機電專業(yè)畢業(yè)設計-門磁紅外報警器畢業(yè)設計

1、.徐國禹：門磁紅外報警器畢業(yè)設計目錄摘要-2第一章 系統(tǒng)的結構及功能介紹-31.1系統(tǒng)的工作原理概述-3 1.2系統(tǒng)的特點和使用-3 1.2.1系統(tǒng)的特點-3 1.2.2使用說明-3第二章 硬件系統(tǒng)的設計-5 2.1 信號編解碼功能的實現(xiàn)和電路-6 2.1.1 信號編碼的實現(xiàn)-8 2.1.2 信號解碼的電路-9 2.2 信號發(fā)射頻和接受頻的處理-11 2.2.1 發(fā)射頻原理-11 2.2.2 接受頻電路-12 2.3 紅外傳感信號的處理-13 2.3.1 BISS0001的管腳說明-13 2.3.2 BISS0001的內部結構-15 2.3.3 BISS0001應用電路圖-15 2.4 個模塊

2、的工作原理-17 2.4.1主機模塊的原理-17 2.4.2 門磁觸發(fā)原理圖-18 2.4.3 遙控原理圖-18 2.4.4 紅外傳感原理圖-第三章 系統(tǒng)軟件設計-20 3.1 主程序部分-20 3.2 門磁報警功能軟件設計流程圖-20 3.3 紅外報警功能軟件設計流程圖-第四章 系統(tǒng)測試-22 4.1 遙控模塊的測試-22 4.2 LCD顯示-22 4.3門磁部分紅外模塊-22 4.4 系統(tǒng)主要技術指標-22結論-23致謝-24摘要隨著時代的不斷進步，人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不時刻留意那些不速之客?，F(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)，因而大大提高了

3、小區(qū)的安全程度，有效保證了居民的人身財產安全。由于紅外線是不見光，有很強的隱藏性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用，此外，在電子防盜、人體探測等領域中，對射紅外探測器以其價格低廉、技術性能穩(wěn)定等特點而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。本文介紹了一款結構簡單，成本低廉，穩(wěn)定性比較高的紅外報警設計的實現(xiàn)，在本文介紹了該設計的硬件電路、軟件設計流程、系統(tǒng)測試。門磁紅外報警器采用AT89S52單片機，單片機是本系統(tǒng)的核心器件。以PT2272/2263，315M射頻來實現(xiàn)各種傳感信號的編碼發(fā)射與接收，LCD1602實時顯示密碼輸入狀態(tài)，通過遙控模塊可以很方便地進行遠程操作處理，很適合在小

4、區(qū)推廣。關鍵詞 第一章 系統(tǒng)結構及功能介紹 1.1 系統(tǒng)工作原理概述此報警器以PT2272做為編碼信號的接收，AT89S52單片機作為控制中心，系統(tǒng)結構如圖11所示：系統(tǒng)主要包括紅外傳感信號，門磁觸發(fā)信號的發(fā)射與接收，解除報警密碼的輸入，存儲與修改，時鐘，LCD顯示以及控制核心單片機控制。接通電源后，PT2262通過射頻發(fā)射模塊把編碼信號發(fā)到主機，2272接收到信號以后完成解碼，傳到單片機，有程序分析信號類型與所在地點，若來人無法輸入正確的在密碼則立即報警 1.2 系統(tǒng)的特點與使用1.2.1 系統(tǒng)的特點l 便于即時設防與撤防l 可在小區(qū)內使用，每家每戶都可能分到一個不同的報警地址嗎l 結構簡單

5、，所用器件數(shù)目小，比較常見而且成本較低l 安全系數(shù)高，幾乎不會出現(xiàn)不報或誤報l 性能比較穩(wěn)定 1.2.2 使用說明（1） 開機接通電源后系統(tǒng)復位進入工作狀態(tài)，單片機掃描各個端口，等待信號輸入。（2） 鍵盤的各個按鍵的功能 set 此按鍵按下輸入原始密碼，可設置新的密碼。 Enter 此鍵作為密碼輸入完畢的確認鍵。 Back 不小心輸入錯誤按此鍵可返回上一級輸入狀態(tài)。Clean 在觸發(fā)報警之后，按此鍵即使輸入密碼。Begin 此鍵可以啟動報警功能。0# 在設置按鍵按下時，此鍵代表輸入密碼0。1# 在設置按鍵按下時，此鍵代表輸入密碼12# 在設置按鍵按下時，此鍵代表輸入密碼23# 在設置按鍵按下時

