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1、 目錄1 前言11.1 無線紅外防盜報警電路的發(fā)展狀況11.2 無線紅外防盜報警器的分類及其介紹11.3 無線紅外報警器工作的原理11.4 設計無線紅外防盜報警器的內容和意義12 總體方案設計32.1 方案比較32.2 方案論證42.3 方案選擇43 單元模塊設計53.1 各單元模塊功能介紹及電路設計53.2 電路參數(shù)的計算及元器件的選擇133.3 特殊器件的介紹153.4 各單元模塊的聯(lián)接214 軟件設計234.1 軟件設計原理及設計所用工具234.2 軟件結構圖235 系統(tǒng)調試275.1硬件調試275.2 系統(tǒng)綜合調試285.3 軟件調試286 系統(tǒng)功能和指標參數(shù)296.1 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

2、296.2 指標參數(shù)297 結論308 總結與體會319 參考文獻32附錄1：發(fā)射部分原理圖33附錄2：接收部分原理圖34附錄3：發(fā)射部分PCB圖35附錄4：程序源代碼36附錄5：實物圖4040 第40頁1 前言1.1 無線紅外防盜報警電路的發(fā)展狀況 紅外防盜報警器的發(fā)展主要是基于傳感器之下，所以首先要談談紅外傳感器的發(fā)展狀況。而傳感器技術是21世紀人們在高科技發(fā)展方面爭奪的一個制高點，各發(fā)達國家都將有傳感器技術視為現(xiàn)代高新技術發(fā)展的關鍵。從20世紀80年代起，日本就將傳感器技術列為優(yōu)先發(fā)展的高新科技之首，美國等西方國家也將此技術列為國家科技和國防技術發(fā)展的重點，而在中國傳感器的發(fā)展也取得了飛

3、速的發(fā)展。從而基于傳感器技術的防盜報警系統(tǒng)也得到了高速發(fā)展。 熱釋電紅外傳感器是一種非常有應用潛力的傳感器，他能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉化成電信號輸出。近幾年來，伴隨這集成電路技術的飛速發(fā)展，以及該傳感器的特性的深入研究，相關的專用集成電路的處理技術也迅速發(fā)展。熱釋電傳感器可在室溫下使用，靈敏度與波長無關，所以應用領域廣。1.2 無線紅外防盜報警器的分類及其介紹1.被動式紅外傳感技術 被動式紅外傳感技術是利用紅外光敏器件將活動生物體發(fā)出的微量紅外線轉換成相應的電信號，并進行放大，處理，它能可靠的將運動著的生物體和飄落的物體加以區(qū)別。同時它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗干擾能力強和誤報率

4、低等特點。被動式紅外入侵報警器又稱熱釋電紅外入侵報警器，由光學系統(tǒng)，紅外傳感器和信息處理三部分組成。2主動紅外探測器 主動紅外探測器由紅外發(fā)射機，紅外接收機和報警控制器。分別置于收發(fā)，發(fā)端的光學系統(tǒng)一般采用的是光學透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細的平行光束的作用，以使紅外光的能量能夠集中傳送。紅外光在人眼看不見的光譜范圍，有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部或部分遮擋紅外光束。接收端輸出的電信號的強度會因此發(fā)生變化，從而啟動報警控制器發(fā)出報警信號。主動式紅外探測器遇到小動物，樹葉，沙塵，雨，雪遮擋則不應報警，人或相當體積遮擋物將發(fā)生報警。1.3 無線紅外報警器工作的原理 無論是基于哪種方式的無線紅

5、外防盜報警器，它的工作原理都是將探測到的信號，經(jīng)傳感器信號處理芯片放大輸出，并將報警信號通過單片機編程控制通過編碼經(jīng)無線發(fā)射電路發(fā)射出，再用接收電路接收信號，解碼電路解碼并通過控制電路判斷是否屬于異常信號，再決定是否發(fā)送報警信號給報警電路，從而達到防盜的效果。1.4 設計無線紅外防盜報警器的內容和意義 本設計是一套防盜報警系統(tǒng)，其主要功能是人體探測器檢測到異常狀況時采用無線的形式把信號傳遞給主機，主機通過處理將警情信號傳給報警器發(fā)出報警聲，同時能顯示出出現(xiàn)警情的具體位置。系統(tǒng)總體設計方案可以劃分為四大模塊：第一部分是紅外檢測電路，第二部分是無線編碼發(fā)射電路，第三部分是無線解碼接受電路，第四部分

6、是控制報警電路。 如今市場上有很多無線防盜報警產品，隨著科技的發(fā)展報警裝置在生活工作上的運用越來越多，主要有被動式，主動式和多技術復合式的。在這幾中復合式的防盜器的誤報率很低，是未來發(fā)展的主要方向。對于我們而言設計無線紅外防盜報警器的意義主要在于設計的過程，在設計過程中我們可以將所學的到的理論知識運用到實踐中，并讓自己明白自己的不足，在以后的學習中能讓自己具有更好的專業(yè)素養(yǎng)。2 總體方案設計2.1 方案比較2.1.1 方案一方案一如圖2.1所示。紅外傳感器發(fā)光報警電路NRF905發(fā)射電路蜂鳴器報警電路NRF905接收電路PT2272解碼電路AT89C51單片機控制電路PT2262編碼電路ADC

7、0809數(shù)模轉換電路AT89C51單片機中央控制電路74LS47數(shù)碼管顯示電路 圖2.1 方案一方框圖2.1.2 方案二 方案二如圖2.2所示。紅外傳感器發(fā)光報警電路NRF401發(fā)射電路蜂鳴器報警電路NRF401接收電路PT2272解碼電路STC89C52單片機控制電路PT2262編碼電路BIS0001處理電路STC89C52單片機中央控制電路MAX7219數(shù)碼管顯示電路 圖2.2 方案二方框圖2.2 方案論證方案一與方案二的基本實錄都是相同的，都是由測電路，單片機，顯示電路，編碼電路，無線收發(fā)模塊，解碼電路，單片機，聲光報警電路組成，所不同的所選芯片不同，現(xiàn)將其區(qū)別列于表2.1中。 表2.1

