基于单片机的太阳能无线对射防盗系统设计.doc

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武汉纺织大学
毕业设计[论文]

题目：

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专 业：
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指导教师：

年 月 日

武汉纺织大学

毕业设计（论文）任务书

课题名称： 基于单片机的太阳能无线对射防盗系统设计

完成期限： 2013年12月02日至2014年5月23日

学院名称电子与电气工程学院 专业班级 电气工程11001
学生姓名 瞿志勤 学 号 1003731020
指导教师 张 明 指导教师职称 副教授
学院领导小组组长签字

一、课题训练内容
随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛应用。在一些重要的区域，如机场、高档住宅小区、军事仓库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、厂房等处，为了防范非法入侵和各种破坏活动，安装智能化周界报警系统已是一种必要手段。
但是传统的红外对射由于要布线（安装电源线和信号线），安装起来比较麻烦。对于广大工程商来说，周界报警工程是一个烫手山芋，单单在几公里的周界上布线已经够浪费时间，而且维护时排线更让人头疼。如果采用太阳能光伏发电技术发电，为防盗系统提供电源，不仅解决了布线问题，降低成本，而且具有环保节能的效果，符合“两型”社会的发展要求。
本论文利用单片机、太阳能光伏发电模块、无线模块及红外对射管设计一个太阳能无线对射防盗系统，用c语言编写出实现太阳能无线对射防盗的程序源代码。
具体包括以下几个方面:
(1)研究太阳能无线对射防盗系统的实现方法，确定合理的设计方案，方案经济实用；
(2)完成太阳能无线对射防盗系统硬件电路设计与软件编译，实现太阳能无线对射防盗系统功能。
二、设计（论文）任务和要求（包括说明书、论文、译文、计算程序、图纸、作品等数量和质量的具体要求）
1. 开题报告
2000字以上，包括课题的意义、所属领域的发展状况、课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤及参考书目等。
2. 格式
严格按照武汉纺织大学的毕业论文规范格式要求。
3. 学习态度
态度端正、严谨，每周至少与指导教师见面一次，按时按进度完成各项任务。无故缺勤3次以上，取消答辩资格。
4. 论文质量
对太阳能无线对射防盗系统的原理分析具体，能实现装置的硬件和软件的正确设计，并有实验分析。做到论文的理论知识严谨，效率高以及意义深远。
5. 资料阅读与收集
查阅相关论文、书籍，论文阅读数目不低于20篇，数据库包括中国期刊网、万方数据库 、维普数据库等。
6. 英文译文
翻译一篇与太阳能无线对射防盗系统相关文资料，译文准确，中文翻译不少于4000字。
7. 文字表达
文字表达要求通顺、简洁，层次清晰，结构合理。
8. 创新要求
在方法上有一定的创新，所得结果有一定的参考价值。
9. 答辩准备
做好幻灯片，要求重点突出；进行模拟答辩。
三、毕业设计（论文）主要参数及主要参考资料
1、主要参数
开题报告2000字以上；论文正文15000字以上；论文错别字出错率少于万分之五；外文翻译4000字以上。
2、主要参考资料
[1] 王松德,赵艳,姚丽萍等.红外探测无线遥控数显防盗报警系统[J].光谱学与光谱分析,2009,29(3):858-861.
[2] 王洪建.AT89C2051在小区防盗报警系统中的应用[J].仪器仪表学报,2005,26(z2):188-190.
[3] 王艳,卢博友,刘敏等.基于无线传输的果园防盗报警系统[J].安徽农业科学,2009,37(28):13981-13982,13984.
[4] 唐炜,刘林飞,陈均然等.新型路灯电缆防盗报警系统的设计[J].机械与电子,2014,(1):59-62.
[5] 史鑫,李志祥.无线网络时代的电缆防盗报警系统设计研究[J].大观周刊,2012,(46):219-219,242.
[6] 任杰.基于彩信的无线红外防盗报警系统的硬件设计[D].河北工业大学,2007.
[7] 丁燕.基于单片机的防盗报警系统设计分析[J].电子制作 ,2013,(22):37-37.
[8] 蔡万雄.手机远程控制防盗报警系统的设计[J].科技资讯,2010,(21):4-4.
[9] 谢灶连.防盗报警系统的制作[J].电子制作,2011,(10):41-45.
[10] 周丽,林锦国.智能无线防盗报警系统的设计[J].化工自动化及仪表,2011,38(11):1374-1376.
[11] 张儒瑞,蒋建国,张银霞等.基于无线传感器的家庭防盗报警系统[C].//全国第20届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集.2009:87-90.
[12] 陈骏,楼晓萍.谈谈防盗报警系统的初步设计[J].西江月,2014,(6):495-495.
[13] 任航,叶林.太阳能电池的仿真模型设计和输出特性研究[J].电力自动化设备,2009,29(10):112-115.
[14] 魏文信.太阳能路灯的设计[C].//2009中国道路照明论坛论文集.2009:143-148.
[15] 宋会平,孙荣霞,张锁良等.太阳能电池板充放电测试仪的设计与实现[J].电子测量技术,2012,35(1):22-24.
[16] 李路,严明,何友国等.基于PIC单片机的无线报警系统设计[J].通信技术,2011,44(3):48-50.
[17] 许保彬.基于AT89C52单片机的红外发射与接收系统的研究[J].通信技术,2008,41(9):75-77.
[18] 赵敏鹏.红外发射与接收装置的设计[J].科学与财富,2012,(7):291.
[19] 任晋婷.基于单片机的红外遥控系统设计[J].电子世界 ,2013,(24):36-36,37.
[20] 詹世建.无线报警器控制系统设计[J].科技资讯,2013,(5):34-36.

