多路無線防盜報警系統(tǒng)設(shè)計

1、多路無線防盜報警系統(tǒng)設(shè)計多路防盜報警系統(tǒng)設(shè)計與仿真陳小?。执髮W物理科學與信息工程學院，遼林長春130000）摘要木設(shè)計的目的在于設(shè)計出一個具有實用價值的、性能較高的無線防盜報警器。該報警器具有誤報率較低、安裝和配置容易、成本低、使用非常方便的特點。實現(xiàn)的原理是熱釋電紅外傳感器感應到入侵者的紅外熱輻射 （人體體溫），將其轉(zhuǎn)換成超低頻信號，經(jīng)電路放大、輸出。具體方法是用 無線通信技術(shù)實現(xiàn)三機（檢測器、主機、控制器）分離。檢測器是利用紅外人體檢測探頭檢測預先設(shè)定好的范圍內(nèi)的情況，一旦有危險便向主機發(fā)出信號。而主機功能是通過無線接受信號，再經(jīng)單片機處理，然后數(shù)碼管顯示出信號發(fā)出的具體范圍并同吋音頻

2、功放控制喇叭發(fā)出警告聲音?？刂破魇窃O(shè)定報警器的開與關(guān)。關(guān)鍵詞：電壓比較器；無線；at89c2051；報警系統(tǒng)；目錄第一章緒論？11.1紅外防盜報警器的發(fā)展狀況?11.1.1無線防盜報警器的分類及其介紹?11.1.2無線防盜報警器工作的原理?21.2設(shè)計的主要內(nèi)容和意義?21.2.1設(shè)計無線防盜報警器的內(nèi)容?21.2.2設(shè)計無線防盜報警器的意義?2第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計?32.1多路無線防盜報警器的組成?32.2各芯片引腳圖與功能?.32.2.1芯片at89c2051的20個引腳圖與功能?32.2.2編碼芯片lx2262引腳圖與功能?4 2.2.3解碼芯片lx2272引腳圖與功能?5第三章硬件電路

3、的設(shè)計73.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖?73.2 電源設(shè)計?.”83.3編碼與發(fā)射電路設(shè)計?93.4數(shù)據(jù)解碼與接收電路設(shè)計?93.5 報警電路設(shè)計?？.103.6 顯示單元設(shè)計?？.”103.7 遙控電路的設(shè)計?11第岡章軟件的設(shè)計?124.1 程序流程圖？?？?？?？.124.2 程序原代碼？13第五章總16致w17參考文18ii第一章緒論1.1無線防盜報警器的發(fā)展狀況紅外防盜報警器的發(fā)展主要是基于傳感器之上，所以有必要先談談紅 外傳感器的發(fā)展狀況.而傳感器技術(shù)是21世紀人們在高新技術(shù)發(fā)展方面爭奪的一個制高點，各發(fā)達國家都將傳感器技術(shù)視為現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。從20世紀80年代起，日木就將傳感器技

4、術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的高新科技之首，美國等西方國家也將此技術(shù)列為國家科技和國防技術(shù)發(fā)展的重點。從而基于傳感器技術(shù)的防盜報警系統(tǒng)也得到了高速發(fā)展。1.1.1無線防盜報警器的分類及其介紹1.被動式紅外傳感技術(shù)是利用紅外光敏器件將活動生物體發(fā)出的微量紅外線轉(zhuǎn)換成相應的電信號，并進行放大，處理，它能可靠的將運動著的生物 體（人）和飄落的物體加以區(qū)別。同時它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗 干擾能力強和誤報率低等特點。被動式紅外入侵報警器又稱熱釋電紅外入侵報警器，由光學系統(tǒng)，紅外傳感器和信息處理三部分組成。冃前與紅外傳感器配套的光學系統(tǒng)有三種，即反射式、透射式和折射式。其中反射式光學系統(tǒng)的靈敏度最高，其探測距離

