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1、 本科生畢業(yè)設計（論文）本科生畢業(yè)設計（論文） 無線智能報警系統的設計無線智能報警系統的設計 學學 院：院： 專專 業(yè)：業(yè)： 學學 號：號： 學生姓名：學生姓名： 指導教師：指導教師： （職稱）（職稱） 二二 年年 月月I摘摘 要要本設計主要由紅外探測信號編碼發(fā)射電路、無線接收解碼電路、單片機控制電路、數碼管顯示電路、遙控電路、報警電路和電源電路部分組成。該報警器的實現原理是入侵者的紅外熱輻射被熱釋電紅外傳感器感應到，然后傳感器將其轉換成超低頻信號經電路放大后輸出。檢測器是利用紅外人體檢測探頭檢測預先設定好的范圍內的情況，一旦有危險情況便向主機發(fā)出信號。主機的主要功能是通過無線接收信號，然后經
2、單片機處理，在數碼管上顯示出有危險的標志并同時控制喇叭發(fā)出警告聲音。該報警系統具有誤報率較低、安裝和配置容易、成本低、能量消耗少、使用方便的特點。可應用于倉庫防盜、家居防盜等多種防盜環(huán)境，具有良好的市場前景和使用價值。關鍵詞：關鍵詞：單片機；無線；報警；防盜；智能系統IIIntelligent Wireless Burglar Alarm SystemGAO Yan-nanAbstractThis design is mainly composed of infrared detection signal encoding transmitting circuit, wireless rece
3、iving 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
4、 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, a
5、nd 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 wa
6、rehouse, 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 錄錄1.緒論.11.1 課題背景 .11.2 無線智能報警器工作的原理.11.3 無線紅外防盜報警器的分類及其介紹.11.3.1 主動紅外報警器 .11.3.2 被動紅外報警器 .21.4 設
7、計無線紅外防盜報警系統的內容和意義 .22.系統方案論證.22.1 方案比較.22.2 方案選擇.42.3 主要器件介紹.42.3.1 315m 無線發(fā)射接收模塊.42.3.2編碼芯片 SC2262 .52.3.3HC-SR501.53.硬件電路的設計.63.1 無線紅外防盜報警系統的硬件組成.63.2 系統硬件結構圖及其工作原理.63.2.1 遙控器電路.63.2.2 紅外探測無線編碼發(fā)射電路.73.3.3 接收解碼主機控制電路.73.4 多路無線防盜報警器的硬件設計 .73.4.1 電源設計.73.4.2 發(fā)射電路設計.83.4.3 接收電路設計.93.4.4 控制、顯示電路設計.104.
8、軟件的設計.124.1 程序流程圖 .124.2 C 語言程序設計 .134.2.1 控制程序設計.134.2.2 定時器程序設計.14IV5.系統調試.155.1 硬件調試.155.2 軟件調試.155.3 系統綜合調試.155.4 調試結果.156.結論.16參考文獻.17致謝.18附錄 I 元器件清單 .19附錄 II 系統整體電路圖.201無線智能報警系統的設計無線智能報警系統的設計姓名：高衍南 學號：2009374139 班級：09 電子信息工程（1）班1.1.緒論緒論1.11.1 課題背景課題背景 隨著 21 世紀科技的進步和發(fā)展，無線智能報警系統已經成為了智能化小區(qū)必不可少的部分
9、。隨著我國智能化小區(qū)的建設推廣，無線報警系統已經逐漸滲透在我們的日常生活當中。智能化防盜技術發(fā)展多年，已從最初的模擬監(jiān)控系統發(fā)展到數字化、網絡化、智能化。一個完整的智能化防盜系統主要包括三大部分：門禁、報警、監(jiān)控。防盜器的主要原理是利用單片機對各種傳感器、探測器所采集的數據進行存儲與分析，以達到智能控制的目的。目前，智能化防盜技術的發(fā)展已經進入一個全新的領域，智能化報警技術面臨著新的發(fā)展機會！本設計是基于熱釋電紅外傳感器的一個無線智能防盜系統，目前，這種傳感器具有非常大的發(fā)展?jié)摿?，伴隨著這幾年集成電路技術的飛速發(fā)展和該傳感器的深入研究，其相關的專用相關電路也迅速發(fā)展。又因為該傳感器可在室溫下使
