完整版多路无线防盗报警器毕业设计.docx
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完整版多路无线防盗报警器毕业设计
黑龙江大学毕业论文
多路无线防盗报警器
姓名：
于*
指导教师：
田*
专业：
应用电子
班级：
131
2014年4月15日
目录
摘要：
1
关键词：
1
引言2
1.绪论3
1.1设计的主要内容和意义3
1.1.1设计无线防盗报警器的内容3
1.1.2设计无线防盗报警器的意义3
1.2无线防盗报警器的分类及其介绍3
1.2.1车用防盗报警器3
1.2.2工农业报警器3
1.2.3生活用报警器4
2.硬件电路的设计5
2.1多路无线防盗报警器的硬件组成5
2.1.1系统硬件结构图5
2.1.2各结构图的工作方式：
6
2.2多路无线防盗报警器的硬件设计6
2.2.1电源设计6
2.2.2震动发射电路设计7
2.2.3发射电路设计8
2.2.3接收电路设计10
2.2.4控制、显示电路设计11
3.软件的设计15
3.1keil应用15
3.2pro99se应用15
3.3程序流程图17
4.系统分析与调试18
结论21
参考文献22
致谢23
附录1发射原理图24
附录2接收原理图25
附录3仿真图26
多路无线防盗报警器
摘要：
该报警器具有误报率较低、安装和配置容易、成本低、能量消耗少、使用非常方便的特点。
实现的原理是感应震动信号，将其转换成超低频信号，经电路放大、输出。
检测器是利用震动传感器SW-18015P，一旦有震动便向主机发出信号。
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控制喇叭发出警告声音。
可以应用于家居防盗、仓库防盗等多种防盗场合，具有很强的实用价值和良好的市场前景。
关键词：
无线，报警系统，单片机，防盗系统
引言
无线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。
传统的有线防盗报警器都是检测到有盗情的时候只在本地发出警报声音，内部没有控制器，易被破坏失效，安装，扩展也不方便。
本文设计的无线防盗报警器利用单片机控制，功能强大，并且易于扩展成多用途的智能家居系统。
本无线多路防盗报警器由l台接收机和多台发射机组成。
接收机可以接收多台发射机（其频率都是一样的，只是编码脉冲不同）发来的报警信号，并且加以区别，进行译码然后以数字显示的形式将这些台发射机识别出来，同时音响报警。
无线控制距离由无线电装置来决定，一般是0到2000米距离。
发射部分可以配以不同探头，如无线门磁、无线烟雾、无线风雨探头、热释电探头、温度探头等，可以实现防盗、防火、放水等无线报警，安装使用非常方便！
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.绪论
1.1设计的主要内容和意义
1.1.1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。
1.1.2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。
1.2无线防盗报警器的分类及其介绍
1.2.1车用防盗报警器
在现在的社会中，机动车的数量越来越多，而为了机动车的安全，机动车用报警器就应运而生了。
例如可以对汽车油压、气压、温度及速度进行检测的汽车多功能报警器，它可以在汽车油压偏低、气压偏低或发动机温度过高、车速过快时而发出警报，提醒驾驶员排出故障、以便行车安全。
而事实上，现在的机车中多已安装了油量监测报警器了，它会对机车油量进行监控，当油量低于某值时会提示驾驶员加油，而如合肥等城市的公交车上已经安装了机车超速报警装置，当公交车车速大于某值时，会发出警报提示驾驶员已超速等。
另外，还有一种常见的机动车报警装置，即当机动车在倒车时，会发出“倒车，请注意！
”的语音警示语，以提示车后的人进行回避。
以及汽车防盗报警器，它具有断线和声控触发报警功能，当车门、车窗被打开，电源锁被开启，车体被移动时，报警器会被触发而发出响亮的警报声。
而现在很多的摩托车、电瓶车等大多都安装了防盗报警系统。
1.2.2工农业报警器
在工业应用方面，最常见的应该是有毒物质超限报警器了。
如矿井中的瓦斯气体超限报警器等。
它能时时地去测量矿井中瓦斯气体的浓度，并可以在含量即将超标，可能会发生危险时便发出警报，以提醒工人们可以迅速的离开。
相似的还有可燃气体报警器等。
在农业方面，有温度、湿度超限报警器等。
例如在大棚生产中，必须要保持一个适宜的温度和湿度，此类报警器则是时时地测量大棚中的空气湿度和温度，并在过低或者过高时发出警报，提示人们做出相应得对策。
另外一方面，由于现在自然灾害比较严重，而且发生的很突然，所以一些报警器也被制造出来，例如火山口温度超限报警器、地震报警器等等。
它们可以检测火山口的温度或者地壳中的变化，并采集数据，通过对数据的处理、比较和推测，来预测当地是否会发生自然灾害，以提前发出警报，减少伤亡。
1.2.3生活用报警器
报警器的应用已经深入到了我们的日常生活中，除了有水开报警器、禁止吸烟报警器等等，比较常见的有视力保护报警器。
此报警器已经普遍嵌入在台灯中，它通过感应一定范围内是否有物体进入来判断人们是否离书本距离太近了。
当感应到时，则会发出警报，提示人们注意视力。
而另外一个常见的应用之处事在医院中，为病人呼叫报警器。
有的时候，医生和护士是无法时刻呆在病人的身边的，这样的话，病人若想有什么要求，需要医生或者护士的时候，便可以按下报警器启动按钮，总控制室会显示“报警”的病房号、病床号等并提供给医生和护士，这样，他们就可以迅速的赶往病人处了。
综上所述，无线防盗报警系统得应用是很广泛的。
现在除了保安等一些以人力为中心的安防部门之外，还有一种比较流行的智能报警系统。
在此处，将会设计一款智能振动报警器。
振动报警器可以用于家庭门窗防盗，汽车防盗，仓库防盗等多个领域。
2.硬件电路的设计
2.1多路无线防盗报警器的硬件组成
多路无线防盗报警器主要是由无线震动探测器（震动发射电路）、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1所示。
图1多路无线防盗报警器的组成框图
2.1.1系统硬件结构图
系统硬件主要分为三部分，图2遥控器硬件结构图；图3震动探测信号发射电路硬件结构图；图4主机电路硬件结构图。
具体的电路如附录一所示。
图2遥控器硬件结构图
图3震动探测信号发射电路硬件结构图
图4主机电路硬件结构图
2.1.2各结构图的工作方式：
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。
震动探测信号发射电路的基本组成是震动探测器、电压比较器、编码模块、发射模块。
工作方式是通过震动传感器器把电压信号传给LM393电压比较芯片，判断震动强度，如果达到强度就通过发射电路把代表有异常的编码发送出去。
震动的灵敏度可以通过电位器调节。
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。
2.2多路无线防盗报警器的硬件设计
2.2.1电源设计
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5。
图5电源电路图
2.2.2震动发射电路设计
震动传感器采用MEC原装震动开关SW-18015P灵敏度高，对环境震动敏感，一般用来检测周围环境的震动强度，由于没有响应的元件资料，通过本人对他的测试发现，当无震动的时候电阻可以达到3M以上，属于高阻态，当有震动的时候可以达到几欧姆的电阻，对震动的灵敏度高，电阻变化范围大是此传感器的优点。
