毕业设计智能小区无线防盗系统的设计说明书.docx
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毕业设计智能小区无线防盗系统的设计说明书
河 南 科 技 学 院
2014届本科毕业论文（设计）
论文（设计）题目:
智能小区无线防盗系统的设计
学生姓名：
所在学院：
机电学院
所学专业：
电气工程及其自动化
导师姓名：
完成时间：
2014年5月18日
智能小区无线防盗系统的设计
摘要
随着近几年来智能化行业的飞速发展，安防系统已由原来特殊待业，专门应用逐渐普及到各行各业。
随着社会的不断发展，居家安全是人们安居乐业的基础，也是共建和谐社会的重要环节。
尤其是比较分散、比较偏远、环境相对比较复杂的居民区，安全形势不容乐观，传统的门卫值班和保安巡逻等治安管理手段已经不能适应新形势下住宅安全保障的需要。
因此，需要在小区中安装智能化的防盗报警系统，在有不安全因素存在时能够及时的防范。
在本项设计中，主要采用单片机控制技术和无线网络技术，从而发展具有联网功能的智能化小区无线防盗系统。
本文主要研究了信号的编码，发射，接收，解码，单片机的处理，报警以及LED显示等。
关键词：
小区防盗系统，无线网络，单片机
THEDESIGNOFINTELLIGENTWIRELESSANTI-THEFTSYSTEM
Abstract
Withtherapiddevelopmentofintelligentindustryinrecentyears,thesecuritysystemhasbeendevelopedfromtheoriginalspecialunemployment,specializedapplicationgraduallyspreadtoallwalksoflife.Withthecontinuousdevelopmentofsociety,safetyisthefoundationofthepeopletoliveandworkinpeaceandcontentment,isalsoanimportantlinkintobuildaharmonioussociety.Especiallyscattered,relativelyremote,residentialenvironmentisrelativelycomplex,thesecuritysituationisnotoptimistic,traditionalsecurityguardondutyandsecuritypatrolandothersecuritymanagementmeansalreadycannotadapttothenewsituationtheneedsofthehousingsecurity.Therefore,weneedtoinstallationinresidentialintelligentanti-theftAlarmsystem,andthepresenceofunsafefactorsinatimelymanner.
Inthisdesign,mainlyadoptssingle-chipmicrocomputercontroltechnologyandwirelessnetworktechnology,todevelopanintelligentcommunityofnetworkingwirelesssecuritysystems.Thispapermainlystudiesthesignalencoding,launch,receive,decoding,singlechipprocessing,alarmandLCDdisplayetc.
KeyWords:
CommunityAnti-theftSystem,WirelessNetwork,SCM
1绪论
1.1小区无线防盗系统的发展概况及市场竞争力分析
近年来随着科技的发展，安全防范领域有了突出的发展，许多的安防产品都应用到了人们的日常生活中，为了发挥其重要的作用，就必须做好社区和家庭的安全防卫工作。
防盗报警系统作为安防系统中的子系统，在很多地方都发挥了十分重要的作用。
现在越来越多的开发商渐渐把社区安全性作为楼盘销售的突出亮点，但据普遍信息显示，这样的安全性并没有达到真正意义上的防范作用，很多的防盗报警设施只是个摆设，未起到安全防卫的作用。
那么是什么造成这种现状的发生呢?
