多路无线防盗报警器的设计【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通信工程多路无线防盗报警器一、课题研究意义及现状基于自身结构特性，如何运用一系列先进技术，合理解决其固有的产品问题，是无线报警产品赢取未来市场的重要基础。无线报警产品的数字化、网络化、智能化、兼容性、稳定性、扩展性将成为未来的主流技术发展趋势。经过多年的发展，无线报警技术未来走向无线报警产品已步入成熟期。经过长期的积淀，产品外观的小型化及精致化已不能满足用户的需求，而多数用户对产品功能的多样化及性能的稳定和可靠性投以更多的关注。将来，无线报警系统应主要在提升产品的科技附加值，减少误报，提升精度等方面着手。产品功能的多样化及性能的稳定和可靠性对技术也提出更多的挑战。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场。一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有的基础上加以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争力也将日益的激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。总体而言，未来无线防盗报警产品的发展趋势，产品技术将在集成化、数字化、探测方式复合化、网络化与智能化前提下力求突破。当然，无线防盗报警系统现在的技术突破创新很多还停留在概念上，针对千差万别的市场，许多技术还有待提升，许多功能还有待开发。 二、课题研究的主要内容和预期目标主要内容：1.要求有一台主机，在收到警情信号后能发出报警声，同时能显示出现警情的具体位置。2.人体探测器与主机间的信号传递采用无线的型式。3.可以人为操作遥控器对主机进行设防与撤防的操作。4.在同一区域范围内能有多套系统同时工作而相互间不影响。预期目标：这次所设计出来的多路无线报警器要求：在实际操作中，使用红外报警装置对警情进行探测并运用无线通信原理把警情信息发送给报警系统，然后报警系统发出报警声并在显示板上显示警情的具体位置。这个报警器同时还要求可以人为操作遥控器对主机进行布防与撤防的和在同一区域范围内能有多套系统同时工作而相互间不影响。三、课题研究的方法及措施3.1硬件部分多路无线防盗报警器主要是由于无线人体探测器（红外探测信号发射电路），无线接收电路，数据解码电路，中央控制单元，数字显示单元，遥控电路，报警电路和电源电路等部分组成。主机中的中央处理器采用AT89C2051，集成电路PT2272-L4作为数据解码，无线接收采用现成的SH9902模块，编码为PT262-R4。整体结构图如下图1所示。 图1多路无线报警器整体结构图3.1.1单片机控制系统单片机采用AT89C2051是低电压，高性能CMOS8位单片机。片内含2kBYTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，功能强大。3.1.2编码发射由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠性考虑，发射的控制信号采用编码的方式进行传送，而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响，所以无线信号的编码由2262集成电路完成，该电路具有8位地址信号和4位数据信号，不同的地址与数据的组合，可以编制上万种编码，完全可以满足同一区域内互不影响地工作；数据对高频载波的调制方式采用ASK方式，即当发送数据信号为1时，接通高频振荡器电源，发送高频无线信号，当发送数据为0时，断开其电源，停止工作，这种设计在静态时工作电流几乎为零。3.1.3数据解码与接收电路接收电路的无线接收与解调部分采用的是现成的高频接收模块，可以简化设计工作，而且可靠性较好,接收模块采用的是超再生接收，具体的解调过程为：当发射器发送1时，相应的发射高频电路工作，接收部分就会相应地收到一个315M的高频信号，使模块输出为1，当发射部分发送的是0时，发射高频部分停止工作，接收部分就输出为0，这样就实现了无线信号的传输。经高频接收且解调出来的信号是编码集成电路2262编码后的串行信号，必须经相应的解码电路解码才能还原出控制信号数据。2272就担任了这个解码任务。2262和2272是一对专用的编、解码集成电路，当接收部分2272的8位地址数据与发射部分的8位地址数据相同时，就会在2272的17脚输出一个高电平，表示解码成功，同时在4位数据位上输出相应的数据信号，后续的输出控制电路就根据解码输出的数据位，控制开关的开与关。3.1.4报警电路为使设计简便同时发出的音效逼真，音频信号发生器采用集成的语音电路，另为了使报警的音量足够大，在音频信号发生器后面再增加一级功率放大器。经查找相关的功放电路，LM386是款不错的音频功放电路，其工作电压为5～18V，功率为1.25W,频率响应的上限为300kHz,增益可达50dB，而且外围电路简单，易于设计。 3.2软件部分软件的设计是基于硬件电路而设计的，简单来说就是处理器怎么样处理外部电路所发送过来的信号，并发送相应的命令，从而保证相应功能的实现。本设计中软件需要处理的工作是：对接收到的信号进行判断，看其是否是报警信号，这里就需要制定出一些判断的标准，在下面会做具体介绍；然后就是判断报警信号的来源，也就是我们事先布置好的红外探测器，判断出到底是哪一个探测器发出的信号，就可以知道报警的位置；最后需要做的就是进行报警显示，我们这里使用的是LED发光二极管来显示报警的位置，还有需要出发报警的声音。主程序系统如下图2所示。图2软件流程结构图四、课题研究进度计划毕业设计时间：自2010年10月至2011年4月。第一阶段（2010年10月至11月）：分析任务，收集资料，分析原理，研究电路，完成开题报告、文献综述、外文翻译。第二阶段（2010年11月至 2011年1月）：系统设计，绘制原理图，硬件制作，调试，撰写论文。第三阶段（2011年1月至2011年4月）：论文完善，准备答辩。五、参考文献[1]短距离无线数据传输及接口技术.周思远[D].南京信息工程大学,2008.[2]基于单片机控制的自动拨号报警器.刘豫喜[D].河南省第四届青年学术年会,2004.[3]基于MCU无线遥控电动滑板控制系统.柳亚平[D].江南大学,2008.[4]无线传感器网络原理及应用.唐宏[M].北京：人民邮电出版社,2010.[5]单片无线发射与接收电路设计.黄智伟[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.[6]无线通信集成电路与单片无线收发集成电路及无线数据通信IC高级技术.陈星[M].北京：北京电子科技出版社,2006.[7]现代传感器原理及应用.吕泉[M].清华大学出版社，2006.[8]基于nRF401的PC机无线收发模块的设计电子技术应用.张铭，刘银峰，黄河[J].2004,28(4):76-78.[9]采用nRF401实现单片机与PC机无线数据通信一微计算机信息.奚吉，赵辉，江冰[J].2004,18(9):42-43.[10]无线通信集成电路与单片无线收发集成电路及无线数据通信IC高级技术.陈星[M].北京：京电子科技出版社,2006.[11]Vizimuller,P:‘RFdesignguide-systems,circuits,and’equations’(ArtechHouse,Boston,MA,1995).[12]Wirelessnetworkingtechnology:fromprinciplestosuccessfulimplementationChinese(美)SteveRackley[M].