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1、目录1 前言11.1 无线红外防盗报警电路的发展状况11.2 无线红外防盗报警器的分类及其介绍11.3 无线红外报警器工作的原理11.4 设计无线红外防盗报警器的内容和意义12 总体方案设计32.1 方案比较32.2 方案论证42.3 方案选择43 单元模块设计53.1 各单元模块功能介绍及电路设计53.2 电路参数的计算及元器件的选择133.3 特殊器件的介绍153.4 各单元模块的联接214 软件设计234.1 软件设计原理及设计所用工具234.2 软件结构图235 系统调试275.1硬件调试275.2 系统综合调试285.3 软件调试286 系统功能和指标参数296.1 系统功能的实现2
2、96.2 指标参数297 结论308 总结与体会319 参考文献32附录1：发射部分原理图33附录2：接收部分原理图34附录3：发射部分PCB图35附录4：程序源代码36附录5：实物图401 前言1.1 无线红外防盗报警电路的发展状况 红外防盗报警器的发展主要是基于传感器之下，所以首先要谈谈红外传感器的发展状况。而传感器技术是21世纪人们在高科技发展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将有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，而在中国传感器的发展也取得了飞速的发展。从而基
3、于传感器技术的防盗报警系统也得到了高速发展。 热释电红外传感器是一种非常有应用潜力的传感器，他能检测人或某些动物发射的红外线并转化成电信号输出。近几年来，伴随这集成电路技术的飞速发展，以及该传感器的特性的深入研究，相关的专用集成电路的处理技术也迅速发展。热释电传感器可在室温下使用，灵敏度与波长无关，所以应用领域广。1.2 无线红外防盗报警器的分类及其介绍1.被动式红外传感技术 被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大，处理，它能可靠的将运动着的生物体和飘落的物体加以区别。同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。被动式
4、红外入侵报警器又称热释电红外入侵报警器，由光学系统，红外传感器和信息处理三部分组成。2主动红外探测器 主动红外探测器由红外发射机，红外接收机和报警控制器。分别置于收发，发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此发生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。主动式红外探测器遇到小动物，树叶，沙尘，雨，雪遮挡则不应报警，人或相当体积遮挡物将发生报警。1.3 无线红外报警器工作的原理 无论是基于哪种方式的无线红外防盗报警器，它
5、的工作原理都是将探测到的信号，经传感器信号处理芯片放大输出，并将报警信号通过单片机编程控制通过编码经无线发射电路发射出，再用接收电路接收信号，解码电路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。1.4 设计无线红外防盗报警器的内容和意义 本设计是一套防盗报警系统，其主要功能是人体探测器检测到异常状况时采用无线的形式把信号传递给主机，主机通过处理将警情信号传给报警器发出报警声，同时能显示出出现警情的具体位置。系统总体设计方案可以划分为四大模块：第一部分是红外检测电路，第二部分是无线编码发射电路，第三部分是无线解码接受电路，第四部分是控制报警电路。
6、 如今市场上有很多无线防盗报警产品，随着科技的发展报警装置在生活工作上的运用越来越多，主要有被动式，主动式和多技术复合式的。在这几中复合式的防盗器的误报率很低，是未来发展的主要方向。对于我们而言设计无线红外防盗报警器的意义主要在于设计的过程，在设计过程中我们可以将所学的到的理论知识运用到实践中，并让自己明白自己的不足，在以后的学习中能让自己具有更好的专业素养。2 总体方案设计2.1 方案比较2.1.1 方案一方案一如图2.1所示。红外传感器发光报警电路NRF905发射电路蜂鸣器报警电路NRF905接收电路PT2272解码电路AT89C51单片机控制电路PT2262编码电路ADC0809数模转换
7、电路AT89C51单片机中央控制电路74LS47数码管显示电路 图2.1 方案一方框图2.1.2 方案二 方案二如图2.2所示。红外传感器发光报警电路NRF401发射电路蜂鸣器报警电路NRF401接收电路PT2272解码电路STC89C52单片机控制电路PT2262编码电路BIS0001处理电路STC89C52单片机中央控制电路MAX7219数码管显示电路 图2.2 方案二方框图2.2 方案论证方案一与方案二的基本实录都是相同的，都是由测电路，单片机，显示电路，编码电路，无线收发模块，解码电路，单片机，声光报警电路组成，所不同的所选芯片不同，现将其区别列于表2.1中。 表2.1 方案芯片方案单
8、片机传感器处理电路显示电路无线收发模块方案 一AT89C51：20MHzCOMS,32位I/O控制器，6个中断，4KB的闪存，128B的芯片RAM，2个定时/计数器。选用ADC0809处理电路将传感器所接收的模拟信号转变成数字信号传给单片机。74LS47显示电路，一次只能驱动一位LED，所以要想实现多路显示所用的74LS47较多，电路复杂。NRF905无线收发一体芯片，是一款适合于短距离无线数据通信的芯片。方案二STC89C52：24MHzCOMS,32位I/O控制器，6个中断，8KB的闪存，128B的芯片RAM，3个定时/计数器。选用BIS0001处理芯片，是专用的传感器处理芯片，可以传感器
