无线防盗报警器设计【开题报告+文献综述+毕业论文】

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本科毕业论文系列开题报告电子信息工程无线防盗报警器一、课题研究意义及现状防盗是我们现实生活中必须面对的社会问题，而且在今后相当长的时间内不会消失，人们离“路不拾遗，夜不闭户”的理想社会环境还相当遥远。随着生活水平的提高，传统的防盗方式已经不能满足人们日益增长的防盗要求。此时，电子技术的发展为人们提供了各种先进的安全防护手段，无线电微波、红外线、热释电红外探测器能在数米之外发现入侵者，并向主人发出警报。防盗报警电路的种类繁多，广泛应用于社会的各个方面。相对其他防盗电路而言，无线电防盗报警电路有两个最大的特点：一是可以远距离对盗情进行监控；二是由于采用现代化编解码技术，可以实现对发射机的身份识别，这不但提高了报警的可靠性，更主要的是可以实现一台接收机对多台发射机进行监控。正因如此，无线电防盗系统得到了广泛的应用。早期的无线防盗电路多采用简单的无线电收发原理来实现，它只能一台主机对一台子机进行监控，且当现场有同类产品时，不可避免地会发生相互干扰。本课题研究的无线防盗报警器在这方面有了很大的改进：由于在电路中增加了编解码电路，因此解决了同类产品的相互干扰问题，另外还可为不同防区设定不同的地址，实现了一台主机对多台子机的监控。此外，相对于汽车GPS-GSM防盗系统、断线式防盗报警电路等其他报警电路，本课题研究的无线防盗报警器还拥有价格低廉、布防区域大、报警信息传输精确等优点。因此研究此课题具有较大的现实意义。综上所述，研究本课题具有充分的可行性和必要性。研究成果将可广泛应用于低成本防盗领域，是一种大众化的先进电子防盗产品。二、课题研究的主要内容和预期目标本课题要求：设计一个100路无线电防盗报警器，包括发射分机和接收分机两部分组成。发射分机共有100个，可设置在不同的防范低点；接收主机只有一个，设置在值班室内。发射分机与接收主机的有效传输距离可达3km左右。 预期目标：完成硬件电路并调试，从而加强自己动手、思考和解决问题的能力。尤其是在调试电路时必将遇到各种各样意想不到的问题，从中我可以更直观地了解各元器件的性能。通过本课题的学习，我还可以更好地了解各种电子设计软件，如PROTEL、Multisim8等。最后，本次课题研究必将加强我的硬件设计的能力。三、课题研究的方法及措施为了完成本课题，需要用到无线收发组件。系统框图如下：系统框图发射组件主要由编码芯片和无线发送模块组成，接收组件主要由无线接收模块、解码芯片和数据显示模块组成。其中编码和解码芯片采用UM3758-108A芯片，此芯片为单片编译码芯片，可以通过三态地址编码线进行地址编码，防止了同类产品相互干扰，还可通过数据端的二态BCD码编码开关设定分机地址，这样就可以设置“00”至“99”这100个发射分机，也就是说可以对100个防范地点进行探测报警。无线垡头模块采用FST-4发射头，该发射头频率稳定、温漂小，特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。无线接收模块采用超再生接收模块，该接收模块可直接接译码器，使用极为方便，并且价格低廉，可与FST-4发射头配套使用。当有警情时，发射组件就把当前地址号发送到接收组件，经过译码电路，即可通过7段锁存/译码/驱动器CD4511在LED数码管上显示报警地点的序号，这样就实现了100路无线防盗报警的功能。100个设防场地中，“00”拥有最高优先级，“99”最低，因此，在多地同时发生警情时，LED数码管率先显示更高优先级的设防场地号，避免了冲突。此外，触发发射组件工作的防盗探头可根据防范现场的需要而定，可以是红外线探测器、机械式按钮、温度、水温探测器等，因此大大增加了该防盗系统的应用范围。四、课题研究进度计划2010/2011第一学期第5周至第6周：任务分析，收集资料。2010/2011第一学期第7周至第8周：完成资料收集，外文翻译。2010/2011第一学期第9周至第11周：完成文献综述，开题报告。2010/2011第一学期第12周至第13周：完成电路设计。2010/2011第一学期第14周至第16周：完成硬件电路并调试。2010/2011第一学期第17周至18周：听取指导老师的意见并修改。 2010/2011第二学期第1周至第4周:完成系统，上交硬件以及论文并进行修改。2010/2011第二学期第5周至第9周：上交论文的最终版并制作答辩使用的PPT。五、参考文献[1]史纪元，黄忠义.无线防盗报警器系统的设计[J].潍坊学院学报，2005,11,5(6)：32～34.[2]防盗报警控制主机的工作原理[EB/OL]，[2010-10-30].http://www.hdanda.com/af_knowledge/alarm/274.html.[3]王辉，钱伟浩，李晓明.钱包无线防盗报警器的设计[J].上海应用技术学院学报，2007,9,7(3)：223～224.[4]谢崇明.GSM汽车防盗报警系统设计[J].安防科技，2008年第5期，31～33.[5]宋薇.基于GPS-GSM车辆监控系统服务器设计与实现[D].吉林：吉林大学，2006.[6]杨扬洋，邵景峰.智能小区无线防盗系统的设计与实现[J].西安工程科技学院学报，2007,12,21(6)：844～847.[7]防盗报警产品市场现状调查[EB/OL]，[2010-10-30].http://news.yktworld.com/201008/201008180844102212.html.