8、 方案芯片方案單片機傳感器處理電路顯示電路無線收發(fā)模塊方案 一AT89C51：20MHzCOMS,32位I/O控制器，6個中斷，4KB的閃存，128B的芯片RAM，2個定時/計數(shù)器。選用ADC0809處理電路將傳感器所接收的模擬信號轉變成數(shù)字信號傳給單片機。74LS47顯示電路，一次只能驅動一位LED，所以要想實現(xiàn)多路顯示所用的74LS47較多，電路復雜。NRF905無線收發(fā)一體芯片，是一款適合于短距離無線數(shù)據(jù)通信的芯片。方案二STC89C52：24MHzCOMS,32位I/O控制器，6個中斷，8KB的閃存，128B的芯片RAM，3個定時/計數(shù)器。選用BIS0001處理芯片，是專用的傳感器處理

9、芯片，可以傳感器所接收的信號直接放大以數(shù)字信號的方式輸出MAX7219數(shù)碼管顯示電路一片可以驅動八位的共陰極LED顯示，可以同時實現(xiàn)段選和位選的功能NRF401是一個無線收發(fā)的模塊，可以適用于中長距離的數(shù)據(jù)傳送與接收2.3 方案選擇 比較上述兩種方案，方案二最佳。方案一在芯片選擇上沒有方案二好，首先是方案二的傳感器處理芯片BIS0001是集成芯片可以直接把模擬信號轉變成數(shù)字信號，比用數(shù)模轉化器ADC0809更好，而且方案二較之方案一單片機的存儲空間更大，顯示芯片MAX7219比74LS47功能強大，可以直接驅動八位LED，無線收發(fā)模塊的NRF401比NRF905的頻帶更寬，功能更好，性價比更好

10、。所以，終上所述選用方案二。 3 單元模塊設計3.1 各單元模塊功能介紹及電路設計3.1.1 電源電路 圖3.1 電源電路原理圖1電源電路的工作原理：用已有的電源芯片將220V的電壓轉化成9V和12V,在單片機集后續(xù)電路中都用5V作為工作電壓，所以經(jīng)整流和濾波電路后再有那個三端集成穩(wěn)壓電路進行穩(wěn)壓，為后續(xù)電路提供穩(wěn)定可靠的5V直流電源。直流電源是維持電路中形成穩(wěn)恒電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機等。直流電源有正、負兩個電極，正極的電位高，負極的電位低，當兩個電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負極的電流。單靠電荷所產生的靜電場不能維持穩(wěn)恒的電

11、流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用（簡稱為“非靜電力”）使正電荷由電位較低的負極處經(jīng)電源內部返回到電位較高的正極處，以維持兩個電極之間的電位差，從而形成穩(wěn)恒的電流。因此，直流電源是一種能量轉換裝置，它把其他形式的能量轉換為電能供給電路，以維持電流的穩(wěn)恒流動。直流電源中的非靜電力是由負極指向正極的。當直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路），由于電場力的推動，形成由正極到負極的電流。而在電源內部（內電路），非靜電力的作用則使電流由負極流到正極，從而使電荷的流動形成閉合的循環(huán)。三端穩(wěn)壓集成電路采用LM7805.具體電路圖如3-1所示。2. 電源電路的功能介紹：此電路在整個設計中起著很重

12、要的作用，是提供器械運轉的原動力。此電源為直流穩(wěn)壓電源包括整流，濾波，穩(wěn)壓三部分，最終將電網(wǎng)中220V的交流電壓轉換為5V的直流電壓提供給后面的工作電路。在整個電路中電源部分起到首腦的作用，如果電源部分不能實現(xiàn)整個電路都不能運行。（1）直流穩(wěn)壓電源工頻變壓器的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/ P1=，式中是變壓器的效率。（2）整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。3.1.2 單片機最小系統(tǒng) 圖3.2 單片機最小系統(tǒng)1.單片機系統(tǒng)的工作原理：當接收

13、到傳感器處理芯片傳來的信號后經(jīng)單片機判斷是否為異常信號，若是就控制編碼發(fā)射，并顯示發(fā)生異常情況的地方，然后再接收解碼后又經(jīng)單片機控制，最后通過中斷定時系統(tǒng)控制聲光報警器報警。這里的硬件要求非常重要，所以采用40個引腳的STC89C52芯片就能夠完全滿足要求，并且價格便宜。在輔助電路方面主要有復位電路和晶振電路。能保證單片機的有效運行。P1.0 和P1.1用來進行程序存儲器的擴展，與AT24C512的SCL和SDA相連可以在編程的時候實現(xiàn)程序存儲器的外擴。P3.2口與紅外傳感芯片的V0輸出端相連，通過中斷來判斷是否有異常信號。從而來控制后續(xù)電路的編碼等。P0口用來控制顯示電路的顯示，P2口用來實

14、現(xiàn)編碼和解碼的地址同步，在整個電路中單片機是核心控制部分。2.復位電路：復位時單片機的初始化操作，只需給單片機的復位引腳RST加上大于2個機器周期的高電平就可使單片機復位。本設計中采用的是手動復位電路，復位電路可以在程序出錯或系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，按下復位鍵可使單片機重新啟動。3.晶振電路：單片機個功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.程序存儲器擴展電路的工作原理：在設計片外程序存儲器之前，首先要決定EA引腳的電平。EA=0,單片機只訪問外部程序存儲器,對于8031單片機此引腳必須接地