四、毕业设计（论文）进度表
序
号
起止
日期
计划完成内容
实际
完成情况
检查人签名
检查日期
1
2013/12/02
接受任务

2
2013/12/03-
2014/02/17
查阅资料文献

3
2014/02/18-
2014/03/09
完成开题报告

4
2014/03/10-
2014/03/16
学习相关理论，对论文涉及的内容进行理论分析

5
2014/03/17-
2014/04/20
进行详细设计实验

6
2014/04/21-
2014/05/04
论文撰写

7
2014/05/05-
2014/05/18
修改完善定稿

8
2014/05/19-
2014/05/23
准备答辩

武汉纺织大学毕业设计开题报告

课题名称
基于单片机的太阳能无线对射防盗系统设计
院系名称
电子与电气工程学院
专 业
电气工程及其自动化
班 级
电气工程11001
学生姓名
瞿志勤
一、课题意义
太阳能全无线对射防盗系统它可以彻底解决周界防盗中安装维护麻烦的问题。当前，随着经济的迅速发展，人们物质生活水平的不断提高，一个个新建高档住宅小区如雨后春笋般拔地而起，与之相对应的是人们对小区的安全防范意识也逐渐增强，采取了许多措施以保护小区住户的安全。随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛应用。在一些重要的区域，如机场、高档住宅小区、军事仓库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、厂房等处，为了防范非法入侵和各种破坏活动，安装智能化周界报警系统已是一种必要手段。
二、 所属领域的发展情况
传统的红外对射由于要布线（安装电源线和信号线），安装起来比较麻烦。对于广大工程商来说，周界报警工程是一个烫手山芋，单单在几公里的周界上布线已经够浪费时间，而且维护时排线更让人头疼。与传统技术相比，太阳能无线对射防盗系统具有很多独有的优势，可归纳如下：
(1)太阳能无线对射施工、维护方便；
(2) 太阳能无线对射较传统的红外对射更加安全；
(3)太阳能无线对射节能环保；
本设计采用太阳能光伏发电技术发电，为防盗系统提供电源，不仅解决了布线问题，降低成本，而且具有环保节能的效果，符合“两型”社会的发展要求。
三、 研究内容
本设计实施所需知识覆盖面广，设计任务充实饱满，包括无线对射设计，太阳能小系统设计两大部分。其中，无线对射设计包括无线对射设备设计和安装；太阳能小系统设计，包括硬件设计和软件系统设计两个部分
硬件设计任务主要有：（1）AC/DC变换电路。包括主电路拓扑设计、电力电子开关等元器件参数计算及选型，电力电子开关驱动电路等；（2）充放电电路设计。包括主电路拓扑设计，元器件参数计算及选型；（3）主控制器电路设计和相关负载的接口电路设计等。
软件系统设计任务主要有：（1）按照系统功能要求进行软件总体结构设计。（2）太阳能电池最大功率跟踪算法实现；（3）充放电电路进行驱动、保护和控制等。
四、研究方法、研究手段、研究步骤
它的基本设计思路是这样的：第一，对射内置可充电锂电池，供电部分采用太阳能板提电，这样就可以循环利用太阳能，无需电源线缆。一般来说太阳能板为非晶硅，不需要太阳直射就内产生电能，安装环境大大扩展。另外，太阳能板的供电能力要远大于对射的功耗，保证晚上无光线和连续阴雨天也能照常工作。第二，对射内置无线发送模块，报警信号用无线传输，在符合国家相关政策法规的前提下，尽可能用大功率以保证对射与主机间的无线距离。可分段研究如下：