一方面，因为防盗报警系统主要由开发商和承包商决定，但实际使用者是用户本身，用户不了解防盗器的工作过程，往往对防盗器的质量是否稳定和售后服务是否到位缺乏必要的了解，所以摆设版的防盗报警系统就是个空壳，在实际的工作中没有发挥应有的作。
另一方面，防盗报警系统操作过程相对复杂，专业水平要求程度高，应用程序的编写过程和密码掌握过程相对比较繁琐，对年长的人和专业技能相对薄弱的人来说，很难掌握，造成很多用户对这个装置发生质疑，不感兴趣深入研究。
但是整体分析看来，虽然小区的智能防盗报警系统仍存在许多方面的问题，但只要生产厂商投入人力财力愿意解决这些问题，小区的无线防盗报警设备会有乐观的市场发展竞争力。
1.2小区无线防盗系统的应用及意义
随着人们生活质量的提高，小区家庭安防系统正在渐渐引起人们的重视。
经济飞速发展，年轻人总是奔波于工作中，为了更好的发展，大部分的时间投入在工作中，年迈的家人无法照顾，身体不适的病人更是无能为力，当出现危机情况时，他们来不及打电话求助，120更是需要一连串的回答，漫长的等待已错过了最好的救助时机。
所以，智能化小区无线防盗系统装置可以让物管中心及时通过显示屏监控到社区的随时动态。
在危机的时刻，只需触动网络终端防盗报警器的紧急按钮，自动反馈信息到物管中心，用户也能及时获得消息。
如果小区装有联网报警系统，很大程度上能避免悲剧的发生。
一些突发紧急事故，以及社区被抢时寻求援助，这些种种都能很好的应急处理。
物管中心的监控显示系统和无线防盗报警器组成了整个小区无线防盗报警中心。
接警中心与用户报警设备的数据交换，是通过公用或内部无线网络传输的，从而实现了报警信号的发送和接收过程。
虽然防盗报警的产品很早就进入了国内安防市场，但由于技术薄弱，质量不稳定等相关原因，发展速度缓慢。
随着社会化大生产，人们的安全防范意识也正不断提高，为不同的领域提供了不同的安全防范标准，为未来我国报警服务行业开辟更大的商业市场。
相信往后，报警服务行业会步入更加规范化的安防市场。
2智能小区无线防盗系统概述
2.1方案选择论证
防盗报警系统一般是由入侵探测器、防警控制器和接警中心（硬件加软件组成）。
它的最简单形式是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。
该系统设计方案有以下两种：
方案一：
利用固定点电话联网防盗报警系统来实现家庭防盗报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示、监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖派出所（巡逻大队）经历分布，及时调动警力做出快速处理。
方案二：
通过传感器检测家庭安全隐患，把检测到的信号进行四分频处理，然后放大信号，进而进行编码解码，之后送入单片机，通过单片机控制报警电路和显示电路的启动。
通过比较，方案二能满足我们实时快捷的要求，更加简单有效，固本设计选择方案二。
2.2系统设计要求
无线发射接收;
转发距离:
100m;
转发频率:
314MHZ;
单片机:
AT89C51;
传感器:
门窗传感器;
供电电源:
5V;
安装:
无线布控，不需布线。
2.3系统的工作流程框图
本设计主要介绍了该控制系统的硬件电路设计和软件程序设计两个部分，首先介绍硬件电路，包括无线转发防盗报警发送电路、无线防盗报警接收电路、电源设计电路、报警电路及一些主要芯片（如：
LCD12864、PT2262/PT2272、LM386等）的简介。
其次介绍软件程序，包括主程序分析和模块程序分析（停电模块，布防模块，撤防模块等）两部分。
系统工作流程图如图1所示。
图1系统工作流程图
3硬件设计部分
3.1原理描述系统功能框图
系统总框图如图2所示。
图2系统总框图
在无线转发防盗报警发送电路中,当关上门时,传感开关闭合,D触发器CD4013（11）管脚通过传感开关接地，
（1）脚输出低电平,电源控制切断高频发射及编码调制供电回路，此时静态电流仅为3uA，故可不设电源开关。
若有人非正常打开门窗时，传感开关将失去门磁从而断开，CD4013（11）管脚被高电平触发，（13）管脚输出约5s单稳态低电平并进一步触发（6）管脚，（l）管脚输出控制周期约为1s的高电平脉冲。
该脉冲控制着电源及编码发射的接通和断开，从而使编码调整管及超高频发射管间歇工作5s后自动停止，完成对报警信号的发送任务。
改变
（1）脚的电阻值，可调整被触发后发射电路的工作时间，改变（6）脚的电阻值，可调节间歇发射周期。
接收报警电路在有效转发范围内接收到信号时，高频接收组件输出已解调编码脉冲至PT2272的（14）管脚，若编解码地址管脚地址设置一致时，PT2272的（10）、（11）、（12）、（13）、（17）脚输出预置数据至单片机电路，由单片机去控制报警。
3.2系统各模块设计
3.2.1无线防盗报警信号发射电路
当门窗被非法打开时，门磁传感器内部结构弹簧片与磁场被迫断开，发生振动，由于其振动周期较短，所以对信号进行四分频，然后放大信号，即接入D触发器，使D触发器CD4013
（1）管脚输出控制周期约为1s的高电平脉冲。
这个脉冲控制着电源及编码发射的接通和断开，在编码输出管脚（17）输出串行的编码信号，发射模块及超高频发射管间歇工作5s后自动停止，完成对报警信号的发送任务。
发射原理图如图3所示。
图3发射原理图
3.2.2无线防盗报警信号接收电路
该电路主要由无线接收、数据解码、数据处理部分组成。
整机接收频率为315MHZ，数据解码采用与PT2262芯片相配套的PT2272芯片，可靠性及稳定性较好。
接收原理图如图4所示。
图4接收原理图
3.2.3电源设计电路
本设计系统中芯片，单片机等所用电源为5V到12V,因此需要把家用交流电转换为直流电，家用交流电经过整流滤波后，再采用稳压芯片7805，产生5V的直流电源，为整个系统电路供电。
电源设计原理图如图5所示。
图5电源设计原理图
3.2.4单片机系统电路
单片机系统由AT89C51单片机和具有一定功能的外部电路组成，含有复位电路辅助单片机提供电压的，晶振提供系统频率，对外接的电容值没有严格的要求，但是电容的大小会影响振荡器频率的高低、谐振器的稳定性、起振的快速性、温度的稳定性。