5、可達2560 m;透射式的靈敏度最低，探測距離為210 m;折射式居中，兼有反射式和透射式的優(yōu)、缺點。反射式系統(tǒng)的紅外傳感器要置于鏡前，體積大，不好密封，在防塵、防水、抗擊、隱蔽性等方謝較差，尤其在防盜報警方不宜釆用。而透射式系統(tǒng)的體積小，密封容易，穩(wěn)定性好，其價格相對較低，因此目前國外多采用透射式系統(tǒng)。其工作原理為:由多元組合菲涅爾透鏡構(gòu)成一定視場和距離的警戒區(qū)，監(jiān)視警戒區(qū)內(nèi)紅外輻射量的變化。當警戒區(qū)內(nèi)無盜賊出現(xiàn)時，紅外輻射場處于穩(wěn)定狀態(tài)，紅外傳感器無信號輸出。當盜賊出現(xiàn)在警戒區(qū)時，紅外輻射場發(fā)生變化，這種變化立即被經(jīng)過巧妙設(shè)計的多視場組合菲涅爾透鏡會聚，敏感的紅外傳感器接收后迅速將這種變化

6、轉(zhuǎn)為屯信號，這種信號經(jīng)信息處理部分放大、處理后立即輸出報警信號，然后通過傳輸送達監(jiān)控器，于是發(fā)出報警，示出事發(fā)地區(qū)。2.主動紅外探測器由紅外發(fā)射機、紅外接收機和報警控制器組成。分別置于收、發(fā)端的光學系統(tǒng)一般采用的是光學透鏡，起到將紅外光朿聚焦成較細的平行光束的作用，以使紅外光的能量能夠集中傳送。紅外光在人眼看不見的光譜范闈，有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部或部分遮擋紅外光束。接收端輸出的電信號的強度會因此產(chǎn)生變化，從而啟動報警控制器發(fā)出報警信號。主動式紅外探測器遇到小動物、樹葉、沙塵、雨、雪、霧遮擋則不應報警，人或相當體積的物品遮擋將發(fā)生報警。由于光朿較窄，收發(fā)端安裝要牢固可靠，不應受地面震

7、動影響，而發(fā)生位移引11起誤報，光學系統(tǒng)要保持清潔，注意維護保養(yǎng)。因此主動式探測器所探測的是點到點，而不是一個面的范圍。其特點是探測可靠性非常高。但 若對一個空間進行布防，則需有多個主動式探測器，價格昂貴。主動式探測器常用于博物館中單體貴重文物展品的布防以及工廠倉庫的門窗封鎖、購物屮心的通道封鎖、停車場的出門封鎖、家居的陽臺封鎖等等。主動式紅外探測器有單光朿、雙光朿、四光朿之分。以發(fā)射機與接收機設(shè)置的位置不同分為對向型安裝方式和反射式按裝方式，反射型安裝方式的接收機不是直接接收發(fā)射機發(fā)出的紅外光束，而是接收由反射鏡或適當?shù)姆瓷湮铮ㄈ缡覊?、門板表面光滑的油漆層）反射回的紅外光束。當反射面的位置

8、與方向發(fā)生變化或紅外發(fā)射光束和反射光束之一被阻擋而使接收機無法接收到紅外反射光朿時發(fā)出報警信號。1.1.2無線防盜報警器工作的原理無論是基于那種方式的無線防盜報警器，它的工作原理都是將探測到的信號，通過編碼，經(jīng)電路放大，輸出并將報警信號通過天線發(fā)射出，再用接收電路接收信號，解碼并通過控制電路判斷是否屬于異常信號，再決定 是否發(fā)送報警信號給報警電路，從而達到防盜的效果。1.2設(shè)計的主要內(nèi)容和意義1.2.1設(shè)計無線防盜報警器的內(nèi)容首先是為系統(tǒng)總體設(shè)計方案劃分功能模塊.第一部分是紅外探測發(fā)射 器（可以是多個探測發(fā)射器分別安裝在需要防護的地方）;第二部分是主機 （含接收器,處理器，報警器等第三部分是遙