[8]KerstinLemke,Ahmad-RezaSadeghi,andChristianStuble..EmbeddedSecurityinCars[M].SpringerBerlinHeidelberg,2006,3(51～67).[9]尚建荣，高敏.智能无线防盗报警系统的设计[J].现代电子技术，2006年第15期，133～136.[10]黄继昌，乔苏文，张海贵等.实用报警电路[M].北京：人民邮电出版社，2005,2.[11]UM3758-A/AM新型单片编码、解码电路图[EB/OL]，[2010-11-10].http://www.go-gddq.com/html/B-JM-J-JMDL/2010-03/488026.htm.[12]SST8803、UM3758-108A组成的数据传输调制/解调器[EB/OL][2010-11-10].http://www.sydzdiy.com/circuit/jc/0P120C2009.html.[13]肖景和.实用报警电路300例[M].北京：中国电力出版社，2005,6.[14]张庆双.智能报警与控制实用电路[M].北京：机械工业出版社，2007,5. 毕业论文文献综述电子信息工程无线防盗报警器前言随着人们生活水平的不断提高，各种机械式的防盗装置如防盗门和防盗窗，正在逐渐被淘汰，取而代之的是各种智能的，先进的电子防盗设备。由于电子信息行业的不断发展壮大，人们对防盗报警器的要求也越来越高了。现在，人们需要一种安全可靠、功能齐全、使用方便、价格合理的防盗产品，智能无线防盗报警器就是这样的产品之一。一、无线防盗报警系统介绍无线防盗报警系统是一种利用电子器件和线路构成的设备系统，它利用各类功能的探测器对要检测的物体进行整体防护的系统。市面上防盗报警器多种多样，按照其报警信息的告知方式可分为以下四类：1、电话拨号防盗报警器该报警器利用控制器，通过无线网络连接各类探测器，实现防盗报警功能。控制器连接固定电话线，如有警情，按照客户设定的手机号码拨号报警。2、GSM防盗报警器该报警器利用控制器，通过无线网络连接各类探测器，实现防盗报警功能。控制器里内置GSM手机卡，如有警情，按照客户设定的手机号码拨号报警。3、本地防盗报警器该报警器利用控制器，通过无线网络连接各类探测器，如有警情，发出警号实现报警功能。4、彩信报警器控制器通过GPRS将报警图片传输到报警中心或者相关人员实现报警功能。二、无线防盗系统的一般模型无线防盗系统采用的是无线电发送接收原理，其系统一般由主机和子机组成，主机用来接收无线电信号，而子机用于发射无线电信号。当有警情时，子机便向主机发送报警信号，以此实现报警功能。由于防盗系统中增加了编解码模块，因此解决了同类产品的相互干扰问题，还可实现一台主机对多台子机进行监控。模型如图所示： 系统模型三、无线防盗技术的应用由于无线防盗器具有安全可靠、成本低廉、使用方便等诸多优点，因此在许多方面得到了应用，以下便列举几个无线防盗技术的应用。1、钱包无线防盗报警器此装置由发射机和接收机两部分组成，使用者可设定预定距离，工作时发射机发出稳定的无线电波，接收机在预定距离内接受到发射机发送的无线电波后不报警，当发射机和接收机之间的距离超过预定的距离时，接收机接受不到发射机的无线电信号，立即发出报警声，提醒使用者注意。钱包防盗报警器质量的高低主要表现在产品的体积、功能和可靠性方面。使用时需要随身携带，所以要求体积小巧，并且能够长时间工作，因此要求耗电量少。2、GSM汽车防盗报警器汽车防盗器布防后，一旦有人非法触动或启动发动机，汽车防盗器中的GSM模块便会向设定的手机报警，当用户收到报警信息后，可以监听车内的声音，进一步判断现场情况，如需采取措施，可以向GSM模块发出控制信号，便可控制发动机熄火，同时车主还可以利用电话向车内的窃贼喊话，起到震慑作用。为了区分情况的紧急程度，可以设置多条报警短信。如短信一：有人触碰汽车。短信二：门被打开。短信三：汽车发动机被启动。该装置成本低，可以充分利用中国移动现有的GSM网络传输数据，不受地域限制，覆盖面积广，监控及时，报警反应迅速，检测准确度高，误报率低。3、基于GPS-GSM车辆防盗报警器当汽车受被盗后，会启动GSM信息传输装置，利用GPS将汽车的位置信息传送给车主或报警中心，当车主或报警中心接收到信息后确认汽车确实已被盗，就可以采取一定的有效方式来阻止被盗行动或根据GPS定位信息将汽车追回，从而达到防盗目的。基于GPS-GSM车辆防盗系统在监控范围、定位精确度、移植性、扩展性、稳定性、可靠性、实时性等方面都具有良好的性能。 4、智能家居防盗报警器该类系统主要由防盗探测器和报警主机组成。防盗探测器是由红外与微波探测器组成的双鉴探测器。防盗探测器安装在用户家里需要防盗的地方，如门窗、客厅、卧室等，报警主机放在家里比较隐蔽的地方。只要有人在探测器范围内经过，而他有不能在规定的时间内输入正确的面貌进行撤防，报警探测器便会立即向报警主机发出报警信号。接到警情事件后，报警主机立即进行确认，确认无误后，通过双音多频拨号芯片自动拨打用户预先设置好的报警电话号码进行远程拨号报警。该系统的防盗探测器信号线易受空间电磁波的干扰，会导致误报。因此，电路设计时，应设置滤波电路，同时在软件商设计多次检验程序，以确保既无误报，也无漏报，从而提高系统的可靠性。四、无线防盗产品的发展前景无线防盗产品的整体发展趋势在民用方面是向构造大系统、多用户、多功能发展。成为可视对讲或家居智能的一个功能；从单纯的报警发展为：远端对现场喊话、远端对现场声音监听、GPRS/3G现场图像转发等多种功能。民用产品传输功能从针对散户（电话线制）向面对多用户、集团用户（总线制、网络制）发展。体现了产品技术从模拟向数字化、网络化、集成化的过渡。目前，欧美防盗报警的民用市场已经成为市场主流，份额占到60%左右，而国内民用市场已经启动。