6、，此鍵代表輸入密碼34# 在設置按鍵按下時，此鍵代表輸入密碼45# 在設置按鍵按下時，此鍵代表輸入密碼56# 在設置按鍵按下時，此鍵代表輸入密碼6 7# 在設置按鍵按下時，此鍵代表輸入密碼78# 在設置按鍵按下時，此鍵代表輸入密碼89# 在設置按鍵按下時，此鍵代表輸入密碼9第二章 硬件系統(tǒng)的設計系統(tǒng)硬件電路如圖21所示。主控部分采用ATMEL公司生產的AT89S52單片機，它片內有8K的ROM，256字節(jié)的RAM以及32個I/O口，無需擴展外部程序存儲器，外部電路形式簡潔。 圖21 系統(tǒng)硬件主控制電路在本模塊中，大部分功能都在89C52中實現(xiàn)，其中包括，密碼輸入處理，2272解碼處理以及輸出顯

7、示，單片機不斷掃描個端口的輸入信號，經過程序判斷，然后作出相應的處理。單片機接受2272解碼過來的信息時，驅動蜂鳴器報警，來人則必須輸入預先設定好的6位密碼值，如果輸入正確則解除報警，反之持續(xù)報警。2.1 信號編解碼功能的實現(xiàn)和電路 圖2-2 編解碼電路原理PT2262/2272是臺灣普城公司生產的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262/2272最多可有12位（A0A11）三態(tài)地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平），任意組合可提供531443地址碼，PT2262最多可有6位（D0D5）數(shù)據端管腳，設定的地址碼和數(shù)據碼，從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。當有報警信

8、號時，PT2262的14腳為低電平，電路導通后從17腳輸出編碼信號射頻模塊發(fā)射出去。解碼芯片PT2272接收到信號后其地址碼經過兩次比較核對，VT腳才輸出高電平，送到89C52的INT1，觸發(fā)中斷處理程序，以讀取D0D3的數(shù)據碼，從而得知報警傳感器狀態(tài)和報警類型。PT2262/2272芯片地質編碼的設定與修改如下：在通常使用中，我們一般采用8位地址碼和4位數(shù)據碼，這是編碼電路PT2262和解碼PT2272的第18腳位地址設定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3的8次方為6561，所以地址編碼不重復度為6561組，只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，

9、才能配對相同，遙控模塊的生產廠家為了便于成產管理，出廠時遙控模塊的PT2262和PT2272的八位地址編碼端全部懸空，這種用戶可以很方便選擇各種編碼狀態(tài)，用戶如果想要改變地址編碼，只要將PT2261和PT2272的18腳設置相同即可，例如將發(fā)射機的PT2262的第1腳接地第5腳接正電源，其他引腳懸空就能實現(xiàn)配對接收。當兩者地址碼完全一致時，接收機對應的D1D4端輸出約4V互鎖高電平控制信號，同時VT端也輸出解碼有效高電平信號。用戶可將這些信號加一級放大，便可驅動繼電器、功率三極管進行負載遙控開關操縱。發(fā)射機按鍵和接受板數(shù)據輸出的對應關系 地址碼和數(shù)據碼都用寬度不同的脈沖來表示，兩個窄脈沖表示“

10、0”；兩個寬脈沖表示“1”；一個窄脈沖和一個寬脈沖表示“F”也將就是地址碼的“懸空”。上面是從超再生接收模塊信號輸出腳上截獲的一段波形，可以明顯看到，圖上半部分是一組一組的字碼，每組字碼之間有同步碼隔開，所以如果用單片機軟件解碼時，程序只要判斷出同步碼，然后對后面的字碼進行脈沖寬度識別即可，圖下部分是放大的一組字碼：一個字碼由12位AD碼（地址碼加數(shù)據碼，比如8位地址碼加4位數(shù)據碼）組成，每個AD位用兩個脈沖來表示：兩個窄脈沖表示“0”；兩個寬脈沖表示“1”；一個窄脈沖和一個寬脈沖表示“F”也就是地址碼的“懸空”2262每次發(fā)射時至少發(fā)射4組字碼,2272只有在連續(xù)兩次檢測到相同的地址碼加數(shù)據