可以利用他的阻性得出电压信号，就可以利用电压比较器来输出数字信号驱动发射电路发射信号。
图6震动模块电路图
LM393主要特点如下：
（1）工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：
2～36V，双电源:
±1～±18V；
（2）消耗电流小，Icc=0.8mA；
（3）输入失调电压小，VIO=±2mV；
（4）共模输入电压范围宽，Vic=0～Vcc-1.5V；
（5）输出与TTL，DTL，MOS，CMOS等兼容；
（6）输出可以用开路集电极连接“或”门；
采用双列直插8脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8脚塑料封装（SOP8）。
LM393引脚图及内部框图如下图所示：
图7LM393芯片图
LM393是高增益,宽频带器件,象大多数比较器一样,如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合,则 很容易产生振荡.这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时,输出电压过渡的间隙.电源加旁路滤波并不能解决这个问题,标准PC板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的.减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号,而且增加甚至很小的正反馈量（滞回1.0~10mV）能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡.除非利用滞后,否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡,如果输入信号是脉冲波形,并且上升和下降时间相当快,则滞回将不需要。
比较器的所有没有用的引脚必须接地.LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围2.0~30V无关。
通常电源不需要加旁路电容，差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件.保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V。
LM393的输出部分是集电极开路,发射极接地的NPN输出晶体管,可以用多集电极输出提供或ORing功能。
输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受Vcc端电压值的限制。
此输出能作为一个简单的对地SPS开路（当不用负载电阻没被运用）,输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流（16mA）时,输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。
输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm的γSAT限制。
当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压（约1.0mV）允许 输出箝位在零电平。
2.2.3发射电路设计
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SC2262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。
发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态。
由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从输出端Dout输出，通过红外发射管发射出去。
Dout输出的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1、OSC2外接的电阻决定载频频率，一般电阻可在430k—820k之间选择即可。
SC2262-IR是2262系列用于红外遥控的专用芯片，它是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编码电路，SC2262-IR最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供531441地址码，SC2262-IR最多可有6位（D0-D5）数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于遥控发射电路。
编码芯片SC2262-IR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，当有按键按下时，SC2262-IR得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号。
SC2262-IR的管脚图如图1所示，管脚说明如表1所示，性能参数如表2所示。
SC2262-IR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：
车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其他电器遥控。
图8为2262引脚图，表1为引脚介绍。
图8管脚图
表1管脚说明
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”，“1”，“f”（悬空）。
D0-D5
7-8、10-13
数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉。
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
TE
14
编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效。
OSC1
16
振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率。
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端；
Dout
17
编码输出端（正常时为低电平）
SC2262的电源端与发射模块的电源端受制于震动模块，一旦发现异常就会开启SC2262芯片与发射模块的电源，一但SC2262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。
其原理图如图9所示。
图9编码与发射电路图
2.2.3接收电路设计
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315M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SC2262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。
SC2272就担任了这个解码任务。
