AT89C2051
89C2051 es un pequeño microcontrolador lanzado por ATMEL. Apareció en el mercado chino en 1995. Sus características principales son el uso de tecnología de memoria Flash, que reduce los costos de fabricación. Su software y hardware son totalmente compatibles con MCS-51 y pueden ser aceptados rápidamente por los usuarios chinos. Las características de reescritura eléctrica de su programa facilitan el desarrollo y las pruebas. .
89C2051*** tiene 20 pines, consulte la Figura 1 para obtener más detalles. Como se puede ver en la figura, 2051 hereda los pines más importantes de 8031:
puerto P1 ***. 8 pines, puerto cuasi-bidireccional.
P3.0~P3.6***7 pines, puerto cuasi bidireccional y conserva todas las funciones secundarias de P3, como las funciones de comunicación en serie de P3.0 y P3..1. La función de entrada de interrupción de P3.2 y P3..3, y la función de entrada de temporizador de P3.4 y P3.5.
En términos de capacidad de accionamiento de pines, 89C2051 tiene una fuerte capacidad desplegable. La capacidad desplegable de los puertos P1 y P3 puede alcanzar 20 mA. En contraste, la capacidad desplegable del puerto de 89C51/87C51. El máximo por pin es de 15 mA. Sin embargo, la suma de las corrientes de los 9 pines está limitada a menos de 71 mA. De esta forma, la corriente promedio de los pines es de sólo 9 mA. La capacidad de conducción mejorada del 89C2051 le permite controlar directamente tubos digitales LED.
Para aumentar la función de entrada de cantidades analógicas, 2051 construye internamente un comparador de señales analógicas, su terminal de entrada está conectado a los puertos P1.0 y P1.1, y el resultado de la comparación se almacena en el registro correspondiente de P3.6 (P3.6 no tiene pin fuera de 2051), el principio se muestra en la Figura 2.
Para algunos circuitos de control menos complejos, podemos añadir un pequeño número de componentes para conseguirlo, como control de temperatura, control de sobretensión, etc.
La figura 3 es un diagrama esquemático de la medida. Entre ellos, R se usa para ajustar el umbral de medición y el terminal IN está conectado a la señal analógica de entrada.
2 Fuente de alimentación
89C2051 tiene un amplio voltaje de fuente de alimentación de funcionamiento, que puede ser de 2,7 ~ 6 V cuando funciona a 3 V, la corriente equivale a 1/4 de la que funciona. A 6 V, 89C2051 funciona a 12 Hz, la corriente dinámica es de 5,5 mA, el estado inactivo es de 1 mA y el estado de apagado es de solo 20 nA. Un consumo de energía tan pequeño es muy adecuado para sistemas de control pequeños que funcionan con baterías.
3 memorias
El chip 89C2051 contiene 2k bytes de memoria de programa Flash y 128 bytes de RAM en el chip, que es completamente similar al interior del 80C31. Dado que el diseño interno del 2051 es totalmente estático, el reloj permitido para funcionar es de 0~20MHz, es decir, se permite trabajar a baja velocidad sin destruir el contenido de la RAM. Por el contrario, el 8031 general tiene un límite mínimo de reloj operativo de 3,5 MHz porque su RAM interna se actualiza dinámicamente. 89C2051 no permite la construcción de un bus externo para expandir la memoria de programas/datos, por lo que no requiere pines como ALEPSEN, RD y WR.
Control de 4 E/S internas
89C2051 hereda las características del MCS51 en control de E/S internas:
Interrupción preferencial de 5 canales y 2 niveles, serie etc., temporizador/contador de 2 vías; consulte la Figura 4 para ver la composición interna.
AT89C2051
at89c2051 es un microcontrolador CMOS de 8 bits de bajo voltaje y alto rendimiento producido por ATMEL Corporation de los Estados Unidos. Contiene 2k bytes de programa de solo lectura que se puede borrar repetidamente. memoria (PEROM) y 128 bytes de memoria de datos aleatorios (RAM). El dispositivo se produce utilizando la tecnología de almacenamiento no volátil de alta densidad de ATMEL y es compatible con el sistema de instrucción estándar MCS-51. Procesador central de 8 bits y unidad de memoria Flash de propósito general, y sus potentes microcontroladores at89c2051 pueden proporcionarle muchas aplicaciones rentables.
