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毕业设计论文中文摘要多路防盗报警器设计摘要随着改革开放的深入,社会治安已成为人们极为关注的焦点,防盗意识也逐步深入人心,防盗报警器的可靠性理所当然地成为人们关心的问题人们对居家、工作的概念已从最初满足简单的居住、办公上升至注重对住宅、办公大楼的人性化需求,其中安全性是首要目标本设计的目的在于设计出一个具有实用价值的、性能较高的多路防盗报警器该报警器具有误报率较低、安装和配置容易等特点该防盗报警器适用于仓库、住宅、机关办公楼等地的防盗报警在没有人在的情况下它可自动完成报警任务,防止盗窃的发生自动报警器的设计在一定情况下解决了无人看护仓库、住宅等地物品的保护,使厂家的资产和个人的财产免受损失本报警器在同一地点可监视多处的安全情况,一旦出现偷盗,用指示灯显示相应的地点,并通过扬声器发出报警声响关键词多路防盗;AT89C2051;无线;报警系统毕业设计论文英文摘要MultiplealarmsystemdesignAbstractWiththedeepeningofreformandopening-upsocialsecurityhasbecomethefocusofpeopleanti-theftconsciousnessalsograduallythereliabilityofthealarmsystemforpeopleconcern.Peopletoworkathomeithastheconceptoflivingthesimplesatisfyofficetopayattentiontotheresidentialofficebuildingsincludingsafetyhumanizeddemandsisprimarygoal.Thedesignaimstodesignapracticalhighperformanceofmulti-channelandalarmsystem.Thisalarmwithlowrateeasyinstallationandconfigurationetc.Thisalarmsystemappliestowarehouseresidentialofficebuildingsanti-theftalarm.Nopersoninthecircumstancesinwhichcanautomaticallycompletethetasktopreventtheftalarm.Thedesignofautomaticalarmincertaincircumstancestosolvethewarehouseandresidentialcaretoprotectthegoodsmanufacturersofassetsandpersonalbelongingsagainstloss.Onceappearstealingusingindicatorshowsthelocationandthecorrespondingalarmsoundthroughthespeaker.Keywords:Multiplesecurity;AT89C2051;Wireless;Alarmsystem目录TOC\o1-3\h\z\u1绪论
11.1无线防盗报警器的发展状况
11.
1.1无线防盗报警器的分类及其介绍
11.
1.2无线防盗报警器工作的原理
21.2设计的主要内容和意义
21.
2.1设计无线防盗报警器的内容
21.
2.2设计无线防盗报警器的意义
21.3设计目的与要求
31.
3.1设计目的
31.
3.2设计的任务及要求
31.4天线接收信号原理32系统总体设计
32.1多路无线防盗报警器的组成
32.2各芯片引脚图与功能
42.
2.1芯片AT89C2051的20个引脚图与功能
42.
2.2编码芯片LX2262引脚图与功能
52.
2.3解码芯片LX2272引脚图与功能
62.
2.4NE555引脚图与功能73硬件电路的设计
83.1系统硬件结构图
83.
1.1系统硬件结构图主要分两个部分
93.
1.2各结构图的工作方式
93.2电源设计
93.3编码与发射电路设计
103.
3.1编码发射电路介绍
103.
3.2工作方式
113.4数据解码与接收电路设计
113.
4.1无线接收电路
113.5显示单元设计
123.6报警电路设计12结论15参考文献16致谢171绪论
1.1无线防盗报警器的发展状况红外防盗报警器的发展主要是基于传感器之上所以有必要先谈谈红外传感器的发展状况.而传感器技术是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点,各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键从20世纪80年代起,日本就将传感器技术列为优先发展的高新科技之首,美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点从而基于传感器技术的防盗报警系统也得到了高速发展
1.
