智能无线家居报警设计.docx

1、智能无线家居报警设计2012 - 2013 学年 第 2 学期智能家居无线报警系统课 程 设 计 报 告题 目： 智能家居无线报警系统 专 业： 电气工程系自动化 班 级： 10自动化（2） 姓 名： 赵怀润 学 号： 1009111126 指导教师： 臧大进 电气工程系2013年5月21日智能家居无线报警系统 该系统主要包括红外探测电路、LCD控制电路、声光报警电路及单片机控制电路等。自动检测功能由红外探测电路实现，当有盗贼穿过此装置时，红外传感器立即将检测到的信号经过信号处理后传送给主机电路，由主机来判断信号并驱动电路报警。报警功能由扬声器、蜂鸣器等发声装置实现，同时通过RS-485通信报

2、警给小区警卫。本设计通过红外传感器探测人体红外线信号，从而达到报警的功能，满足了人们日常生活对防盗报警功能的需要。1.1 系统流程及设计要求 1.1.1 系统流程 利用被动式热释电型红外传感器检测人体辐射的红外线，当检测到红外信号变化时，将其转化为微弱的电信号，经过信号处理电路对电信号进行滤波、放大、比较、输出高电平作为告警信息送给CPU，CPU判断是否报警，如果满足报警条件，就会发出控制信号，完成声音报警和发光报警。此外，CPU有一个全双工的串行通信口，需通过RS-485总线通信将报警区域的地址传送到小区监控中心的PC机上，监控中心可以及时的发现报警的具体地点，进行警情的处理。 图1.1 系

3、统流程图1.1.2 设计要求系统可实现功能：当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声,并通过RS-485总线传送给小区警卫。1.2 系统总体设计思路本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LCD控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处

4、理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。 从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成1.3 系统硬件设计1.3.1 热释电红外传感器 传感器采用双元热释电红外检测元件RE200B。该传感器翻用热释电材料极化随温度变化的特殊探测红外辐射，并采用双灵

5、敏元互补方法抑制干扰，以提高传感器的工作温度。其内部电路如下：1脚接工作电压，其工作电压低且范围宽（2.215V）；2脚为输出源极电压；3脚为公共地。使用时，一般在2脚与3脚之间加47K的源极电阻，但应根据实际情况，适当调整源极电阻。 图1.3.1 RE200B红外检测元件内部电路图 1.3.2 电源电路设计电源电路的功能介绍：此电路在整个设计中起着很重要的作用，是提供器械运转的原动力。此电源为直流稳压电源包括降压、整流、滤波、稳压三部分，最终将电网中220V的交流电压转换为5V的直流电压提供给后面的工作电路。在整个电路中电源部分起到重要的作用，如果电源部分不能实现整个电路都不能运行。图1.3

6、.2直流稳压电源电路 1.3.3 放大电路的设计 最基本的放大电路，Vi是输入电压信号，Vo是输出放大的电压信号。由于本模块考虑到模块实用性的问题，所以运放芯片采用低电压、单电源、低功耗LMV324芯片。LMV324功耗是比同类产品低120A；在5V时，其典型工作电流为100A。该运放芯片工作电压为2.55.5V，采用轨到轨的输出。LMV324的引脚和NS、TI和Maxim的LMV3XX系列兼容，因此可直接替换。当LMV324工作在5V时，带宽为1.4MHz,转换速率为1.5V/us。 1.3.4 键盘电路设计 实时时钟显示电路由三个独立的按键组成，其中这三个独立的按键与单片机的P1.0P1.

7、2口连接，S2为功能键，S3为加一键，S4为减一键，可通过控制按键实现所需的实时日历时钟功能 图1.3.4 键盘电路 1.3.5 时钟电路的设计 XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。 1.3.5 时钟电路 1.3.6 复位电路的设计 复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位

8、，单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。本设计采用的是外部手动按键复位电路。 图1.3.6 复位电路 1.3.7 声光报警电路的设计 报警电路控制端由单片机的P2.4端来完成，高电平有效。当P2.4输出高电平时，NPN三极管导通，驱动扬声器产生声音报警信号，同时电路中的LED导通，发光二极管被点亮，进行发光报警。 图1.3.7声光报警电路 1.3.8 实时时钟电路时钟芯片DS1302 DS1302的引脚排列,其中VCC1 为后备电源，VCC为主电源。在主电源关闭的情况下，也能