Confidencialidad del programa
El 89C2051 está diseñado con 2 bits de privacidad del programa. Después de programar el bit de privacidad 1, la memoria del programa no se puede volver a programar a menos que se borre después del bit de seguridad. 2 está programado, el programa no se puede leer.
Desarrollo de software y hardware
89C2051 puede utilizar los dos métodos siguientes para desarrollar sistemas de aplicaciones.
(1) Dado que la memoria de programa interna del 89C2051 es Flash, es muy conveniente y rápido modificar su programa interno, siempre que esté equipado con un programador que pueda programar el 89C2051. El personal de depuración puede utilizar el método de ciclo repetido de edición, compilación, curado e inserción de programas en la placa de circuito para realizar pruebas. Para los programadores expertos de MCS-51, este método de depuración no es muy difícil. Este tipo de depuración no puede comprender el contenido de la RAM del chip ni la dirección del programa.
(2) Conduzca P1.0~P1.7 y P3.0~P3.6 desde el conector de simulación del emulador 8031/80C31 normal para simular 2051. Este método puede utilizar un solo paso, romper allí Hay algunos métodos de depuración, pero la simulación no es lo suficientemente realista. Por ejemplo, la función de comparación analógica interna de 2051, la capacidad desplegable mejorada del puerto P1 y el puerto P3, etc.
Rendimiento principal:
Compatible con productos MCS-51
Memoria FLASH reprogramable de 2 KB (1000 veces); Rango de voltaje de 2,7-6 V;
.Operación estática completa: 0Hz-24KHz
.Bloqueo de seguridad de memoria de programa de nivel 2
.RAM interna de 128*8 bits
.15 líneas de E/S programables
.Dos temporizadores/contadores de 16 bits
.6 fuentes de interrupción
.Canal serie programable
.Comparador de voltaje de alta precisión (P1.0, P1.1, P3.6)
.Acciona directamente el puerto de salida del LED
p>Sensor piroeléctrico infrarrojo
Está hecho principalmente de un material con un alto coeficiente piroeléctrico, como cerámicas de la serie titanato de circonato de plomo, tantalato de litio, sulfato de titanio triglicérido, etc. El tamaño es un elemento de detección de 2 *1 mm. En cada detector se instalan uno o dos elementos de detección y los dos elementos de detección están conectados en serie con polaridad inversa para suprimir las interferencias causadas por el aumento de su propia temperatura. La radiación infrarroja detectada y recibida se convierte en una señal de voltaje débil mediante el elemento de detección, que se amplifica mediante el tubo de efecto de campo instalado en la sonda y luego se emite. Para mejorar la sensibilidad de detección del detector y aumentar la distancia de detección, generalmente se instala una lente Fresnel delante del detector. La lente está hecha de plástico transparente. Las partes superior e inferior de la lente se dividen en varias partes iguales. Forma una lente con un sistema óptico especial que coopera con el circuito de amplificación para amplificar la señal en más de 70 decibelios, de modo que se pueden medir los movimientos de las personas dentro de un rango de 10 a 20 metros.
La lente Fresnel utiliza el principio óptico especial de la lente para crear una "zona ciega" alterna y una "zona de alta sensibilidad" delante del detector para mejorar su sensibilidad de detección y recepción. Cuando alguien camina delante de la lente, los rayos infrarrojos emitidos por el cuerpo humano alternan continuamente desde la "zona ciega" a la "zona de alta sensibilidad", de modo que la señal infrarroja recibida se introduce en forma de pulsos fuertes y débil, aumentando así su amplitud de energía.
La longitud de onda central de la radiación infrarroja irradiada por el cuerpo humano es de 9~10--um, mientras que la sensibilidad de la longitud de onda del elemento de detección es casi estable en el rango de 0,2-20--um. Hay una ventana equipada con una lente de filtro en la parte superior del sensor. El rango de longitud de onda de este filtro que puede pasar la luz es de 7 a 10 um, que es adecuado para la detección de radiación infrarroja del cuerpo humano. El filtro filtra los rayos de otras longitudes de onda y la película los absorbe, formando así un sensor de infrarrojos especialmente utilizado para detectar la radiación del cuerpo humano.
