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1、西安欧亚学院本科毕业设计（论文）1 概述1.1 技术背境随着科技的发展，模拟前端检测已经成功应用于我们日常生活中。像遥控器、声控灯、安检等等在我们生活中可以见到的实物，它们的原理不外乎是利用了模拟前端检测技术。国外在这一方面，一直是处于领先水平，特别是美国在电子检测技术领域的应用是相当的成熟的，各个领域内都有涉猎。而相对于国内来说，检测技术是在80、90年代开始兴起的，它的发展起步较国外要晚很多。但是，在近几年内，国内科技的发展势头迅猛，逐渐的缩短了与他们之间的差距。像现在我们的生活中利用的遥控装置、楼道中的灯控装置、医院里的病人呼叫系统、航海、消防等等都是利用了模拟前端检测技术。无线技术的日
2、益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。它的出现不仅仅是人们的要求，也是人们追求完美生活的一种标准。国外的发展同样也是比国内要早很多，而且一直是处于领先地位，刚开始的无线传输都是运用在军事领域，民用的很少，这就限制了无线传输的发展。随着社会的进步，经济的快速发展，无线传输技术也就逐渐的开放了，例如现在遥控器、电话、监控系统等等都是有利用无线传输技术进行信号的传输与反馈。在国内无线传输技术已经在现代化小区、交通、运输、水利、航运、治安、消防等领域得到了广泛的应用。特别是在通信领域发挥了巨大的作用，也一直在无线传输领域保持着领先的姿态。1.2 选题意义本系统是立足于小巧、轻便、方便安装、信
3、价比高等因素来设计的，是基于MSP430单片机的基础上，在硬件电路上的实现模拟前端检测与检测信号的无线传输。在查阅了相关的资料与选择电路后，经过不懈的努力和老师的帮助，设计了红外检测、信号调理和无线传输硬件电路，为单片机实现软件功能提供了硬件平台。本设计主要是利用BISS0001芯片搭建热释电电路，提供模拟检测信号的调理，用红外感应管采集外界信号，用集成芯片PT2262/PT2272-L4进行数据信号的无线发射与接收。在无线传输部分，我们利用拨码开关实现对四路信号的检测，同时我们还设置了手动开关检测发射部分的电路，用LED灯指示信号的传输状况。课题的研究，是对于新的科学技术的证明，也是一种探索
4、思维的过程，同时，也是社会逐渐发展的一种需求。1.3 用途及功能本系统设计是对于楼宇安全的模拟前端检测和异常实时信号的无线传输的要求而设计的，它主要是运用在每幢大厦的出入口以及需要安全检查的地方。当然，本设计也可以运用于其它地方，例如各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等等地方，在生活小区、水路交通、运输、水利枢纽、航运、治安、消防、企业、宾馆商场库房以及家庭的过道、走廊等敏感区域都可运用。系统在设计过程中运用了红外感应管进行信号的检测，可对四路异常信号进行发光二极管指示，对异常实时的信号用二极管亮灭来指示。同时，也可以断开红外管的信号，利用通过按键开关输入高电平，来
5、发射信号，通过接收模块的发光二极管的指示可以明显的表现出来。用BISS0001芯片对采集的信号进行信号的延时、封锁功能等功能的设置，再经过与门将信号输出。本设计为了演示的方便设定延时时间为2s-3s,可以通过发光二极管亮灭的时间差来看出，很直观的反应出设计延时时间的正确与否。系统的按键开关部分主要是为了调试方便而设计的，同时也是信号触发的一种方式，不同之处就是要依靠手动开完成信号的给与。 2 方案设计2.1 本系统整机原理框图图1. 系统框图原理说明：由热释电传感器检测的人体信号，经惯性放大、双向鉴幅，输出逻辑电平，送至发射模块的数据编码输入端，经调制后发射；接收端收到该数据信号，经放大、整形
6、、解码，送至MSP430单片机的输入端，实现其软件部分的功能。发射/接收过程，实现了数据的无线传输与处理。2.2 信号调理框图 图2 信号调理框图原理说明：本单元采用集成芯片BISS0001对信号进行采集与调理。BISS0001是一个红外传感信号处理器，它具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理。内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器，通过双向鉴幅器对高于设定电压和低于设定电压进行翻转使它的输出在一定的范围内，同时它还有抑制干扰的作用。2.2.1 BISS0001芯片介绍如下所示，是BISS0001集成芯片的内部电路以及它的功能管脚说明，进一步了解了它的结构，熟知它的
7、性能。 图3 BISS0001管脚图Vdd工作电源正端，范围为35V。Vss工作电源负端，接地。1B运算放大器偏置电流设置端。经RB接Vss端，RB取值为1M左右。 11N-第一级运算放大器的反相输入端。 11N+第一级运算放大器的同相输入端。 1OUT第一级运算放大器的输出端。 21N-第二级运算放大器的反相输入端。 2OUT -第二级运算放大器的输出端。Vc触发禁止端。当VcVR允许触发。VR 0.2VDD。VRF参考电压及复位输入端。一般接VDD，接“0”是可使定时器复位。A可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时，允许重复触发。Vo控制信号输出端。由Vs上跳变沿触发使VO从低电平