9、控手柄（對防盜器實行布防和撤 防）.其次是確定硬件電路的設(shè)計，包含芯片的選擇，具體電路的設(shè)計如探測電路、編碼與發(fā)射電路、接收與解碼電路、遙控器電路等等。最后就是軟件的設(shè)計，軟件的設(shè)計主要是以熟悉硬件電路的工作原理為前提來設(shè)計1.2.2設(shè)計無線防盜報警器的意義如今市場上成熟的無線防盜報警產(chǎn)品有被動式的、主動式的和多技術(shù)復合式的。但前兩者都有致命的缺點就是誤報率很高，而多技術(shù)復合式的防盜報警器誤報率很低，也是未來發(fā)展的主要方向。即使如此，我依舊設(shè)計的是被動式防盜報警器，因為我以冃前的水準很難對已成熟的產(chǎn)品有所突破而設(shè)計出一流的產(chǎn)品。個人認為設(shè)計無線防盜報警器的意義在于設(shè)計的過程，在設(shè)計的過程中我們

10、才會把這幾年在學校里學到的融合，同時也讓自己明白我們的學習道路還很遙遠。2第二章系統(tǒng)總體設(shè)計2.1多路無線防盜報警器的組成多路無線防盜報警器主要是由無線人體探測器（紅外探測信號發(fā)射電 路）、無線接收電路、數(shù)據(jù)解碼電路、中央控制單元、數(shù)字顯示單元、遙控電路、報警電路和電源電路等部分組成。其框圖如圖2.1.現(xiàn)在基本的模塊是清晰明了，但最為重要的是每一模塊的設(shè)計.先從無線人體探測器開始，我們需要一個熱釋電紅外處理芯片來處理所探測的信號.通過查閱資料我選用典型的芯片biss0001,其詳細的引腳功能下面會有敘述.再就是主機中的中央處理器采用at89c2051,集成電路lx2272-l4作為數(shù)據(jù)解碼，無

11、線接收采用現(xiàn)成的sh9902模塊，編碼為lx2262-r4.以下會對每一芯片有詳敘。2. gnd:地。3. pin: 1 口是一 8位雙向i/o 口?？谝_p1.2p1.7提供內(nèi)部上拉 電阻。p1.0和p1.1要求外部上拉電阻。p1.0和p1.1還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入（aino）和反相輸入（ain1）。p1 口輸出緩沖器可吸 收20 ma電流并能直接驅(qū)動led顯示。當pl門引腳寫入“1”時，其可用作輸入端。當引腳p1.2p1.7用作輸2.在我的設(shè)計中用到的是din （數(shù)據(jù)輸入端），用來接收數(shù)據(jù)編碼，這時候vt （有效傳輸確認）會變?yōu)楦唠娖?，單片機通過它的電平變化就確認有編碼從d

12、0d3 （數(shù)據(jù)輸出端）輸出。表2.2.3 lx2262引腳功能6第三章硬件電路的設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖3.1.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖主要分三個部分：圖3.1.1遙控器硬件結(jié)構(gòu)圖；圖3.1.2紅外探測信號發(fā)射電路硬件結(jié)構(gòu)圖；圖3.1.3主機電路硬件結(jié)構(gòu)圖。具體的電路如附錄一、附錄二所示。圖3.1.3主機電路硬件結(jié)構(gòu)圖3.1.2在這先簡單的說一下各結(jié)構(gòu)圖的工作方式：1. 遙控器的基本組成就是編碼模塊與要把編碼發(fā)射出去的發(fā)射模塊。它的功能就是對報警器進行布防或撤防，此功能的實現(xiàn)實際上就是發(fā)射兩組編碼，一組是布防的編碼，另一組是撤防的編碼。2. 紅外探測信號發(fā)射電路的基本組成是紅外探測器、信號處理器、編碼