El principio de funcionamiento y las características de las sondas infrarrojas piroeléctricas pasivas: el cuerpo humano tiene una temperatura corporal constante, generalmente de 37 grados, por lo que emite rayos infrarrojos con una longitud de onda específica de aproximadamente 10 UM. Detectando las emisiones emitidas por el cuerpo humano. Funciona con rayos infrarrojos de aproximadamente 10UM.
Aproximadamente 10 UM de rayos infrarrojos emitidos por el cuerpo humano son mejorados por el filtro Fisher y luego concentrados en la fuente de detección de infrarrojos. Las fuentes de inducción infrarroja suelen utilizar elementos piroeléctricos. Cuando este elemento recibe radiación infrarroja del cuerpo humano y cambios de temperatura, perderá el equilibrio de carga y liberará cargas hacia el exterior. Después de la detección y procesamiento posterior del circuito, se puede generar una señal de alarma.
1) Este tipo de sonda tiene como objetivo detectar la radiación del cuerpo humano. Por tanto, los elementos piroeléctricos deben ser muy sensibles a la radiación infrarroja con una longitud de onda de aproximadamente 10 UM.
2) Para ser sensible únicamente a la radiación infrarroja del cuerpo humano, su superficie de exposición a la radiación suele estar cubierta con un filtro especial de Fischer, de modo que las interferencias ambientales se controlan significativamente.
3) Sonda de infrarrojos pasivos, su sensor contiene dos elementos piroeléctricos conectados en serie o paralelo. Además, las direcciones de polarización de los dos electrodos producidos son exactamente opuestas. La radiación ambiental de fondo tiene casi el mismo efecto en los dos elementos de pirólisis, lo que hace que los efectos de la descarga se anulen entre sí, por lo que el detector no emite ninguna señal.
4) Una vez que una persona invade el área de detección, la radiación infrarroja del cuerpo humano es enfocada a través de parte del espejo y recibida por el elemento piroeléctrico. Sin embargo, el calor recibido por los dos elementos piroeléctricos es diferente. , y la piroelectricidad también es diferente, no se puede compensar y se genera una alarma después del procesamiento de la señal.
5) Los filtros Fisher tienen diferentes distancias focales (distancias de detección) según los diferentes requisitos de rendimiento, lo que da como resultado diferentes campos de visión de monitoreo. Cuantos más campos de visión, más estricto será el control.
Ventajas y desventajas de las sondas infrarrojas piroeléctricas pasivas:
Ventajas:
No emite ningún tipo de radiación, el dispositivo consume muy poca energía y tiene buenas ocultamiento. Precio bajo.
Desventajas:
◆Fácilmente interferido por diversas fuentes de calor y fuentes de luz
◆La penetración de infrarrojos pasivos es deficiente y la radiación infrarroja del cuerpo humano se transmite fácilmente. bloqueado y difícil de recibir la sonda.
◆Susceptible a interferencias por radiación de radiofrecuencia.
◆Cuando la temperatura ambiente es cercana a la temperatura del cuerpo humano, la detección y la sensibilidad disminuyen significativamente, causando en ocasiones un mal funcionamiento a corto plazo.
Rendimiento antiinterferencias:
1. Evite interferencias de animales pequeños
El detector se instala a la altura recomendada y generalmente no generará una alarma para animales pequeños en el suelo dentro del rango de detección.
2. Interferencia antielectromagnética
El rendimiento antiinterferencia electromagnética del detector cumple con los requisitos de GB10408 4.6.1. Generalmente, la interferencia electromagnética de los teléfonos móviles no provocará falsas alarmas.
3. Antiinterferencias lumínicas
El detector no generará una alarma cuando sea iluminado por una lámpara halógena H4 a 3 metros de distancia a través del cristal dentro del rango de sensibilidad normal.
