本科毕业设计 无线智能报警系统

本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 无线智能报警系统的设计无线智能报警系统的设计 学学 院：院： 专专 业：业： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （职称）（职称） 二二 年年 月月I摘摘 要要本设计主要由红外探测信号编码发射电路、无线接收解码电路、单片机控制电路、数码管显示电路、遥控电路、报警电路和电源电路部分组成。该报警器的实现原理是入侵者的红外热辐射被热释电红外传感器感应到，然后传感器将其转换成超低频信号经电路放大后输出。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，一旦有危险情况便向主机发出信号。主机的主要功能是通过无线接收信号，然后经单片机处理，在数码管上显示出有危险的标志并同时控制喇叭发出警告声音。该报警系统具有误报率较低、安装和配置容易、成本低、能量消耗少、使用方便的特点。可应用于仓库防盗、家居防盗等多种防盗环境，具有良好的市场前景和使用价值。关键词：关键词：单片机；无线；报警；防盗；智能系统IIIntelligent Wireless Burglar Alarm SystemGAO Yan-nanAbstractThis design is mainly composed of infrared detection signal encoding transmitting circuit, wireless receiving decoding circuit, single-chip microcomputer control circuit, digital tube display circuit, control circuit, alarm circuit and power circuit. The principle of the alarm is that the i-nfrared thermal radiation of the invaders is inducted by the pyroelectric infrared sensor, and th-en, the sensor convert them to ultra-low frequency signal after amplification circuit and output. Detector is using infrared human detection probe detection of predefined scope, it will send si-gnal to the host when its in the dangerous situation. The hosts main function is receiving the signal by the wireless, and then a sign of danger is shown on the digital tube and at the sam-e time issued a warning sound after the single chip processing. The alarm system is a low rat-e of false positives, easy installation and configuration, low cost, less energy consumption, eas-y to use features. It can be used in warehouse, anti-theft, home security and other security envi-ronment. Therefore, it gets the good market prospect and using value.Key Words: Singlechip; Wireless; Alarm; Anti-theft; Intelligent systemIII目目 录录1.绪论.11.1 课题背景 .11.2 无线智能报警器工作的原理.11.3 无线红外防盗报警器的分类及其介绍.11.3.1 主动红外报警器 .11.3.2 被动红外报警器 .21.4 设计无线红外防盗报警系统的内容和意义 .22.系统方案论证.22.1 方案比较.22.2 方案选择.42.3 主要器件介绍.42.3.1 315m 无线发射接收模块.42.3.2编码芯片 SC2262 .52.3.3HC-SR501.53.