图1 系统研究步骤
具体研究步骤：
2014/02/25 接受任务
2014/02/26-2014/03/03查阅资料文献
2014/03/04-2014/03/10完成开题报告
2014/03/11-2014/03/17学习相关理论，对论文涉及的内容进行理论分析
2014/03/18-2014/04/21进行详细设计实验
2014/04/22-2014/05/05论文撰写
2014/05/06-2014/05/19修改完善定稿
2014/05/20-201/05/25准备答辩
五、参考文献
[1] 王松德,赵艳,姚丽萍等.红外探测无线遥控数显防盗报警系统[J].光谱学与光谱分析,2009,29(3):858-861.
[2] 王洪建.AT89C2051在小区防盗报警系统中的应用[J].仪器仪表学报,2005,26(z2):188-190.
[3] 王艳,卢博友,刘敏等.基于无线传输的果园防盗报警系统[J].安徽农业科学,2009,37(28):13981-13982,13984.
[4] 唐炜,刘林飞,陈均然等.新型路灯电缆防盗报警系统的设计[J].机械与电子,2014,(1):59-62.
[5] 史鑫,李志祥.无线网络时代的电缆防盗报警系统设计研究[J].大观周刊,2012,(46):219-219,242.
[6] 任杰.基于彩信的无线红外防盗报警系统的硬件设计[D].河北工业大学,2007.
[7] 丁燕.基于单片机的防盗报警系统设计分析[J].电子制作 ,2013,(22):37-37.
[8] 蔡万雄.手机远程控制防盗报警系统的设计[J].科技资讯,2010,(21):4-4.
[9] 谢灶连.防盗报警系统的制作[J].电子制作,2011,(10):41-45.
[10] 周丽,林锦国.智能无线防盗报警系统的设计[J].化工自动化及仪表,2011,38(11):1374-1376.
[11] 张儒瑞,蒋建国,张银霞等.基于无线传感器的家庭防盗报警系统[C].//全国第20届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集.2009:87-90.
[12] 陈骏,楼晓萍.谈谈防盗报警系统的初步设计[J].西江月,2014,(6):495-495.
[13] 任航,叶林.太阳能电池的仿真模型设计和输出特性研究[J].电力自动化设备,2009,29(10):112-115.
[14] 魏文信.太阳能路灯的设计[C].//2009中国道路照明论坛论文集.2009:143-148.
[15] 宋会平,孙荣霞,张锁良等.太阳能电池板充放电测试仪的设计与实现[J].电子测量技术,2012,35(1):22-24.
[16] 李路,严明,何友国等.基于PIC单片机的无线报警系统设计[J].通信技术,2011,44(3):48-50.
[17] 许保彬.基于AT89C52单片机的红外发射与接收系统的研究[J].通信技术,2008,41(9):75-77.
[18] 赵敏鹏.红外发射与接收装置的设计[J].科学与财富,2012,(7):291.
[19] 任晋婷.基于单片机的红外遥控系统设计[J].电子世界 ,2013,(24):36-36,37.
[20] 詹世建.无线报警器控制系统设计[J].科技资讯,2013,(5):34-36.