Requisitos de instalación de sensores piroeléctricos infrarrojos:
Los sensores piroeléctricos infrarrojos del cuerpo humano solo se pueden instalar en interiores y su tasa de falsas alarmas tiene una gran relación con la ubicación y el método de instalación. . La instalación correcta debe cumplir las siguientes condiciones:
1. El sensor piroeléctrico infrarrojo debe estar a una distancia de 2,0 a 2,2 metros del suelo.
2. Los sensores piroeléctricos infrarrojos deben mantenerse alejados de acondicionadores de aire, refrigeradores, estufas y otros lugares sensibles a los cambios de temperatura del aire.
3. No se permiten mamparas, muebles, bonsáis grandes u otros objetos aislantes dentro del rango de detección del sensor piroeléctrico infrarrojo.
4. No apunte el sensor piroeléctrico infrarrojo directamente a la ventana, de lo contrario la alteración del flujo de aire caliente fuera de la ventana y el movimiento de personas provocarán falsas alarmas. Si es posible, es mejor cerrar las cortinas. Los sensores piroeléctricos infrarrojos no deben instalarse en lugares con fuertes corrientes de aire.
La sensibilidad de los sensores piroeléctricos infrarrojos al cuerpo humano también está estrechamente relacionada con la dirección del movimiento humano. Los sensores piroeléctricos infrarrojos son menos sensibles al movimiento radial y son más sensibles al movimiento en la dirección transversal (es decir, la dirección perpendicular al radio). Elegir la ubicación de instalación adecuada en el sitio es para evitar falsas alarmas de la sonda infrarroja y obtener. la mejor sensibilidad de detección es un aspecto extremadamente importante.
Tecnología de ataque de chips
Actualmente, existen cuatro tecnologías principales para atacar microcontroladores, a saber:
(1) Ataque de software
Este La técnica normalmente utiliza interfaces de comunicación del procesador y explota vulnerabilidades de seguridad en protocolos, algoritmos de cifrado o esos algoritmos.
Un ejemplo típico de un ataque de software exitoso es el ataque a la primera serie de microcontroladores ATMEL AT89C. El atacante aprovechó las lagunas en el diseño de temporización de la operación de borrado de esta serie de microcontroladores y utilizó un programa escrito por él mismo para detener el siguiente paso de borrar los datos de la memoria del programa en el chip después de borrar el bit de bloqueo de cifrado, convirtiendo así el cifrado. microcontrolador en un microcontrolador no cifrado y luego use el programador para leer el programa en el chip.
(2) Ataque de detección electrónica
Esta tecnología generalmente monitorea las características analógicas de todas las conexiones de interfaz y alimentación del procesador durante el funcionamiento normal con alta resolución de tiempo y monitorea su radiación electromagnética. Características para realizar ataques. Debido a que el microcontrolador es un dispositivo electrónico activo, cuando ejecuta diferentes instrucciones, el consumo de energía correspondiente también cambia en consecuencia. De esta manera, mediante el uso de instrumentos de medición electrónicos especiales y métodos estadísticos matemáticos para analizar y detectar estos cambios, se puede obtener información clave específica en el microcontrolador.
(3) Tecnología de generación de fallas
Esta tecnología utiliza condiciones de trabajo anormales para causar errores en el procesador y luego proporciona acceso adicional al ataque. Los ataques de generación de fallas más utilizados incluyen descargas de voltaje y descargas de reloj. Se pueden utilizar ataques de bajo y alto voltaje para desactivar los circuitos de protección o forzar al procesador a realizar operaciones erróneas. Los transitorios del reloj pueden restablecer el circuito de protección sin destruir la información protegida. Los transitorios de energía y de reloj pueden afectar la decodificación y ejecución de instrucciones individuales en algunos procesadores.