SC2262和SC2272是一对专用的编、解码集成电路，当接收部分SC2272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SC2272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。
SC2272的暂存功能是指当发射信号消失时，SC2272的对应数据输出位即变为低电平。
而锁存功能是指，当发射信号消失时，SC2272的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。
为了能正确解调出调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入SC2272的信号幅度足够大。
SC2272各输出端通过各种接口即可控制相应的负载。
电路图如图10所示。
图10数据解码与接收电路
2.2.4控制、显示电路设计
由于控制、显示、报警电路都是围绕单片机进行，所以放在一起阐述。
STC89C51为主要的中央处理系统，单片机是在集成电路芯片上集成了各种元件的微型计算机，这些元件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时计数器、中断系统、时钟部件的集成和IO接口电路。
由于单片机具有体积小、价格低、可靠性高、开发应用方便等特点，因此在现代电子技术和工业领域应用较为广泛，在智能仪表中单片机是应用最多、最活跃的领域之一。
在控制领域中,现如今人们更注意计算机的底成本、小体积、运行的可靠性和控制的灵活性。
在各类仪器、仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，提高计算机的运算速度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。
（一）STC89C51主要功能、性能参数如下：
（1）内置标准51内核，机器周期：
增强型为6时钟，普通型为12时钟;
（2）工作频率范围：
0~40MHZ，相当于普通8051的0~80MHZ;
（3）STC89C51RC对应Flash空间：
4KB;
（4）内部存储器（RAM）：
256B;
（5）定时器\计数器：
3个16位；
（6）通用异步通信口（UART）1个；
（7）中断源:
8个；
（8）有ISP（在系统可编程）\IAP（在应用可编程）,无需专用编程器\仿真器；
（9）通用I\O口：
32\36个；
（10）工作电压：
3.8~5.5V；
（11）外形封装：
40脚PDIP、44脚PLCC和PQFP等。
（二）STC89C51单片机的引脚说明：
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向IO口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向IO口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向IO口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向IO口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2INT0（外部中断0）
P3.3INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6WR（外部数据存储器写选通）
P3.7RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
IO口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。
读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。
只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。
上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作。
这是由硬件自动完成的，不需要我们操心，1然后再实行读引脚操作，否则就可能读入出错，为什么看上面的图，如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q^为1加到场效应管栅极的信号为1，该场效应管就导通对地呈现低阻抗，此时即使引脚上输入的信号为1，也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1。
若先执行置1操作，则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入，由于在输入操作时还必须附加一个准备动作，所以这类IO口被称为准双向口。
STC89C51的P0P1P2P3口作为输入时都是准双向口。
接下来让我们再看另一个问题，从图中可以看出这四个端口还有一个差别，除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALEPROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的16。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。
EAVPP：
当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
STC89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：
一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。
在STC89C51单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（简称晶振），就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。
电容的作用是稳定频率和快速起振，电容值在5-30pF，典型值为30pF。
晶振CYS的振荡频率范围在1.2-12MHz间选择，典型值为12MHz和11.0592MHz。
当在STC89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作，按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中电平复位是通过RST端经过电阻与电源VCC接通而实现的。
最小系统如图11所示。
图11单片机最小系统电路
显示电路是由一位共阳数码管显示，单片机控制数码管每段的高低电平，从而实现数码管的显示。
常用的七段显示器的结构如图下图所示。
发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器（如图9所示），阴极连在一起的称为共阴极显示器（如图c所示）。
1位显示器由八个发光二极管组成，其中七个发光二极管a~g控制七个笔画（段）的亮或暗，另一个控制一个小数点的亮和暗，这种笔画式的七段显示器能显示的字符较少，字符的开头有些失真，但控制简单，使用方便。
此外，要画出电路图，首先还要搞清楚他的引脚图的分布，在了解了正确的引脚图
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