《基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)紅外防盜報(bào)警電路的設(shè)計(jì)（含程序+原理圖+PCB圖）.doc》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)紅外防盜報(bào)警電路的設(shè)計(jì)（含程序+原理圖+PCB圖）.doc（41頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 目錄1 前言11.1 無(wú)線(xiàn)紅外防盜報(bào)警電路的發(fā)展?fàn)顩r11.2 無(wú)線(xiàn)紅外防盜報(bào)警器的分類(lèi)及其介紹11.3 無(wú)線(xiàn)紅外報(bào)警器工作的原理11.4 設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)紅外防盜報(bào)警器的內(nèi)容和意義12 總體方案設(shè)計(jì)32.1 方案比較32.2 方案論證42.3 方案選擇43 單元模塊設(shè)計(jì)53.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)53.2 電路參數(shù)的計(jì)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(shè)計(jì)234.1 軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具234.2 軟件結(jié)構(gòu)圖235 系統(tǒng)調(diào)試275.1硬件調(diào)試275.2 系統(tǒng)綜合調(diào)試285.3 軟件調(diào)試286 系統(tǒng)功能和指標(biāo)參數(shù)296.1 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

2、296.2 指標(biāo)參數(shù)297 結(jié)論308 總結(jié)與體會(huì)319 參考文獻(xiàn)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(shí)物圖4040 第40頁(yè)1 前言1.1 無(wú)線(xiàn)紅外防盜報(bào)警電路的發(fā)展?fàn)顩r 紅外防盜報(bào)警器的發(fā)展主要是基于傳感器之下，所以首先要談?wù)劶t外傳感器的發(fā)展?fàn)顩r。而傳感器技術(shù)是21世紀(jì)人們?cè)诟呖萍及l(fā)展方面爭(zhēng)奪的一個(gè)制高點(diǎn)，各發(fā)達(dá)國(guó)家都將有傳感器技術(shù)視為現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。從20世紀(jì)80年代起，日本就將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的高新科技之首，美國(guó)等西方國(guó)家也將此技術(shù)列為國(guó)家科技和國(guó)防技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，而在中國(guó)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(shù)的防盜報(bào)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(yīng)用潛力的傳感器，他能檢測(cè)人或某些動(dòng)物發(fā)射的紅外線(xiàn)并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸出。近幾年來(lái)，伴隨這集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以及該傳感器的特性的深入研究，相關(guān)的專(zhuān)用集成電路的處理技術(shù)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(zhǎng)無(wú)關(guān)，所以應(yīng)用領(lǐng)域廣。1.2 無(wú)線(xiàn)紅外防盜報(bào)警器的分類(lèi)及其介紹1.被動(dòng)式紅外傳感技術(shù) 被動(dòng)式紅外傳感技術(shù)是利用紅外光敏器件將活動(dòng)生物體發(fā)出的微量紅外線(xiàn)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并進(jìn)行放大，處理，它能可靠的將運(yùn)動(dòng)著的生物體和飄落的物體加以區(qū)別。同時(shí)它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)和誤報(bào)率

4、低等特點(diǎn)。被動(dòng)式紅外入侵報(bào)警器又稱(chēng)熱釋電紅外入侵報(bào)警器，由光學(xué)系統(tǒng)，紅外傳感器和信息處理三部分組成。2主動(dòng)紅外探測(cè)器 主動(dòng)紅外探測(cè)器由紅外發(fā)射機(jī)，紅外接收機(jī)和報(bào)警控制器。分別置于收發(fā)，發(fā)端的光學(xué)系統(tǒng)一般采用的是光學(xué)透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細(xì)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(jiàn)的光譜范圍，有人經(jīng)過(guò)這條無(wú)形的封鎖線(xiàn)，必然全部或部分遮擋紅外光束。接收端輸出的電信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)因此發(fā)生變化，從而啟動(dòng)報(bào)警控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。主動(dòng)式紅外探測(cè)器遇到小動(dòng)物，樹(shù)葉，沙塵，雨，雪遮擋則不應(yīng)報(bào)警，人或相當(dāng)體積遮擋物將發(fā)生報(bào)警。1.3 無(wú)線(xiàn)紅外報(bào)警器工作的原理 無(wú)論是基于哪種方式的無(wú)線(xiàn)紅

