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胡俊霞：多路无线防盗报警系统郑州大学升达经贸管理学院毕业论文多路无线防盗报警系统的设计学 号： 206607058306 学生姓名： 嘻嘻嘻 专 业： 电子信息工程 指导老师： 刘大纲 提交时间： 2011-4-18 摘要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。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。本设计的目的在于设计出一个具有误报率较低、安装和配置容易、成本低、使用非常方便，具有一定的实用价值的多路无线防盗报警器。本设计提出了多路无线防盗报警器的设计方案，该多路无线防盗报警器由热释电红外传感器、无线接受、数据解码、中央处理单元和报警电路等组成。论文分析了多路无线防盗报警器的基本原理，并对硬件电路和软件详细设计。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);第二部分是主机(含接收器,处理器,报警器等);第三部分是遥控手柄(对防盗器实行布防和撤防).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来设计的。系统主机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，使用起来也较方便，接收模块采用的是超再生接收。原理是利用传感器探测信号再通过无线发射模块发射出无线信号，无线接收模块接收到信号后经过数据处理后，再通过报警电路后发出报警声，另一方面输出具体的地址信息，确定是哪一路发送了报警信号。主机电路由高频接收模块接收发来的报警信号，通过解码器解码后得到报警传感器的地址和数据类型。关键词：电压比较器 ；无线；传感器；报警系统 ABSTRACTNow the market mature wireless security alarm products are passive and active and more complex technology. But former both fatal flaw is the rate of false positives high, and more complex technology alarm system misstatement rate very low, also be the main direction of future development. People think the significance of wireless alarm system design is the process of design in design process we will take this years learned in school, also let oneself fusion understand that our learning road is still very far away.This design aims to design a has the misstatement rate lower, installation and configuration easy, low cost, use very convenient, has certain practical value of multi-channel wireless alarm system. This design is proposed by way of wireless alarm system design, the multiple wireless alarm system by pyroelectric infrared sensors, wireless accept, data decoding, central processing unit and alarm circuit etc.This paper analyzes the multi-channel wireless alarm system, and the basic principle of hardware circuit and software detailed design. First is the overall design scheme for the system function module partition. The first part is infrared detection emitter (can be multiple detection transmitters separately installs the place in need protection); The second part is main engine (including receiver, processors, alarm and etc); The third part is remote control to handle (implement protection and removal devices). Second is to determine the hardware circuit design, including chip choice, specific circuit design such as detection circuit, coding and launch circuit, receiving and decoding circuit, remote control circuit, etc. Finally is the design of software, software design is mainly by familiar with hardware electric circuit principle of work for the premise to design.System of the wireless access host receiving circuit with demodulation part adopts is ready-made high-frequency receiving module, which can simplify the reliability design work, and is good, use rise more convenient also, receiving module USES is ChaoZaiSheng receiving. Principle is to use sensors to detect signals emitted by wireless transmitting module wireless signals, wireless receiving modules to signal after receiving data processing, again through the alarming circuit alarm sound, after the address of another output specific information to determine is which way the alarm signal sent. Host circuit from by high-frequency receiving module receiving the alarming signals, through the decoding get alarm sensor codecs address and data types.Keywords: voltage comparator; Wireless; Sensors; Alarm system目录摘要IIABSTRACTIII第一章：引言11.1无线防盗报警器的发展状况11.1.1红外传感器11.1.2 无线防盗报警器的分类及其介绍41.1.3 无线防盗报警器工作的原理51.2 设计的主要内容和意义61.2.1 设计无线防盗报警器的内容61.2.2 设计无线防盗报警器的意义6第二章 系统总体设计72.1多路无线防盗报警器的组成72.2各芯片引脚图与功能72.2.1芯片AT89C2051的20个引脚图与功能72.2.2 编码芯片LX2262引脚图与功能介绍92.2.3 解码芯片LX2272引脚图与功能112.2.4.