晶体可在1.2MHz到12MHz之间任选，电容C1和C2的典型值在20pF到100pF之间选择，但在60pF到70pF时振荡器具有较高的频率稳定性。
典型值通常选择为30pF左右，因此本电路采用30pF。
AT89C51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种
方式[4]。
本设计中所用到的是按键按钮复位。
单片机系统原理图如图6所示。
图6单片机系统原理图
3.2.5报警设计电路
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，另外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5V到18V，功率为1.25W，频率响应的上限为300kHz，增益可达50dB，而且外围电路简单，易于设计。
报警设计原理图如图7所示。
图7报警设计原理图
3.2.6LCD12864显示设计电路
LCD12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵型液晶显示模块，其显示分辨率为128×64，内置8192个16*16点汉字和128个16*8点ASCLL字符集。
利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面，并显示8×4行16×16点阵的汉字和基本的图形显示。
LCD12864显示设计原理图如图8所示。
图8显示设计原理图
3.3主要芯片功能描述
3.3.1PT2262/2272芯片简介
PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编/解码电路，是目前在无线通讯电路中作地址编码识别最常用的芯片之一。
PT2262/2272最多可有12位（A0-A11）三态（悬空,接高电平,接低电平）地址设定管脚,任意组合可提供531441个地址码。
PT2262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（Dout）串行输出，可用于无线遥控发射电路。
对于编码器PT2262，A0～A5共6根线为地址线，而A6～A11共6根线可以作为地址线，也可以作为数据线，这要取决于所配合使用的解码器。
若解码器没有数据线，则A6～A11作为地址线使用，这种情况下，A0～A11共12根地址线，每线都可以设置成“1”、“0”、“开路”三种状态之一，因此共有编码数312=531441种；但若配对使用的解码器的A6～A11是数据线，例如PT2272，那么这时PT2262的A6～A11也作为数据线用，并只可设置为“1”和“0”两种状态之一，而地址线只剩下A0～A5共6根，编码数降为36=729种。
该编解码器的编码信号格式是：
用2个周期的占空比为1:
3（即高电平宽度为1，低电平宽度为2，周期为3的波形来表示1个“0”，用2个周期的占空比为2:
3（即高电平宽度为2，低电平宽度为1，周期为3的波形来表示1个“1”，用1个周期的占空比为1:
3的波形紧跟着1个周期的占空比为2:
3的波形来表示“开路”。
地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示，两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。
编码芯片PT2262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。
PT2262每次发射时至少发射4组字码，2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。
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。
PT2262编码电路PT2272解码电路一般配对使用，PT2262的特点是在其内部已经把编码信号调制在了一个较高的载频上。
要把遥控编码信息用无线方式（红外线或无线电等）传送出去，必须有载体（载波），把编码信息“装载”在载体上（调制在载波上）才能传送出去，因此需要一个振荡电路和一个调制电路。
PT2262编码器内部，已包含了这些电路，从DOUT端送出的是调制好了的约38kHz的高频已调波，因此使用起来非常方便，适用于红外线和超声波遥控电路。
表1编码电路PT2262管脚功能表
名称
管脚
说明
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）
表2解码电路PT2272管脚功能表
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）,必须与2262一致,否则不解码
D0-D5
7-8、10-13
地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
DIN
14
数据信号输入端，来自接收模块输出端
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
VT
17
解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）
3.3.2LM386芯片简介
LM386是专为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路。
它的内建增益为20，透过pin1和pin8脚位间电容的搭配，增益最高可达200。
LM386可使用电池为供应电源，输入电压范围可由4V-12V，无作动时仅消耗4mA电流，且失真低。
LM386的外形采用8脚双列直插式封装，上图为其外形及管脚排列图。
②③脚是输入端，④脚接“地”，⑤脚是输出端，⑥脚接电源正极，①⑦⑧脚用以改善集成功放的性能。
如要调节LM386的放大倍数，可在它的①⑧脚间接上一个电位器和一个10uf左右的电容组成串联网络。