随着我国社会经济发展，个人对财富保护意识和消费能力的提升，民用市场的前景非常广阔。为满足市场需求，防盗报警厂商也在不断研发、生产出适合家庭使用的具有人性化界面、操作简单的智能和无线传输等民用产品。民用市场的活跃也促进了无线报警产品快速成长。一些报警厂商结合GPRS无线网络广覆盖特点，集成了声音、图像等多种媒介，在准确性，数据采集的多样性方面也取得突破性的进展，这种技术已经越来越多地被行业用户和个人用户采纳。五、总结本文介绍了防盗系统组成以及分类，对目前已有的几种无线防盗系统进行了分析，并进一步展望了无线防盗系统在民用领域的发展前景。但是，无线防盗系统作为一项比较前沿的的技术，对它的研究还有待深入，如何提高无线防盗器的性能，进一步发挥无线防盗在日常生活中的作用，都值得以后深入地探讨。六、参考文献 [1]史纪元，黄忠义.无线防盗报警器系统的设计[J].潍坊学院学报，2005,11,5(6)：32～34.[2]防盗报警控制主机的工作原理[EB/OL]，[2010-10-30].http://www.hdanda.com/af_knowledge/alarm/274.html.[3]王辉，钱伟浩，李晓明.钱包无线防盗报警器的设计[J].上海应用技术学院学报，2007,9,7(3)：223～224.[4]谢崇明.GSM汽车防盗报警系统设计[J].安防科技，2008年第5期，31～33.[5]宋薇.基于GPS-GSM车辆监控系统服务器设计与实现[D].吉林：吉林大学，2006.[6]杨扬洋，邵景峰.智能小区无线防盗系统的设计与实现[J].西安工程科技学院学报，2007,12,21(6)：844～847.[7]防盗报警产品市场现状调查[EB/OL]，[2010-10-30].http://news.yktworld.com/201008/201008180844102212.html.[8]KerstinLemke,Ahmad-RezaSadeghi,andChristianStuble..EmbeddedSecurityinCars[M].SpringerBerlinHeidelberg,2006,3(51～67).[9]尚建荣，高敏.智能无线防盗报警系统的设计[J].现代电子技术，2006年第15期，133～136.[10]黄继昌，乔苏文，张海贵等.实用报警电路[M].北京：人民邮电出版社，2005,2.[11]UM3758-A/AM新型单片编码、解码电路图[EB/OL]，[2010-11-10].http://www.go-gddq.com/html/B-JM-J-JMDL/2010-03/488026.htm.[12]SST8803、UM3758-108A组成的数据传输调制/解调器[EB/OL][2010-11-10].http://www.sydzdiy.com/circuit/jc/0P120C2009.html. 本科毕业设计（20届）无线防盗报警器设计摘要 随着中国经济的崛起和技术的革新，人们生活水平的不断提高，传统的防盗手段已不能满足现在防盗市场的需求，所以人们对防盗方式提出了更高的要求。基于这种需求，我们研究了无线防盗报警系统。与以往防盗方式不同，该报警系统可远距离监控，并随时报告警情位置，从而使盗贼难以得逞。本文介绍了一种简单有效的无线防盗系统。该系统以无线收发组件为基础，利用编码和解码芯片对信号进行加密，实现定位信息的传送。防盗系统的主要任务就是如何有效侦测到盗窃发生以及在第一时间将被盗信息发送给防盗中心。无线防盗具有报警及时、准确、误报率低等特点。而且，系统的有效性、稳定性已经完全能满足现代防盗系统的要求。最后，在完成的电路板上，进行了相应的硬件测试。测试结果证实报警功能正常。该报警系统克服了传统报警器的缺点，具有覆盖面广、成本低、无噪声污染、不受地区和线路限制等优点，因而具有一定的实用意义。关键词：无线防盗；编码；译码；远程监控Abstract AlongwithChinaeconomicrisingandtechnologyinnovation,theTraditionalmeansofanti-theftprecautionhavebeenunabletomeettheneedsoftheanti-theftmarketnow,soweneedamoreeffectiveanti-theftsystem.Basedonthisdemand,westudyawirelessanti-theftsystem.Differentfrompastanti-theftways,thisalarmsystemremotemonitoring,andreportingthelocationatanytime,sothatmakestheftdifficulttosucceed.Thispaperintroducesaneasyeffectiveanti-theftmethod.Thesystemisbasedonwirelesstransceivercomponents,itusesencodeanddecodechiptoencryptthesignaltoachievethetransmissionoflocationinformation.Themaintaskofanti-theftsystemishowtoeffectivelydetectthetheftoccurredandthefirsttime,thestoleninformationwillbesenttotheanti-theft.Wirelessanti-theftalarmhasthecharacteristicsoftimely,accurate,