10、用，靈敏度與波長無關，靈敏度高，控制范圍大，可以流動安裝，所以其應用的領域比較廣。 1.21.2 無線智能報警器工作的原理無線智能報警器工作的原理 無線智能報警系統的主要工作原理是通過單片機控制傳感器檢測和報警，傳感器將檢測的信號通過編碼，然后經過電路放大，將放大后的信號通過天線發(fā)射出，接收電路接收到信號后將其解碼，通過控制電路判斷其信號是否異常，再決定是否發(fā)送報警信號至報警電路，從而完成整個監(jiān)控報警過程，達到防盜目的。1.31.3 無線紅外防盜報警器的分類及其介紹無線紅外防盜報警器的分類及其介紹1.3.11.3.1 主動紅外報警器主動紅外報警器 這類報警器主要是由發(fā)射模塊和接收模塊兩大部分組
11、成，發(fā)射模塊主要由電源，發(fā)光源和光學系統等組成，而接收模塊就是由光學系統、放大器等部分組成。其工作模式是紅外光速遮擋型，即當這種報警器工作時，發(fā)射模塊會將一束已調制的紅外線轉變?yōu)槠叫泄獍l(fā)射出去，待接收模塊接收后，該光信號轉變成信號，經過電路進一步處理傳送到報警控制器，由發(fā)射模塊發(fā)射經過警戒區(qū)至接收模塊的紅外線構成了一條警戒線，當報警器處于工作狀態(tài)時，一般情況下，接收模塊接收到的是一個穩(wěn)定的光信號，一旦出現入侵情況，紅外線被遮擋，接收模塊接收到的信號發(fā)生變化，此時接收模塊便將這一變化經電路處理后傳送到報警控制器使其觸發(fā)報警。這類報警器最大的特點是防范的距離遠。 1.3.21.3.2 被動紅外報警
12、器被動紅外報警器這類報警器主要是通過分析其監(jiān)測環(huán)境內紅外能量是否有變化來判斷是否有人在移動，因人與環(huán)境的紅外能量有差別，當人通過監(jiān)測環(huán)境的時候，報警器接收到的這個不同的紅外能量變化，經過進一步分析發(fā)出報警。人體會發(fā)出其特有的波長為 10m 左右的紅外線。被動紅外報警器通過探測這一特定波長的紅外線進行工作。21.41.4 設計無線紅外防盜報警系統的內容和意義設計無線紅外防盜報警系統的內容和意義 本設計是一個基于通過檢測人體紅外而開發(fā)的無線智能報警系統，其由遙控設置報警系統的設防，當其監(jiān)測到有入侵情況的出現，該信號會從監(jiān)測端發(fā)送到接收端，通過處理后到報警控制電路，從而觸發(fā)報警。主要由三大模塊組成：
13、監(jiān)測發(fā)射模塊，接收模塊和報警控制模塊。現在的無線防盜報警產品日新月異，隨著科技的發(fā)展，這種無線報警系統不但用到小區(qū)的防盜上，而且還用到許多地方，例如工廠倉庫的防盜、汽車的防盜等等，現在這類報警系統的主要發(fā)展方向是成本低，誤報率低。我想通過設計無線紅外防盜報警系統加強自己對專業(yè)知識的理解，將理論應用于實踐上，從中看出自己的不足，在以后進一步提升自己。. .系統方案論證系統方案論證 2.12.1 方案比較方案比較 方案一Stc89c51 單片機作為主控制器，利用遙控器來控制布防和撤防，這里選用外部器件較少的SC2262 的編碼和解碼模塊，低功耗，而且適合紅外遙控電路，然后 315 無線模塊作為無線
14、傳輸，采用數碼管顯示布防和撤防信號，蜂鳴器報警電路作為報警信號。紅外傳感器遙控手柄315 無線發(fā)射電路315 無線接收電路Stc89c51 單片機數碼管顯示蜂鳴器報警電路Sc2262 編碼電路Sc2262 解碼電路圖 2-1 系統方案一方案二AT89C51 單片機作為主控制器，遙控器電路用來控制布防和撤防，選用 ADC0809 處理電路將傳感器所接收的模擬信號轉變?yōu)閿底中盘杺鹘o單片機，然后利用適合短距離的無線芯片NRF905 來無線傳輸，利用 74LS47 來驅動 LED 來作為布防和撤防的信號顯示，最后就利用蜂鳴器來作為報警電路電源電路3紅外傳感器NRF905 發(fā)射電路蜂鳴器報警電路NRF9
