基于振动传感器的周界报警系统设计

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1、基于振动传感器的周界报警系统设计班级：学号：姓名：指导教师：一、毕业设计任务n用51单片机设计基于振动传感器的报警电路，使其能够判断非法入侵的警报信号；n利用51单片机构成信号采集电路；n能够区分出风吹与攀爬的振动信号。二、题目分析n在一些重要场所为了防止非法的入n振动传感器内部结构示意图如下：侵和各种破坏活动，会在这些场所周围设置栅栏等设施。随着科技发展，栅栏上会外加传感器来构成一个周界报警系统来保护这个重要场所。n本次设计使用振动传感器作为周界报警系统的传感器，振动传感器的内部主要由一个铁磁性金属滚珠和两

2、个磁阻元件组成。这种传感器在静止时，铁磁性金属滚珠与两个磁阻元件相连，传感器内部为导通状态。当产生振动时，铁磁性金属滚珠与磁阻元件分离时，传感器内部为开路状态。三、系统硬原理框图存储器STC89栅栏振动传感器C52报警单片机最小串口系统485总线四、硬件电路中各模块作用n存储模块：把震动信号存储到24C64芯片中在用单片机进行数据分析。识别出振动是由风吹造成的还是人攀爬造成的。n报警模块：当单片机识别出振动是由于人攀爬造成的，系统中的报警模块报警对入侵者起到警示作用。n串口模块：串口模块的主要作用是进行数据采

3、集，通过串口模块把振动信号上传到电脑中，对振动信号进行仿真。n485总线模块：在实际应用中，一般情况所需报警的栅栏长度比较长，所需的报警装置数量较多，所以需要通过RS485总线把报警信号送给上位机。五、振动传感器模块的设计n在实际应用中，我们必须考虑如果n振动传感器模块电路图如下：有人蓄意破坏振动传感器或振动传感器发生故障短路或断路的情况，所以在振动传感器模块加入一个窗口电压比较器进行检测。两个阈值电压分别为0.1V和3V，Uz=5V。n当传感器无故障且静止，Ui=2.5V二极管D4与D5均截止，稳压管截止，

4、输出电压U0=0V。n当传感器振动，D4导通，D5截止稳压管工作在稳压状态，输出电压为5V。n当Ui=5V的时间超过5秒，说明传感器发生故障开路或B处被破坏。n当Ui=0V时，说明传感器电源线和地线发生短路故障或A处被破坏。六、系统总体电路图1234VCCR7VCC3.9kVCCC81ufU2+DDAR62振动传感器1BGNDVccP1.2C41ufU4C61uf3.9k116+C1+VCC+ZDCGQ32C1-V+D2URL0.1vLEDC51ufC71ufU2A46+C2+V-+3D5D3515C2-GN

5、D1LEDJ12Uo2111146T1INT1OUTUo2R5R9UI107711T2INT2OUT31K4.7KU3AUz1213810R1OUTTR1IN3D4R84C10kD6R10C1989R2OUTTR2IN2Uo154.7KMAX232DzDB9URH3vVCCD1U3U118SPKR4A0Vcc13927YSP10P00A1Vp23836P1.6680P11P01A2SCLLEDP1.233745P1.7P12P02VssSDA436P13P0353524C64P14P04634VCCP15P0

6、5P1.6733VCCP16P06P1.7832P17P07Q1U5R11132118BINT1P20ROVccB122227INT0P2110KREB2336RS485P22R12DEA152445R3T1P23DIGNDPNP1425T0P2410K26MAX4851KP25C13127VCCEA/VPP2628P2719X1VCC30p18X2Y111.0592M910RESETRXDC211TXD1730RDALE/P1629WRPSENS130pR289c52VCCSW-PB1KR1TitleAA1

7、0KC310ufSizeNumberRevision+A4Date:8-Jun-2012SheetofFile:C:UserslenovoDesktop最终电路马嵩D毕r设aw电n路B.dyd:b1234七、采集的振动数据与分析n采集的振动数据如上图所示，每一个点的时间间隔为3毫秒，一排有1024个点，每排的时间约为3秒钟。分析上图可见摇晃一次产生的振动数据约为1秒钟左右。n由于人攀爬栅栏每爬动一次的时间约是1到2秒，但是风吹产生的数据非常短，所以，第一次出现长振动信号时开始记录数据3秒钟，在这段时

8、间内没有第二次长振动信号，视为是风吹引起的振动。在记录的5秒钟之内出现第二次长振动信号，说明在这段时间内有人攀爬栅栏。通过这个理论就可以实现区分风吹与攀爬的振动信号。八、软件仿真n风吹数据的仿真n通过Matlab软件，分别对风吹与人攀爬数据进行了模拟与仿真。在仿真中模拟了100个点数据，通过上文所阐述数据处理理论进行了分析和仿真。在模拟图的纵坐标上1.8、1.2、0.8和0.2的位置分别为处理前的高