11、碼才會把數(shù)據碼中的“1”驅動相應的數(shù)據輸出端為高電平和驅動VT端同步為高電平。因為無線發(fā)射的特點，第一組字碼非常容易受零電平干擾，往往會產生誤碼所以程序可以丟棄處理圖23圖2-4211信號編碼的實現(xiàn)PT2262特點及引腳圖（25）l CMOS工藝制造，低功耗l 外部元器件少l RC振蕩電阻l 工作電壓范圍寬：2。615Vl 數(shù)據最多可達6位l 地址碼最多可達531441 圖2-5 2272引腳圖在具體的應用中，外界振蕩電阻可根據需要進行適當?shù)恼{節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大發(fā)碼的一幀的時間越長。 2.1.2 信號解碼的電路 PT2272特點及引腳圖 2.2信號發(fā)射頻和接收頻2.2.1

12、信號發(fā)射模塊原理. 圖2-6 發(fā)射模塊射頻發(fā)射和接受模塊工作效率為433MHZ，理論最大傳輸距離可達1000M，人體都有恒定的溫度，一般在37度左右，所以會發(fā)特定波長為10um左右的紅外線，通過匪涅爾濾光片增強后，聚集到紅外感應源上，紅外感應源通常采用熱式電源件，這種元件在接受人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時將會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經檢測處理后產生報警信號。2.2.2信號接受模塊原理 圖 2-7接受模塊原理信號從S端引出經前級放大，通過47uf電容后再次放大，與設定門限電壓進行比較，獲得報警輸出信號，47uf電容能夠除去直流成份，從而消除了 使用環(huán)境（陽光，燈光，火源）對探測器的影響

13、，后面再加一延時觸發(fā)電源以便主人設防與撤防，現(xiàn)在已有專用集成芯片BISS0001實現(xiàn)以上功能，為了適應主人進門時撤防的需要，設計了一報警延時電路，當人以1M/S的速度從探測器的正前方移動0.2M，不產生報警，但移動3M后報警。2.3紅外傳感信號的處理 BIS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。其特點如下：l CMOS工藝l 數(shù)模

14、混合l 具有獨立的高輸入阻抗運算放大器l 內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾l 內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器l 采用16腳DIP封裝2.3.1 BISS0001的管腳圖說明管腳圖管腳說明2.3.2 BISS0001的工作原理 BISS001是由運算放大器，電壓比較器，延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。2.3.2 DS1302 引腳功能表及內部結構圖 2.3.3 BISS0001的工作原理 BISS0001是由運算放大器，電壓比較器，狀態(tài)控制器，延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰?以下圖示的不可重復觸發(fā)工作方式的波形，來說明工作過程。不可

15、重復觸發(fā)工作方式的波形。首先，根據實際需要，利用運算放大器OP1組成傳感信號預處理電路，將信號放大。然后耦合實際需要，利用預算放大器OP2，再進行第二級放大，同時將直流電位抬高為VM（0.5VDD）后，將輸出信號V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD。所以，當VDD=5V時，可有效抑制±1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。COP3是一個條件比較器。當輸入電壓VCVR（0.2VDD）時，COP3輸出為低電平封住了與門u2，禁止觸發(fā)信號VS向下級傳遞；而當VCVR時，COP3輸出為高電平，進入延時周期。當A端接：、“

16、0”電平時，在TX時間內任何V2的變化都被忽略，直至Tx時間結束，即所謂不可重復觸發(fā)工作方式。當TV時間結束，V0下調回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖周期TI。在TI時間內，任何V2的變化都不能V0跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平），可有效抑制負載切換過程中產生各種干擾。BISS0001的應用電路BISS0001的熱釋電紅外開關應用電路圖 上圖中，運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運算放大器OP2進行第二級放大，再經由電壓比較器COP1和COP2構成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號VS區(qū)啟動延遲時間定時器，輸出信號VO經晶體管T1放大驅動繼電器去接通

17、負載。上圖中 ，R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當做為照明控制時，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號vs.SW1是工作方式選擇開關，當SW1與1端連通時，芯片處于可重復觸發(fā)工作方式；當SW1與2連通時，芯片則處于不可重復觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調節(jié)放大器增益大小，原廠圖紙選10K，實際使用時可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延時時間Tx有外部的R9和C7的大小調整，觸發(fā)封鎖時間Ti由外部的R10和C6的大小調整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以0.1u、說明該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射，采用雙靈敏元