9、保持时钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC两者中的较大者供电。当VCC大于 VCC10.2V时，VCC给DS1302供电。当VCC小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1和X2是振荡源，外接 32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，

10、在VCC2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。图1.3.8 实时时钟电路 1.3.9 液晶显示模块设计 12864汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。图3.13为12864模块的引脚结构及其与单片机的连接。图1.3.9 12864引脚结构和接口 1.3.10 RS-485 通信的设计由于PC机是系统的主控机，主机PC和单片机之间采用的是RS-485总线标

11、准进行通信，所以在电路设计时采用RS-485通信收发器芯片为MAX485，它是MAXIM公司生产的用于RS-485通信的低功率收发器件，半双工通信方式，每种芯片都有一个驱动器和一个收发器组成。 图1.3.10 MAX485与单片机电路的连接 1.3.11 硬件原理图 图3.11 硬件原理图 1.4 软件设计 整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的相应子程序模块就大体定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯

12、等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。下面分别说明各个子程序的编写原理：声光报警子程序：当搜索到报警要求的信号后，调用报警子程序即可完成报警功能。其报警原理：控制三极管的导通和关断时间来驱动蜂鸣器发声，输出高电平信号使发光二极管发光。串行口通信子程序：单片机和微机进行通信时，首先要设置串行口的波特率为9600,1位停止位，无奇偶校验。串口通信程序可以采用查询和中断方式，由于单片机发送子程序的查询和中断方式的资源占用是一样的，故发送采用查询，接收子程序采用中断主要源程序代码： MOV A,R2 MOV R0,A INC R5 MOV R5,#00HU1: ;反馈接收成功标志 CLR TI

13、 MOV SBUF,A ;返回接收成功标志LOOP: JNB TI,LOOP ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200H MAIN: MOV IE,#81H ;CPU开放中断，INT0允许中断 SETB IT0 ;外部中断为边沿触发方式 MOV SP,#30H ;指针入口地址 SETB P3.0 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH ;使P1口全部置1 MOV P2,#00H ;P2口清零 CLR P1.2 LP: JNB P1.0,LA ;监测输入信号，是否有输入信号 LA: ACALL DELAY ;延时消抖 JNB P1.0

14、,ALARM ;再次监测输入信号，若有输入信号转入报警子程序;-串口中断处理-UARTI: PUSH ACC ;保存寄存器 PUSH PSW JNB RI, EXIT ;接收标志不为真，则退出 CLR ES ;关中断 MOV A, SBUF ;接收数据 MOV A,#LED_DATA ADD A, R5 MOV R0,ACLR RI ;清除接收标志 SETB ES ;开中断EXIT: POP PSW POP ACC ;恢复寄存器 RETI ;-串口中断处理结束- AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ

15、R1,LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;开始报警使运行正常报警启动CPL P3.0CPL P3.1;10s钟定时: MOV 51H,#14H ;10s循环次数 MOV TMOD,#01H ;定时器T0定时 方式1 MOV TL0,#0B0H ;置50ms定时初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0 ;启动T0 L2:JBC TF0,L1 ;查询记数溢出 SJMP L2 L1:MOV TL0 #0B0H MOV TH0 #3CH DJNZ 51H,L2 ;未到10s继续循环 SETB P3.0 ;10s到关闭报警 CLR P3.1 CLR P1.2 ;报警结束，正常运行 LJMP LP ;循环,继续工作 外部中断INTO服务程序： PINT0: CLR EX0 ;外部中断0服务程序开始，屏蔽外部中断 PUSH PSW PUSH ACC JNB P3.2,LN ;监测是否有中断输入 LN: LCALL DELAY ;延时消抖 JNB P3.2,LN1 AJMP LN2 ;无中断输入,中断返回 LN1: SETB P3.0 CLR P3.1 CLR P1.2 ;使报警结束，指示灯亮 POP ACC POP PSW SETB EX0 ;开放外部中断0 LCALL LP ;在中断继续检测是否有输入信号 LN2: RETI END