15、05 接收電路PT2272 解碼電路AT89C51 單片機控制電路PT2262 編碼電路ADC0809 數模轉換電路AT89C51 單片機中央控制電路74LS47 顯示電路遙控手柄圖 2-2 系統方案二2.22.2 方案選擇方案選擇 對比第一和第二兩個方案可知道，方案一的單片機要比方案二存儲空間更大，功能更多，在編碼電路的選擇上，方案一的更穩(wěn)定，方案一的無線發(fā)射接收模塊性價比較方案二的高，而且方案一選擇數碼管來簡單顯示布防情況，方案二則選擇 74LS47 芯片來驅動 LED，但這次設計不需要那么強大的顯示功能，因此從成本和技術上來說，選擇方案一會更合理，成本低，功能足，性價比高。2.32.3
16、主要器件介紹主要器件介紹2.3.12.3.1 315m315m 無線發(fā)射接收模塊無線發(fā)射接收模塊315m 無線模塊廣泛的應用在汽車監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網絡、生物信號采樣、機器人控制等領域中。工作頻率為 315m，由于采用聲表諧振器 SAW 穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度高，若環(huán)境溫度在-25 到+85 度間變化時，頻漂僅為 3ppm/度。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的 LC 振蕩器頻率穩(wěn)定度和一致性較差，即使是采用高品質微調電容，溫差變化和振動也很難保證已調好的頻點不會發(fā)生偏移。其數據模塊的工作電壓范圍較廣，為 3 到 12V，由于其頻率穩(wěn)定性高，因此當電壓發(fā)生變化時，發(fā)射頻率基本不變，和
17、發(fā)射模塊配套的接收模塊無需調整就能穩(wěn)定接收。4表 2-1 發(fā)射電壓與傳輸距離其數據模塊采用 ASK 方式調制，從而降低功耗，當數據信號停止時發(fā)射電流為零，數據信號與發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則發(fā)射模塊將不能正常工作。數據電平應接近數據模塊的實際工作電壓，以獲得較高的調制效果。接收模塊的工作電壓為 5V，為超再生接收電路，接收靈敏度為105dbm，接收天線最好為2530 厘米的導線。這種電路的優(yōu)點在于天線輸入端具有選頻電路，抗干擾能力較強，模塊背面網狀接地銅箔減少了自身振蕩的泄漏和外界干擾信號的侵入。2.3.22.3.2 編碼芯片編碼芯片 SC2262SC2262
18、圖 2-3 SC2262 管腳圖SC2262-IR 是 2262 系列基于紅外遙控的專用芯片，CMOS 工藝制造，低功耗，RC 振蕩電阻。工作電壓范圍寬：2.6 到 15V，數據最多可達 6 位，地址碼最多可達 531441 種。2.3.32.3.3 HC-SR501HC-SR501HC-SR501 是基于紅外線技術的自動控制模塊，靈敏度高，可靠性強，超低電壓工作模式，在本設計中其作用為人體感應器。由于其自身的特點，該模塊廣泛應用于各個領域。其工作電壓范圍在直流電壓在 4.5 到 20V 之間，感應角度=10)&(flag1=1)/報警baojing=baojing;t=0;145.5.系統調
19、試系統調試本設計采用實物調試，由于多個硬件模塊都需要軟件實現工作，因此調試分為硬件調試和軟件調試。5.15.1 硬件調試硬件調試在調試整個系統電路的時候，我采用循序漸進和部分調試的方法一步步進行修改電路。在完成電路板的制作以后進行以下的操作：1）電路組裝檢查。把電路板跟電路圖進行對照檢查，看是否存在電路原器件與電路不一致的情況。2）電路焊接檢查。檢查是否存在虛焊的情況，焊接的位置的對錯，避免發(fā)生電路的電氣故障。3）對各模塊電路進行調試。順序依次為：遙控模塊、傳感器探測發(fā)射模塊、單片機控制模塊、報警模塊、顯示模塊5.25.2 軟件調試軟件調試單片機部分調試工作的完成主要應用 Keilc51 uv
20、ision3 軟件來完成。Keilc51 uvision3 軟件是一種非常實用的多窗口編輯、調試軟件。這一部分工作首先將系統中的各個模塊計算程序中的顯示部分程序調試好，不斷修改調試直到正確為止。程序調試過程:整個程序是一個主程序調用各個子程序實現功能的過程，要使主程序和整個程序都能平穩(wěn)運行，各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運行必不可少，所以在軟件調試的最初階段就是把各個子程序模塊進行分別調試。5.35.3 系統綜合調試系統綜合調試在進行程序的下載實物調試之前，需用工具檢查電路的連接口是否正常，電路每部分的都焊接正確，并仿真驗證程序的正確，最后下載程序，進行實物調試，實現顯示和報警電路，系統電路調試