北京电子工业出版社,2008. 毕业论文文献综述通信工程多路无线防盗报警器的设计摘要：多路无线报警器具有误报率低，安装和配置容易，成本便宜，使用起来方便等特点。实现其功能的原理是热释电红外传感器感应到入侵所发出来的红外热辐射，并且将其转换成超低频信号，然后经电路放大，输出。具体的方法是用无线通信技术实现三机（检测器，主机，控制器）分离。检测器是利用红外人体检测探头检测预先设定好的范围内的情况，一旦有情况就向主机发出信号。而主机的功能是通过无线接收信号，再通过单片机处理，然后数码管显示出信号发出的具体范围并同时音频功放控制喇叭发出警报。控制器是设定报警器的开和关。关键词：传感器；无线；报警系统；电压比较器；1.无线防盗报警器的发展状况作为防盗报警的关键产品，被动红外探测器的无线化也逐渐成为一种趋势。无线探头除了满足室内装潢的需求，更重要的是方便安装，节省施工成本。随着社会发展，人工成本不断提高，过去的有线报警器安装需要付出繁重的布线工作，很多商家和用户考虑施工成本的核算，从而选择无线报警系统。无线报警器的市场应用通常产品做到最后必定是细节制胜，在各个领域的应用专业程度，决定了无线报警系统的市场成败。市场细分是无线报警器未来应用的主要趋势。在应用市场上，无线报警将朝着更细化的方向前进──针对不同的市场，推出不同的产品。例如由于中国地域辽阔，南北温湿度等差异大，对被动红外探测器的应用提出了更高的要求。此文献1中菲涅尔透镜技术的应用，许多以前停留在概念上的功能得以实现，被动红外的探测精度也得到了极大地提升。比如探测距离，比同类型探测器提升了150%，探测面积也有了大幅度提升，基本实现了零漏报。新型菲涅尔透镜所采用的精密空间分割+精确能量聚焦技术，在实现高探测灵敏度(0.2米/秒低速检测)的同时，还极大地降低了误报几率。无线被动红外报警系统技术的特点表现在协同工作模式上，根据不同的使用环境，采用不同的红外微波工作组合，极大地提升了探测器对环境的适应性；数字双向温度补偿技术的采用，让探测器能够在不同温度环境条件下保持稳定探测状态，有效降低了误报率；独特的软件处理技术，能在高强度其他温度干扰的状态下，实现有效甄别探测；“全区域” 防宠物功能，有效防宠物级别35千克，极大降低了主人不在家宠物干扰报警的困扰，符合CE(EN50131-G2，EN300440)标准，阅读文献2得到其优点有：1．微波配合红外探测起到复合探测作用，可以有效减少误报。2．微波是一种高频电磁波，不受环境温度变化影响，可以弥补红外探测受温度影响探测距离缩短的缺陷。3．可以有效防止恶意破环，防止探测器被遮挡或者被油漆等物质喷涂。缺点：1．X波段的微波波长比较长，很容易穿透墙壁及窗户等物体；如果灵敏度调节不合适，很容易探测到室外的移动物体(树枝摆动、移动的物体等)，从而产生误报警。2．微波的辐射区域是呈现一定的区域，在安装调试时要注意灵敏度的调节。3．容易受空气湿度的干扰而影响探测精度。而且带有微波的双鉴探测器通常价格要贵一些，稳定性也更好一些，一般使用在银行、基站、博物馆、大型仓库等重要及环境变化比较大的场所。如现阶段防盗报警与视频监控的联动，仅是通过基础性硬件将前端探测器的输出接口与视频监控的报警联动输入接口连接起来，当出现异常情况时，通过预先设定的联动方式执行视频报警联动。文献2中目前数字与模拟电路结合的传统技术将逐渐被取代，全数字化的被动红外探测器不仅仅性能稳定、可靠，更重要的是电路简单，通过集成的芯片控制，稳定性得到大幅提升。另外，全数字化的无线探测器生产工艺方便，便于自动化作业，产品外观也将更加小巧、精致，产品价格也会有所下降，对防盗报警系统的普及化应用有不可忽视的意义。由于电路简单，系统相应的抗RFI/EMI的能力更加强。探测方式复合化探测方式复合化也将成为未来的一个技术趋势。目前大多采用红外、微波复合探测，未来可能会有更多的方式，如：超声波、激光、图像、电子标签等多种复合探测方式。总体而言，未来无线防盗报警产品的发展趋势，产品技术将在集成化、数字化、探测方式复合化、网络化与智能化前提下力求突破。无线防盗报警产品经过多年的发展，虽无视频监控市场份额的迅速膨胀和门禁系统使用的急剧增长，但并没有削弱其在安防系统中的主导地位。2.红外传感器 文献3总结概括了红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：1．辐射计，用于辐射和光谱测量；2．搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；3．热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；4．红外测距和通信系统；5．混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。红外传感器根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。热型以及光子型的主要特征如下表2-1。表2-1热型以及光子型的主要特征类型优点缺点热型常温动作波长依存性(波长不同感度有很大之变化者)并不存在便宜感度低响应慢(ms之谱)光子型感度高响应快速(μs之谱)必须冷却(液体氮气)有波长依存性价格偏高下面我们介绍这两种探测器的基本原理: 阅读文献2，3：光子探测器是利用外光电效应或内光电效应制成的辐射探测器，也称光电型探测器。探测器中的电子直接吸收光子的能量，使运动状态发生变化而产生电信号，常用于探测红外辐射和可见光。其原理是利用外光电效应制成的光子型探测器是真空电子器件，如光电管、光电倍增管和红外变像管等。这些器件都包含一个对光子敏感的光电阴极，当光子投射到光电阴极上时，光子可能被光电阴极中的电子吸收，获得足够大能量的电子能逸出光电阴极而成为自由的光电子。在光电管中，光电子在带正电的阳极的作用下运动，构成光电流。光电倍增管与光电管的差别在于，在光电倍增管的光电阴极与阳极之间设置了多个电位逐级上升并能产生二次电子的电极（称为打拿极）。从光电阴极逸出的光电子在打拿极电压的加速下与打拿极碰撞，发生倍增效应，最后形成较大的光电流信号。因此，光电倍增管具有比光电管高得多的灵敏度。红外变像管是一种红外-可见图像转换器,它由光电阴极、阳极和一个简单的电子光学系统组成。光电子在受到阳极加速的同时又受到电子光学系统的聚焦，当它们撞击在与阳极相连的磷光屏上时，便发出绿色的光像信号。文献2,3中可以了解到：热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，从而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该电阻阻抗高达104MΩ，引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。综合以上两种传感器的基本原理，选择热释电红外传感器。只对热电型红外传感器进行了一些说明。2．1热释电红外传感器原理文献2中热释电红外传感器特别是利用远红外线范围的感度作为人体检出用，如图1-1所示红外线的波长比可见光长而比电波短。红外线让人觉得只由热的物体放射出来，可是事实上不是如此，凡是存在于自然界的物体，如人类、动物、蔬菜等等全部都会射出红外线，只是其波长因其物体的温度而有差异。如图2-1中，人体的体温约为36～37℃，所放射出峰值为9～10μm的远红外线，另外加热至400～700℃的物体，可放射出峰值为3～5μm的中间红外线。 图2-1红外线的波长分段示意阅读文献4概括热电型红外线传感器具有下列几个特征：1．由于系统能检测从物体放射出出来的红外线，所以不必直接接触就能够感知物体表面的温度，故人体以及移动中物体的温度均能以非接触之方式测得。