当电位器的阻值为零时，LM386的电压放大倍数最大（约20倍）。
如要使扬声器发出的声响柔和一些，可在⑤脚与地之间串接一只电容和电阻。
在⑦脚与地之间接上一只几十微法的电容器，便可防止LM386出现自激。
图9LM386管脚
3.3.3门磁传感器简介
无线门磁传感器是一种在保安监控、安全防范系统中非常常用的器件，无线门磁传感器工作很可靠、体积小巧，尤其是通过无线的方式工作，使得安装和使用非常方便、灵活。
无线门磁传感器是一种在保安监控、安全防范系统中非常常用的器件，无线门磁传感器工作很可靠、体积小巧，尤其是通过无线的方式工作，使得安装和使用非常方便、灵活。
其工作原理是无线门磁传感器用来监控门的开关状态，当门不管何种原因被打开后，无线门磁传感器立即发射特定的无线电波，远距离向主机报警。
无线门磁的无线报警信号在开阔地能传输200米，在一般住宅中能传输100米，和周围的环境密切相关[9]。
无线门磁一般采用省电设计，当门关闭时它不发射无线电信号，此时耗电只有几个微安，当门被打开的瞬间，立即发射1秒左右的无线报警信号，然后自行停止，这时就算门一直打开也不会再发射了，这是为了防止发射机连续发射造成内部电池电量耗尽而影响报警，无线门磁还设计有电池低电压检测电路，当电池的电压低于8伏时，下方的LP发光二极管就会点亮，这时需要立即更换A23报警器专用电池，否则会影响报警的可靠性。
无线门磁传感器一般安装在门内侧的上方，它由两部分组成：
较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场，较大的是无线门磁主体，它内部有一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近时（小于5毫米），无线门磁传感器处于工作守候状态，当永磁体离开干簧管一定距离后，无线门磁传感器立即发射包含地址编码和自身识别码（也就是数据码）的315MHZ的高频无线电信号，接收板就是通过识别这个无线电信号的地址码来判断是否是同一个报警系统的，然后根据自身识别码（也就是数据码），确定是哪一个无线门磁报警。
3.3.4LCD12864芯片简介
带中文字库的LCD12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCLL字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。
可以显示8×4行16×16点阵的汉字。
也可完成图形显示低电压、低功耗是其又一显著特点。
由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
其基本特性为
（1）低电源电压：
3V到5V；
（2）显示分辨率：
128×64点；（3）内置汉字字库，提供8192个16×16点阵汉字（简繁体可选）；（4）内置128个16×8点阵字符；（5）2MHZ时钟频率；（6）显示方式：
STN、半透、正显；（7）驱动方式：
1/32DUTY，1/5BIAS；（8）视角方向：
6点；（9）背光方式：
侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/5—1/10；（10）通讯方式：
串行、并口可选；（11）内置DC-DC转换电路，无需外加负压；（12）无需片选信号，简化软件设；（13）工作温：
0℃到+55℃，存储温度：
-20℃到+60℃[13]。
表3LCD12864管脚功能表
管脚号
管脚名称
电平
管脚功能描述
1
VSS
0V
电源地
2
VCC
3.0+5V
电源正
3
V0
-
对比度（亮度）调整
4
RS（CS）
H/L
RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据
RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据
5
R/W（SID）
H/L
R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0
R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的数据被写到IR或DR
6
E（SCLK）
H/L
使能信号
7
DB0
H/L
三态数据线
8
DB1
H/L
三态数据线
9
DB2
H/L
三态数据线
10
DB3
H/L
三态数据线
11
DB4
H/L
三态数据线
12
DB5
H/L
三态数据线
13
DB6
H/L
三态数据线
14
DB7
H/L
三态数据线
15
PSB
H/L
H：
8位或4位并口方式，L：
串口方式
16
NC
-
空脚
17
/RESET
H/L
复位端，低电平有效
18
VOUT
-
LCD驱动电压输出端
19
A
VDD
背光源正端（+5V）
20
K
VSS
背光源负端
应用说明：
用带中文字库的128X64显示模块时应注意以下几点：
①欲在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码。
②显示ASCLL字符过程与显示中文字符过程相同。
不过在显示连续字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCLL字符位置。
③当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。
④模块在接收指令前，向处理器必须先确认模块内部处于非忙状态，即读取BF标志时BF需为“0”，方可接受新的指令。
如果在送出一个指令前不检查BF标志，则在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即等待前一个指令确定执行完成。
指令执行的时间请参考指令表中的指令执行时间说明。
⑤“RE”为基本指令集与扩充指令集的选择控制位。
当变更“RE”后，以
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