15、.EA=1,單片機訪問內部程序存儲器,對于內部有程序存儲器的8XX51單片機,此引腳應接高電平,但若地址值超過4KB范圍,單片機將自動訪問外部程序存儲器。設定好EA后，單片機自動按程序所設定的次序執(zhí)行。 STC89C52單片機的內部集成了CPU、RAM、程序存儲器、定時計數(shù)器、I/O接口以及串行通信接口等、使用非常方便，對于簡單的控制及檢測系統(tǒng)利用一片單片機就夠了，但對于一些較大的復雜應用系統(tǒng)，往往還需要擴展一些外圍芯片，如存儲器、A/D、D/A以及各種接口芯片等以補充片內硬件資源的不足.在本次設計中用兩片AT24C512進行擴展，可以加大程序存儲器的儲存空間3.1.3 編碼電路1.編碼電路的

16、工作原理：由于無線信號容易受外界環(huán)境影響，因此從系統(tǒng)的可靠性考慮，發(fā)射的控制信號采用編碼的方式進行傳送，而且在同一區(qū)域內要同時使用多個系統(tǒng)而相互間又不影響，所以無線信號的編碼由PT2262集成電路完成，該電路具有8位地址信號和4位數(shù)據(jù)信號，不同的地址與數(shù)據(jù)的組合，可以編制上萬中編碼，完全可以滿足同一區(qū)域內互不影響工作：其原理圖如圖3-3所示。2.編碼電路的功能介紹：通過單片機的P2口控制A0-A7口的地址碼，用撥碼開關來控制D0-D3的狀態(tài)組成數(shù)據(jù)碼來組成一個完整的碼字，當解碼電路與編碼電路的碼字相同時就可以實現(xiàn)一路的發(fā)射與接收，可以通過不同的碼字來實現(xiàn)多路信號的發(fā)射與接收。一旦發(fā)現(xiàn)異常PT2

17、262芯片工作則會把已經(jīng)固定的編碼信號通過發(fā)射電路發(fā)射出去。具體的編碼是由D3.D2.D1.D0的接法決定，只不過要求編碼和解碼的地址信號應該一樣才可以實現(xiàn)同步。 圖3.3 編碼電路 3.1.4 無線收發(fā)電路 圖3.4 無線收發(fā)電路 圖3.5 收發(fā)模塊的射頻接口1.無線收發(fā)電路的工作原理：在進行防盜設計時如果采用無線收發(fā)模式可以實現(xiàn)遠距離防盜，并且操作比較方便，而且在收發(fā)信號時，精度比較高。跟只用編碼電路發(fā)射電路相比而言誤報率比較低，電路原理如圖3-4。2.如圖3.5所示，為NRF401的集成芯片的接口，她用來接插集成芯片PTR2000，它是一種無線收發(fā)模塊的集成芯片。PTR2000無線數(shù)據(jù)傳

18、輸模塊是一種超小型，低功耗，高速率的無線收發(fā)數(shù)據(jù)傳輸模塊。PTR2000的通信速率最高為20bit/s,也可以在其他速率，如4800bit/s,9600bit/s。為了更加方便說明和單片機的連接，首先介紹PTR2000無線數(shù)傳模塊的 ，其引腳說明如圖所示。 3.1.5 解碼電路 圖3.6 解碼電路1.解碼電路的工作原理：PT2272是一款與PT2262配對使用的無線，紅外線遙控解碼專用集成電路。采用CMOS工藝制造，它最大擁有12位的三態(tài)地址碼管教，可支持多達531441個地址的編碼，因此很有效地降低了重碼率。當編碼芯片發(fā)出信號后，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，

19、VT腳才輸出高電平，與此同時相應的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直發(fā)射，解碼芯片也一直連續(xù)發(fā)射。2.解碼電路的功能介紹：經(jīng)編碼電路編碼后通過無線收發(fā)模塊將信號傳給解碼芯片PT2272。設置時將A0-A7的狀態(tài)設置來和PT2262相同才可以對應解碼。通過中斷控制VT的狀態(tài)來控制PT2272是否處于解碼狀態(tài)。此電路功能比較完善，可以將接收的信號傳送給單片機，通過單片機編程控制實現(xiàn)將異常信號進行控制的功能。 3.1.6 紅外檢測電路 圖3.7 紅外檢測電路1.紅外檢測電路的工作原理：首先通過熱釋電傳感器感受人體體溫發(fā)出電壓信號經(jīng)過IBS0001處理芯片由V0輸出放大的數(shù)字信號傳給單片機由中斷控制。

20、熱釋電傳感器是一種非常有應用潛力的傳感器，它能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉化成電壓信號輸出。傳感器處理芯片BIS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件就可構成被動式的熱釋紅外開關和報警用人體熱釋電傳感器等。熱釋電晶體的等效電路是一個在負載電阻上并聯(lián)一個電容的電流發(fā)生器。一般在熱釋電傳感器的前面應放置一個菲涅耳透鏡，它是根據(jù)菲涅耳原理制成的，把紅外光線分成可見區(qū)和盲區(qū)，同時又有聚焦的作用，使熱釋電人體紅外傳感器的靈敏度大大增加。2.紅外檢測電路的功能介紹：本設計采用帶有菲涅爾透鏡的熱釋電傳感器，并附有傳感器處理芯片，這樣可以實現(xiàn)信號的過濾傳送