2．热电型红外线传感器系接受检知对象物所发出的红外线，因此是被动型图2-2，由于不是图2-3所示的主动型，所以并不需要校对投光器、受光器之光轴等麻烦的操作。图2-2被动型图2-3主动型3．热电效果系温度变化而产生的，因此只接受因温度变化之能量，而热电型红外线传感器将电压微分而输出之。热电型红外线传感器原理:首先介绍热电效果概括文献2得知，如图2-4所示，感知组件系使用PZT(钛酸锆酸铅系陶瓷体)强介质陶瓷体，在感知组件施加高压电(3KV～5KV/mm)而分极之，基于这种方法，组件表面显现的正负电荷会和空气中相反之电荷结合而呈电气中和状。当组件的表面温度变化时，感知组件分极的大小会随着温度变化而变化，因此稳定时之电荷中和状态就崩溃，而感知组件表面电荷与吸着杂散电荷的缓和时间不同，所以会形成电气上的不平衡，而产生没有配对的电荷，如图2-4(b)所示。像这种因温度变化而产生电荷的现象称为热电效果，设若产生之电荷为Δθ，温度变化为ΔＴ，则Δθ/ΔＴ＝λ(库仑／℃)，就是热电系数。图2-5所示系热电型红外线传感器的构造。(a)稳定时(T)K(b)温度刚变化之后(T+ΔT)K图2-4热电型红外线传感器的原理 图2-5系热电型红外线传感器的构造3．无线防盗报警器的组成阅读文献5和6红外线无线防盗报警器系统设计方案分为三个模块，第一部分是红外探测发射器（可以是多个探测发射器分别安装在需要防护的地方），第二部分是主机（含有接收器，处理器，报警器等），第三部分是遥控于手柄（对防盗器实施布防和撤防）。其次是确定硬件电路的设计，包含芯片的选择，具体电路的设计如探测电路，编码与发射电路。接收与解码电路。遥控器电路等。最后就是软件的设计。软件的设计主要是以熟悉硬件电路的工作原理为前提。多路无线防盗报警器主要是由于无线人体探测器（红外探测信号发射电路），无线接收电路，数据解码电路，中央控制单元，数字显示单元，遥控电路，报警电路和电源电路等部分组成。主机中的中央处理器采用AT89C2051，集成电路PT2272-L4作为数据解码，无线接收采用现成的SH9902模块，编码为PT262-R4。如下图3-1所示整体框图。图3-1多路无线报警器的整体图3．1硬件部分的设计 图3-2整体结构图文献1中无线数据传输通过电信号的形式进行传播，它由发送端、接收端、信道等各部分构成，信道是电磁波传播的主要途径。文献4,13中信号源的信息含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言并且频率非常高的信号以适于信道传输，这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号，这个过程叫做调制。调制是通过改变高频载波的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的，这个过程是通过发射机来实现的。无论是基于那种方式的防盗报警器。它的工作原理都是先将探测到的信号，通过编码，然经电路放大，输出并将报警信号通过天线发射出，再用接收电路接收信号，解码并通过控制电路判断是否属于异常信号，再决定是否将报警信号送给报警电路，从而达到防盗的效果。3.2编码发射电路介绍文献5,7总结出在发射端，震荡器的作用是产生最初的高频信号，它的频率等于或低于所需的工作频率，在后一种情况下，倍频器输出的信号频率为震荡器频率的整数倍，高频功率放大器的主要功能是将震荡器或倍频器输出的小信号放大到足够的功率电平，用以推动功率更大的高频输出功率放大器，输出功放的一个功能是直接产生大功率的高频信号，并发送到发射天线上去，另一个功能是对高频信号进行振幅调制，使高频信号的振幅随传送信号的大小而变化。 在文献7，8中：由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠性考虑，发射的控制信号采用编码的方式进行传送，而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响，所以无线信号的编码由2262集成电路完成，该电路具有8位地址信号和4位数据信号，不同的地址与数据的组合，可以编制上万种编码，完全可以满足同一区域内互不影响地工作；为了使电路简单且使用电池进行供电，数据对高频载波的调制方式采用ASK方式，即当发送数据信号为1时，接通高频振荡器电源，发送高频无线信号，当发送数据为0时，断开其电源，停止工作，这种设计在静态时工作电流几乎为零。3.3数据解码与接收电路文献6,9中说明了接收电路的无线接收与解调部分采用的是现成的高频接收模块，可以简化设计工作，而且可靠性较好,接收模块采用的是超再生接收，具体的解调过程为：当发射器发送1时，相应的发射高频电路工作，接收部分就会相应地收到一个315M的高频信号，使模块输出为1，当发射部分发送的是0时，发射高频部分停止工作，接收部分就输出为0，这样就实现了无线信号的传输。经高频接收且解调出来的信号是编码集成电路2262编码后的串行信号，必须经相应的解码电路解码才能还原出控制信号数据。2272就担任了这个解码任务。2262和2272是一对专用的编、解码集成电路，当接收部分2272的8位地址数据与发射部分的8位地址数据相同时，就会在2272的17脚输出一个高电平，表示解码成功，同时在4位数据位上输出相应的数据信号，后续的输出控制电路就根据解码输出的数据位，控制开关的开与关。文献14中数字信号是数字信息的电脉冲表示，电脉冲的形式称为码型。数字信息的电脉冲表示的过程称为码型编码或者是码型变换，在有线信道中传输的数字信号又称为线路传输码型。由码型还原为数字信息称为码型译码。文献10中由于在无线数字通信中，数据的抗干扰能力以及识别能力是决定整个系统好坏的关键。由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠性考虑，发射的控制信号采用编码的方式进行传送，而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响，由无线信号的编码由2262集成电路完成，可以实现单台主机对多台子机的，点对多点的通信控制方式。3．4电源设计文献13,14概括了电源电路设计原理:考虑采用典型的变压器降压，全波整流，电容滤波及集成电路稳压的思路进行设计。由于单片机及后续的无线接收电路等都用5V作为工作电源，所以在经整流和滤波电路后再用三端集成稳压电路进行稳压，为后续电路提供稳定可靠的5V直流电源，三端稳压集成电路采用LM7805。电源通过变压会使输入、输出电压不同，从而达到升压或降压的目的。如图3-3② 中U1到U2的振幅的变化就是通过降压来实现的；其中U2到U3的波形图的变化就是通过整流电路实现的；再就是通过滤波电路得到的波信图如③所示；最后为满足电路所要求的稳定的直流电压，再通过稳压芯片就可得到如图3-3⑤所示。图3-3电压波形图4.程序流程图软件程序流程如图4所示。图4程序流程图5．方案论证与比较列举了3种常见的防盗报警器装置。1．电话拨号防盗报警器利用主机，通过无线或则有线连接各类探测器，实现防盗报警功能。主机连接固定电话线，如有警情，按照客户设定的手机或则电话号码拨号报警。电话拨号传输方式：目前有很多成熟产品，它特别适合单位用。因为它技术成熟，安装简便，系统运行比较稳定可靠，是目前国内外大量采用的一种联网报警方式。若有内部电话交换机，其优点尤为突出。其缺点有：①大家目前已比较清楚方法；②易破坏电话线，也就切断了传输；③用公共电话网会发生电话费，一般的居民经济承受能力有问题；④ 系统容量较大的接警中心应备有多根电话线，一般的配置至少二根电话线，每200户～300户报警用户应增一根电话线，报警讯号接警机应有相应输入电话线口。