18、互補方法抑制溫度變化產生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。1) 上訴特性指標是在源級電阻R2=47千歐條件下測定的，用戶使用傳感器時，可根據自己的需要調整R2的大小。2) 注意靈敏元件的位置及視場大小，以便得到最佳光學設計。3) 所有電壓信號的測量都是采用峰一峰值定標。平衡度B中的EA和EB分別表示兩個靈敏元的電壓輸出信號的峰一峰值。2.4各模塊的工作原理在主機模塊中，大部分功能都在89C52中實現(xiàn)，其中包括，密碼輸入處理，2272解碼處理以及輸出顯示，單片機不斷掃描各端口的輸入信號，經過程序判斷，然后做出相應的處理。 右下方有16個按鍵，其中密碼輸入有10個按鍵，為分0-9，剩下的分別Ent

19、er建，返回鍵，報警啟動鍵，密碼設置鍵，密碼啟動鍵，當單片機接受到2272解碼過來的信息時，驅動蜂鳴器報警，來人則必須輸入預先設定好的6位密碼值，如果輸入正確則解除報警，反之持續(xù)報警。2.4.1門磁模塊 圖 2-8 門磁模塊 無限門磁傳感器一般案卷在門內側的上方，它有兩部分組成，較小的部件為永久磁體，用來產生很定的磁場，較大的是無線門磁主題，內部有一個常開型的干簧管，當永磁體和干簧管考得很近時，無線門磁傳感器處于工作守候狀態(tài)，當永磁體離開干簧管一定距離后，電源對電容C1充電，三極管9014,9015相繼導通，2062與電源接通，開始工作，把編碼信號送到發(fā)射端，無線門磁傳感器立即反射包含地址編碼

20、和自身識別碼的433MHZ的高頻無線電信號，主機識別這個無線電信號的地址碼，產生報警。2.4.2遙控模塊 圖2-9 遙控模塊遙控模塊有三個有用的按鍵，第一鍵為啟動報警，第二鍵取消報警，第三鍵用來檢測報警功能。只要一按下。主機就會報警。任意按下其中一個鍵值，2262電路導通，把編碼信號通過315M發(fā)射頻發(fā)到主機。2.4.3紅外模塊圖2-10 紅外模塊在本模塊中，從熱傳感器過來的信號從14,15腳輸入，經過一級放大從16腳輸出，通過濾波過濾掉干擾信號，通過二級放大從12，13腳輸入，最后經2腳輸出，從而使三極管Q1,Q2導通，2262開始工作把編碼信號發(fā)送到主機。第三章 系統(tǒng)軟件設計接受質量的好壞

21、完全在于軟件的設計。軟件的設計包括功能按鍵的掃描程序、LCD電臺、狀態(tài)顯示程序、電臺搜索程序 以及其它一些功能設置電臺存儲和時鐘程序等。最關鍵是電臺調諧軟件的設置。3.1主程序部分 主程序主要是初始化程序、各功能模塊之間的連接，如圖3-1所示。初始化包括密碼設置，報警功能的啟動。3.2門磁報警功能軟件設計流程圖門磁的報警，包括門磁信號的檢測，發(fā)送與接收，編碼，解碼，結果的輸出，其軟件流程圖如圖3-2所示。第四章 系統(tǒng)測試統(tǒng)在硬件設計和軟件編程完成后進入調試階段，調試部分的工作主要包括五部分；4.1遙控模塊的調試 這部分的調試時很關鍵，遙控部分一般在掌握在小區(qū)管理員手上，有什么問題可以直接解決。

22、剛開始調試的時候，發(fā)覺1鍵，2鍵的功能是一樣的而4鍵8鍵居然一點反應都沒有，覺得應該是那個上拉電阻得到問題，于是把10K換成了4.7K在試驗還是無法解決最后用到了1K的電阻，1鍵2鍵4鍵都解決了，不過8鍵還是沒反應，好在它的功能對整個模塊影響不大，由于時間關系放棄了8鍵。4.2 LCD顯示這部分是要完成顯示密碼輸入正確與否。在調試程序時，發(fā)現(xiàn)LCD顯示存在著嚴重的干擾的問題，剛開始以為 是子程序寫的不對，測試之后發(fā)現(xiàn)，程序沒問題，后來把LS164換成HC164,顯示就正確了。4.3門磁部分，紅外模塊該部分在調試時來時出現(xiàn)問題，發(fā)射信號的時間與延時時間要么太長，要么就太短，找了很久才找到適合的，C1電容。紅外模塊也是這樣，封鎖時間與觸發(fā)報警的時間都有問題，經常出現(xiàn)死機狀態(tài)后來慢慢的調C3,C4,以及R