硬件电路的设计.63.1 无线红外防盗报警系统的硬件组成.63.2 系统硬件结构图及其工作原理.63.2.1 遥控器电路.63.2.2 红外探测无线编码发射电路.73.3.3 接收解码主机控制电路.73.4 多路无线防盗报警器的硬件设计 .73.4.1 电源设计.73.4.2 发射电路设计.83.4.3 接收电路设计.93.4.4 控制、显示电路设计.104.软件的设计.124.1 程序流程图 .124.2 C 语言程序设计 .134.2.1 控制程序设计.134.2.2 定时器程序设计.14IV5.系统调试.155.1 硬件调试.155.2 软件调试.155.3 系统综合调试.155.4 调试结果.156.结论.16参考文献.17致谢.18附录 I 元器件清单 .19附录 II 系统整体电路图.201无线智能报警系统的设计无线智能报警系统的设计姓名：高衍南 学号：2009374139 班级：09 电子信息工程（1）班1.1.绪论绪论1.11.1 课题背景课题背景 随着 21 世纪科技的进步和发展，无线智能报警系统已经成为了智能化小区必不可少的部分。随着我国智能化小区的建设推广，无线报警系统已经逐渐渗透在我们的日常生活当中。智能化防盗技术发展多年，已从最初的模拟监控系统发展到数字化、网络化、智能化。一个完整的智能化防盗系统主要包括三大部分：门禁、报警、监控。防盗器的主要原理是利用单片机对各种传感器、探测器所采集的数据进行存储与分析，以达到智能控制的目的。目前，智能化防盗技术的发展已经进入一个全新的领域，智能化报警技术面临着新的发展机会！本设计是基于热释电红外传感器的一个无线智能防盗系统，目前，这种传感器具有非常大的发展潜力，伴随着这几年集成电路技术的飞速发展和该传感器的深入研究，其相关的专用相关电路也迅速发展。又因为该传感器可在室温下使用，灵敏度与波长无关，灵敏度高，控制范围大，可以流动安装，所以其应用的领域比较广。 1.21.2 无线智能报警器工作的原理无线智能报警器工作的原理 无线智能报警系统的主要工作原理是通过单片机控制传感器检测和报警，传感器将检测的信号通过编码，然后经过电路放大，将放大后的信号通过天线发射出，接收电路接收到信号后将其解码，通过控制电路判断其信号是否异常，再决定是否发送报警信号至报警电路，从而完成整个监控报警过程，达到防盗目的。1.31.3 无线红外防盗报警器的分类及其介绍无线红外防盗报警器的分类及其介绍1.3.11.3.1 主动红外报警器主动红外报警器 这类报警器主要是由发射模块和接收模块两大部分组成，发射模块主要由电源，发光源和光学系统等组成，而接收模块就是由光学系统、放大器等部分组成。其工作模式是红外光速遮挡型，即当这种报警器工作时，发射模块会将一束已调制的红外线转变为平行光发射出去，待接收模块接收后，该光信号转变成信号，经过电路进一步处理传送到报警控制器，由发射模块发射经过警戒区至接收模块的红外线构成了一条警戒线，当报警器处于工作状态时，一般情况下，接收模块接收到的是一个稳定的光信号，一旦出现入侵情况，红外线被遮挡，接收模块接收到的信号发生变化，此时接收模块便将这一变化经电路处理后传送到报警控制器使其触发报警。这类报警器最大的特点是防范的距离远。 1.3.21.3.2 被动红外报警器被动红外报警器这类报警器主要是通过分析其监测环境内红外能量是否有变化来判断是否有人在移动，因人与环境的红外能量有差别，当人通过监测环境的时候，报警器接收到的这个不同的红外能量变化，经过进一步分析发出报警。人体会发出其特有的波长为 10m 左右的红外线。被动红外报警器通过探测这一特定波长的红外线进行工作。21.41.4 设计无线红外防盗报警系统的内容和意义设计无线红外防盗报警系统的内容和意义 本设计是一个基于通过检测人体红外而开发的无线智能报警系统，其由遥控设置报警系统的设防，当其监测到有入侵情况的出现，该信号会从监测端发送到接收端，通过处理后到报警控制电路，从而触发报警。主要由三大模块组成：监测发射模块，接收模块和报警控制模块。现在的无线防盗报警产品日新月异，随着科技的发展，这种无线报警系统不但用到小区的防盗上，而且还用到许多地方，例如工厂仓库的防盗、汽车的防盗等等，现在这类报警系统的主要发展方向是成本低，误报率低。我想通过设计无线红外防盗报警系统加强自己对专业知识的理解，将理论应用于实践上，从中看出自己的不足，在以后进一步提升自己。. .