2.GSM防盗报警器利用主机，通过无线或则有线连接各类探测器，实现防盗报警功能。主机里面内置GSM手机卡，如有警情，按照客户设定的手机或则电话号码拨号报警。缺点是价格较高；需要经常支付服务费；系统运行的功率较大；隐私性会受到侵扰；车辆长期放置不使用会耗尽电平电量。车停在地下、树下、大厦旁、室内系统都不起作用。3.彩信报警器彩信防盗报警器是一种针对目前市面上的安防产品需要连接电话线，误报率高，不可靠、不直观等缺点而研发的耳目一新的安全防范装备，该报警器巧妙的将红外传感、图像侦测及手机无线网络传输等技术整合应用于安全防护中，充分运用无处不在的无线通讯网络，打破了传统报警系统的诸多限制；用户无论身处何方，都可以利用手机彩信，彩E接收千里之外彩信报警器发出的报警监控图像,实现零距离图像信息报警，广泛应用于家庭、办公室、工厂、商铺等等各种场所的安全防范。但是这种防盗报警器的价格操作性都比较的昂贵不适用于普通的大众。6．总结我这次做一套防盗报警系统，其主要人体探测器检测到异常状况时采用无线的形式把信号传递给主机，主机通过处理将报警信号传给报警器发出报警声，同时能显示出现报警处的位置。这个设计采用了红外线，短距离无线数据传输等技术达到了多路监测也可以通过监控对它们进行布防和撤防，而且实用性比较的强，价钱比较的便宜。参考文献:[1]电子技术基础.康华光[M].北京：教育出版社，1988.[2]现代传感器原理及应用.吕泉[M].清华大学出版社，2006.[3]无线传感器网络原理及应用.唐宏[M].北京：人民邮电出版社,2010.[4]射频识别技术软硬件系统研制.刘琰,李辉,顾亮[J].电子技术，2004,14(3):29.[5]单片无线发射与接收电路设计.黄智伟[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.[6]数字电路技术基础.阎石[M].北京：教育出版社,1998.[7]nRF401无线收发芯片的长距离通信设计.谭晖[J].今日电子,2004,12(1):78.[8]基于nRF401的PC机无线收发模块的设计电子技术应用.张铭,刘银峰,黄河[J]2004,28(4):76-78. [9]采用nRF401实现单片机与PC机无线数据通信一微计算机信息.奚吉,赵辉,江冰[J].2004,18(9):42-43.[10]Vizimuller,P:‘RFdesignguide-systems,circuits,andequations’(ArtechHouse,Boston,MA,1995).[11]Wirelessnetworkingtechnology:fromprinciplestosuccessfulimplementationChinese(美)SteveRackley.[M].北京电子工业出版社,2008.[12]短距离无线数据传输及接口技术.周思远[D].南京信息工程大学,2008.[13]基于单片机控制的自动拨号报警器.刘豫喜[D].河南省第四届青年学术年会,2004.[14]基于MCU无线遥控电动滑板控制系统.柳亚平[D].江南大学,2008. 本科毕业设计（20届）多路无线防盗报警器的设计 摘要本设计是一种基于AT89C2051单片机为核心芯片的多路无线报警器。该报警器是具有低成本、高精度的红外线报警器，测量时与被测物体无直接接触，测量结果可以清晰稳定地显示。具有误报率低，安装和配置容易，成本便宜，使用起来方便等特点。该设计的系统分为二个模块，第一部分是红外探测发射模块（可以是多个探测发射器分别安装在需要防护的地方），第二部分是信号处理模块（含有接收器，处理器，报警器等）。关键词：无线；单片机；防盗报警系统 AbstractThisdesignisakindofmulti-channelwirelessalarmsystembasedonAT89C2051.Itisalowcostandhighprecisioninfraredalarm,whichcanmeasurewithoutdirectcontactwiththeobjecttobetest,andthemeasuredresultscanbedisplayedsteadily.Thissystemisdividedintotwomodules:thefirstpartisinfrareddetectionlaunchmodule(canbemultipleprobelauncherswereinstalledintheneedforprotectionoftheplace),thesecondpartisthesignalprocessingmodule(withreceivers,processors,Alarmandetc.).KeyWords:Wireless;SingleChipMicrocontroller;Anti-theftAlarmSystem 目录1引言11.1课题背景及发展前景11.2课题设计的功能简介21.3课题设计步骤与论文内容22总体设计42.1热释电红外传感器原理42.2方案比较62.2.1主控制电路的设计62.2.2发射电路的设计62.2.3接收电路的设计82.2.4红外线探测器的选择92.3方案选择103硬件设计113.1发射模块113.1.1红外线探测器123.1.2编码芯片2262引脚图与功能介绍123.2数据解码与接收143.2.1中央处理单元153.2.2解码芯片LX2272引脚图与功能183.2.3显示电路193.2.4报警电路设计194程序设计214.1主程序流程图214.2模块化程序设计234.2.1初始化模块234.2.2多路无线报警器发射模块的设计234.2.3多路无线报警器接收模块的设计234.2.4显示模块的设计234.2.5报警模块的设计235制作和调试246总结25致谢26 参考文献27附录1系统实物图28附录2实验原理图29附录3毕业设计作品说明书30附录4系统源程序31附录5PCB板图34 1引言1.1课题背景及发展前景多路无线报警器由于电路简单，系统相应的抗RFI/EMI的能力更加强。其红外线探测器更是以其优异的探测能力：凡是温度超过绝对0℃的物体都能产生热辐射，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽相同，通常分为三个波段:近红外：波长范围0.75～3μm中红外：波长范围3～25μm远红外：波长范围25～1000μm人体辐射的红外光波长3～50μm，其中8～14μm占46%，峰值波长在9.5μm[1,2]。被动式红外探测器（PassiveInfraredDetector，PIR）根据结构不同产生警戒范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束PIR采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场内走动就会报警[3][4][5]。2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。 目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大[6][7]。随着现代化科学技术的不断发展，多路无线报警器技术也不断的在完善和发展。多路无线报警器广泛应用于教育，医院，工厂和等领域。1.2课题设计的功能简介多路无线报警器由电源驱动，根据红外线探测器能探测的温度已知条件，利用红外线探测的发射接收原理，以红外线传感器为接口部件，应用单片机技术对红外线反馈的信息进行编码，再用无线发射信号，最后对无线信息进行解码报警并用几个显示灯显示其报警位置。