1.1无线防盗报警器的分类及其介绍被动式红外传感技术是利用红外光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人和飘落的物体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;透射式的灵敏度最低,探测距离为2~10m;折射式居中,兼有反射式和透射式的优、缺点反射式系统的红外传感器要置于镜前,体积大,不好密封,在防尘、防水、抗击、隐蔽性等方面较差,尤其在防盗报警方面不宜采用而透射式系统的体积小,密封容易,稳定性好,其价格相对较低,因此目前国外多采用透射式系统其工作原理为:由多元组合菲涅尔透镜构成一定视场和距离的警戒区,监视警戒区内红外辐射量的变化当警戒区内无盗贼出现时,红外辐射场处于稳定状态,红外传感器无信号输出当盗贼出现在警戒区时,红外辐射场发生变化,这种变化立即被经过巧妙设计的多视场组合菲涅尔透镜会聚,敏感的红外传感器接收后迅速将这种变化转为电信号,这种信号经信息处理部分放大、处理后立即输出报警信号,然后通过传输送达监控器,于是发出报警,示出事发地区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小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾遮挡则不应报警,人或相当体积的物品遮挡将发生报警由于光束较窄,收发端安装要牢固可靠,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,价格昂贵主动式探测器常用于博物馆中单体贵重文物展品的布防以及工厂仓库的门窗封锁、购物中心的通道封锁、停车场的出口封锁、家居的阳台封锁等等主动式红外探测器有单光束、双光束、四光束之分以发射机与接收机设置的位置不同分为对向型安装方式和反射式安装方式,反射型安装方式的接收机不是直接接收发射机发出的红外光束,而是接收由反射镜或适当的反射物(如石灰墙、门板表面光滑的油漆层)反射回的红外光束当反射面的位置与方向发生变化或红外发射光束和反射光束之一被阻挡而使接收机无法接收到红外反射光束时发出报警信号
1.
1.2无线防盗报警器工作的原理无论是基于那种方式的无线防盗报警器,它的工作原理都是将探测到的信号,通过编码,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,再决定是否发送报警信号给报警电路从而达到防盗的效果
1.2设计的主要内容和意义
1.
2.1设计无线防盗报警器的内容首先是为系统总体设计方案划分功能模块.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本文以六路为例;第二部分是主机含接收器处理器报警器等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、接收与解码电路等等
1.
2.2设计无线防盗报警器的意义如今市场上成熟的无线防盗报警产品有被动式的、主动式的和多技术复合式的但前两者都有致命的缺点就是误报率很高,而多技术复合式的防盗报警器误报率很低,也是未来发展的主要方向即使如此,我依旧设计的是被动式防盗报警器,因为我以目前的水准很难对已成熟的产品有所突破而设计出一流的产品个人认为设计无线防盗报警器的意义在于设计的过程,在设计的过程中我们才会把这几年在学校里学到的融合,同时也让自己明白我们的学习道路还很遥远
1.3设计目的与要求
1.
3.1设计目的报警器适用于仓库、住宅等地防盗报警在没有人在的情况下它可自动完成报警任务,防止盗窃的发生自动报警器的设计在一定情况下解决了无人看护仓库、住宅等地物品的保护,使厂家的资产和个人的财产免受损失本报警器可用于医院住院病人的有线呼叫,设置不间断电源,当电网停电时,备有直流稳压电源在同一地点可监视多处的安全情况,一旦出现偷盗,用指示灯显示相应的地点,并通过扬声器发出报警声响
1.
3.2设计的任务及要求
(1)防盗数可根据需要任意扩展;
(2)值班室可监视多处安全情况,一旦出现偷盗,用指示灯显示报警地点,并发出音响;
(3)可用于医院住院病人的有线呼叫;
(4)设置不间断电源,当电网停电时,备用直流电源自动转换供电
1.4天线接收信号原理电磁波从发射天线辐射出来以后,向四面传播出去,若电磁波传播的方向上放一对称振子,则在电磁波的作用下,天线振子上就会产生感应电动势如此时天线与接收设备相连,则在接收设备输入端就会产生高频电流,这样天线就起着接收作用并将电磁波转化为高频电流,也就是说此时天线起着接收信号的作用,接收效果的好坏除了电磁波的强弱外还取决于天线的方向性和对称振子与接收设备的匹配2系统总体设计
2.1多路无线防盗报警器的组成多路无线防盗报警器主要是由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、报警电路和电源电路等部分组成其框图如图1现在基本的模块是清晰明了但最为重要的是每一模块的设计.先从无线人体探测器开始我们需要一个热释电红外处理芯片来处理所探测的信号.通过查阅资料我选用典型的红外处理芯片BISS0001其详细的引脚功能下面会有叙述再就是主机中的中央处理器采用AT89C2051,集成电路LX2272-L4作为数据解码,无线接收采用现成的SH9902模块,编码为LX2262-R
4.以下会对每一芯片有详叙`图1多路无线防盗报警器的组成框图
2.2各芯片引脚图与功能
2.