9、所接收的信号直接放大以数字信号的方式输出MAX7219数码管显示电路一片可以驱动八位的共阴极LED显示，可以同时实现段选和位选的功能NRF401是一个无线收发的模块，可以适用于中长距离的数据传送与接收2.3 方案选择 比较上述两种方案，方案二最佳。方案一在芯片选择上没有方案二好，首先是方案二的传感器处理芯片BIS0001是集成芯片可以直接把模拟信号转变成数字信号，比用数模转化器ADC0809更好，而且方案二较之方案一单片机的存储空间更大，显示芯片MAX7219比74LS47功能强大，可以直接驱动八位LED，无线收发模块的NRF401比NRF905的频带更宽，功能更好，性价比更好。所以，终上所述
10、选用方案二。 3 单元模块设计3.1 各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1 电源电路 图3.1 电源电路原理图1电源电路的工作原理：用已有的电源芯片将220V的电压转化成9V和12V,在单片机集后续电路中都用5V作为工作电压，所以经整流和滤波电路后再有那个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。直流电源是维持电路中形成稳恒电流的装置。如干电池、蓄电池、直流发电机等。直流电源有正、负两个电极，正极的电位高，负极的电位低，当两个电极与电路连通后，能够使电路两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流。单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流
11、电源，就可以利用非静电作用（简称为“非静电力”）使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以维持两个电极之间的电位差，从而形成稳恒的电流。因此，直流电源是一种能量转换装置，它把其他形式的能量转换为电能供给电路，以维持电流的稳恒流动。直流电源中的非静电力是由负极指向正极的。当直流电源与外电路接通后，在电源外部（外电路），由于电场力的推动，形成由正极到负极的电流。而在电源内部（内电路），非静电力的作用则使电流由负极流到正极，从而使电荷的流动形成闭合的循环。三端稳压集成电路采用LM7805.具体电路图如3-1所示。2. 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
12、器械运转的原动力。此电源为直流稳压电源包括整流，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首脑的作用，如果电源部分不能实现整个电路都不能运行。（1）直流稳压电源工频变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=，式中是变压器的效率。（2）整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。3.1.2 单片机最小系统 图3.2 单片机最小系统1.单片机系统的工作原理：当接收到传感器处理芯片
13、传来的信号后经单片机判断是否为异常信号，若是就控制编码发射，并显示发生异常情况的地方，然后再接收解码后又经单片机控制，最后通过中断定时系统控制声光报警器报警。这里的硬件要求非常重要，所以采用40个引脚的STC89C52芯片就能够完全满足要求，并且价格便宜。在辅助电路方面主要有复位电路和晶振电路。能保证单片机的有效运行。P1.0 和P1.1用来进行程序存储器的扩展，与AT24C512的SCL和SDA相连可以在编程的时候实现程序存储器的外扩。P3.2口与红外传感芯片的V0输出端相连，通过中断来判断是否有异常信号。从而来控制后续电路的编码等。P0口用来控制显示电路的显示，P2口用来实现编码和解码的地
14、址同步，在整个电路中单片机是核心控制部分。2.复位电路：复位时单片机的初始化操作，只需给单片机的复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平就可使单片机复位。本设计中采用的是手动复位电路，复位电路可以在程序出错或系统处于死锁状态时，按下复位键可使单片机重新启动。3.晶振电路：单片机个功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。4.程序存储器扩展电路的工作原理：在设计片外程序存储器之前，首先要决定EA引脚的电平。EA=0,单片机只访问外部程序存储器,对于8031单片机此引脚必须接地.EA=1,单片
15、机访问内部程序存储器,对于内部有程序存储器的8XX51单片机,此引脚应接高电平,但若地址值超过4KB范围,单片机将自动访问外部程序存储器。设定好EA后，单片机自动按程序所设定的次序执行。 STC89C52单片机的内部集成了CPU、RAM、程序存储器、定时计数器、I/O接口以及串行通信接口等、使用非常方便，对于简单的控制及检测系统利用一片单片机就够了，但对于一些较大的复杂应用系统，往往还需要扩展一些外围芯片，如存储器、A/D、D/A以及各种接口芯片等以补充片内硬件资源的不足.在本次设计中用两片AT24C512进行扩展，可以加大程序存储器的储存空间3.1.3 编码电路1.编码电路的工作原理：由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统