指导老师签名：
年 月 日

摘 要

本系统是基于AT89S52单片机控制的太阳能无线对射防盗报警器，主要由太阳能光伏发电模块、红外线发射部分、红外线接收部分、单片机以及声光报警部分组成。可通过太阳能光伏发电模块作电源，发射电路发射的红外线被遮挡时控制报警系统报警, 通过单片机控制报警电路的运行，并能同时进行声光报警，用红外线收发管进行检测，安装隐蔽，不易被发现；探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰。系统可以探测到一定范围内的人的闯入, 可以应用在安防范围比较确定的情况下。采用这种方法设计的防盗报警器具有成本廉价和探测效果好的优点，有着广阔的市场前景。

关键词：单片机； 太阳能； 防盗报警器； 声光报警

ABSTRACT

The system is a infra-red anti-theft alarm controlled by SCM-AT89S52, including Solar photovoltaic module, infra-red part of the launch, part of the infrared receiver, micro-controller, as well as part of sound and light alarm.Solar photovoltaic power generation module is used as power supply, The system will alarm when infrared ray has been blocked , through the single-chip microcomputer to control the operation of alarm circuit, and at the same time sound and light alarm, with infrared transceiver test tube, install hidden, can not easily be found; detection signal using pulse signal, energy-saving and anti-jamming. This system can detect a certain person within the scope of the intrusion, security can be applied to determine the scope of the case. Designed using this method of anti-theft alarm and detection in a cost-effectiveness of low-cost best advantages, has broad market prospects.

Keywords: Single chip microcomputer; Solar energy; Anti-theft alarm; Sound and light alarm

目 录

1 绪论 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 课题的研究背景和现状 1
1.3 课题研究的主要内容 2
2 总体设计的方案 4
2.1 系统的方案构想 4
2.2 系统功能设计 4
3 硬件电路各部分电路设计 5
3.1 太阳能光伏电源部分 5
3.1.1 蓄电池组 6
3.1.2 太阳能电池板 6
3.2 单片机控制系统电路 7
3.2.1 主控芯片的性能以及标准功能 7
3.2.2 主控芯片的主要结构及引脚功能 8
3.2.3 单片机控制部分电路 10
3.3 红外线发射部分 11
3.4 红外线接收部分 12
3.5 声光报警电路 13
4 红外线防盗报警器的软件设计 14
4.1系统的主流程 14
4.1.1系统主程序流程图 14
4.1.2 主程序的功能 15
4.1.3 脉冲信号产生程序流程 15
4.1.4 中断服务程序 16
4.2 程序编写与调试 16
4.2.1 Keil编译器软件简介 16
4.2.2 使用Keil软件建立一个工程 17
4.2.3 使用Debug进行调试 21
4.2.4 报警判断程序 22
5 系统的调试及性能分析 24
5.1 系统的调试 24
5.2 红外线防盗报警系统的性能分析 24
6 报警器误报及处理意见 25
6.1 故障引起的误报及处理意见 25
6.2 安装引起的误报及处理意见 25
6.3 环境引起的误报及处理意见 25
7 结 论 26
参考文献 27
附录一、系统总体电路 29
附录二、程序源代码 30
致 谢 34