21、，然后進行放大輸出，在本電路中傳感器處理芯片BIS0001可以將傳感器轉換的模擬信號轉變成數(shù)字信號經(jīng)電路放大輸出給單片機，由于是集成芯片的模式可以減少人為的誤操作，使設計方案更可靠誤報率更低。在此芯片及附加電路中的電阻電容都采用貼片的形式由廠家直接加工處理，精準性更高，比直接由傳感器傳輸模擬信號再由模數(shù)轉換電路轉換后所得到的信號更準確，信號傳輸?shù)钠骷缴伲Ч骄珳省?.1.7 顯示電路 圖3.8 顯示電路1.顯示電路的工作原理：LED顯示在單片機系統(tǒng)中應用廣泛它能夠直觀地向人報告系統(tǒng)運行狀態(tài)與結果。論述單片機應用系統(tǒng)中LED顯示譯碼驅動電路的幾種實現(xiàn)方案，比較每種方案各自的優(yōu)缺點用MAX72

22、19驅動LED顯示電路顯示的方案最佳，一個MAX7219就可以驅動8位的LED顯示，并且在芯片功能上集成了位選和段選的功能，運用很方便。當異常信號發(fā)生后通過單片機的處理可以經(jīng)過P0口控制MAX7219來使LED顯示發(fā)生異常信號的具體地點。2.顯示電路的功能介紹：在本次設計中只有一處異常信號的來源，但在實際生活中可以檢測多路異常信號，然后通過LED顯示，當沒有警情發(fā)生時LED上電顯示0000，當有一路警情發(fā)生時LED顯示0001，當又兩路警情發(fā)生時LED顯示0002。以此類推可以實現(xiàn)多路警情的顯示。而且用MAX7219來驅動顯示電路操作方便，編程方便，使用更方便，DIG0-DIG7與LED的CO

23、M口相連可以實現(xiàn)LED的段選，可以通過控制DIGO-DIG7的高低電平就可以實現(xiàn)段選，SEGA-SEGP與LED的a-dp相連，通過控制SEGA-SEGP的高低電平來實現(xiàn)LED的位選。3.1.8 聲光報警電路 圖3-9 聲光報警電路1.聲光報警電路的工作原理：本次設計是無線防盜報警器的設計，最后將產生的異常信號經(jīng)單片機處理后傳送給報警電路進行聲光報警，聲音報警采用蜂鳴器報警，在將高電平傳送給蜂鳴器之前先通過音頻放大器進行音頻放大，這樣可以可以使設計簡便同時使發(fā)出的聲音逼真，LM386是一款不錯的音頻功放電路。發(fā)光報警采用LED發(fā)光二極管進行發(fā)光報警，可以同時達到視覺和聽覺的效果。2.聲光報警電

24、路的功能介紹：首先在接收到異常信號后，只有通過報警電路才能達到報警的效果，其次報警電路有聲音報警電路和發(fā)光報警電路。在本設計中將兩者綜合在一起有更好的實用性，不僅可以在正常情況下使用，而且也適用于聾啞人或聽力有問題的人，而且采用兩種方式報警可以減少故障率。3.1.9 接口電路1接口電路的工作原理：在使用單片機的設計中一定會涉及到編程的部分，而編程是在計算機上進行的，要講程序傳送到單片機中就一定要用到接口電路，用接口電路將程序下載到單片機中進行程序控制后續(xù)電路。當發(fā)射電路將信號發(fā)射出去，經(jīng)PT2272解碼電路解碼后傳給無線接收模塊然后可以將無線接收模塊與RS232相連接可以將接收到的異常信號傳給

25、計算機，可以通過計算機顯示異常信號。2接口電路的功能介紹：RS-232-C標準規(guī)定，驅動器允許有2500pF的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內的通信。 圖3.10 接口電路3.2 電路參數(shù)的計算及元器件的選擇3.2.1 發(fā)射部分1 電阻阻值 表3.1 電阻標號阻值封裝標號阻值封裝R142MRES3R1,R6,R13,R31,R32,R33,R301OKRES2R291.2MRES3R

26、2,R34.7KRES3R8,R11,R121MRES3R34,R35,R36,R372.7KRES2R9200KRES3R10,R231KRES3R4,R5,R1547KRES3R16,R17,R18,R19510RES32 電容的值 表3.2 電容標號數(shù)值封裝標號數(shù)值封裝C7,C8,C9,C150.01ufRAD1C27470ufRB1C54.7ufRB1C22200ufRB1C610ufRAD1C25,C2630pfRAD1C1047ufRAD1C1,C28,C29,C30104RAD13.2.2 接收部分1電阻的阻值 表3.3 電阻標號阻值封裝標號阻值封裝R221.2MRES3R161

27、0KRES3R3,R9,R10,R12,R13,R14,R151KRES3R20330RES3R19,R204.7KRES32電容的值 表3.4 電容標號數(shù)值封裝標號數(shù)值封裝C3110ufRAD1C2210ufRB1C15,C1730pfRAD1C8470ufRB1C32100ufRAD1C42200ufRB1C6,C7,C12,C13,C18,C19,C20,C21104RAD1C144.7ufRB13.2.3 主要芯片的選擇1 晶振電路：在單片機的晶振電路中選用11.0592M的晶振就符合設計的要求。2 LED顯示數(shù)碼管：選用共陰極的四位數(shù)碼管，因為MAX7219可以驅動8位的LED數(shù)碼管

28、顯示。MAX7219可以同時實現(xiàn)段選和位選。3 外擴存儲器：選用AT24C512，因為用兩片芯片就可以達到擴展，采用C的方式進行存儲器的擴展，只占用單片機的P0口的兩個引腳，占用的空間比較少而且很容易通過編程實現(xiàn)程序存儲器的擴展。4 整流電源：選用LM7805來進行的直流電源的整流，78XX系列集成穩(wěn)壓器的典型應用電路，這是一個輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，在輸入端和輸出端加濾波電容，當輸出電較大時，7805應配上散熱板 。在組成電源的時候需要電容。5.單片機芯片：選用STC89C52芯片，較一般51單片機而言，存儲器的空間比較大，而且運用比較方便，在購買方面價