多路无线报警器采用软件和硬件相结合的方式，自动实现红外线的发射与接收控制，其硬件主要由主控制器模块、红外线发射模块、红外接收模块构成。其主要功能如下：1．测量范围在25～60m，传输范围一般为100m左右；2．探测温度一般为37℃左右；3．测量时与被测物体无直接接触，并能够清晰稳定地显示位子。1.3课题设计步骤与论文内容本系统的设计可分5个步骤：1．确立课题题目，查阅相关资料，根据模块化设计的思路将各模块的具体方案列出；2．分析具体设计原理，写出方案；3．根据方案画出总体框架图；4．根据设计思路完成硬件电路，编写程序代码；5．下载到硬件电路板中进行调试。 论文共分为五个部分。第一部分主要介绍了课题的背景、研究意义和主要内容、步骤。第二部分为总体介绍，主要是方案的比较和选择。第三部分则具体介绍了硬件系统的制作。第四部分介绍了本设计所使用的程序代码。第五部分为调试与总结，主要是针对实验结果所进行的一些分析以及对整个毕业设计工作做出了总结。 2总体设计多路无线防盗报警器主要是由于无线人体探测器（红外探测信号发射电路），无线接收电路，数据解码电路，中央控制单元，数字显示单元，遥控电路，报警电路和电源电路等部分组成。主机中的中央处理器采用AT89C2051，集成电路2272作为数据解码，无线接收采用现成的SH9902模块。实物图见附录1。多路无线报警器系统的设计框图如图2-1所示。图2-1多路无线报警器的设计框图2.1热释电红外传感器原理 热释电红外传感器特别是利用远红外线范围的感度作为人体检出用，如图2-2所示红外线的波长比可见光长而比电波短。红外线让人觉得只由热的物体放射出来，可是事实上不是如此，凡是存在于自然界的物体，如人类、动物、蔬菜等等全部都会射出红外线，只是其波长因其物体的温度而有差异。如图2-2中，人体的体温约为36～37℃，所放射出峰值为9～10μm的远红外线，另外加热至400～700℃的物体，可放射出峰值为3～5μm的中间红外线[7,8]。图2-2红外线的波长分段示意[2]热电型红外线传感器具有下列几个特征：1．由于系统能检测从物体放射出出来的红外线，所以不必直接接触就能够感知物体表面的温度，故人体以及移动中物体的温度均能以非接触之方式测得。2．热电型红外线传感器系接受检知对象物所发出的红外线，因此是被动型图2-3，由于不是图2-4所示的主动型，所以并不需要校对投光器、受光器之光轴等麻烦的操作。图2-3被动型图2-4主动型[2] 3．热电效果系温度变化而产生的，因此只接受因温度变化之能量，而热电型红外线传感器将电压微分而输出之[4,6]。热电型红外线传感器原理：首先介绍热电效果，如图2-4所示，感知组件系使用PZT（钛酸锆酸铅系陶瓷体）强介质陶瓷体，在感知组件施加高压电(3KV～5KV/mm)而分极之，基于这种方法，组件表面显现的正负电荷会和空气中相反之电荷结合而呈电气中和状。当组件的表面温度变化时，感知组件分极的大小会随着温度变化而变化，因此稳定时之电荷中和状态就崩溃，而感知组件表面电荷与吸着杂散电荷的缓和时间不同，所以会形成电气上的不平衡，而产生没有配对的电荷。像这种因温度变化而产生电荷的现象称为热电效果，设若产生之电荷为Δθ，温度变化为ΔT，则Δθ/ΔT＝λ(库仑/℃)，就是热电系数[1,3]。2.2方案比较2.2.1主控制电路的设计方案一：由MSC-51系列中的8051芯片实现功能，功耗极低、片上资源丰富、功能强大，性能优越，有一定扩展能力，但是它的运算速度不快[9]。方案二：adcu824实现功能，含有的功能非常多而强大，性能优越，但是价格有点贵[12]。方案三：AT89C2051是一个功能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。其优点是完全能适和本设计的要求，而且功能齐全，价格低廉[1][7]。2.2.2发射电路的设计方案一：图2-5是一种用LM1871组成的编码电路，其电路图其中用的东西比较的多，所以结构相对来说比较复杂。发射芯片LMl871工作频率可达80MHz，作频率可达80MHz，并可任选；内部含有振荡器、发射器和编码器；通道数可编程，且射频输出功率可调节。一般遥控距离可达几十米。1，2，3，16，17，18引脚都是芯片的通道，其主要通道加法逻辑控制器是5,6引脚，从13引脚输入信号。如图2-5所示： 图2-5LM1871编码电路图[6]方案二：图2-6是由PT2262芯片，其组成的编码电路图相对于上图所看到由LM1871组成的编码电路图简单多了。A0～A7地址管脚，用于进行地址编码，可置“0”，“1”，“f”（悬），三种状态。DOUT编码输出端正常时为低电平。OSC1和OSC2所接电阻一起决定振荡频率。D0～D3数据输入端，有一个“1”，即有编码发出，内置下拉.。编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效。如图2-6所示：图2-6PT2262编码电路图[12] 2.2.3接收电路的设计方案一：图2-7是由芯片LM1872构成的解码电路图，其工作电压3～9V。1872解码要求比较的高，2引脚还要接外接晶体，引脚4还需要给它一个偏压，5和18引脚分别是混频输入和输出，优点是解码相对于精确，但是它的电路太过于繁琐。图2-7LM1872解码电路[6]方案二：电路图其中8051是中央处理单元，其解码功能是由2272完成的。A0～A5码地址管脚，2272通过检测这六条三状态的管脚来确定bit0～bit5的编码波形。每个管脚可分别置“0”，“1”，“f”（悬）。14引脚为DIN数据输入管脚，接收到的编码信号由此管脚串行输入，2272高电平有效.当2272收到有效信号时，VT变高电平，而2262是低电平有效两者刚好相反，如果图2-8所示： 图2-8PT2272组成的解码电路图[12]2.2.4红外线探测器的选择主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。主动式红外探测器遇到动物、树叶、沙尘、天气因素遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。由于光束较窄，收发端安装一定牢固可靠，不应受地面震动影响，而发生位移引起误报，光学系统要保持清洁，注意维护保养。因此主动式探测器所探测的是点到点，而不是一个面的范围。其特点是探测可靠性非常高。但若对一个空间进行布防，则需有多个主动式探测器，价格昂贵[1,14]。如图2-9所示：图2-9主动式红外探测[15] 被动式红外传感技术是利用红外敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大处理。它能可靠的将运动着的生物体和飘落的生物加以区别，同时它还具有监控范围大。隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。被动式红外入侵报警器又称热释电红外入侵报警器，由光学系统，红外传感器和信息处理三部分组成。目前与红外传感器配套的光学系统有三种即反射式，透射式和折射式，其中反射式光学系统的灵敏度最高，其探测距离可达25~60M。反射式体积大不好密封，在防尘防水抗击隐蔽性等都比较差。投射式的灵敏度最低，但是它密封性好，稳定性好，其价格相对比较低[1,3]。如下图2-10所示：图2-10被动式红外探测[1]2.3方案选择综合设计要求和实际分析考虑，多路无线报警器方案确定为以功能强大的AT89C2051芯片作为系统的核心处理单元配合被动式红外传感技术做成的，编码电路和解码电路都以方案二电路图为框架，因为编码和解码的方案一其结构复杂，实现的功能差不多但是方案二更加简单，便宜安全防盗性算可以，稳定性相对比较好，而且价格对于大多数普通家庭来说都可以接受的价格。 