武汉纺织大学2014届毕业论文

1 绪论
在一些电影、电视剧中我们常可以看到，有些博物馆等安全性要求比较高的场所，在安防电脑系统的屏幕上面，显示着一根根红线，如果有人进入不小心“触”到了这根红线，那么报警器就会发响。这就是红外线对射报警系统。在原有基础上采用太阳能光伏发电技术发电，为防盗系统提供电源，不仅解决了布线问题，降低成本，而且具有环保节能的效果，符合“两型”社会的发展要求。
1.1 课题研究的意义
当前，随着经济的迅速发展，人们物质生活水平的不断提高，一个个新建高档住宅小区如雨后春笋般拔地而起，与之相对应的是人们对小区的安全防范意识也逐渐增强，采取了许多措施以保护小区住户的安全。
随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛应用。在一些重要的区域，如机场、高档住宅小区、军事仓库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、厂房等处，为了防范非法入侵和各种破坏活动，安装智能化周界报警系统已是一种必要手段。
目前，周界防范主要以主动式红外报警系统为主。其侦测原理乃是利用红外线经LED红外光发射二极体,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离,由受光器接受。当光线被遮断时就会发出警报。说的通俗点就是：红外对射的发送端发出肉眼不可见的红外光，接收端接收，当有人或物体从中间穿过，遮挡了发送端发出的红外光，导致接收端接收不到，接收端就会发出报警信号到接警中心，实现报警行为。
但是传统的红外对射由于要布线（安装电源线和信号线），安装起来比较麻烦。对于广大工程商来说，周界报警工程是一个烫手山芋，单单在几公里的周界上布线已经够浪费时间，而且维护时排线更让人头疼。
1.2 课题的研究背景和现状
红外线报警器分主动式和被动式两种。主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。
　　被动式报警器少了一项功能，就是发射红外线。物理学上告诉我们，当物体的温度高于0K的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线。而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。红外线报警器对温度敏感，温度越高的物体辐射出的红外线越强，当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发报警。
主动式红外探测器是由收、发装置两部分组成。发射装置向装在几米甚至于几百米远的接收装置辐射一束红外线，当被遮断时，接收装置即发出报警信号，因此，它也是阻挡式报警器，或称对射式探测器。通常，发射装置由多谐振荡器、波形变换电路、红外发光管及光学透镜等组成。振荡器产生脉冲信号，经波形变换及放大后控制红外发光管产生红外脉冲光线，通过聚焦透镜将红外光变为较细的红外光束，射向接收端。
接收装置由光学透镜、红外光电管、放大整形电路、功率驱动器及执行机构等组成。光电管将接收到的红外光信号转变为电信号，经整形放大后推动执行机构启动报警设备。主动式红外报警器有较远的传输距离，因红外线属于非可见光源，入侵者难以发觉与躲避，防御界线非常明确。主动式红外报警器是点型、线型探测装置，除了用作单机的点警戒和线警戒外，为了在更大范围有效地防范，也可以利用多机采取光墙或光网安装方式组成警戒封锁区或警戒封锁网，乃至组成立体警戒区。单光路由一个发射器和一个接收器组成。
双光路由两对发射器和接收器组成。两对收、发装置分别相对，是为了消除交叉误射；多光路构成警戒面；反射单光路构成警戒区。
1.3 课题研究的主要内容
本论文利用单片机、太阳能光伏发电模块、无线模块及红外对射管设计一个太阳能无线对射防盗系统，用c语言编写出实现太阳能无线对射防盗的程序源代码。
具体包括以下几个方面:
(1)研究太阳能无线对射防盗系统的实现方法，确定合理的设计方案，方案经济实用；
(2)完成太阳能无线对射防盗系统硬件电路设计与软件编译，实现太阳能无线对射防盗系统功能。
太阳能全无线对射防盗系统它可以彻底解决周界防盗中安装维护麻烦的问题。它的基本设计思路是这样的：第一，对射内置可充电锂电池，供电部分采用太阳能板提电，这样就可以循环利用太阳能，无需电源线缆。一般来说太阳能板为非晶硅，不需要太阳直射就内产生电能，安装环境大大扩展。另外，太阳能板的供电能力要远大于对射的功耗，保证晚上无光线和连续阴雨天也能照常工作。第二，对射内置无线发送模块，报警信号用无线传输，在符合国家相关政策法规的前提下，尽可能用大功率以保证对射与主机间的无线距离。
本课题尝试用价格低廉、应用普遍的AT89S52单片机控制的电路来设计一个主动式对射式的红外线防盗报警器，期望达到方便、实用的效果。