(4) Tecnología de sonda
Esta tecnología expone directamente el cableado interno del chip y luego observa, controla e interfiere con el microcontrolador para lograr el propósito del ataque. Por conveniencia, la gente divide las cuatro técnicas de ataque anteriores en dos categorías. Una es el ataque intrusivo (ataque físico). Este tipo de ataque requiere destruir el paquete y luego utilizar equipos de prueba de semiconductores, microscopios y microposicionadores para realizar el ataque. Un ataque en un laboratorio especializado puede tardar horas o incluso semanas en completarse. Todas las técnicas de microsonda son ataques intrusivos. Los otros tres métodos son ataques no intrusivos y el microcontrolador atacado no sufrirá daños físicos. Los ataques no intrusivos son particularmente peligrosos en algunas situaciones, pero debido a que el equipo necesario para los ataques no intrusivos generalmente se puede fabricar y actualizar, es muy barato.
La mayoría de los ataques no intrusivos requieren que el atacante tenga buenos conocimientos del procesador y del software. Por el contrario, los ataques de sondeo intrusivos no requieren mucho conocimiento inicial y, a menudo, pueden usarse contra una amplia gama de productos utilizando un conjunto similar de técnicas.
Prospecto del proyecto de graduación (tesis) Resumen chino
La frecuente aparición de casos criminales como hurtos y hurtos ha hecho que las personas estén cada vez más ansiosas por tener un espacio habitable seguro. Las puertas y ventanas antirrobo tradicionales son cada vez más incapaces de cumplir con los requisitos de prevención diarios de las personas, por lo que las personas necesitan con urgencia un sistema de alarma de seguridad inteligente para el hogar. Después de investigar varios dispositivos de alarma en el mercado, se descubrió que el uso de microcontroladores para implementar alarmas tiene ventajas sobresalientes, como tamaño pequeño, precio bajo y alta integración. El uso de microcontroladores para desarrollar sistemas antirrobo puede hacer que el sistema sea fácil de operar. y cuesta menos. Por lo tanto, tiene una amplia aplicación. El diseño utiliza el microcontrolador AT89C2051 como núcleo como dispositivo de control. Se utiliza un altavoz como dispositivo de alarma. Complementado con algunos dispositivos periféricos, el lenguaje C se utiliza para controlar el microcontrolador para completar el diseño del sistema de alarma. Todo el sistema de alarma consta de cuatro partes: fuente de alimentación, parte de control del microcontrolador, parte de control de comando y dispositivo de alarma. Y se han tomado algunas medidas antiinterferentes de hardware y software para mejorar la confiabilidad del sistema.
Palabra clave Microcontrolador de control de alarma Lenguaje C
Instrucciones del proyecto de graduación (tesis) Resumen en idioma extranjero
Título Diseño de sistema de alarma basado en MCU
Resumen
La gente espera cada vez más un espacio habitable seguro para el creciente delito de malversación y saqueo. Debido a que las puertas y ventanas de seguridad convencionales cada vez más no pueden cumplir con la vigilancia de la gente, la gente necesita urgentemente una especie de protección. sistema de alarma inteligente en sus casas Después de investigar muchos tipos diferentes de sistemas de alarma en el mercado, descubrió que los sistemas de alarma diseñados por MCU tienen puntos fuertes como inteligencia, bajo precio, alto nivel de integración, etc. El uso de MCU para desarrollar un sistema de alarma puede. hizo que el sistema fuera fácil de operar y de menor costo, por lo que puede usarse ampliamente. El diseño utiliza AT89C2051 como departamento central y componente de control, adoptando una bocina como unidad de alarma y agregando algunos otros componentes, usando lenguaje C para controlar la MCU. para completar la alarma del sistema. Todo el sistema de alarma está compuesto por la fuente de alimentación, el controlador MCU, la parte de control de comando y la unidad de alarma. Además, al tomar algunas medidas antiinterferencias de hardware y software se puede aumentar la confiabilidad de los sistemas.
Palabras clave control de alarma lenguaje MCU C
Fuente de datos: /Electronics/Singlechip/200912/2621.html
Introducción a este tema de investigación
El antirrobo El sistema es una alarma sistemática y parte de la tecnología del hogar inteligente. Este tema se basa en el rápido desarrollo de hogares inteligentes y varias tecnologías de alarma mencionadas anteriormente, para diseñar un sistema utilizado específicamente para antirrobo residencial. Instale un centro de monitoreo en la comunidad. Este centro está equipado con muchos dispositivos de alarma, como timbres o diodos emisores de luz. Cada dispositivo de alarma está configurado con un número correspondiente a un hogar.