5、外防盜報(bào)警器，它的工作原理都是將探測(cè)到的信號(hào)，經(jīng)傳感器信號(hào)處理芯片放大輸出，并將報(bào)警信號(hào)通過(guò)單片機(jī)編程控制通過(guò)編碼經(jīng)無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路發(fā)射出，再用接收電路接收信號(hào)，解碼電路解碼并通過(guò)控制電路判斷是否屬于異常信號(hào)，再?zèng)Q定是否發(fā)送報(bào)警信號(hào)給報(bào)警電路，從而達(dá)到防盜的效果。1.4 設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)紅外防盜報(bào)警器的內(nèi)容和意義 本設(shè)計(jì)是一套防盜報(bào)警系統(tǒng)，其主要功能是人體探測(cè)器檢測(cè)到異常狀況時(shí)采用無(wú)線(xiàn)的形式把信號(hào)傳遞給主機(jī)，主機(jī)通過(guò)處理將警情信號(hào)傳給報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)能顯示出出現(xiàn)警情的具體位置。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案可以劃分為四大模塊：第一部分是紅外檢測(cè)電路，第二部分是無(wú)線(xiàn)編碼發(fā)射電路，第三部分是無(wú)線(xiàn)解碼接受電路，第四部分

6、是控制報(bào)警電路。 如今市場(chǎng)上有很多無(wú)線(xiàn)防盜報(bào)警產(chǎn)品，隨著科技的發(fā)展報(bào)警裝置在生活工作上的運(yùn)用越來(lái)越多，主要有被動(dòng)式，主動(dòng)式和多技術(shù)復(fù)合式的。在這幾中復(fù)合式的防盜器的誤報(bào)率很低，是未來(lái)發(fā)展的主要方向。對(duì)于我們而言設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)紅外防盜報(bào)警器的意義主要在于設(shè)計(jì)的過(guò)程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們可以將所學(xué)的到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，并讓自己明白自己的不足，在以后的學(xué)習(xí)中能讓自己具有更好的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。2 總體方案設(shè)計(jì)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(bào)警電路NRF905發(fā)射電路蜂鳴器報(bào)警電路NRF905接收電路PT2272解碼電路AT89C51單片機(jī)控制電路PT2262編碼電路ADC

7、0809數(shù)模轉(zhuǎn)換電路AT89C51單片機(jī)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(bào)警電路NRF401發(fā)射電路蜂鳴器報(bào)警電路NRF401接收電路PT2272解碼電路STC89C52單片機(jī)控制電路PT2262編碼電路BIS0001處理電路STC89C52單片機(jī)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(shí)錄都是相同的，都是由測(cè)電路，單片機(jī)，顯示電路，編碼電路，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，解碼電路，單片機(jī)，聲光報(bào)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(jī)傳感器處理電路顯示電路無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊方案 一AT89C51：20MHzCOMS,32位I/O控制器，6個(gè)中斷，4KB的閃存，128B的芯片RAM，2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。選用ADC0809處理電路將傳感器所接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)。74LS47顯示電路，一次只能驅(qū)動(dòng)一位LED，所以要想實(shí)現(xiàn)多路顯示所用的74LS47較多，電路復(fù)雜。NRF905無(wú)線(xiàn)收發(fā)一體芯片，是一款適合于短距離無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信的芯片。方案二STC89C52：24MHzCOMS,32位I/O控制器，6個(gè)中斷，8KB的閃存，128B的芯片RAM，3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。選用BIS0001處理芯片，是專(zhuān)用的傳感器處理

9、芯片，可以傳感器所接收的信號(hào)直接放大以數(shù)字信號(hào)的方式輸出MAX7219數(shù)碼管顯示電路一片可以驅(qū)動(dòng)八位的共陰極LED顯示，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)段選和位選的功能NRF401是一個(gè)無(wú)線(xiàn)收發(fā)的模塊，可以適用于中長(zhǎng)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(méi)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(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，比用數(shù)模轉(zhuǎn)化器ADC0809更好，而且方案二較之方案一單片機(jī)的存儲(chǔ)空間更大，顯示芯片MAX7219比74LS47功能強(qiáng)大，可以直接驅(qū)動(dòng)八位LED，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的NRF401比NRF905的頻帶更寬，功能更好，性?xún)r(jià)比更好