2 总体设计的方案
2.1 系统的方案构想
该系统以单片机AT89S52系列为核心，采用红外线发射管和红外线接收管为发射和接收装置，由反相器芯片反相间接控制CPU工作。在CPU程序运行以后控制输出口电平使得蜂鸣器与发光二极管组成的声光报警电路同时进行声光报警。系统原理框图如图2-1所示。
红外线发射电路

声光报警电路
反相器
红外接收电路

太阳能光伏发电模块

单
片
机

图2-1 系统方框图
2.2 系统功能设计
本系统通过太阳能电池板为系统提供电源，采用AT89S52单片机，直流可调开关MC34063，反相器74LS14D等芯片。其中，AT89S52的P1.2~P1.7为输出口，而P3.0~3.5为输入口。P1口连接红外线发射电路，P1口为低电平时，红外线发射电路导通，正常发射红外线。P3口输入经接收红外线电路接收并由反相器反相的电平，当电平到达单片机CPU后，若各口均为低电平，则CPU不做任何反应，此时不报警；而当红外线被认为挡住而使接收电路无法接受到时P3输入口就会输入高电平，此时当在一定的时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时，由P3.7口输出报警信号，驱动声光报警电路进行报警。

3 硬件电路各部分电路设计
3.1 太阳能光伏电源部分
太阳能供电系统主要由硅太阳能电池方阵、充电控制器、蓄电池组以及防反充二极管组成，如图5.2所示：

图3-7 太阳能供电系统
按照使用要求，将太阳能电池组件串联或并联组成太阳能电池方阵。蓄电池是太阳能电池方阵的储能装置。充电控制器通常由电子线路和电子开关组成。其作用如下：
1．当蓄电池过充电或过放电时，可以报警或自动切断线路，保护蓄电池。
2．按需要给出高精度的恒电压或恒电流。
3．当负载短路时，可以自动断开。
4．当蓄电池有故障时可以自动切换，接通备用蓄电池，以保证负载正常用电。
5．防反冲二极管的作用是避免太阳能电池方阵欠压时，蓄电池通过太阳能电池放电。要求能承受足够大的电流，且正向压降小，反向饱和电流也小
系统均采用12V（标称值）蓄电池供电，对电源的设计要求是:
ž 电压：允许变幅 10%～+20%V。
ž 电流：应能瞬间提供1A电流；
ž 容量：用太阳能浮充蓄电池供电，应保证设备能长期可靠工作。
ž 电池类别：采用大于10Ah的密封电池或固体电池。
蓄电池组供电、太阳能电池浮充的供电方式。
这种供电方式只要经过合理的设计，都可以保证站点的不间断运行。它避免了从电源上引入的各种工业干扰和雷击干扰，本系统中采用这种供电方式。
3.1.1 蓄电池组
采用上述电池浮充供电方式时，蓄电池的性能是关键。在各种蓄电池中，性能最优者属碱性蓄电池，它的低温特性和过量充电性能较好，自动放电小，但价格较高，容量不大，一般的非密封酸性蓄电池电解液容易挥发，不宜在水情监测系统中使用。免维护密封酸性蓄电池具有良好的性能价格比，故目前使用较多。
铅酸全密封酸性蓄电池具有良好的低温特性和充电特性，而且免维护，为保证最长连续无日照期间也能供电，必须选择蓄电池的容量。在本系统中采用胶状电解质全密封免维护铅酸蓄电池作为系统的直流电源。
太阳能浮充供电的蓄电池容量的计算：
1.首先计算日耗电量：
工作电压：12.0V； 静态电流：20mA
可计算出日耗电量：QL ≈+静态电流×24小时 = 0.5Ah
2.估算所需电池容量：
最大的连续无日照时间：假定最大连续无日照时间为30天。
容量修正系数：考虑蓄电池容量周期性的降落和老化，通常选为0.8；
因此蓄电池容量：
C = 日耗电量×最大的连续无日照时间÷容量修正系数
= 0.5Ah×30÷0.8 = 18.75Ah
考虑到其他情况，本系统需采用32Ah的蓄电池。
3.1.2 太阳能电池板
硅太阳能电池是将光能直接转换成电能的半导体器件。具有体积小、可靠性高、寿命长、无环境污染、使用维护方便等特点。它可以单独使用,也可以多个连接起来组成在方阵使用，与蓄电池配合可作为直流电源供昼夜、阴雨天连续使用。
硅太阳能电池按制造工艺的不同主要分为单晶硅和非晶硅太阳能电池：
非晶硅太阳能电池组合板是应用克罗拉标准工艺在玻璃基板上沉积制成的非晶薄膜器件。其外部采用玻璃密封保护。由于其生产技术和工艺特点，成本较低。
单晶硅太阳能电池是利用P-N结的光生伏特效应将太阳能直接转换成电能的一种半导体器件。根据工作电压和工作电流的需要可将单晶硅太阳能电池串联或并联成组合板并加以封装。这种太阳能电池结构牢固，其使用寿命长达二十年以上，是一种理想的永久性可再生能源。
对单晶硅太阳能电池而言，常用的充12V电池的太阳能电池的最大功率（Pm）点的电压VOC为16.8V，因此1W的太阳能电池的ISC为60mA。由于12V蓄电池的工作电压12.5V，太阳能电池充电电流一般为70mA左右。
3.2 单片机控制系统电路