3硬件设计本系统硬件主要有两大模块组成：发射模块、接收模块。总体电路图见附录2，.详细的使用说明请看附录3。3.1发射模块在发射端，震荡器的作用是产生最初的高频信号，它的频率等于或低于所需的工作频率，在后一种情况下，倍频器输出的信号频率为震荡器频率的整数倍，高频功率放大器的主要功能是将震荡器或倍频器输出的小信号放大到足够的功率电平，用以推动功率更大的高频输出功率放大器，输出功放的一个功能是直接产生大功率的高频信号，并发送到发射天线上去，另一个功能是对高频信号进行振幅调制，使高频信号的振幅随传送信号的大小而变化[3,4]。由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠性考虑，发射的控制信号采用编码的方式进行传送，而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响，所以无线信号的编码由2262集成电路完成，该电路具有8位地址信号和4位数据信号，不同的地址与数据的组合，可以编制上万种编码，完全可以满足同一区域内互不影响地工作；数据对高频载波的调制方式采用ASK方式，即当发送数据信号为1时，接通高频振荡器电源，发送高频无线信号，当发送数据为0时，断开其电源，停止工作，这种设计在静态时工作电流几乎为零[5,7]。由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠性考虑，发射的控制信号采用编码的方式进行传送，而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响，所以无线信号的编码由2262集成电路完成，该电路具有8位地址信号和4位数据信号，不同的地址与数据的组合，可以编制上万种编码，完全可以满足同一区域内互不影响地工作；为了使电路简单且使用电池进行供电，数据对高频载波的调制方式采用ASK方式，即当发送数据信号为1时，接通高频振荡器电源，发送高频无线信号，当发送数据为0时，断开其电源，停止工作，这种设计在静态时工作电流几乎为零[8,9]。其原理图如图3-1。 图3-1多路无线报警器发射电路3.1.1红外线探测器红外塑料透镜——多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料一次成型，若干个小透镜排列在一个弧面上。警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体警戒。菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边较少。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。下边透镜较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。多波束型PIR的警戒视场角比单波束型大得多，水平可以大于90°，垂直视场角最大也可以达到90°，但作用距离较近[1,2,4]。3.1.2编码芯片2262引脚图与功能介绍由于无线信号容易受外界环境的影响，因此从系统的可靠性考虑，发射的控制信号采用编码的方式进行传送，而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响，所以无线信号的编码由2262集成电路完成。具体的引脚如图3-2所示[3][12]。 图3-2LX2262引脚图编码芯片2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。2262的特点如下[1]：1．CMOS工艺制造，低功耗2．外部元器件少3．工作电压范围宽：2.6-15V4．数据最多可达6位5．地址码最多可达531441种从功能上看，我需要用到的是数据输入端，设定这个探测器发现警情所要发射的固定的编码，发射是通过DOU输出。如表3-1为LX2262的引脚功能的详述。 表3-1LX2262引脚功能[1,6]管脚名称I/O说明A0～AxI地址管脚，用于进行地址编码，可置“0”，“1”，“f”（悬），三种状态D0～DxI数据输入端，有一个“1”，即有编码发出，内置下拉VDDI电源（+）端VSSI电源（-）端TE-I编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效OSC1I双端电阻振荡器输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC2O双端电阻振荡器输出端DOUTO编码输出端正常时为低电平NC--空脚3.2数据解码与接收接收电路的无线接收与解调部分采用的是现成的高频接收模块，可以简化设计工作，而且可靠性较好，接收模块采用的是超再生接收，具体的解调过程为：当发射器发送1时，相应的发射高频电路工作，接收部分就会相应地收到一个315M的高频信号，使模块输出为1，当发射部分发送的是0时，发射高频部分停止工作，接收部分就输出为0，这样就实现了无线信号的传输。经高频接收且解调出来的信号是编码集成电路2262编码后的串行信号，必须经相应的解码电路解码才能还原出控制信号数据。2272担任了这个解码任务。2262和2272是一对专用的编和解码集成电路，当接收部分2272的8位地址数据与发射部分的8位地址数据相同时，就会在2272的17脚输出一个高电平，表示解码成功，同时在4位数据位上输出相应的数据信号，后续的输出控制电路就根据解码输出的数据位，控制开关的开与关[6,9]。 数字信号是数字信息的电脉冲表示，电脉冲的形式称为码型。数字信息的电脉冲表示的过程称为码型编码或者是码型变换，在有线信道中传输的数字信号又称为线路传输码型。由码型还原为数字信息称为码型译码。由于在无线数字通信中，数据的抗干扰能力以及识别能力是决定整个系统好坏的关键[10]。由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠性考虑，发射的控制信号采用编码的方式进行传送，而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响，由无线信号的编码由2262集成电路完成，可以实现单台主机对多台子机的，点对多点的通信控制方式[14]。解码电路图如图3-3所示：图3-3多路无线报警器收电路原理图3.2.1中央处理单元中央处理单元由单片机AT89C2051单独完成的。AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含2kbytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合[6]。 AT89C2051是一个功能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。同时AT89C2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。AT89C2051的引脚功能图3-4所示[6][14]。图3-4AT89C2051引脚图AT89C2051的主要特性[1]：1.兼容MCS51指令系统；2.2k可反复擦写(>1000次）FlashROM；3.15个双向I/O口；4.6个中断源；5.两个16位可编程定时/计数器；6.2.7-6.V的宽工作电压范围；7.时钟频率0-24MHz；8.128x8bit内部RAM； 9.两个外部中断源；10.两个串行中断；11.可直接驱动LED；12.两级加密位；13.低功耗睡眠功能；14.内置一个模拟比较放大器；15.可编程UARL通道；16.