系统方案论证系统方案论证 2.12.1 方案比较方案比较 方案一Stc89c51 单片机作为主控制器，利用遥控器来控制布防和撤防，这里选用外部器件较少的SC2262 的编码和解码模块，低功耗，而且适合红外遥控电路，然后 315 无线模块作为无线传输，采用数码管显示布防和撤防信号，蜂鸣器报警电路作为报警信号。红外传感器遥控手柄315 无线发射电路315 无线接收电路Stc89c51 单片机数码管显示蜂鸣器报警电路Sc2262 编码电路Sc2262 解码电路图 2-1 系统方案一方案二AT89C51 单片机作为主控制器，遥控器电路用来控制布防和撤防，选用 ADC0809 处理电路将传感器所接收的模拟信号转变为数字信号传给单片机，然后利用适合短距离的无线芯片NRF905 来无线传输，利用 74LS47 来驱动 LED 来作为布防和撤防的信号显示，最后就利用蜂鸣器来作为报警电路电源电路3红外传感器NRF905 发射电路蜂鸣器报警电路NRF905 接收电路PT2272 解码电路AT89C51 单片机控制电路PT2262 编码电路ADC0809 数模转换电路AT89C51 单片机中央控制电路74LS47 显示电路遥控手柄图 2-2 系统方案二2.22.2 方案选择方案选择 对比第一和第二两个方案可知道，方案一的单片机要比方案二存储空间更大，功能更多，在编码电路的选择上，方案一的更稳定，方案一的无线发射接收模块性价比较方案二的高，而且方案一选择数码管来简单显示布防情况，方案二则选择 74LS47 芯片来驱动 LED，但这次设计不需要那么强大的显示功能，因此从成本和技术上来说，选择方案一会更合理，成本低，功能足，性价比高。2.32.3 主要器件介绍主要器件介绍2.3.12.3.1 315m315m 无线发射接收模块无线发射接收模块315m 无线模块广泛的应用在汽车监控、遥控、遥测、小型无线网络、生物信号采样、机器人控制等领域中。工作频率为 315m，由于采用声表谐振器 SAW 稳频，频率稳定度高，若环境温度在-25 到+85 度间变化时，频漂仅为 3ppm/度。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体，而一般的 LC 振荡器频率稳定度和一致性较差，即使是采用高品质微调电容，温差变化和振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。其数据模块的工作电压范围较广，为 3 到 12V，由于其频率稳定性高，因此当电压发生变化时，发射频率基本不变，和发射模块配套的接收模块无需调整就能稳定接收。4表 2-1 发射电压与传输距离其数据模块采用 ASK 方式调制，从而降低功耗，当数据信号停止时发射电流为零，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。接收模块的工作电压为 5V，为超再生接收电路，接收灵敏度为105dbm，接收天线最好为2530 厘米的导线。这种电路的优点在于天线输入端具有选频电路，抗干扰能力较强，模块背面网状接地铜箔减少了自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。2.3.22.3.2 编码芯片编码芯片 SC2262SC2262 图 2-3 SC2262 管脚图SC2262-IR 是 2262 系列基于红外遥控的专用芯片，CMOS 工艺制造，低功耗，RC 振荡电阻。工作电压范围宽：2.6 到 15V，数据最多可达 6 位，地址码最多可达 531441 种。2.3.32.3.3 HC-SR501HC-SR501HC-SR501 是基于红外线技术的自动控制模块，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，在本设计中其作用为人体感应器。由于其自身的特点，该模块广泛应用于各个领域。其工作电压范围在直流电压在 4.5 到 20V 之间，感应角度=10)&(flag1=1)/报警baojing=baojing;t=0;145.5.系统调试系统调试本设计采用实物调试，由于多个硬件模块都需要软件实现工作，因此调试分为硬件调试和软件调试。5.15.1 硬件调试硬件调试在调试整个系统电路的时候，我采用循序渐进和部分调试的方法一步步进行修改电路。在完成电路板的制作以后进行以下的操作：1）电路组装检查。把电路板跟电路图进行对照检查，看是否存在电路原器件与电路不一致的情况。2）电路焊接检查。检查是否存在虚焊的情况，焊接的位置的对错，避免发生电路的电气故障。3）对各模块电路进行调试。顺序依次为：遥控模块、传感器探测发射模块、单片机控制模块、报警模块、显示模块5.25.2 软件调试软件调试单片机部分调试工作的完成主要应用 Keilc51 uvision3 软件来完成。