13、模塊、發(fā)射模塊。工作方式是通過紅外探測器把探測信號傳給信號處理 芯片，信號處理芯片再判斷是否有異常，若無則不用編碼不用發(fā)送，若有則通過發(fā)射電路把代表有異常73.2.2電源電路的波形圖83.4數(shù)裾解碼與接收電路設(shè)計3.4.1無線接收電路1.接收電路的無線接收與解調(diào)部分采用的是現(xiàn)成的高頻接收模塊，可以簡化設(shè)計工作，而且可靠性較好，接收模塊采用的是超再生接收，具體的解調(diào)過程為：當發(fā)射器發(fā)送1時，相應的發(fā)射高頻電路工作，接收部分就會相應地收到一個315 m的高頻信號，使模塊輸出為1,當發(fā)射部分發(fā)送的是0時，發(fā)射高頻部分停止工作，接收部分就輸出為0,這樣就實現(xiàn)了無線信號的傳輸3。找相關(guān)的功放電路，lm3

14、86是款不錯的音頻功放電路，其工作電壓為518v,功率為1.25 w,頻率響泣的上限為300 khz,增益可達50 db，而且外圍電路簡單，易于設(shè)計4,其典型應用電路圖如圖3.6。10第四章軟件的設(shè)計4.1程序流程圖軟件的設(shè)計是基于硬件電路而設(shè)計的，簡單來說就是處理器怎么樣處理外部電路所發(fā)送過來的信號，并發(fā)送相應的命令，從而保證相應功能的實現(xiàn)。4.2程序原代碼：在啟動報警后能夠遙控撤防;遙控信號采用數(shù)字判斷，1100為撤防編碼，0100為布防編碼信號；報警信號即探測器所發(fā)現(xiàn)異常后，通過編碼、發(fā)射電路所發(fā)出的信號；1號探測異常信號：1000, 2號探測異常信號：0001;3號探測異常信號：001

15、1，4號探測異常信號：0010org 0000h ;clr p1.6;clr p1.2;acall dys;setb p1.6acall ys;setb p1.2;clrp1.3;clr p1.6;acall dys;setb pl.6;acall ys;setb pl.3;clr pl.4;clr pl.6;acall dys;acall ys;setb pl.4;clrp1.5;clr pl.6;acall dys;setb pl.6;acall ys;mov pl, #offh ;mov p3, #offh ;agarn:mov r6, #34h;jnb p3.o, agarn ;是否有

16、有效無線信號輸入acall dys;jnb p3.o、agarn ;mov a, p3 ;讀入無線信號值an la, #3ch ;oo11,hoocjne a,#3oh, xh ;30h=00(ll,00)00 b13;撤防程序clr p3.1;clr pl.6;撤防成功響應clr pl.4;指示燈clrp1.5;setb p3.7 ;acall ys;setb pl.6;ajmp agarn ;xh:cjne a,#10h, one;判斷是否為布防信號 00 (001，00) 00b setb p3.1;clr pl.6;布防成功響應setb pl.4;指示燈setb pl.5;setb p

17、3.7;acall ys;setb pl.6;ajmp agarn ;one:jnbp3.0, agarn ;cjne a,#20h, two johoofoo.oojoobmov pl, #ofbh ;ajmpbj;two:cjne a,#1h, three ;1h= 00(00,01)00bajmp bj;three:cjne a,#och, four ;0ch=00(00,ll)00bmov pl, #oefh ;ajmp bj;four:cjne a,#8h, five ;00(00,10)00bmov pl, #odfh ;ajmpbj;five: nop;nop;14nop;ajm

18、p agarn ;bj:djnzr6,clr p3.7 ;啟動報警信號 acall ys ;延時 jb p3.0, agarn ;setb p3.7 ;關(guān)閉報警信號 ajmp agarn ;dys:mov ro, #14h; li: mov rl, #of1h ;l2: nop ;nop ;nop ;djnzr1, l2; djnz ro, li; retys:mov ro, offh; l3: mov rl, of1h ;l4: nop;nop ;nop;djnzr1, l4; djnz ro? l3 ; ret;end;15第五章仿真結(jié)果1）進行放電，報報警電路的仿真電壓如圖：2）當電路被斷開時，充電池對報警電路進行放電