软件设置睡眠和唤醒功能；AT89C2051部分引脚说明如下所示[1]：1.VCC：电源电压。2.GND：地。3.P1口：1口是一8位双向I/O口。口引脚P1.2～P1.7提供内部上拉电阻。P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入（AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。当P1口引脚写入“1”时，其可用作输入端。当引脚P1.2～P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而流出电流(TTL)。P1口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。4.P3口：P3口的P3.0～P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口引脚写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时，被外部拉低的P3口引脚将用上拉电阻而流出电流(IIL)。5.RST：复位输入。RST一旦变成高电平，所有的I/O引脚就复位到“1”。当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。6.XTAL1：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。7.XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。 3.2.2解码芯片LX2272引脚图与功能LX2272是一款与LX2260/LX2262配对使用的无线、红外线遥控解码专用集成电路。采用CMOS工艺制造，它最大拥有12位的三态地址码管脚，可支持多达531441（或312）个地址的编码，因此很有效地降低了重码率。2272的所有型号均能封装成DIP18和SOP20两种形式，只是SOP20多了10和11两个管脚，图3-5为2272引脚图，先了解的是每个引脚的功能，再确定具体的电路设计。图3-5LX2272引脚图如下表3-2所示：表3-2LX2272引脚功能[1,6]管脚号管脚名称I/O说明1～6A0～A5IA0～A5码地址管脚,LX2272通过检测这六条三状态的管脚来确定bit0～bit5的编码波形.每个管脚可分别置”0”,”1”,”f”(悬)7～810～13A6/D5A11/D0I/OA6～A11码地址管脚或D5～D0数据输出管脚.当作为码地址管时,每个管脚可分别置”0”,”1”,”f”(悬).当作为数据输出管脚时且满足以下两个要求(1)所接收的地址编码波形与码地址输入端的设置匹配;(2)相应位接收到的数据输出置为”1”,输出为”1”否则为”0”14DINI数据输入管脚,接收到的编码信号由此管脚串行输入15OSC1I振荡器第一外点 续表3-2管脚号管脚名称I/O说明16OSC2O振荡器第二外点17VTO有效传输确认,高电平有效.当LX2272收到有效信号时,VT变高电平18VCC--电源正端19VSS--电源负端3.2.3显示电路显示单元主要由四位发光二极管来完成显示任务，当接收到不同地址的报警信号后由2051单片机处理后来决定具体哪只发光管点亮。如图3-6所示：图3-6LED显示电路3.2.4报警电路设计 为使设计简便同时发出的音效逼真，音频信号发生器采用集成的语音电路，另为了使报警的音量足够大，在音频信号发生器后面再增加一级功率放大器。经查找相关的功放电路，LM386是款不错的音频功放电路，其工作电压为5～18V，功率为1.25W，频率响应的上限为300kHz，增益可达50dB，而且外围电路简单，易于设计[4]。如图3-7所示：图3-7报警电路 4程序设计系统软件设计是在硬件系统构架了多路无线报警器的基本功能之后，所实现的功能主要是针对系统功能的实现及数据的处理和应用。多路无线报警器系统的软件系统主要包括主程序模块、多路无线报警器发射模块、多路无线报警器接收模块、显示模块、报警模块等。根据上述系统硬件设计和所完成功能，整个系统软件功能的实现可以分为：主程序、模块子程序、延时程序几个主要部分。4.1主程序流程图主程序是单片机程序的主体，整个单片机的系统软件功能的实现都是在其中完成的，主要分为初始化子程序及各子程序的调用管理等部分。采用AT89C2051单片机作处理器，工作电源：+5V；测量范围：25～60m，测量结果在LED二极管上直接显示出来。其工作流程是上电后首先对系统进行初始化，通过遥控手柄的两个开关K1、K2(K1为布防，K2为撤防)设定防盗报警器功能的开或者关，当布防情况下，被测量物体闯入检测范围，则发送信号然后经接收电路使报警器开始报警并显示其位置，若没有按撤防则会一直报警下去。若没在布防情况下，防盗报警器不进行防盗报警。软件代码如见附录四，系统的主程序实现流程如图4-1所示。 图4-1系统软件主程序实现流程图 4.2模块化程序设计4.2.1初始化模块1．定时器的初始化处理1)对TOMD赋值，0x01定时器设置为16位定时模式，以确定T0和T1的工作方式；2)计算初值，并将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1；3)中断方式时，则对EA赋值，开放中断；4)TR0或TR1的置位，启动定时器/计数器定时或计数。2．端口、数据存放区及寄存器的初始化。4.2.2多路无线报警器发射模块的设计先进行外部interrupt中断，判断是否有无线报警信号了如果有rfjc1~rfjc3赋值为1.如果没就是为0。4.2.3多路无线报警器接收模块的设计再判断是否启动无线报警器如果rfjc4为1，则启动无线报警。feng==0定时关闭报警程序，设定定时的时间，比方TH0=0x3c，超过这个时间则报警器关闭，所有赋值归零，重新开始等待下一次赋值。4.2.4显示模块的设计显示模块主要是用LED二极管灯，根据AT89C20514.中P1.2，P1.3，P1.4等设定为led1~led3，显示灯亮则赋值为1,，相应位置的灯亮表现所显示灯不同的位置4.2.5报警模块的设计报警模块是接收电路AT89C2051之后，用软件设定其位子是AT89C2051的P3.7。在P3.7位子上经过计算加上一个合适的电容再接上报警器 5制作和调试多路无线报警器设计可分为制作和调试两大步骤，其中无线发射和接收都采用了现成的模块SH9902模块。硬件电路制作完成并调整好后，将编译后的源程序下载到单片机中进行调试。根据测试结果的实际情况，可以测出不同位子是否有人在布防的情况下有无其他人进入。制作过程可以分为四个步骤：1．设计好方案，画出电路原理图。在这个步骤中，原理图的设计是最关键，这个直接导致设计成果的成功或者失败。2．在面包板上完成各元器件的布局。利用布局减少焊接线路，使电路板得电路条理清晰。3．按照元器件布局将元器件焊接上去。在焊接过程中，要注意焊接点不能虚焊，对一些器件的引脚功能必须要了解，在焊单片机的时候不要焊的太久把单片机烫坏了。4．完成电路板后下载程序进行调试。通过出现的错误不断地对程序完善之后的运行结果的反复演示，系统程序能比较完善符合设计的要求。根据测量结果得到的误差分析：1．系统设计中硬件和软件本身都存在着一定的不可避免的系统误差；2．两个探测器如果靠的太近，那这两个探测器可能会产生误差；3．像猫狗之类和人的体温是差不多的，但有时候也可能产生误差；4．无线接收信号有干扰可能导致接收部分不能正常的工作也有可能的。 6总结通过本次毕业设计，使我对所学的无线电，单片机以及电路PCB制图等方面的知识得到了巩固，并且有了进一步的深入了解。