29、格便宜，采購方便。6.編碼芯片和解碼芯片：編碼芯片和解碼芯片是配套使用，編碼芯片選用PT2262，解碼芯片則選用PT2272，選用這兩種芯片可以實現(xiàn)多路信號的編碼與解碼，干擾較小。7.無線收發(fā)模塊：無線收發(fā)模塊采用NRF401芯片，可以實現(xiàn)遠距離的發(fā)射和接受，這樣發(fā)射和接收可以安裝在不同的地方。也可以采用集成芯片PTR2000，占用面積比較小，而且適用性比較強。8.音頻放大器：選用LM386，為使設計簡便同時發(fā)出的音效逼真，音頻信號發(fā)生器采用集成的語音電路，LM386是款不錯的音頻放大器，起工作電壓為5-18V，功率為1.25W，頻率響應的上限為300KHZ,增益可達50Db,而且外圍電路簡單

30、，易于設計。3.3 特殊器件的介紹3.3.1 BIS0001 圖3.11 BIS0001的管腳圖BIS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。它能自動快速開啟各類白炙燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場，庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。各引腳的定義和功能如下： VDD工作電源正端。范圍為35V。 Vss工作電源負端。一般接0V。 IB運算放大器偏置電流設置端。經(jīng)RB接VSS端，RB取值為1M左右。 1IN-第一級運放放大器的反相輸

31、入端。 1IN+第一級運放放大器的同相輸入端。 1OUT第一級運算放大器的輸出端。 2IN-第二級運算放大器的反相輸出端。 2OUT第二級運算放大器的輸出端。 Vc觸發(fā)禁止端。當VcVR時禁止觸發(fā)；當VCVR時允許觸發(fā)。VR0.2VD。VRF參考電壓及復位輸入端。一般接VDD。接“0”時可使定時器復位。 A可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)控制端。當A=“1”時，允許重復觸發(fā)，當A=“0”時，不可重復觸發(fā)。 Vo控制信號輸出端。由Vs上跳邊沿觸發(fā)使Vo從低電平跳變到高電平時為有效觸發(fā)。在輸出延時間Tx之外和無Vs上跳變時Vo為低電平狀態(tài)。 RR1RC1輸出延遲時間Tx的調節(jié)端。Tx49152R1C1。

32、RR2RC2觸發(fā)封銷時間Ti的調節(jié)端。Tx24R2C2。 3.3.2 PT2262 圖3.12 PT2262的管腳圖PT2262最多可有12 位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441 地址碼,PT2262 最多可有6 位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17 腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262 發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字。當發(fā)射機沒有按鍵按下時，PT2262 不接通電源，其17 腳為低電平，所以315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當有按鍵按下時，PT2262 得電工作，其第17

33、腳輸出經(jīng)調制的串行數(shù)據(jù)信號，當17 腳為高電平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當17 腳為低平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262 的17 腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK 調制）相當于調制度為100的調幅。表3.5 PT2262管腳說明名稱管腳 說明A0-A111-8, 10-13地址管教，用于進行地址編碼，可置為“0”，“1”，懸空D0-D57-8, 10-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個為“1”即有編碼發(fā)出，內有下拉 VCC18電源正端 VSS 9電源負端 TE14編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效

34、OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率 OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端 DOUT17編碼輸出端（正常時為低電平）3.3.3 PT2272 圖3.13 PT2272的管腳圖 PT2272是一款與PT2262配對使用的無線，紅外線遙控解碼專用集成電路。采用CMOS工藝制造，它最大擁有12位的三態(tài)地址碼管教，可支持多達531441個地址的編碼，因此很有效地降低了重碼率。當編碼芯片發(fā)出信號后，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直發(fā)射，解碼芯片也一直連續(xù)發(fā)射 表3.6 PT2272的管腳說

35、明名稱 管腳 說明 A0-A111-8, 10-13地址管腳，用于進行地址編碼，可置為“0”，“1”，懸空，必須與2262一致，否則不解碼 D0-D5 7-8, 10-13地址或數(shù)據(jù)管腳，當做為數(shù)據(jù)管腳時，只有在地址碼與2262一致，數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對應的高電平，否則輸出低電平，鎖存型只有在接收帶下一數(shù)據(jù)才能轉換 VCC18電源正端 VSS9電源負端 DIN14數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端 OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率 OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端 VT17解碼有效確認 輸出（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）3.3.4 MAX7219 圖

36、3.14 MAX7219的管腳圖MAX7219是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅動器,它連接微處理器與8位數(shù)字的7段數(shù)字LED顯示，也可以連接條線圖顯示器或者64個獨立的LED。其上包括一個片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅動器，而且還有一個8*8的靜態(tài)RAM用來存儲每一個數(shù)據(jù)。只有一個外部寄存器用來設置各個LED的段電流。一個方便的四線串行接口可以聯(lián)接所有通用的微處理器。每個數(shù)據(jù)可以尋址在更新時不需要改寫所有的顯示。MAX7219同樣允許用戶對每一個數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。存器允許用戶顯示1-8位數(shù)據(jù)，還有一個讓所有LED發(fā)光的檢測模式。 表3.7 MAX7219的管腳說明管

37、腳名稱 功能1DIN串行數(shù)據(jù)輸入端口，在時鐘上升沿時數(shù)據(jù)載入內部的16位寄存器2，3，5-8，10，11DIG0-DIG7八個驅動線路置顯示器共陰極為低電平，關閉時7219此引腳輸出高電平4，9GND地線（兩腳必須同時接地）12LOAD載入數(shù)據(jù)。連續(xù)數(shù)據(jù)后16位在LOAD端的上升沿被鎖定13CLK時鐘序列輸入端14-17，20-23SEGA-SEGDP7段和小數(shù)點驅動，為顯示器提供電流18SET通過一個電阻來連接VCC提高段電流19V+正極電壓輸入。+5V24DOUT串行數(shù)據(jù)輸出端3.3.5 nRF401 圖3.15 NRF401的管腳圖 NRF401是一個無線收發(fā)的模塊，控制引腳的屬性不同就