21、完成。5.45.4 調試結果調試結果測試的場合選擇在宿舍大樓，在 A 宿舍門口放置傳感器模塊，在 B 宿舍遙控開啟了布防模式，主機上顯示 B，30 秒以后進入監(jiān)測模式，同學 A 進入宿舍 A，蜂鳴器報警，這時按下撤防鍵，蜂鳴器停止鳴叫，證明傳輸性能還是很好的。當去到相隔 3 個宿舍的宿舍 C 時，再次進行測試，發(fā)現經過隔墻傳輸以后，傳輸質量有所下降，總體來說，這次設計還是取得較大的成功。156.6. 結論結論此次智能測控應用系統設計安排我設計的題目是無線紅外防盜器。防盜報警系統是預防搶劫、盜竊等意外事件的重要設施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報警信號在安?？刂浦行臏蚀_顯示出事地點，使于迅速采
22、取應急措施。防盜報警系統與出入口控制系統、閉路電視監(jiān)控系統、訪客對講系統和電子巡更系統等一起構成了安全防范系報警探測器是由傳感器和信號處理組成的，用來探測入侵者入侵行為的，由電子和機械部件組成的裝置，是防盜報警系統的關鍵，而傳感器又是報警探測器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構成不同種類、不同用途、達到不同探測目的的報警探測裝置。目前報警系統出現誤報、漏報主要有以下幾個方面原因。無線探測器抗干擾能力表現為同頻干擾容易造成誤報、漏報。紅外探測器對入侵行為判斷力不夠準確造成誤報漏報。紅外探測器易受溫度、光線等環(huán)境因素影響而產生誤報。無線探測器供電系統缺電，低電時沒有有效地進行信息傳遞使得探
23、測器的探測距離變短或是不工作而產生漏報誤報。由于主機和探測器都是用無線編碼方式設置遍碼有重復造成主機和探測器重碼導致誤報。 我們來分析一下紅外探測報警器主要有那些原因會造成誤報、漏報。紅外探測器對入侵行為判斷力不夠準確造成誤報、漏報。紅外探測器易受溫度、光線等環(huán)境因素影響而產生誤報。無線探測器供電系統缺電，低電時沒有有效地進行信息傳遞使得探測器的探測距離變短或是不工作而產生誤報、漏報。由于主機和探測器都是采用無線編碼方式設置編碼有重復造成主機和探測器重碼導致誤報。也有些報警器的質量太羞如元器件的損壞和生產工藝不良造成誤報，還有跟選擇的設備、安裝的方式、角度、位置、也有關，比如選用的探測器是震動
24、探測器安裝在震源比較大而多的地方（如飛機場、鐵路旁等）由于飛機、火車運行時震源大都會產生誤報，如蝙蝠常出現的地方選用超聲波探測器就容易引起誤報，在受環(huán)境的影響下如空氣流動、寵物行動等，還有人為的因素主要有用戶操作不當、不小心觸發(fā)報警器、誤闖、誤入已經設防的訪區(qū)等都會產生誤報。產生誤報、漏報的原因很多也很復雜。因此要降低防盜報警器的誤報、漏報最重要的是要從多方面的因素加以考慮，比如從技術和性能方面選擇探測器、包括傳感探頭的選擇、菲涅爾透鏡的外形設計，微處理器程序，多鑒技術、自動跳碼的滾動編碼技術生產工藝、使用方法，溫度補償，靈敏度探測距離調整等。這些綜合因素都決定了探測器的性能和誤報率。16參考
25、文獻1 康華光.電子技術基礎M.北京:高等教育出版社，1988. 2 劉迎春.MCS-51 單片機原理及應用教程M. 北京:清華大學出版社，1996.3 閻石.數字電路技術基礎M.北京:高等教育出版社,1998.4 劉琰,李輝，顧亮.射頻識別技術軟硬件系統研制J. 電子技術，2004,14(3):29.5 陳星.無線通信集成電路與單片無線收發(fā)集成電路及無線數據通信 IC 高級技術M.北京:北京電子科技出版社,2006.6 趙利，鄭英蘭.數字電子技術M.北京:冶金工業(yè)出版社,2009.7 王玉鳳.基于紅外、無線通信和語音識別的智能家電網絡控制系統J.湖南:長沙理工大學，2005.8 呂曙東.基于
26、探測器仿真的紅外應用系統J.江蘇:南京理工大學，2011.9 施建珍.無線控制的智能家居安保系統研究及應用J.江蘇:東南大學，2005.10 張毅剛.單片機原理及應用M.北京:高等教育出版社，2005:17-22.11 李建華.多路編碼/解碼遙控組件J.電子世界，2000， （8）:15-22017致謝致謝首先，我要感謝我的導師在畢業(yè)設計中對我給予的悉心指導和嚴格要求，謝老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。謝老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人。同時也感謝本校的一些老師在畢業(yè)設計期間所給予我得幫助。在我畢業(yè)論文