通过查阅和收集了大量的相关资料，通过计算和分析，最后将设计圆满的完成。在设计过程中，让我发现仅仅有理论知识是完全不够的，实践的东西也是相当重要的。只有将理论和实践很好的相结合起来才能更好的完成自己的工作。这对我以后的学习和工作有很大的帮助。还有就是让我对多路无线报警器的制作流程也有了一定的了解。从得到指标开始，设计原理图，PCB图，然后对PCB图制板，焊板，调试。最后封装。这里让我知道。对待要调试验证的掉路，一定要优先保证连接上的畅通，仔细检查是不是有虚焊，漏焊的存在。还有就是要注意我们采用的器件是不是符合设计的要求。最后还要通过通电之前的数据测量检查一下电路的安全情况。本设计是一套防盗报警系统，其主要的功能是人体探测器检测到异常状况时采用无线的型式把信号传递给主机，主机通过处理将警情信号传给报警器发出报警声，同时能显示出出现警情的具体位置。此设计中用到了三路路探测器，也就是可同时实施多路的监测，也可通过控对它们进行撤防和布防，实用性较强。通过这次设计让我发现了自己的很多不足之处，比如分析问题，实际动手能力差等。让我明白了自己需要提高的地方还很多，需要学习的也还有很多。 参考文献[1]电子技术基础.康华光[M].北京：教育出版社，1988.[2]现代传感器原理及应用.吕泉[M].清华大学出版社，2006.[3]无线传感器网络原理及应用.唐宏[M].北京：人民邮电出版社,2010.[4]射频识别技术软硬件系统研制.刘琰,李辉,顾亮[J].电子技术，2004,14(3):29.[5]单片无线发射与接收电路设计.黄智伟[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.[6]数字电路技术基础.阎石[M].北京：教育出版社,1998.[7]nRF401无线收发芯片的长距离通信设计.谭晖[J].今日电子,2004,12(1):78.[8]基于nRF401的PC机无线收发模块的设计电子技术应用.张铭,刘银峰,黄河[J]2004,28(4):76-78.[9]采用nRF401实现单片机与PC机无线数据通信微计算机信息.奚吉,赵辉,江冰[J].2004,18(9):42-43.[10]Vizimuller,P:‘RFdesignguide-systems,circuits,andequations’(ArtechHouse,Boston,MA,1995).[11]Wirelessnetworkingtechnology:fromprinciplestosuccessfulimplementationChinese(美)SteveRackley.[M].北京电子工业出版社,2008.[12]短距离无线数据传输及接口技术.周思远[D].南京信息工程大学,2008.[13]基于单片机控制的自动拨号报警器.刘豫喜[D].河南省第四届青年学术年会,2004.[14]基于MCU无线遥控电动滑板控制系统.柳亚平[D].江南大学,2008.[15]陈星.无线通信集成电路与单片无线收发集成电路及无线数据通信IC高级技术[M].北京：京电子科技出版社,2006。 附录1系统实物图 附录2实验原理图 附录3毕业设计作品说明书一、作品名称超声波短距离测距系统的设计二、作品功能1、测量范围在25～60m；2、报警距离50m~100m；3、测量时与被测物体无直接接触，并能够清晰稳定地显示测量结果。三、运行环境硬件环境环境温度:-25~-40℃软件环境PC机，PROTEL99SE，Keiluvision2编译器四、操作步骤1、先将红外线探测器放好位子；2、再将所有的硬件的电源接上，按布防撤防开关；3、后天实验开始，探测器自动检测并显示位子。五、注意事项1、测量时要求两个红外线探测器之间的距离不能相隔太近以至于扰码，以避免实验误差。 附录4系统源程序#include#include//---------------------------------------------------------------------------------------------------sbitled1=P1^0;sbitled2=P1^1;sbitled3=P1^2;sbitled4=P1^3;sbitfeng=P1^4;sbitrfjc1=P2^0;sbitrfjc2=P2^1;sbitrfjc3=P2^2;sbitrfjc4=P2^3;//---------------------------------------------------------------------------------------------------//---------------------------------------------------------------------------------------------------voidmain(void){init();//单片机初始化while(1){};}//---------------------------------------------------------------------------------------------------//---------------------------------------------------------------------------------------------------voidinit(void)//初始化程序{WDT_CONTR=0x00;//关闭看门狗AUXR=0x01;//关闭ALE输出AUXR1=0x00;TCON=0x00;TMOD=0x01;//定时器0设置为16位定时模式TH0=0x3c;//定时50MSTL0=0xb0;TF0=0;//标志位清零TR0=0;ET0=1;//定时器0中断使能 IE0=0;//标志位清零IT0=1;//下降沿触发EX0=1;//外部0中断使能EA=1;//打开总中断TR0=1;//启动定时器0led1=0;//关闭led2=0;led3=0;led4=0;feng=1;}unsignedcharidatafjia1=0;bitqi_biao=0;//-------------------------------------------------------------------------------voidint0(void)interrupt0//外部中断0,进行光电传感器计数用{if(qi_biao==1){if(rfjc1==1)led1=1;elseled1=0;if(rfjc2==1)led2=1;elseled2=0;if(rfjc3==1)led3=1;elseled3=0;if((rfjc1==1)||(rfjc2==1)||(rfjc3==1))//判断是否有无线报警信号了{fjia1=0;feng=0;}else feng=1;}if(rfjc4==1)//判断是否启动无线报警器{qi_biao=~qi_biao;if(qi_biao==1)led4=1;elseled4=0;}IE0=0;//标志位清零}//---------------------------------------------------------------------------------------------------voidIntTimer0()interrupt1//用来输出频率{if(feng==0)//定时关闭报警程序{fjia1++;if(fjia1>=100)//5S{fjia1=0;feng=1;led1=0;led2=0;led3=0;}}+TH0=0x3c;//定时50MSTL0=0xb0;TF0=0;} 附录5PCB板图