38、可以轉換工作模式，接收和發(fā)射都是采用無線的模式，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊在無法使用有線傳輸?shù)膱龊?，或者是為了保證安全，采用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和單片機配合進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨篙^為理想。通過改變 ，DIN輸入信號和DOUT輸出信號均為標準的邏輯電平信號，需要發(fā)射的數(shù)字信號通過DIN輸入，解調出來的信號經(jīng)過DOUT輸出；CS=“0”為通道#1（433.9MHZ），CS=“1”為通道#2（434.33HZ）；TEXN=“1”為發(fā)射模式，TEXN=“0”為接收模式。PWR-UP=“1”為工作模式，PWR-UP=“0”為待機模式。選擇發(fā)射和接收一體的單片射頻收發(fā)nRF401作為系統(tǒng)的信號發(fā)射和接收芯片。 表3.8 N

39、RF401的管腳說明引腳名稱引腳功能概述引腳名稱引腳功能概述1XC1晶振輸入11PF-PWR發(fā)射功率設置2VDD電源（+3-+5V）12CS頻道選擇3VSS地13VDD電源(+3-+5V)4FILT回路濾波器14VSS地5VCO1外接電感15ANTI無線接頭6VCO2外接電感16ANT2無線接頭7VSS地17VSS地8VDD電源(+3-+5V)18PER-UP電源開關9DIN數(shù)據(jù)輸入19TXEN發(fā)射允許10DOUT數(shù)據(jù)輸出20XC2晶振輸出3.3.6 PTR2000 圖3.16 PTR2000的管腳圖 PTR2000無線數(shù)據(jù)傳輸模塊是一種超小型，低功耗，高速率的無線收發(fā)數(shù)據(jù)傳輸模塊。PTR20

40、00的通信速率最高為20bit/s,也可以在其他速率，如4800bit/s,9600bit/s。為了更加方便說明和單片機的連接，首先介紹PTR2000無線數(shù)傳模塊的 ，其引腳說明如圖所示。 表3.9 PTR2000的管腳說明引腳名稱 說明1VCC正電源，2.5-5.25V2CS頻道選擇，CS=0,工作頻道一，即433.92HZ,CS=1,工作頻道2，即434.33HZ3DO數(shù)據(jù)輸出，與單片機RXD相連4DI數(shù)據(jù)輸入，與單片機TXD相連5GND電源地6PWR節(jié)能控制端。PWR=1為正常工作狀態(tài)，PWR=0為待機狀態(tài)7TXEN發(fā)射接收控制，TXEN=1時模塊為發(fā)射狀態(tài)，TXEN=0模塊為接收狀態(tài)3

41、.3.7 AT24C512 圖3.17 AT24C512的管腳圖 AT24C512是ATMEL公司生產的64KB串行電可擦的可編程存儲器，內部有512頁，每一頁為128字節(jié)，任一單元的地址為16位，地址范圍為0000-0FFFH.它采用8引腳封裝，具有結構緊湊，存儲容量大等特點，可以在2線總線上并接4片芯片，特別適用于具有大容量數(shù)據(jù)存儲要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此在測控系統(tǒng)中被大量采用。 8腳VCC是電源輸入端，提供工作電源。5，6腳和單片機的P1口相連實現(xiàn)擴展。4腳是接地端，1，2，3腳是數(shù)據(jù)輸入端，提供不同的段碼。3.3.8 LM386 圖3.18 LM386的管腳圖LM386是一種音頻集成功

42、放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大 器,主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少,電壓增益內置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場 合。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。 表3.10 LM386的管腳說明引腳序號符號功能引腳序號符號功能1GAIN增益調整5OU

43、T輸出2N.F負反饋6VCC電源3IN輸入7FC濾波4GND地8GAIN增益調整3.4 各單元模塊的聯(lián)接熱釋電紅外傳感器BIS0001紅外探測器單片機無線發(fā)射電路NRF401無線接收電路NRF401PT2272解碼電路PT2262編碼電路MAX7219驅動LED顯示發(fā)生警情的地方程序存儲器的擴展，AT24C512單片機發(fā)光電路蜂鳴器報警電路詳見附錄1和附錄2所示。4 軟件設計4.1 軟件設計原理及設計所用工具4.1.1 KEILC 51的介紹 KEILC 51軟件是眾多單片機應用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集成編輯，編譯，仿真與一體，支持會變，PLM語言和C語言的程序設計，界面友好，易學易用。 進入

44、KEIL集成環(huán)境的方法，第一種：雙擊桌面的KEIL圖標，就可以直接進入。第二種：單擊屏幕左下方的開始，在彈出的對話框中選中程序，再在彈出的程序對話框中單擊keil uvision3。下圖為進入KEIL 51后的界面。4.1.2 KEIL 51建立一個項目的步驟 首先打開集成環(huán)境新建工程（NEW Project）選擇使用的單片機型號-新建文件（File菜單下的New選項）保存空白文件添加文件編寫程序編譯匯編調試程序4.2 軟件結構圖 主要包括一個主程序和四個子程序。主程序主要是控制四個子程序的運行，顯示電路子程序是控制顯示電路顯示警情發(fā)生地，編碼電路子程序是控制編碼電路實現(xiàn)多路防盜點的信號采集，