8、跳变到高电平时为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无Vs上跳变是Vo为低电平状态。RR1RC1输出延迟时间Tx的调节端。Tx49152R1C1 。 RR2、RC2触发封锁时间Ti的调节端。Ti24 R2 C2 。 图4 BISS0001内电路图为了更可靠的实现设计的要求，保证设计的成功，对芯片的内部结构电路进行了研究，并对其1管脚的触发方式进行了仿真。 图5 不可重复触发工作方式下各点波形图6 可重复触发工作方式下各点波形表1 BISS0001管脚参数表同时，再对红外光感应管采集的微弱信号后，采用了LM358运放对信号进行放大。LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用
9、于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。其引脚图及引脚功能如图5。 图5 LM358内部功能及管脚图LM358特点：内部频率补偿低输入失调电压和失调电流共模输入电压范围宽，包括接地差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 直流电压增益高(约100dB)单位增益频带宽(约1MHz) 电源电压范围宽：单电源(330V)； 双电源(1.5 一15V)低功耗电流，适合于电池供电输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V) 2.3 无线传输系统原理框图图6 发射单元框图图7 接收单元框图2.3.1 原理与功能概述在
10、这一部分的设计中，采用编、解码PT2262 / PT2272-L4集成芯片来完成对发射与接收部分的功能的实现。PT2262是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编、解码电路，PT2262/PT2272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,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脚串行输出，可用于无线发射技术。如图所示为PT2262/PT2272的管脚实物图。 图8 PT2262管脚图 图9 PT2272管脚图2.3.2 芯片介绍PT2262的A0A7端（第18脚）是芯片的地址码设置端口，
11、每一端口可以编为“0”(接地)、“1”(接VCC)和“开路”三种状态，利用A0A7这8位地址线可提供38 6561种不同寻址。D0D3端（第1013脚）是数据码输入端，分别和4个二极管、按键相连。编码芯片PT2262数据码输入端可以是高电平1或者是低电平0，一共有4个通道，数据码在无线电遥控开关系统中的主要作用是区别不同的受控电路。当编码芯片PT2262的发送控制端（第14脚）有效时，数据输出端（第17脚）输出带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号。如下分别为PT2262内部结构图（图）及各管脚说明（表2）。名称管脚说 明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“
12、0”,“1”,“f”(悬空),D0-D57-8、10-13数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；Dout17编码输出端（正常时为低电平）表2 管脚说明图10 PT2262内部原理图 PT2272-L4锁存芯片，它具有数据锁存功能，如当按下发射系统中的K1K4任意一个开关时，则编码电路会将带有地址信息和开关信息的编码脉冲经调制在315M高频载波上后发射到天空中，当接收系统中PT2272解码电路检测到
13、地址信息与发射端的地址信息相同时，经解码后驱动三极管使其工作在饱和或着截至区，从而控制在接收部分与发射端对应的发光二极管点亮，在没有按下其它键的时候，D1D4一直保持原状态，直到有其它键按下，D1方才熄灭，相应的发光二极管点亮。如果与发射端的地址信息不同则不解码。受控器件保持原状态不便。PT2272的引脚功能如图所示。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-D57-8、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
14、,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Vcc18 电源正端（）Vss9 电源负端（）DIN14 数据信号输入端，来自接收模块输出端 OSC116 振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率 OSC215 振荡电阻振荡器输出端；VT17 解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）表3 PT2272的管脚功能2.3.3 编码、解码原理 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，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射， PT2262每次发