lowfalsealarmrateandsoon.Andtheeffectivenessofthesystemandstabilityhasbeenfullyabletomeettherequirementsofmodemanti-theftsystem.Atlast,weconductedrelativehardwarefunctionaltestonthecircuitboard.Resultoftestshowthealarmfunctionworksnormally.Thisalarmmoduleovercomethecurrentalarmdevice'sshortage,meanwhilehastheadvantagebroadcoverage,lowcast,non-noisepollution,don'tbeingrestrictedbylocationandwire-line,thereforehascertainapplicationonmeaning.Keyword:wirelessanti-theft;coding;decoding;remotemonitoring 目录1引言12　总体设计33　系统设计43.1器件选择43.1.1编解码芯片的选择43.1.2无线收发模块的选择53.1.3七段译码器的选择93.1.4LED数码管的选择103.2无线防盗系统的收发电路113.2.1无线发射电路113.2.2无线接收电路124　制作和调试145　结论18致谢19参考文献20附录1系统实物图21附录2实验原理图22附录3毕业设计作品说明书23 1引言随着人们生活水平的不断提高，各种机械式的防盗装置如防盗门和防盗窗，正在逐渐被淘汰，取而代之的是各种智能的，先进的电子防盗设备[1]。由于电子信息行业的不断发展壮大，人们对防盗报警器的要求也越来越高了。现在，人们需要一种安全可靠、功能齐全、使用方便、价格合理的防盗产品，智能无线防盗报警器就是这样的产品之一。防盗报警电路的种类繁多，广泛应用于社会的各个层面。相对其他防盗电路而言，无线电防盗报警电路有两个最大的特点：一是可以远距离对盗情进行监控；二是由于采用现代化编解码技术，可以实现对发射机的身份识别，这不但提高了报警的可靠性，更主要的是可以实现一台接收机对多台发射机进行监控[2]。正因如此，无线电防盗系统得到了广泛的应用。以下便列举几个无线防盗技术的应用。1、钱包无线防盗报警器：此装置由发射机和接收机两部分组成，使用者可设定预定距离，工作时发射机发出稳定的无线电波，接收机在预定距离内接收到发射机发送的无线电波后不报警，当发射机和接收机之间的距离超过预定的距离时，接收机接收不到发射机的无线电信号，立即发出报警声，提醒使用者注意[3]。钱包防盗报警器质量的高低主要表现在产品的体积、功能和可靠性方面。使用时需要随身携带，所以要求体积小巧，并且能够长时间工作，因此要求耗电量少。2、GSM汽车防盗报警器：汽车防盗器布防后，一旦有人非法触动或启动发动机，汽车防盗器中的GSM模块便会向设定的手机报警，当用户收到报警信息后，可以监听车内的声音，进一步判断现场情况，如需采取措施，可以向GSM模块发出控制信号，便可控制发动机熄火，同时车主还可以利用电话向车内的窃贼喊话，起到震慑作用[4]。为了区分情况的紧急程度，可以设置多条报警短信。如短信一：有人触碰汽车。短信二：门被打开。短信三：汽车发动机被启动。该装置成本低，可以充分利用中国移动现有的GSM网络传输数据，不受地域限制，覆盖面积广，监控及时，报警反应迅速，检测准确度高，误报率低。 3、基于GPS-GSM车辆防盗报警器：当汽车受被盗后，会启动GSM信息传输装置，利用GPS将汽车的位置信息传送给车主或报警中心，当车主或报警中心接收到信息后确认汽车确实已被盗，就可以采取一定的有效方式来阻止被盗行动或根据GPS定位信息将汽车追回，从而达到防盗目的。基于GPS-GSM车辆防盗系统在监控范围、定位精确度、移植性、扩展性、稳定性、可靠性、实时性等方面都具有良好的性能。4、智能家居防盗报警器：该类系统主要由防盗探测器和报警主机组成。防盗探测器是由红外与微波探测器组成的双鉴探测器。防盗探测器安装在用户家里需要防盗的地方，如门窗、客厅、卧室等，报警主机放在家里比较隐蔽的地方。只要有人在探测器范围内经过，而他有不能在规定的时间内输入正确的面貌进行撤防，报警探测器便会立即向报警主机发出报警信号。接到警情事件后，报警主机立即进行确认，确认无误后，通过双音多频拨号芯片自动拨打用户预先设置好的报警电话号码进行远程拨号报警[5]。该系统的防盗探测器信号线易受空间电磁波的干扰，会导致误报。因此，电路设计时，应设置滤波电路，同时在软件商设计多次检验程序，以确保既无误报，也无漏报，从而提高系统的可靠性。无线防盗产品的整体发展趋势在民用方面是向构造大系统、多用户、多功能发展。成为可视对讲或家居智能的一个功能；从单纯的报警发展为：远端对现场喊话、远端对现场声音监听、GPRS/3G现场图像转发等多种功能。民用产品传输功能从针对散户（电话线制）向面对多用户、集团用户（总线制、网络制）发展。体现了产品技术从模拟向数字化、网络化、集成化的过渡。目前，欧美防盗报警的民用市场已经成为市场主流，份额占到60%左右，而国内民用市场已经启动[6]。随着我国社会经济发展，个人对财富保护意识和消费能力的提升，民用市场的前景非常广阔。为满足市场需求，防盗报警厂商也在不断研发、生产出适合家庭使用的具有人性化界面、操作简单的智能和无线传输等民用产品。民用市场的活跃也促进了无线报警产品快速成长。一些报警厂商结合GPRS无线网络广覆盖特点，集成了声音、图像等多种媒介，在准确性，数据采集的多样性方面也取得突破性的进展，这种技术已经越来越多地被行业用户和个人用户采纳。 