45、從而進行無線發(fā)射。解碼電路子程序是為了控制解碼電路的地址碼與編碼電路相同從而進行一對一的解碼。報警電路子程序是控制進行聲光報警。主程序顯示電路子程序編碼電路子程序解碼電路子程序報警電路子程序信號采集電路子程序 圖4.1 主程序結構圖4.3 主要軟件設計流程框圖4.3.1 主程序設計流程圖開始初始化有無信號IBS0001信號的放大中斷程序報警地址顯示0001啟動編碼電路允許發(fā)射？啟動解電路允許接收？啟動發(fā)光電路啟動蜂鳴器報警電路結束 圖4.2 主程序流程圖4.3.2 信號采集電路子程序流程圖開始BISOOO1的2腳輸出高電平有無異常信號初始化單片機INT0口進行數(shù)據(jù)采 集采集完畢？信號采集結束

46、圖4.3 信號采集電路子程序流程圖4.3.3 顯示電路子程序流程圖開始P1.2是否為高電平？初始化MAX7219驅動LED顯示0001顯示結束 圖4.4 顯示電路子程序流程圖4.3.4 報警電路子程序流程圖開始初始化P3.4是否為高電平？報警電路啟動報警報警結束 圖4.5 報警電路子程序流程圖5 系統(tǒng)調試本次設計的調試方式采用的是實物調試，由于很多硬件的動作需要軟件實現(xiàn)，故本次調試按常規(guī)分為軟件調試和硬件調試最后再進行綜合調試5.1硬件調試5.1.1 調試工具測試本設計的各項性能指標，需要不同的儀器設備。根本系統(tǒng)測試指標的具體要求，也要使用精度要求不同的儀器。本設計要求精度較高，需要一些高精度

47、的儀器，以減少測試不準所帶來的誤差。設計用到的測試內容見表5.1。 表 5.1 測試工具和測試內容編號測試工具工具型號測試內容1Keilc51Keil uVision3測試電路2示波器Tektronix TDS5034檢測傳感器輸出波形3數(shù)字萬用表DT9205測量電壓、電流值5.1.2 調試方法在電路的調試和修改過程中，采用循序漸進的方法和部分調試的方法。本設計在完成制作后進行如下檢查的測試：1、電路組裝、焊接和檢查。先對照電路原理圖檢查一遍，直至無誤后方可焊接。2、搜集元器件、焊接電路。電路中所用到的元器件比較多，且種類復雜，故應提前準備好一些不常用的元件，包括控制芯片。焊接時要對號入座，不

48、要焊錯位置，不要虛焊，避免電路的電氣故障。3、對各個模塊進行分開調試，調試順序為：傳感器模塊、單片機最小系統(tǒng)、顯示報警模塊、收發(fā)模塊。5.1.3 調試內容1 顯示電路的調試在進行顯示電路的調試之前，需要對LED好壞進行驗證，如果上電就可以顯示0000就說明LED是正常的。當下載顯示程序到單片機后，感受到有異常信號后如果仍然沒有顯示，就必須檢查顯示電路附近的電容電阻值，以及驅動芯片MAX7219與單片機的聯(lián)接是否有錯。然后再檢查LED與MAX7219的聯(lián)接是否正確，檢查無誤后再進行調試驗證。如果硬件電路沒有問題仍然不能顯示成功，那么就進行軟件程序的調試，可以在仿真軟件中進行反復的修改知道達到要求

49、，最后下載程序，使顯示電路顯示成功。顯示電路調試結束。顯示有一路異常信號發(fā)生顯示00012 蜂鳴器報警電路的調試蜂鳴器電路需要有三極管放大信號，在沒有正常的報警的情況下，首先用萬用表檢查三極管的管腳特性確保電路聯(lián)接正確，如果出現(xiàn)報警聲音很大的情況可以在蜂鳴器與電源之間加一個限流電阻，使通過蜂鳴器的電流減小。在進行實物調試的時候一定要確定的蜂鳴器的極性接法正確，如果在硬件接法正確的時候仍然不能正常報警。就可以進行軟件程序的調試，用仿真程序驗證。最后下載程序使報警電路報警成功，至此報警電路調試成功。5.2 系統(tǒng)綜合調試在進行程序的下載實物調試之前，需用工具檢查電路的連接口是否正常，電路每部分的都焊

50、接正確，并仿真驗證程序的正確，最后下載程序，進行實物調試，實現(xiàn)顯示和報警電路，系統(tǒng)電路調試完成。5.3 軟件調試單片機部分調試工作的完成主要應用Keil uVision3軟件來完成，這一部分工作首先將系統(tǒng)中的各個模塊計算程序中的顯示部分程序調試好，不斷調試，不斷修改直到正確為止。uVision3軟件是一種非常實用的多窗口編輯、調試軟件。程序調試過程：整個程序是一個主程序調用各個子程序實現(xiàn)功能的過程，要使主程序和整個程序都能平穩(wěn)運行，各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運行必不可少，所以在軟件調試的最初階段就是把各個子程序模塊進行分別調試。首先在仿真軟件中進行仿真驗證程序的正確性，然后用STC單片機程序

51、下載軟件把程序下載到實物單片機中，帶程序下載完畢，進行實物驗證，如果在有警情發(fā)生的情況下LED將顯示0001，同時蜂鳴器會發(fā)出聲音報警。如果不能達到預期效果，可以跟蹤一步一步程序的驗證，首先檢查信號采集模塊送入單片機INT0口是否為高電平，當此時輸出電平為高電平時，檢查顯示電路程序，檢查是否可以驅動MAX7219顯示0001。最后測驗報警電路程序，檢驗P3.4口輸出是否為高電平，如為高電平則可以驅動蜂鳴器發(fā)聲報警。6 系統(tǒng)功能和指標參數(shù)本次設計的實物可以實現(xiàn)顯示警情地點和報警的功能，通過單片機控制達到智能的目的，現(xiàn)代社會科技越發(fā)的先進，智能化已經(jīng)運用到了很多領域。6.1 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)電源電路