音频小功率放大电路-LM386122.2.5. 热释电红外处理芯片BISS000113第三章 硬件电路的设计153.1系统硬件结构图153.1.1系统硬件结构图主要分三个部分153.1.2各结构图的工作方式153.2电源设计163.3 编码与发射电路设计163.3.1 编码发射电路介绍163.3.2工作方式173.4 数据解码与接收电路设计173.5 显示单元设计183.6 报警电路设计193.7遥控电路的设计20第四章 软件的设计214.1软件设计的基本思路与方法214.2 程序流程图224.3程序源代码23第五章 结束语26致谢27参考文献28附录一 整机电路图29附录二 PCB版图30附录三 在校获奖情况31V胡俊霞：多路无线防盗报警系统第一章：引言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和工作原理，然后简单介绍防盗报警器的原理和发展状况。1.1.1红外传感器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1-1。表1-1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(S 之谱)必须冷却(液体氮气)有波长依存性价格偏高 1.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。2.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 该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，因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。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。设计时应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，本设计选择热释电红外传感器。所以本文只对热电型红外传感器进行详细的说明。一.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做为人体检出用，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、火、冰等等全部都会射 出红外线，只是其波长因其物体的温度而有差异而已。1.热电型红外线传感器具有下列几项特征： (1) 由于系检知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，故人体检知以及移动中物体的温度当然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，因此是被动型请参照图1-1(a)，由于不是图1-1(b)所示的主动型，所以并不需要校对投光器、受光器之光轴等烦琐的作业。图1-1（a ）被动型 图1-1（b）主动型(3) 热电效果系温度变化而产生的，这将在稍后说明之，因此只接受因温度变化之能量(Energy)，而热电型红外线传感器将电压微分而输出之。2.热电型红外线传感器原理首先介绍热电效果，如图1-2 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(3KV5KV/mm)而分极之，藉这种方法，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1-2(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，温度变化为，则(库仑)，就是热电 系数。图1-3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+T)K图1-2热电型红外线传感器的原理图1-3 系热电型红外线传感器二传感器市场发展前景咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示，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-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。1.1.2 无线防盗报警器的分类及其介绍 1.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2560 m;透射式的灵敏度最低，探测距离为210 m;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。2.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按装方式，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。1.1.3 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);第二部分是主机(含接收器,处理器,报警器等);第三部分是遥控手柄(对防盗器实行布防和撤防).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来设计的。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。第二章 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、遥控电路、报警电路和电源电路等部分组成。其框图如图2-1。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-R4.以下会对每一芯片有详叙。系统结构组成框如图2-1。遥控手柄无线探头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报警电路中央处理单元数据解码 图2-1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AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128 bytes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。 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的主要特性：1. 兼容MCS51指令系统；2. 