2　总体设计本课题设计的是一个100路无线电防盗报警器，包括发射分机和接收分机两部分组成。发射分机共有100个，可设置在不同的防范地点；接收主机只有一个，设置在值班室内。发射分机与接收主机的有效传输距离可达3km左右。为了完成本课题，需要用到无线收发组件。系统框图如图2-1所示：图2-1无线收发组件系统框图发射组件主要由编码芯片和无线发射模块组成，接收组件主要由无线接收模块、解码芯片和数据显示模块组成。编解码芯片由十位三态地址编码线和八位数据编码线组成，只有地址线相同的收发组件才能正常通信，因此只要通过对地址编码线的编码即可防范同类产品的相互干扰，另外通过对数据编码线的状态控制便可实现对100个防区的编码。由于无线电的发射器件都工作于射频[7]，因此对器件的要求也较高，一般条件下很难完成制作与调试工作，而目前无线电技术的应用越来越广泛，尤其对于一些业余无线电爱好者来说，要想拥有所有高频调试的设备几乎是不现实的，因为这些设备价格昂贵。针对这些实际情况，许多专业生产厂家专门生产了用于无线数据传输的无线收发模块，将对高频部分的安装与调试工作全部在专业生产场所内完成，用户只要为其提供电源和所要发送的编码数据，就可以在接收端的数据输出端得到发送端的原始数据，这样就可以将无线电技术的应用得到推广。系统工作原理：当有警情时，发射组件就会把当前编码地址信号发送到接收组件，经过译码电路，即可在LED数码管上显示报警地点的序号，这样就实现了100路无线防盗报警的功能。100个设防场地中，“00”拥有最高优先级，“99”最低，因此，在多地同时发生警情时，LED数码管率先显示更高优先级的设防场地号，避免了冲突。此外，触发发射组件工作的防盗探头可根据防范现场的需要而定，可以是红外线探测器、机械式按钮、温度、水温探测器等[8]，因此大大增加了该防盗系统的应用范围。 3　系统设计在总体设计的基础上，需要一个能满足预订目标的系统设计。本论文的系统设计主要包括器件选择和无线防盗系统的发射、接收电路设计。以下便详细地介绍系统设计的各部分。3.1器件选择3.1.1编解码芯片的选择编解码芯片采用UM3758-108A，如图3-1所示。该芯片具有编码、解码双重功能[9]。器件本身具备10位三态地址输入端和8位二态数据输入端。目前此器件以其独特的双身遥控和双工收发功能被广泛应用于汽车、保险柜、移动电话及军事通讯等方面的遥控、报警及密码控制等电路中。图3-1UM3758-108A芯片管脚图UM3758-108A芯片的主要电气参数为：工作电压范围3-12V，典型应用电压为6V或9V；接收输入高电平最小值为4V，低电平最大值为2V；其它输入电平VIH=(VDD-0.5V)～VDD，VIL=0.5V，输出电平VOH=(VDD-0.5V)～VDD，VOL=0～1V；数据输出电流为±10mA(电平为VDD/2时)；TX/RX端输出电流可达-40mA或20mA，芯片工作时钟振荡频率为160kHz。UM3758-108A各引脚的功能如表3-1所示。 单片UM3758-108A芯片是一个完整的接口电路，集编码发送和解码输出于一身。当T/R端接高电平时，地址码A1～A10和数据码D1～D8构成一个18位的数据帧，从TX/RX端循环不断地串行发送出去；当T/R端接低电平时，编码脉冲由IN端输入，如果接收的地址码连续两次与本地地址码一致，接收数据将按位传表3-1UM3758-108A各引脚功能引脚名称功能描述1A1三态地址选择线2A2三态地址选择线3A3三态地址选择线4A4三态地址选择线5A5三态地址选择线6A6三态地址选择线7A7三态地址选择线8A8三态地址选择线9A9三态地址选择线10A10三态地址选择线11D1二态锁存式编码数据输入或输出12D2二态锁存式编码数据输入或输出13D3二态锁存式编码数据输入或输出14D4二态锁存式编码数据输入或输出15D5二态锁存式编码数据输入或输出16D6二态锁存式编码数据输入或输出17D7二态锁存式编码数据输入或输出18D8二态锁存式编码数据输入或输出19OSC外接振荡电阻和电容，其值决定发送频率20VSS电源负极21T/R编码发送与解码接收选择引脚，接高电平时为编码发送，低电平时为接收译码22IN编码脉冲输入引脚（接收解码时）23TX/RX外接驱动电路，为编码发送输出端24VDD电源正极 送到输出锁存器中，由D1～D8引脚输出。同时TX/RX引脚输出低电平，表示接收正确。3.1.2无线收发模块的选择1、无线发射模块无线发射模块选用FST-4发射头，该发射头采用声表（SAW）振荡，频率稳定、温漂小，当环境温度在－25～＋85度之间变化时，频漂仅为3ppm/度。特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体振荡器，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。而声表谐振器即使用手摸天线频率也不会偏移，并且现在价格非常低廉，已经全面的取代了LC振荡电路。发射头的频率误差范围很小，一般在±75kHz以内，不像LC振荡电路有±500kHz的频率误差，这样就保证了发射头的可靠性。正常情况下，发射头的静态电流非常小，几乎为零。发射头有很宽的工作电压，一般为DC3V～DC12V。发射头的频率一般为315或433MHz，通讯方式为调幅AM。图3-2是FST-4发射头模块的电路原理图。图3-2FST-4发射头模块原理图发射头一般有四个外部接口，“VCC”接电源正极，“TXD”接数据输入端， “GND”接电源负极，“ANT”接天线。使用前建议最好接上50欧姆1/4波长的天线，并且天线应该是直的，以达到最佳的接收效果。