Keilc51 uvision3 软件是一种非常实用的多窗口编辑、调试软件。这一部分工作首先将系统中的各个模块计算程序中的显示部分程序调试好，不断修改调试直到正确为止。程序调试过程:整个程序是一个主程序调用各个子程序实现功能的过程，要使主程序和整个程序都能平稳运行，各个模块的子程序的正确与平稳运行必不可少，所以在软件调试的最初阶段就是把各个子程序模块进行分别调试。5.35.3 系统综合调试系统综合调试在进行程序的下载实物调试之前，需用工具检查电路的连接口是否正常，电路每部分的都焊接正确，并仿真验证程序的正确，最后下载程序，进行实物调试，实现显示和报警电路，系统电路调试完成。5.45.4 调试结果调试结果测试的场合选择在宿舍大楼，在 A 宿舍门口放置传感器模块，在 B 宿舍遥控开启了布防模式，主机上显示 B，30 秒以后进入监测模式，同学 A 进入宿舍 A，蜂鸣器报警，这时按下撤防键，蜂鸣器停止鸣叫，证明传输性能还是很好的。当去到相隔 3 个宿舍的宿舍 C 时，再次进行测试，发现经过隔墙传输以后，传输质量有所下降，总体来说，这次设计还是取得较大的成功。156.6. 结论结论此次智能测控应用系统设计安排我设计的题目是无线红外防盗器。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置。目前报警系统出现误报、漏报主要有以下几个方面原因。无线探测器抗干扰能力表现为同频干扰容易造成误报、漏报。红外探测器对入侵行为判断力不够准确造成误报漏报。红外探测器易受温度、光线等环境因素影响而产生误报。无线探测器供电系统缺电，低电时没有有效地进行信息传递使得探测器的探测距离变短或是不工作而产生漏报误报。由于主机和探测器都是用无线编码方式设置遍码有重复造成主机和探测器重码导致误报。 我们来分析一下红外探测报警器主要有那些原因会造成误报、漏报。红外探测器对入侵行为判断力不够准确造成误报、漏报。红外探测器易受温度、光线等环境因素影响而产生误报。无线探测器供电系统缺电，低电时没有有效地进行信息传递使得探测器的探测距离变短或是不工作而产生误报、漏报。由于主机和探测器都是采用无线编码方式设置编码有重复造成主机和探测器重码导致误报。也有些报警器的质量太羞如元器件的损坏和生产工艺不良造成误报，还有跟选择的设备、安装的方式、角度、位置、也有关，比如选用的探测器是震动探测器安装在震源比较大而多的地方（如飞机场、铁路旁等）由于飞机、火车运行时震源大都会产生误报，如蝙蝠常出现的地方选用超声波探测器就容易引起误报，在受环境的影响下如空气流动、宠物行动等，还有人为的因素主要有用户操作不当、不小心触发报警器、误闯、误入已经设防的访区等都会产生误报。产生误报、漏报的原因很多也很复杂。因此要降低防盗报警器的误报、漏报最重要的是要从多方面的因素加以考虑，比如从技术和性能方面选择探测器、包括传感探头的选择、菲涅尔透镜的外形设计，微处理器程序，多鉴技术、自动跳码的滚动编码技术生产工艺、使用方法，温度补偿，灵敏度探测距离调整等。这些综合因素都决定了探测器的性能和误报率。16参考文献1 康华光.电子技术基础M.北京:高等教育出版社，1988. 2 刘迎春.MCS-51 单片机原理及应用教程M. 北京:清华大学出版社，1996.3 阎石.数字电路技术基础M.北京:高等教育出版社,1998.4 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(3):29.5 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:北京电子科技出版社,2006.6 赵利，郑英兰.数字电子技术M.北京:冶金工业出版社,2009.7 王玉凤.基于红外、无线通信和语音识别的智能家电网络控制系统J.湖南:长沙理工大学，2005.8 吕曙东.基于探测器仿真的红外应用系统J.江苏:南京理工大学，2011.9 施建珍.无线控制的智能家居安保系统研究及应用J.江苏:东南大学，2005.10 张毅刚.单片机原理及应用M.北京:高等教育出版社，2005:17-22.11 李建华.多路编码/解码遥控组件J.电子世界，2000， （8）:15-22017致谢致谢首先，我要感谢我的导师在毕业设计中对我给予的悉心指导和严格要求，谢老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。谢老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人。同时也感谢本校的一些老师在毕业设计期间所给予我得帮助。