2k可反复擦写(1000次）Flash ROM；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；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2-2为AT89C2051芯片的引脚图，具体功能如下 图2-2 AT89C2051引脚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P1.2P1.7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20 mA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P1.2P1.7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P3.0P3.5、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20 mA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。 2.2.2 编码芯片LX2262引脚图与功能介绍1.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2-3所示。图2-3 LX2262引脚图编码芯片LX2262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PT2272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，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262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，PT2262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PT2262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。LX2262特点：CMOS工艺制造，低功耗 外部元器件少 RC振荡电阻 工作电压范围宽：2.6-15v 数据最多可达6位 地址码最多可达531441种应用范围1.车辆防盗系统2.家庭防盗系统3.遥控玩具4.其他电器遥控2.表2-1为LX2262的引脚功能的详述。从功能上看，我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2-1 LX2262引脚功能管脚名称I/O说明A0AxI地址管脚，用于进行地址编码，可置“0”，“1”，“f”（悬），三种状态D0DxI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2.2.3 解码芯片LX2272引脚图与功能1.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2-4 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2-4 LX2272引脚图表2-2 LX2272引脚功能管脚号管脚名称I/O说明16A0A5IA0A5码地址管脚,LX2272通过检测这六条三状态的管脚来确定bit0bit5的编码波形.每个管脚可分别置”0”,”1”,”f”(悬)781013A6/D5A11/D0I/OA6A11码地址管脚或D5D0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2.在我的设计中用到的是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D0D3（数据输出端）输出。 2.2.4.音频小功率放大电路-LM3861.概述与特点LM386是低电压音频功率放大电路，该电路的特点如下：电源电压范围度：4-12V；静态电流小，当Vcc=6V时，静态电流典型值为4mA；输出端直流电压自动跟踪；电压增益可调；外围元件少；2.引脚说明表2-3 LM386管脚说明引出脚序号符号功能1GAIN增益调整2N.F负反馈3IN输入4GND地5OUT输出6VCC电源7FC滤波8GAIN滤波增益调整2.2.5. 热释电红外处理芯片BISS0001BISS0001是一款具有高性能的传感器信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快递开启各类白炙灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。功能叙述：1.CMOS数模混合专用集成电路。2.具有独立的高输入阻抗运算放大器，3.可与多种传感器匹配，进行信号与处理。4.双向鉴幅器，可有效抑制干扰。5.内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，6.结构新颖，稳定可靠，调解范围宽。7.内置参考电压。8.工作电压范围2V6V9.采用16脚DIP和SOP封装。管脚图及其管脚说明如下：图2-5 BISS0001管脚图表2-4 BISS0001管脚说明引脚名称I/O功能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2VOO控制信号输出端。由VS的上跳前沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。3RR1-输出延迟时间Tx的调节端4RC1-输出延迟时间Tx的调节端5RC2-触发封锁时间Ti的调节端6RR2-触发封锁时间Ti的调节端7VSS-工作电源负端8VRFI参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位9VCI触发禁止端。当VcVR时允许触发(VR0.2VDD)10IB-工作电源正端11VDD-第二级运算放大器的输出端122OUTO第二级运算放大器的反相输入端132IN-I第一级运算放大器的同相输入端141IN+I第一级运算放大器的同相输入端151IN-I第一级运算放大器的反相输入端161OUTO第一级运算放大器的输出端第三章 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三个部分图3-1遥控器硬件结构图；图3-2红外探测信号发射电路硬件结构图；图3-3主机电路硬件结构图。发射电路编码芯片中央处理芯片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图3-1 遥控器硬件结构图图3-2 红外探测信号发射电路硬件结构图图3-3 主机电路硬件结构图3.1.2各结构图的工作方式1.遥控器的基本组成就是编码模块与要把编码发射出去的发射模块。它的功能就是对报警器进行布防或撤防，此功能的实现实际上就是发射两组编码，一组是布防的编码，另一组是撤防的编码。2.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。3.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，处理器再判断接收的是否为遥控器的信号还是探测器的异常信号，再分别处理，若是异常信号则开启报警电路与显示电路，若是遥控器的信号就是实现撤防或布防的功能。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5 V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5 V直流电源，三端稳压集成电路采用LM7805。如图3-4所示图3-4 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3-5。