（其中：波长=光速/频率）。发射头对电源的要求比较高，如果电源容量不足，发射头发射距离很近甚至不发射。发射头使用时拉出天线效果最佳，发射最远距离是指发射头天线全部拉出，接收板的天线也全部伸直，发射头和接收板都离大地1.5m的高度，接收板只驱动一只发光二极管，在平整、开阔、无干扰的环境下所能达到的距离。发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比如用PT2262或者SM5262等编码集成电路配接时，直接将它们的数据输出端第17脚接至数据模块的输入端即可。数据模块具有较宽的工作电压范围3～12V，当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为3V时，空旷地传输距离约20～50米，发射功率较小，当电压5V时约100～200米，当电压9V时约300～500米，当发射电压为12V时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约60毫安，空旷地传输距离700～800米，发射功率约500毫瓦。当电压大于l2V时功耗增大，有效发射功率不再明显提高。这套模块的特点是发射功率比较大，传输距离比较远，比较适合恶劣条件下进行通讯。天线最好选用25厘米长的导线，远距离传输时最好能够竖立起来，因为无线电信号传输时受很多因素的影响，所以一般实用距离只有标称距离的一半甚至更少，这点需要开发时注意。数据模块采用ASK方式调制，以降低功耗，当数据信号停止时发射电流降为零，数据信号与发射模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦合，否则发射模块将不能正常工作。数据电平应接近数据模块的实际工作电压，以获得较高的调制效果。发射模块最好能垂直安装在主板的边缘，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影响。模块的传输距离与调制信号频率及幅度、发射电压及电池容量、发射天线、接收机的灵敏度、收发环境有关。一般在开阔区最大发射距离约800米，在有障碍的情况下，距离会缩短，由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。 2、无线接收模块无线接收模块选用超再生接收模块。接收模块的工作电压为5伏，静态电流4毫安，它为超再生接收电路，接收灵敏度为－105dbm，接收天线最好为25～30厘米的导线，最好能竖立起来。接收模块本身不带解码集成电路，因此接收电路仅是一种组件，只有应用在具体电路中进行二次开发才能发挥应有的作用，这种设计有很多优点，它可以和各种解码电路或者单片机配合，设计电路灵活方便。这种电路的优点在于：①、天线输入端有选频电路，而不依赖1/4波长天线的选频作用，控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线。②、输出端的波形在没有信号比较干净，干扰信号为短暂的针状脉冲，而不像其它超再生接收电路会产生密集的噪声波形，所以抗干扰能力较强。③、模块自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。④、采用带骨架的铜芯电感将频率调整到315M后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。可调电容调整精度较低，只有3/4圈的调整范围，而可调电感可以做到多圈调整。可调电容调整完毕后无法封固，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的靠近或侵入都会使电容的容量发生变化，进而影响接收频率。另外未经封固的可调电容在受到振动时定片和动片之间发生位移；温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距离改变；湿度变化因介质变化改变容量；长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的氧化改变容量，这些都会严重影响接收频率的稳定性，而采用可调电感就可解决这些问题，因为电感可以在调整完毕后进行封固，绝缘体封固剂不会使电感量发生变化。超再生接收头采用LC振荡电路，内含放大整形，输出的数据信号为TTL电平，可直接至解码器，使用极为方便，并且价格低廉，所以被广泛使用。接收头有较宽的接收带宽，一般为±10MHz，一般调在315MHz。接收头一般采用DC5V供电，如有特殊要求可调整电压，电压的调整范围为3～8V。接收头的频率一般是315、433MHz，如有特殊要求可调整频率，频率的调整范围为100MHz～500MHz。 接收头的静态工作电流出一般为5mA，如有特殊要求可降低电流，最小电流可调至1.5mA，但接收灵敏度会降低。接收头的输出为有噪声输出，如有特殊要求可改为无噪声输出，但接收灵敏度会降低。图3-3超再生接收模块的电路原理图如图3-3是超再生接收模块的电路原理图。接收头一般有三个外部接口，上面有英文表示。“VDD/VCC”表示接电源正极，“RXD/DATA”表示输出，“GND/VSS”表示接电源负极。使用前要接上50欧姆1/4波长的天线，并且天线应该是直的，以达到最佳的接收效果。接收头对电源的要求比较高，电压过低或纹波干扰都会使接收距离变近，所以要保持电压的稳定和很好的滤波措施；接收头对环境也有要求，同频率的干扰会使接收距离变近，如果用单片机解码，晶振的振荡频率会倍频上去对接收头产生干扰，晶振频率越高，产生的干扰越大，使用中应尽量远离干扰源或尽量选择频率较低的晶振。