2.1芯片AT89C2051的20个引脚图与功能当接收到信号后要有处理芯片来判断是否为异常信号,若是则发报警信号给报警电路这里的硬件电路要求很简单,有20个引脚的AT89C2051芯片完全能够满足要求,并且价格便宜图2为AT89C2051芯片的引脚图,具体功能如下图2AT89C2051引脚Vcc电源电压GND地P1口1口是一8位双向I/O口口引脚P
1.2~P
1.7提供内部上拉电阻P
1.0和P
1.1要求外部上拉电阻P
1.0和P
1.1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(AIN1P1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P
1.2~P
1.7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TTLP1口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据P3口P3口的P
3.0~P
3.
5、P
3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚P
3.6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IILRST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XTAL2作为振荡器反相放大器的输出
2.
2.2编码芯片LX2262引脚图与功能由于无线信号容易受外界环境的影响,因此从系统的的可靠性考虑,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LX2262集成电路完成具体的引脚如图3所示图3LX2262引脚表1为LX2262的引脚功能的详述从功能上看,需要用到的是数据输入端,用来设定这个探测器发现警情所要发射的固定的编码,当然发射是通过DOUT来输出表1LX2262引脚功能管脚名称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VCCI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OSC2O双端电阻振荡器输出端DOUTO编码输出端NC--空脚
2.
2.3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4为LX2272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4为LX2272引脚图在设计中用到的是DIN(数据输入端),用来接收数据编码,这时候VT(有效传输确认)会变为高电平,单片机通过它的电平变化就确认有编码从D0~D3(数据输出端)输出表2LX2272引脚功能管脚号管脚名称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振荡器第一外点此二端外接一个电阻以确定LX2272的基本振荡频率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9VSS--电源负端
2.
2.4NE555引脚图与功能NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号,555系列IC的接脚功能及运用都是相容的,只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同;而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC,只需少数的电阻和电容,便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号图5为NE555引脚图Pin1接地-地线或共同接地,通常被连接到电路共同接地Pin2触发点-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期触发信号上缘电压须大于2/3VCC,下缘须低于1/3VCCPin3输出-当时间周期开始555的输出脚位,移至比电源电压少
1.7伏的高电位周期的结束输出回到O伏左右的低电位于高电位时的最大输出电流大约200mAPin4重置-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位它通常被接到正电源或忽略不用Pin5控制-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下这输入能用来改变或调整输出频率Pin6重置锁定-Pin6重置锁定并使输出呈低态当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作Pin7放电-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力,当输出为ON时为LOW,对地为低阻抗,当输出为OFF时为HIGH,对地为高阻抗Pin8V+-这是555个计时器IC的正电源电压端供应电压的范围是+
4.5伏特最小值至+16伏特最大值3硬件电路的设计
3.1系统硬件结构图
3.
1.1系统硬件结构图主要分两个部分图6红外探测信号发射电路硬件结构图;图7主机电路硬件结构图图6红外探测信号发射电路硬件结构图图7主机电路硬件结构图
3.
1.2各结构图的工作方式红外探测信号发射电路的基本组成是红外探测器、信号处理器、编码模块、发射模块工作方式是通过红外探测器把探测信号传给信号处理芯片,信号处理芯片再判断是否有异常,若无则不用编码不用发送,若有则通过发射电路把代表有异常的编码发送出去主机电路是由接收模块、解码模块、处理模块、显示模块、报警模块组成工作方式是通过接收模块接收到信号,再由解码电路解码并把已解码信号通过处理器处理,处理器处理探测器的异常信号,若是异常信号则开启报警电路与显示电路
3.2电源设计电源电路设计原理: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具体电路图如图8图8电源电路图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在我的设计中是要求降压,如图9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UI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UO所示u1u2u3uIU0图9电源电路的波形图
3.3编码与发射电路设计
3.
3.1编码发射电路介绍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LX2262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其原理图如图10图10编码与发射电路图
3.
3.2工作方式LX2262的电源VCC端是由可控开关控制且受制于探测处理芯片,一旦发现异常就会开启LX2262芯片的电源,一但LX2262芯片工作则会把已经固定的编码信号通过发射电路发送出去具体的编码是由D
3、D
2、D
1、D0的接法决定,上图中都接地,那么所固定的编码为
10003.4数据解码与接收电路设计
3.