图3-5 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D3、D2、D1、D0的接法决定，上图中都接地，那么所固定的编码为1000。3.4 数据解码与接收电路设计 1.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315 M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。 2.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3-6。图3-6 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。电路如图3-7。图3-7 显示单元电路3.6 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518 V，功率为1.25 W,频率响应的上限为300 kHz,增益可达50 dB，而且外围电路简单，易于设计，其典型应用电路图如图3-8。图3-8 报警电路3.7遥控电路的设计遥控电路的设计与编码发射电路的设计原理一样，在LX2262芯片的电源接通后就会把编码（D3D2D1D0的值）通过发射电路发出。在这只是加上开关使它能够有选择的发送编码且两个编码分别为1100、0100，其中一个作为布防的编码信号，另一个则为撤防的编码信号，具体电路如图3-9。图3-9 遥控电路图第四章 软件的设计4.1软件设计的基本思路与方法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。软件设计随单片机应用系统的不同而不同，一般可分为以下几个方面出了单片。（1）总体规划 （2）程序设计技术 模块程序设计 自顶向下的程序设计 （3）程序设计 建立数学模型 绘制程序流程图 程序的编制 （4）软件基于以上设计思路，再考虑本设计的实际情况。本设计中软件需要处理的工作就是：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，还有就是需要出发报警的声音。这些都需要软件来控制硬件得以实现。本设计的软件部分的设计主要是针对中央处理单元。中央处理单元首先需要判断的是系统接收部分是否接收到信号，如果有接收到信号，对于接收到的信号有可能来自3方面，一是布防的信号，二是撤防信号，三是真正的报警信号。这都需要中央处理单元进去进一步的判断，而这里的判断就要涉及到程序的设计。当明确了是报警信号以后，接下来要做的就是进行报警了，报警又涉及到报警地址的查询，然后报警地址的显示以及语音报警。这些功能的实现都需要由相关的程序来实现。那么我们这里的程序设计思路就可以按照以上的流程来考虑。 再者，我们这里再对本程序设计的一些细节进行简单介绍。程序设计思路：首先，我们要对各个存储单元进行数据初始化；然后我们使用JNB P3.0,AGAEN这条指令来判断是否有有效信号输入，若无则返回，若有则需要进一步的判断；先判断是否是布防信号（CJNE A,#30H,XH;这里我们事先确定了0100为布防信号，1100为撤防信号），若是则返回，不是就判断其是否为撤防信号；如果信号既不是布防信号，也不是撤防信号，我们就可以断定它是真正的报警信号了；然后就需要对报警信号的来源进行判断了（我们这里分别对4个探测器，设计了4个子程序，依次进行判断，最终得出报警的具体位置）。4.2 程序流程图程序流程图就是按照以上的设计思路进行设计的，具体图形见下页。布防程序延时到否？ 延时按下撤防键？启动报警电路显示地址报警地址查询撤防信号？布防程序有布防信号？无初始化开始有无信号?是否是否 是否否是4.3程序源代码；在启动报警后能够遥控撤防；遥控信号采用数字判断，1100为撤防编码，0100为布防编码信号；报警信号即探测器所发现异常后，通过编码、发射电路所发出的信号；1号探测异常信号：1000，2号探测异常信号：0001；3号探测异常信号：0011，4号探测异常信号：0010ORG 0000H ; CLR P1.6 ; CLR P1.2 ; ACALL DYS ; SETB P1.6 ACALL YS ; SETB P1.2 ; CLR P1.3 ; CLR P1.6 ; ACALL DYS ; SETB P1.6 ; ACALL YS ; SETB P1.3 ; CLR P1.4 ; CLR P1.6 ; ACALL DYS ; SETB P1.6 ; ACALL YS ; SETB P1.4 ; CLR P1.5 ; CLR P1.6 ; ACALL DYS ; SETB P1.6 ; ACALL YS ; ; MOV P1, #0FFH ; MOV P3, #0FFH ; AGARN:MOV R6, #34H ; JNB P3.0, AGARN ;是否有有效无线信号输入 ACALL DYS ; JNB P3.0, AGARN ; MOV A, P3 ;读入无线信号值 ANL A, #3CH ;0011,1100 CJNE A,#30H, XH ;30H=00(11,00)00 B;撤防程序 CLR P3.1 ; CLR P1.6 ;撤防成功响应 CLR P1.4 ;指示灯 CLR P1.5 ; SETB P3.7 ; ACALL YS ; SETB P1.6 ; AJMP AGARN ; XH: CJNE A,#10H, ONE ;判断是否为布防信号 00（01，00）00BSETB P3.1 ; CLR P1.6 ;布防成功响应 SETB P1.4 ;指示灯 SETB P1.5 ; SETB P3.7 ; ACALL YS ; SETB P1.6 ; AJMP AGARN ; ONE: JNB P3.0, AGARN ; CJNE A,#20H, TWO ;20H=00(10,00)00B MOV P1, #0FBH ; AJMP BJ ; TWO: CJNE A,#1H, THREE ;1H= 00(00,01)00B MOV P1, #0F7H ; AJMP BJ ; THREE: CJNE A,#0CH, FOUR ;0CH=00(00,11)00B MOV P1, #0EFH ; AJMP BJ ; FOUR:CJNE A,#8H, FIVE ;00(00,10)00B MOV P1, #0DFH ; AJMP BJ ; FIVE: NOP ; NOP ; NOP ; AJMP AGARN ; BJ:CLR P3.7 ;启动报警信号 ACALL YS ;延时JB P3.0, AGARN ; DJNZ R6, BJ ; SETB P3.7 ;关闭报警信号 AJMP AGARN ; DYS:MOV R0, #14H ; L1: MOV R1, #0F1H ; L2: NOP ; NOP ; NOP ; DJNZ R1, L2 ; DJNZ R0, L1 ; RET YS:MOV R0, 0FFH ; L3: MOV R1, 0F1H ; L4: NOP ; NOP ; NOP ; DJNZ R1, L4 ; DJNZ R0, L3 ; RET ; END ; 第五章 结束语通过本次毕业设计，使我对所学的无线电，单片机以及电路cad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，终于将设计圆满的完成。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了很大的帮助。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。回到这次的设计上来。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
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