把接收头装在金属壳体里面会被屏蔽而降低接收距离，应该把天线伸到金属壳体外面，这样接收距离会大大的提高。应尽量避免两个接收头在一起同时工作，两个振荡源会相互干扰，接收距离会变近。3.1.3七段译码器的选择 七段译码器采用CD4511，如图3-4所示。其中A0、A1、A2、A3为BCD码输入，A0为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，已检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均为消隐，正常显示时，BI端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据超过十进制数9（1001）时，显示字形也自动消隐。LE是锁存控制器，高电平时锁存，低电平时传输数据。a～g是七段输出，可驱动共阴LED数码管。所谓共阴LED数码管是指七段LED的阴极是连在一起的，在应用中应接地。图3-4CD4511管脚图3.1.4LED数码管的选择LED数码管可以分为共阳极和共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到公共接点，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）；共阴极就是把所有LED的阴极连接到公共接点，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如图3-5和3-6所示为共阳和共阴数码管的原理图。图3-5共阳数码管原理图 图3-6共阴数码管原理图使用时，共阳数码管的公共端接高电平，而共阴数码管的公共端接低电平。为了配合CD4511的使用，本设计采用共阴数码管。引脚图3-7所示。图3-7共阴数码管管脚图3.2无线防盗系统的收发电路作为整个防盗系统的重中之重，无线防盗报警的发射和接收电路的重要性不言而喻，以下便详细地介绍本防盗系统的无线收发电路。3.2.1无线发射电路如图3-8所示是本防盗系统的发射电路。该电路主要由防盗探头、编码芯片UM3758-108A、无线发射模块组件组成[10]。A1～A10是10位三态地址编码线，通过改变三态地址编码线的状态即可改变地址码，只有地址码相同的收发组件才能正常编译码，所以设定地址码可防止同类产品的相互干扰。D8～D1是8位二态BCD数据编码线，通过它可对D8～D1端进行“0”或“1” 的设定。其中，D4～D1设定的BCD码可构成十进制的个位数，而D8～D5设定的BCD码可构成十进制的十位数。例如：第84号发射分机的D8～D1设定为10000100；第11号发射分机D8～D1设定为00010001。也就是说，D8～D1的数据码代表了各个发射分机的身份号码，也相应地代表设防场地的序号。这样从“00”到“99”共可设置100个发射分机，也就可以对100个防范地点进行探测报警。当有警情时，编码脉冲从编码芯片的TX/RX端串行输出，由发射组件以调幅高频波的形式向空间发射。图3-8无线防盗报警器发射电路在此电路中，S为防盗开关，只有当防盗开关闭合时，发射分机才能工作，防盗探头可根据防范现场的需要而定，灵活性充足。C1、C2为滤波电容，C1滤除低频波，C2滤除高频波，电源通过滤波可稳定地作用于各元器件上，以免造成元器件损伤。UM3758-108A芯片的十位地址线可由三态地址编码线控制，通过设定接高电平、低电平或者悬空共可产生315种地址线[11]。D8～D1的状态可通过拨码开关S8～S1控制。R2～R9为上拉电阻，这些电阻可保证S8～S1闭合时无线发射电路不会短路。R1、C3为OSC脚的外接振荡电阻、电容，其值决定UM3758-108A芯片的发送频率。最后，信号通过TX/RX端输出，由发射模块进行无线传输。3.2.2无线接收电路如图3-9 所示是本防盗系统的接收电路。此时UM3758-108A芯片的T/R端接地，该芯片作为解码芯片使用。当解码芯片收到从发射分机发出的编码报警信号后，从D8～D1端输出数据码，同时TX/RX端跳变为低电平，使发光二极管LED点亮，作为接收译码的指示。D8～D1的8位数据码通过7段锁存/译码/驱动器CD4511来驱动LED数码管显示出报警发射分机的号码。与此同时，解码芯片的TX/RX端输出的低电平还可以用于警声电路的触发。此外，由于CD4511具有锁存功能，这样即使发射分机停止工作，报警的发射分机号码也不会丢失。图3-9无线防盗报警器接收电路在此电路中，A1～A10三态地址编码线所设定的地址码必须与100个发射分机的地址码完全相同，否则无法进行正常编译码。接收组件收到的信号由UM3758-108A芯片的IN端输入，此时D8～D1端输出数据码，TXRX端跳变为低电平，C4、R17构成的微分电路会在CD4511的LE端出现一负脉冲，此时允许两片CD4511进行锁存、译码、显示。C2、C3为滤波电容，使电源能够平稳地加在各元器件上。R1、C1为OSC脚外接振荡电路、电容，其值必须与发射组件的外接振荡电阻、电容一致。R2为保护电阻，防止发光二极管因电流过大而损坏。 4　制作和调试经过系统设计，已经有了详细的设计方案，接下来就是通过制作与调试把理论付诸于实践。准备好元器件后便可在万用板上进行焊接，若焊接的每个过程都准确无误，便可实现任务书所要求的功能。但在实际操作中，我遇到了很多问题。1、在检测CD4511驱动电路时发现数码管不能正常显示。遇到这个问题时，我觉得很有可能是出现虚焊或者短路的情况。在用万用表检测CD4511的插座时发现芯片的VCC无电压，因此确定为虚焊，重新焊接后再测各管脚电压，显示均正常，数码管也能正常显示了。