4.1无线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315MHZ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LX2262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LX2272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,控制开关的开与关电路图如11图11数据解码与接收电路
3.5显示单元设计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
3.6报警电路设计防盗报警器的关键部分是报警器的控制电路,由报警器信号的产生控制电路可采取运算放大器、双稳态触发器或者逻辑门等部件进行控制简单的办法是采用三极管控制,无诱导情况时,使三极管处于截止状态,则被控制的声、光信号产生电路不工作;一旦有盗窃情况,立即是三极管导通,被控制的声、光产生声、光报警信号,呼叫值班人员采取响应的措施(本设计方案采用555定时器和三极管构成的报警电路)当A~F中任何一端接收到信号,使发光管LED显示这时,BG1~BG4导通,C1充电,音响部分(IC
1、IC2等)开始工作IC1等产生约1Hz锯齿波经BG5缓冲再加到IC2调制端,IC1产生由低到高的振荡频率,扬声器发出类似公安报警车的警报声调节R6可以改变音色结论本设计是一套无线防盗报警系统,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形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六路探测器,也就是可同时实施多路的监测通过本次设计我学到了很多东西,做好毕业设计不仅要具备扎实的书本知识并会善于应用,还要学会查阅资料,对以前学过的知识不清楚的地方还要进行复习,实在搞不明白的地方要向老师或同学请教,这样才可能做出一个比较不错的设计通过此次设计过程,使我明白作为一个电气专业的学生所应掌握的专业软件如protel,并对可编程逻辑器件的应用、开发有了更进一步的了解和掌握参考文献
[1]康华光.电子技术基础[M]中立功大学电力学教研室编第四版高等教育出版社,1999
[2]赵保经.中国集成电路大全——CMOS集成电路[M]
[3]彭介华.电子技术课程技术指南[M]长沙,高等教育出版社
[4]华成英童诗白.模拟电子技术基础[M]清华大学电子学教研组编高等教育出版社,2007
[5]康华光.电子技术基础[M]华中工学院电子学教研室编第三版,高等教育出版社,1988
[6]阎石.数字电子技术基础[M]清华大学电子学教研组编(第五版),高等教育出版社,2008
[7]王福瑞.单片机测控系统设计大全[M]北京航空航天大学出版社,1998
[8]向立民.单片机应用技术选编[M]北京航空航天大学出版社,1999
[9]任致程.经典集成电路400例[M]机械工业出版社
[10]方大千鲍萧伟.实用电子控制电路[M]国防工业出版社
[11]谢美自.电子线路设计、实验、测试[M]华中理工大学出版社
[12]秦曾煌.电工学[M]高等教育出版社,2000
[13]刘琰李辉,顾亮.射频识别技术软硬件系统研制[J].电子技术,2004
[14]谭晖.nRF401无线收发芯片的长距离通信设计[J].今日电子,2004致谢大学四年学习时光已经接近尾声,在此我想对我的母校,我的父母、亲人们,我的老师和同学们表达我由衷的谢意感谢我的家人对我大学四年学习的默默支持;感谢我的母校山西农大给了我在大学四年深造的机会,让我能继续学习和提高;感谢山西农大的老师和同学们四年来的关心和鼓励老师们课堂上的激情洋溢,课堂下的谆谆教诲;同学们在学习中的认真热情,生活上的热心主动,所有这些都让我的四年充满了感动这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助,其中我的论文指导老师韩小平老师对我的关心和支持尤为重要每次遇到难题,我最先做的就是向韩老师寻求帮助,而韩老师每次都不厌其烦地商量解决的办法韩老师平日里工作繁多,但我做毕业设计的每个阶段,从选题到查阅资料,论文提纲的确定,中期论文的修改,后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导这几个月以来,韩老师不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想给我以无微不至的关怀,在此谨向韩老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意同时,感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学,和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们,在此,我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢!无线探头1无线探头2数字显示单元电源电路无线接收无线探头3无线探头4无线探头5报警电路中央处理单元数据解码无线探头6中央处理芯片AT89C2051接收芯片解码电路报警电路二极管显示电路发射电路编码芯片传感信号处理芯片红外传感器。