Cuando un ladrón ingresa a una determinada casa, activará el interruptor oculto en la puerta, y luego el dispositivo de alarma correspondiente a la casa en el centro de monitoreo hará sonar una alarma. El personal de monitoreo determinará en qué casa hay un ladrón actualmente y luego. monitor El personal puede detener al ladrón o llamar al 110, pero el ladrón no sabe que seguirá robando y sólo podrá ser detenido cuando llegue la policía.
Fuente de alimentación
Para mayor comodidad, este sistema utiliza una fuente de alimentación de 220 V CA para activar la sirena, la potencia de salida y cargar la batería. Después de que la red eléctrica de 220 V/5 UHz ingresa a la máquina, primero ingresa a un transformador de CA tipo E. El transformador emite CA 14 V. El CA 14 V ingresa al puente de la placa de circuito principal. El puente está compuesto por 4 diodos 4007. Conformación y condensador Después de filtrar para eliminar el componente de CA, se envía al regulador de voltaje integrado de tres terminales de 12 V 7812 para generar 12 V CC para accionar el dispositivo de alarma o satisfacer otras necesidades de suministro de energía, y se envía al regulador integrado de tres terminales de 5 V. regulador de voltaje 7805.
El regulador de voltaje integrado de tres terminales 7812 es un dispositivo que puede proporcionar un voltaje estable de 12V. Puede convertir el voltaje de entrada en una salida de 12 V CC.
Circuito de hardware del sistema
En este circuito, la fuente de alimentación utiliza una fuente de alimentación regulada 7805 para proporcionar un voltaje de trabajo estable de 5 V al sistema, que está dentro del rango del Voltaje de funcionamiento del microordenador del chip (2,7 V-6 V) En el interior, el pin GND (10) está conectado a tierra.
Para indicar más claramente el estado de funcionamiento del sistema, se utilizan diodos emisores de luz LED como luces indicadoras. Si se presiona K1, la luz verde se encenderá; de lo contrario, la luz no se encenderá. De la misma forma, se utiliza otro LED para indicar el estado de la puerta si la puerta está cerrada, es decir, cuando se enciende K2, la luz amarilla no se encenderá. Cuando se abre la puerta, la luz amarilla se enciende, indicando que el sistema ha entrado en el programa de alarma. El método de cableado de la luz indicadora es el que se muestra en la figura. Dado que el voltaje de la fuente de alimentación es relativamente alto, se conecta una resistencia limitadora de corriente R=200Ω. Cuando K1 está desconectado y el pin 18 está en nivel alto, el sistema no funciona. Cuando se presiona K1, el pin 18 está en nivel bajo y el sistema funciona. K2 y nuestro interruptor están conectados juntos. Cuando se presiona K2 cuando la puerta está cerrada, el pin 17 estará en nivel bajo y el programa de alarma no se iniciará. Después de abrir la puerta, se desconecta K2, el pin 17 está en nivel alto y se inicia el programa de alarma.
El dispositivo de alarma final utiliza una bocina para hacer sonar la alarma. Dado que la potencia del altavoz es relativamente grande, se debe utilizar un dispositivo amplificador.
Implementación del software del sistema
En todo el sistema de alarma, la computadora de un solo chip AT89C2051 es el núcleo, que se utiliza para completar el control de todo el sistema de alarma. Para usarlo para lograr varios controles, es necesario programar el microcontrolador.
En programación informática se suele utilizar lenguaje de máquina, lenguaje ensamblador y lenguaje de alto nivel. El lenguaje de máquina es un código binario y casi nadie lo usa ahora debido a su dificultad para memorizarlo. Hoy en día se utiliza generalmente lenguaje ensamblador y lenguaje de alto nivel. En este proyecto se utiliza lenguaje C de alto nivel para programar el microcontrolador. El lenguaje C de AT89C2051 es el lenguaje C del microcontrolador de un solo chip 8051, es decir, el lenguaje C51 [5].