2、检测发射组件时，发现拨动拨码开关无法改变D8～D1的状态。经万用表多次检测，并未发现虚焊或者短路的情况。在重新查看原理图并翻阅大量资料后，我发现是拨码开关电路设计时出现问题。正确的设计方法为：D8～D1默认接高电平和拨码开关的一端，并接上限流电路保护编码芯片，拨码开关的另一端接地，具体电路如图3-4所示。而我一开始的设计为拨码开关一端接高电平，另一端接D8～D1，因此导致D8～D1只有高电平和悬空两种状态，而无低电平状态。改正电路后，用万用表测试D8～D1，测得可正常使用。如图所示，图4-1和图4-2为正确的设计图和错误设计图的对比：图4-1正确的拨码开关设计电路 图4-2错误的拨码开关设计电路1、收发组件一起工作时，我发现数码管无法正常显示。用示波器观测编码芯片的TX/RX端，发现有信号输出，再测发射头的数据输入口，也有信号，接着测接收头的信号输入端口，依然有信号，最后测解码芯片的TX/RX端，发现无信号，因此推测UM3758-108A芯片没有正常编译码。出现这种情况，极有可能是10位地址线没有接对，所以我把地址线重新焊了一遍，把原本空接的地址线全部接地。焊接完成后，发现UM3758-108A芯片已可正常编译码，数码管也可正常显示报警地址号。如下图所示，图4-3和4-5是收发组件正常工作时的波形图（黄色代表发射组件的波形，蓝色代表接收组件的波形）。图4-4和图4-6是对应的实物图。 图4-3“00”号发射分机报警时收发组件的波形图图4-4“00”号发射分机报警 图4-5“99”号发射分机报警时收发组件的波形图图4-6“99”号发射分机报警由以上波形可以看出，发射波形和接收波形几乎一致，说明收发组件正常工作，改变发射组件的报警号，发射波形也会随之改变。1、 经过上述故障的排除，电路已可正常使用，但在测试传输距离时，我发现最大传输距离只有几米，经分析，可能是由于发射头没安装天线的缘故。因此我在发射头上焊接上24cm天线，经过测试，收发距离明显增加。在硬件制作过程中，还应注意以下问题：UM3758-108A编译码芯片的OSC脚外接振荡电阻和电容必须一致，否则会导致发送接收频率不一致，从而无法进行正常编译码；FST-4发射头和超再生接收头的频率必须一致，否则无法进行无线传输，本系统采用的无线传输频率是315MHz；极性电容绝对不能反接，否则可能出现电容爆炸的情况。 5　结论本设计方案按照任务书的要求，实现了100路无线报警。本论文采用的电路简洁明了，器件易于购买。选用的编译码芯片为最新型的UM3758-108A，在各类数字编译码器中，该芯片的地址位和数据位是较多的一个品种。本设计中，UM3758-108A芯片是最适合作为编译码芯片的。毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的无线防盗报警系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计电路、动手制作以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然各项指标基本达到要求，但在整个设计过程及调试结果中还存在着许多不足之处。比如由于天线质量不够好，无线传输距离没有达标，焊接技术没有过关，对芯片的应用能力相对薄弱等等。以上不足有待在以后的工作学习中不断进步。 参考文献[1]史纪元，黄忠义.无线防盗报警器系统的设计[J].潍坊学院学报，2005,11,5(6)：32～34.[2]黄继昌，乔苏文，张海贵等.实用报警电路[M].北京：人民邮电出版社，2005,2.[3]王辉，钱伟浩，李晓明.钱包无线防盗报警器的设计[J].上海应用技术学院学报，2007,9,7(3)：223～224.[4]谢崇明.GSM汽车防盗报警系统设计[J].安防科技，2008年第5期，31～33.[5]宋薇.基于GPS-GSM车辆监控系统服务器设计与实现[D].吉林：吉林大学，2006.[6]杨扬洋，邵景峰.智能小区无线防盗系统的设计与实现[J].西安工程科技学院学报，2007,12,21(6)：844～847.[7]防盗报警产品市场现状调查[EB/OL]，[2010-10-30].http://news.yktworld.com/201008/201008180844102212.html.[8]KerstinLemke,Ahmad-RezaSadeghi,andChristianStuble..EmbeddedSecurityinCars[M].SpringerBerlinHeidelberg,2006,3(51～67).[9]UM3758-A/AM新型单片编码、解码电路图[EB/OL]，[2010-11-10].http://www.go-gddq.com/html/B-JM-J-JMDL/2010-03/488026.html.[10]尚建荣，高敏.智能无线防盗报警系统的设计[J].现代电子技术，2006年第15期，133～136.[11]防盗报警控制主机的工作原理[EB/OL]，[2010-10-30].http://www.hdanda.com/af_knowledge/alarm/274.html. 附录1系统实物图“00”号发射分机报警 “66”号发射分机报警附录2实验原理图无线防盗报警器发射电路 无线防盗报警器接收电路附录3毕业设计作品说明书一、作品名称无线防盗报警器二、作品功能1、实现100路无线报警2、设置不同的地址号三、运行环境发射分机、接收分机、设防地点四、操作步骤1、为每个发射分机设置不同的地址号2、发射分机接上电源，安放在设防地点3、接收分机接上电源，安放在值班室五、注意事项1、检查收发分机的地址线是否相同2、检查电源是否符合要求