基于振动传感器的周界报警系统设计

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1、基于振动传感器的 周界报警系统设计,班级： 学号： 姓名： 指导教师：,一、毕业设计任务,用51单片机设计基于振动传感器的报警电路，使其能够判断非法入侵的警报信号； 利用51单片机构成信号采集电路 ； 能够区分出风吹与攀爬的振动信号 。,二、题目分析,振动传感器内部结构示意图如下：,在一些重要场所为了防止非法的入侵和各种破坏活动，会在这些场所周围设置栅栏等设施。随着科技发展，栅栏上会外加传感器来构成一个周界报警系统来保护这个重要场所。 本次设计使用振动传感器作为周界报警系统的传感器，振动传感器的内部主要由一个铁磁性金属滚珠和两个磁阻元件组成。这种传感器在静止时，铁磁性金属滚珠与两个磁阻元件相连

2、，传感器内部为导通状态。当产生振动时，铁磁性金属滚珠与磁阻元件分离时，传感器内部为开路状态。,三、系统硬原理框图,STC89 C52 单片机 最小 系统,栅栏,振动传感器,存储器,报警,串口,485总线,四、硬件电路中各模块作用,存储模块：把震动信号存储到24C64芯片中在用单片机进行数据分析。识别出振动是由风吹造成的还是人攀爬造成的。 报警模块：当单片机识别出振动是由于人攀爬造成的，系统中的报警模块报警对入侵者起到警示作用。 串口模块：串口模块的主要作用是进行数据采集，通过串口模块把振动信号上传到电脑中，对振动信号进行仿真。 485总线模块：在实际应用中，一般情况所需报警的栅栏长度比较长，所

3、需的报警装置数量较多，所以需要通过RS485总线把报警信号送给上位机。,五、振动传感器模块的设计,在实际应用中，我们必须考虑如果有人蓄意破坏振动传感器或振动传感器发生故障短路或断路的情况，所以在振动传感器模块加入一个窗口电压比较器进行检测。两个阈值电压分别为0.1V和3V ，Uz=5V。 当传感器无故障且静止，Ui=2.5V二极管D4与D5均截止，稳压管截止，输出电压U0=0V。 当传感器振动，D4导通，D5截止稳压管工作在稳压状态，输出电压为5V。 当Ui=5V的时间超过5秒，说明传感器发生故障开路或B处被破坏。 当Ui=0V时，说明传感器电源线和地线发生短路故障或A处被破坏。,振动传感器模

4、块电路图如下：,六、系统总体电路图,七、采集的振动数据与分析,采集的振动数据如上图所示，每一个点的时间间隔为3毫秒，一排有1024个点，每排的时间约为3秒钟。分析上图可见摇晃一次产生的振动数据约为1秒钟左右。 由于人攀爬栅栏每爬动一次的时间约是1到2秒，但是风吹产生的数据非常短，所以，第一次出现长振动信号时开始记录数据3秒钟，在这段时间内没有第二次长振动信号，视为是风吹引起的振动。在记录的5秒钟之内出现第二次长振动信号，说明在这段时间内有人攀爬栅栏。通过这个理论就可以实现区分风吹与攀爬的振动信号。,八、软件仿真,通过Matlab软件，分别对风吹与人攀爬数据进行了模拟与仿真。在仿真中模拟了100个点数据，通过上文所阐述数据处理理论进行了分析和仿真。在模拟图的纵坐标上1.8、1.2、0.8和0.2的位置分别为处理前的高电平、处理前低电平、处理后的高电平和处理后的低电平。,风吹数据的仿真,攀爬数据的仿真,九、总结,本次毕业设计实现了以下功能： 1、利用51单片机构成信号采集电路； 2、能够区分出风吹与攀爬的振动信号； 3、用51单片机设计基于振动传感器的报警电路，并完成了实物的制作。 本次毕业设计基本完成了任务书的要求，但由于能力有限本设计还有不足之处。,谢谢,欢迎老师批评指正,