多路无线防盗报警系统设计_精品文档.doc

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多路防盗报警系统设计与仿真

陈小小

（吉林大学物理科学与信息工程学院，辽林长春130000）

摘要

本设计的目的在于设计出一个具有实用价值的、性能较高的无线防盗报警器。

该报警器具有误报率较低、安装和配置容易、成本低、使用非常方便的特点。

实现的原理是热释电红外传感器感应到入侵者的红外热辐射（人体体温），将其转换成超低频信号，经电路放大、输出。

具体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，一旦有危险便向主机发出信号。

而主机功能是通过无线接受信号，再经单片机处理，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告声音。

控制器是设定报警器的开与关。

关键词：

电压比较器；无线；AT89C2051；报警系统；

目录

第一章绪论………………………………………………………………………1

1.1红外防盗报警器的发展状况……………………………………………1

1.1.1无线防盗报警器的分类及其介绍…………………………………1

1.1.2无线防盗报警器工作的原理………………………………………2

1.2设计的主要内容和意义…………………………………………………2

1.2.1设计无线防盗报警器的内容………………………………………2

1.2.2设计无线防盗报警器的意义………………………………………2

第二章系统的总体设计……………………………………………………………3

2.1多路无线防盗报警器的组成……………………………………………3

2.2各芯片引脚图与功能……………………………………………………3

2.2.1芯片AT89C2051的20个引脚图与功能……………………………3

2.2.2编码芯片LX2262引脚图与功能……………………………………4

2.2.3解码芯片LX2272引脚图与功能……………………………………5

第三章硬件电路的设计……………………………………………………………7

3.1系统硬件结构图……………………………………………………………7

3.2电源设计……………………………………………………………………8

3.3编码与发射电路设计………………………………………………………9

3.4数据解码与接收电路设计…………………………………………………9

3.5报警电路设计………………………………………………………………10

3.6显示单元设计………………………………………………………………10

3.7遥控电路的设计……………………………………………………………11

第四章软件的设计……………………………………………………………………12

4.1程序流程图…………………………………………………………………12

4.2程序原代码…………………………………………………………………13

第五章总结…………………………………………………………………………16

致谢……………………………………………………………………………………17

参考文献………………………………………………………………………………18

19

第一章绪论

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

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[1]。

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。

1.1.2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）;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。

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

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2.2.1为AT89C2051芯片的引脚图，具体功能如下

22.2.1AT89C2051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P1.2～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。

2.2.2编码芯片LX2262引脚图与功能

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2.2.2所示。

图2.2.2LX2262引脚

2.表2.2.2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2.2.2LX2262引脚功能

管脚名称

I/O

说明