为低电平，锁存地址，地址锁存后将 ST 置高电平，使 ADC0809 内部寄存器清零，再 ST 置高电平，芯片开始进行 A/D 转换。当 EOC 为高时，转换结束。这时把 OE置为 1， 。
47、将转换成功的数据送给单片机，完成一次模/数转换。4.4 按键扫描函数 系统设置 16 个按键用于设计密码解锁。键盘扫描程序，实现如下：PROC KEYCHK精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业KEYNAME DATA 40H ;按键名称存储单元 ;(b7-b5 纪录按键状态，b4 位为有效位， ;b3-b0 纪录按键)KEYRTIME DATA 43H ;重复按键时间间隔SIGNAL DATA 50H ;提示信号时间存储单元KEY EQU P3 ;键盘接口(必须完整 I/O 口)KEYPL EQU P0.6 ;指示灯接口RTIME EQU 30 ;重复按键输入等待时间KEYCHK:;/=
48、按键检测程序= MOV KEY,#0FH ;送扫描信号 MOV A,KEY ;读按键状态 CJNE A,#0FH,NEXT1 ;ACC=0FH; CLR C ;Acc 等于 0FH，则 CY 为 0，无须置 0NEXT1:; SETB C ;Acc 不等于 0FH，则 ACC 必小于 0FH， ;CY 为 1，无须置 1 MOV A,KEYNAME ANL KEYNAME,#1FH ;按键名称屏蔽高三位 RRC A ;ACC 带 CY 右移一位，纪录当前按键状态 ANL A,#0E0H ;屏蔽低五位 ORL KEYNAME,A ;保留按键状态;/=判别按键状态，决定是否执行按键扫描= CJNE
49、 A,#0C0H,NEXT2 ;110 按键稳定闭合，调用按键检测子程序 SJMP KEYSCANNEXT2: CJNE A,#0E0H,NEXT3 ;111 按键长闭合，重复输入允许判断精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 SJMP WAIT NEXT3: CJNE A,#0A0H,EXIT ;101 干扰，当 111 长闭合处理 ORL KEYNAME,#0E0HWAIT: MOV A,KEYRTIME JNZ EXIT ;时间没到，退出 ;/=键盘扫描程序=KEYSCAN: MOV R1,#0 ;初始化列地址 MOV R3,#B ;初始化扫描码LOOP: MOV A,R3 RL A
50、 MOV R3,A ;保留扫描码 MOV KEY,A ;送扫描码 MOV A,KEY ;读键盘 ORL A,#0F0H ;屏蔽高四位 CJNE A,#0FFH,NEXT31 ;A 不等于 FFH，说明该列有按键动作 INC R1 ;列地址加 1,准备扫描下一列 CJNE R1,#4,LOOP ;列地址不等于 4，扫描下一列 SJMP EXIT ;没有按键，退出;/=按键判断对应位等于零，说明该行有按键按下=NEXT31: JB ACC.0,NEXT32 MOV R2,#0 ;第 0 行有按键精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 SJMP NEXT5NEXT32: JB ACC.1,NEX