27、寫作期間，各位同學給我提供了種種專業(yè)知識上的指導和日常生活上的關懷，沒有他們這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設計。同時還要感謝系實驗室在畢業(yè)設計期間提供給我們優(yōu)越的實驗條件。在這我也非常感謝我的同學們，他們在我無助的時候鼓勵我?guī)椭?，讓我在成長的路上不是孤身一人，與他們同行我無比的快樂和自豪！寫作畢業(yè)論文是一次再系統學習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學習生活的開始。由于時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現的缺點和錯誤。懇請閱讀此篇論文的老師、同學，多予指正，不勝感激！最后我要深深地感謝我的家人，正是他們含辛茹苦地把我養(yǎng)育成人，在生活和學習上給予我無盡的愛
28、、理解和支持，才使我時刻充滿信心和勇氣，克服成長路上的種種困難，順利的完成大學學業(yè)。 還有許許多多給予我學業(yè)上鼓勵和幫助的朋友，在此無法一一列舉，在此也一并表示忠心地感謝！附錄 I 元器件清單元器件數量元器件數量元器件數量元器件數量遙控器14.7M 貼片電阻1315 發(fā)射模塊110uf 電容17*9萬用板190134315 接收模塊112m 晶振15*7萬用板190121820k 貼片電阻130pf 電容2人體感應模塊110k 電阻9一位共陽極數碼管1小按鍵4單排母座32.2k 電阻5蜂鳴器1Usb 電源線112V 電池118 腳座2DC 電源插口1導線若干插針4Sc22621Stc89c51
29、1焊錫若干自鎖開關2Sc2262-M4140 IC 座120附錄 II 系統整體電路圖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/VPP
30、31(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 22KR1010KR1118KR1222KR132.2MR1410KR152.2MC12C27C31UC42C52700C615C75C81C91C102C
31、1110UC12470L0ANTL2L135261748LM35890139013A01A12A23A34A45A56A67A78GND9D010D111D212D313DIN14OSC115OSC216VT17VCC18SC2272M4R17820KR1910kR2110kR182.2kR20 2.2kVCCVCCVCCVCCVCC9013901390129013VCCR22 2.2KR2310K1234KSRESET1234KSRESET1234KSRESETP1.0P1.1P1.2P1.0P1.1P1.2VCC附圖 1-1 接收、控制、顯示、報警電路21L14.5TVCCSAWR315L
32、22.5TC17C27R15.6KR23.9KANTA01A12A23A34A45A56A67A78GND9D010D111D212D313TE14OSC115OSC216Dout17VCC18SC2262R32M4*10K1N4148Q12SC3357Q2 8050Q39013R82.2KA1V02RR13RC14RC25RR26VSS7VRF8VC9IB10VDD11OUT212IN2-13IN1+14IN1-15OUT116BIS0001SW1R9 470R10R11R12 1MR1310kR14 2MR1547kR165.1kR171MR185.1kR1947kC30.01ufC40.01ufC50.01ufC6C7+C310uf+C547uDSGR710kA01A12A23A34A45A56A67A78GND9D010D111D212D313TE14OSC115OSC216Dout17VCC18SC2262R34.7M4*10KATADVCCGND發(fā) 發(fā) 發(fā) 發(fā)12VQ19013GNDVCCOUT發(fā) 發(fā) 發(fā)R12.2kR210kSz附圖 1-2 發(fā)射電路
本科畢業(yè)設計 無線智能報警系統