AT89S52单片机式一种低功耗，高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80S51产品指令和引脚完全兼容。片上的Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。
单片机P1口与红外线发射电路相连，P3口与红外线接收电路相连，P3.7口连接声光报警电路输出方波脉冲信号驱动声光报警。X1、X2脚与晶振相连，用于定时计数，以形成一秒周期的方波脉冲信号[12]。
3.2.1 主控芯片的性能以及标准功能
主要性能： 与 MCS-51 单片机产品兼容
ž 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器
ž 1000 次擦写周期
ž 全静态操作：0Hz～33Hz
ž 三级加密程序存储器
ž 32 个可编程 I/O 口线
ž 三个 16 位定时器/计数器
ž 八个中断源
ž 全双工 UART 串行通道
ž 低功耗空闲和掉电模
标准功能： AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0HZ静态逻辑操作，支持两种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

3.2.2 主控芯片的主要结构及引脚功能
主体单片机芯片AT89S52的引脚结构如图3-1所示：

图3-1 系统方框图
各主要管脚介绍如下：
VCC : 电源
GND: 地
P0 口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。在 flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX）。
P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。在 flash 编程和校验时，P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。
P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，在 flash 编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号[13]。如下表3-1所示。
表3-1 P3口的引脚号及其第二功能
引脚号
第二功能
P3.0
RXD（串行输入）
P3.1
TXD（串行输出）
P3.2
INT0(外部中断 0)
P3.3
INT0(外部中断 0)
P3.4
T0（定时器0外部输入）
P3.5
T1（定时器1外部输入）
P3.6
WR(外部数据存储器写选通)
P3.7
RD(外部数据存储器写选通)

RST: 复位输入。晶振工作时，RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。
ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在 flash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。 在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或 时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE 脉冲将会跳过。 如果需要，通过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”，ALE 操作将无效。这一位置 “1”， ALE 仅在执行 MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个 ALE 使 能标志位（地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当 AT89S52 从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN 将不被激活。
EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA 必须接 GND。为了执行内部程序指令，EA 应该接 VCC。在 flash 编程期间，EA 也接收 12 伏 电压。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端[14]。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
3.2.3 单片机控制部分电路
如图所示为单片机组成的控制电路，其中晶振与其相连构成时钟电路，而复位开关与其相连构成单片机小系统。

图3-2 最小系统图
89S5