在我毕业论文写作期间，各位同学给我提供了种种专业知识上的指导和日常生活上的关怀，没有他们这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业设计。同时还要感谢系实验室在毕业设计期间提供给我们优越的实验条件。在这我也非常感谢我的同学们，他们在我无助的时候鼓励我帮助我，让我在成长的路上不是孤身一人，与他们同行我无比的快乐和自豪！写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。由于时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！最后我要深深地感谢我的家人，正是他们含辛茹苦地把我养育成人，在生活和学习上给予我无尽的爱、理解和支持，才使我时刻充满信心和勇气，克服成长路上的种种困难，顺利的完成大学学业。 还有许许多多给予我学业上鼓励和帮助的朋友，在此无法一一列举，在此也一并表示忠心地感谢！附录 I 元器件清单元器件数量元器件数量元器件数量元器件数量遥控器14.7M 贴片电阻1315 发射模块110uf 电容17*9万用板190134315 接收模块112m 晶振15*7万用板190121820k 贴片电阻130pf 电容2人体感应模块110k 电阻9一位共阳极数码管1小按键4单排母座32.2k 电阻5蜂鸣器1Usb 电源线112V 电池118 脚座2DC 电源插口1导线若干插针4Sc22621Stc89c511焊锡若干自锁开关2Sc2262-M4140 IC 座120附录 II 系统整体电路图P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)P2.021(A9)P2.122(A10)P2.223(A11)P2.324(A12)P2.425(A13)P2.526(A14)P2.627(A15)P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31(AD7)P0.732(AD6)P0.633(AD5)P0.534(AD4)P0.435(AD3)P0.336(AD2)P0.237(AD1)P0.138(AD0)P0.039VCC40U389C51/C5211.0592MHzC2230C23 30R2710KVCC+ C110uF1234KSRESETabcdefgR252.2KVCCVCCR147KR25.1KR3180kR46.2KR53.9KR647KR727KR856KR9 22KR1010KR1118KR1222KR132.2MR1410KR152.2MC12C27C31UC42C52700C615C75C81C91C102C1110UC12470L0ANTL2L135261748LM35890139013A01A12A23A34A45A56A67A78GND9D010D111D212D313DIN14OSC115OSC216VT17VCC18SC2272M4R17820KR1910kR2110kR182.2kR20 2.2kVCCVCCVCCVCCVCC9013901390129013VCCR22 2.2KR2310K1234KSRESET1234KSRESET1234KSRESETP1.0P1.1P1.2P1.0P1.1P1.2VCC附图 1-1 接收、控制、显示、报警电路21L14.5TVCCSAWR315L22.5TC17C27R15.6KR23.9KANTA01A12A23A34A45A56A67A78GND9D010D111D212D313TE14OSC115OSC216Dout17VCC18SC2262R32M4*10K1N4148Q12SC3357Q2 8050Q39013R82.2KA1V02RR13RC14RC25RR26VSS7VRF8VC9IB10VDD11OUT212IN2-13IN1+14IN1-15OUT116BIS0001SW1R9 470R10R11R12 1MR1310kR14 2MR1547kR165.1kR171MR185.1kR1947kC30.01ufC40.01ufC50.01ufC6C7+C310uf+C547uDSGR710kA01A12A23A34A45A56A67A78GND9D010D111D212D313TE14OSC115OSC216Dout17VCC18SC2262R34.7M4*10KATADVCCGND发 发 发 发12VQ19013GNDVCCOUT发 发 发R12.2kR210kSz附图 1-2 发射电路