52、是由USB直接供電，向系統(tǒng)提供+5V的電源。程序下載是用RS232做為程序下載接口，單片機選用STC89C52作為中央控制器，顯示電路是MAX7219驅動8位顯示電路。，報警電路是蜂鳴器組成的報警電路。由MAX7219串行接口8位LED顯示驅動集成電路與68HC05單片機構成的接口電路圖 初始化 通電后7219進入關斷方式，至少經(jīng)過250ns才退出。因此必須對它們進行必要的初始化后才能正常工作。6.2 指標參數(shù)1.顯示驅動電路 工作溫度:0-70,工作電壓: +5V,10MHZ連續(xù)串行口，獨立的LED段控制，數(shù)字的譯碼與非譯碼選擇，150uA的低功耗關閉模式，亮度的數(shù)字和模擬控制，高電壓中斷顯

53、示，共陰極LED顯示驅動，段電流為40mA.2.蜂鳴器報警電路 工作電壓為+5V，限流電阻為100歐，分壓電阻為100歐，采用9014三極管作為信號放大器。 6.3 系統(tǒng)功能及指標參數(shù)分析本次設計總體來說還是遇到很多問題，但測試結果令人較為滿意，達到了相關的技術指標要求，但是仍有許多不足之處，比如測試距離不能太遠，放置角度也有局限。另外我們組設計的手動復位復位電路不太完善，程序里的延遲時間也不夠精確，造成系統(tǒng)不太穩(wěn)定。編碼電路的主要技術指標如下：1、工作電壓范圍：3V-12V；2、工作頻率：433MHz，也可以選擇其它頻率；3、頻率穩(wěn)定度；優(yōu)于10-4 ；4、峰值發(fā)射功率：0.5W；5、工作溫

54、度范圍：-20+80；6、地址碼數(shù)：6561組不重復；7、工作方式：間斷工作。解碼電路的主要技術指標如下：1、工作電壓范圍：2.7V-5V；2、工作頻率：433MHz，也可以選擇其它頻率；3、工作電流；4Ma(5V供電時)；4、接收靈敏度：優(yōu)于-105sBm；5、工作溫度范圍：-20+80；6、地址碼/數(shù)據(jù)：八位三態(tài)地址/四位數(shù)據(jù)；7、工作方式：連續(xù)工作。7 結論 此次智能測控應用系統(tǒng)設計安排我們組設計的題目是無線紅外防盜器。 防盜報警系統(tǒng)是預防搶劫、盜竊等意外事件的重要設施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報警信號在安?？刂浦行臏蚀_顯示出事地點，使于迅速采取應急措施。防盜報警系統(tǒng)與出入口控制系

55、統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構成了安全防范系報警探測器是由傳感器和信號處理組成的，用來探測入侵者入侵行為的，由電子和機械部件組成的裝置，是防盜報警系統(tǒng)的關鍵，而傳感器又是報警探測器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構成不同種類、不同用途、達到不同探測目的的報警探測裝置。目前報警系統(tǒng)出現(xiàn)誤報、漏報主要有以下幾個方面原因。無線探測器抗干擾能力表現(xiàn)為同頻干擾容易造成誤報、漏報。紅外探測器對入侵行為判斷力不夠準確造成誤報漏報。紅外探測器易受溫度、光線等環(huán)境因素影響而產生誤報。無線探測器供電系統(tǒng)缺電，低電時沒有有效地進行信息傳遞使得探測器的探測距離變短或是不工作而產生漏報

56、誤報。由于主機和探測器都是用無線編碼方式設置遍碼有重復造成主機和探測器重碼導致誤報。 我們來分析一下紅外探測報警器主要有那些原因會造成誤報、漏報。紅外探測器對入侵行為判斷力不夠準確造成誤報、漏報。紅外探測器易受溫度、光線等環(huán)境因素影響而產生誤報。無線探測器供電系統(tǒng)缺電，低電時沒有有效地進行信息傳遞使得探測器的探測距離變短或是不工作而產生誤報、漏報。由于主機和探測器都是采用無線編碼方式設置編碼有重復造成主機和探測器重碼導致誤報。也有些報警器的質量太羞如元器件的損壞和生產工藝不良造成誤報，還有跟選擇的設備、安裝的方式、角度、位置、也有關，比如選用的探測器是震動探測器安裝在震源比較大而多的地方（如飛

57、機場、鐵路旁等）由于飛機、火車運行時震源大都會產生誤報，如蝙蝠常出現(xiàn)的地方選用超聲波探測器就容易引起誤報，在受環(huán)境的影響下如空氣流動、寵物行動等，還有人為的因素主要有用戶操作不當、不小心觸發(fā)報警器、誤闖、誤入已經(jīng)設防的訪區(qū)等都會產生誤報。產生誤報、漏報的原因很多也很復雜。因此要降低防盜報警器的誤報、漏報最重要的是要從多方面的因素加以考慮，比如從技術和性能方面選擇探測器、包括傳感探頭的選擇、菲涅爾透鏡的外形設計，微處理器程序，多鑒技術、自動跳碼的滾動編碼技術、生產工藝、使用方法，溫度補償，靈敏度探測距離調整等。這些綜合因素都決定了探測器的性能和誤報率。8 總結與體會 1.設計小結：本次課程設計安排了大約一個月的時間，從方案提出，方案討論，到方案確定，然后是原理圖的繪制，PCB版圖的繪制，之后是電路實物的焊接，程序的調試，最后才是課程設計報告的書寫。每一步都有老師的耐心指導，和組員的默契合作，使我們的設計如期順利的完成。本次智能測控應用系統(tǒng)設計我們組