10、。所以，終上所述選用方案二。 3 單元模塊設(shè)計(jì)3.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)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(zhuǎn)化成9V和12V,在單片機(jī)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(gè)三端集成穩(wěn)壓電路進(jìn)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(jī)等。直流電源有正、負(fù)兩個(gè)電極，正極的電位高，負(fù)極的電位低，當(dāng)兩個(gè)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(fù)極的電流。單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)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(jiǎn)稱(chēng)為“非靜電力”）使正電荷由電位較低的負(fù)極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處，以維持兩個(gè)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(zhuǎn)換裝置，它把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能供給電路，以維持電流的穩(wěn)恒流動(dòng)。直流電源中的非靜電力是由負(fù)極指向正極的。當(dāng)直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路），由于電場(chǎng)力的推動(dòng)，形成由正極到負(fù)極的電流。而在電源內(nèi)部（內(nèi)電路），非靜電力的作用則使電流由負(fù)極流到正極，從而使電荷的流動(dòng)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(gè)設(shè)計(jì)中起著很重

12、要的作用，是提供器械運(yùn)轉(zhuǎn)的原動(dòng)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(zhuǎn)換為5V的直流電壓提供給后面的工作電路。在整個(gè)電路中電源部分起到首腦的作用，如果電源部分不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路都不能運(yùn)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(dòng)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(jī)最小系統(tǒng) 圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)1.單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理：當(dāng)接收

13、到傳感器處理芯片傳來(lái)的信號(hào)后經(jīng)單片機(jī)判斷是否為異常信號(hào)，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(jī)控制，最后通過(guò)中斷定時(shí)系統(tǒng)控制聲光報(bào)警器報(bào)警。這里的硬件要求非常重要，所以采用40個(gè)引腳的STC89C52芯片就能夠完全滿(mǎn)足要求，并且價(jià)格便宜。在輔助電路方面主要有復(fù)位電路和晶振電路。能保證單片機(jī)的有效運(yùn)行。P1.0 和P1.1用來(lái)進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，與AT24C512的SCL和SDA相連可以在編程的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)程序存儲(chǔ)器的外擴(kuò)。P3.2口與紅外傳感芯片的V0輸出端相連，通過(guò)中斷來(lái)判斷是否有異常信號(hào)。從而來(lái)控制后續(xù)電路的編碼等。P0口用來(lái)控制顯示電路的顯示，P2口用來(lái)實(shí)

14、現(xiàn)編碼和解碼的地址同步，在整個(gè)電路中單片機(jī)是核心控制部分。2.復(fù)位電路：復(fù)位時(shí)單片機(jī)的初始化操作，只需給單片機(jī)的復(fù)位引腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平就可使單片機(jī)復(fù)位。本設(shè)計(jì)中采用的是手動(dòng)復(fù)位電路，復(fù)位電路可以在程序出錯(cuò)或系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，按下復(fù)位鍵可使單片機(jī)重新啟動(dòng)。3.晶振電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)個(gè)功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的工作原理：在設(shè)計(jì)片外程序存儲(chǔ)器之前，首先要決定EA引腳的電平。EA=0,單片機(jī)只訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器,對(duì)于8031單片機(jī)此引腳必須接地

15、.EA=1,單片機(jī)訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器,對(duì)于內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的8XX51單片機(jī),此引腳應(yīng)接高電平,但若地址值超過(guò)4KB范圍,單片機(jī)將自動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。設(shè)定好EA后，單片機(jī)自動(dòng)按程序所設(shè)定的次序執(zhí)行。 STC89C52單片機(jī)的內(nèi)部集成了CPU、RAM、程序存儲(chǔ)器、定時(shí)計(jì)數(shù)器、I/O接口以及串行通信接口等、使用非常方便，對(duì)于簡(jiǎn)單的控制及檢測(cè)系統(tǒng)利用一片單片機(jī)就夠了，但對(duì)于一些較大的復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)，往往還需要擴(kuò)展一些外圍芯片，如存儲(chǔ)器、A/D、D/A以及各種接口芯片等以補(bǔ)充片內(nèi)硬件資源的不足.在本次設(shè)計(jì)中用兩片AT24C512進(jìn)行擴(kuò)展，可以加大程序存儲(chǔ)器的儲(chǔ)存空間3.1.3 編碼電路1.編碼電路的

16、工作原理：由于無(wú)線(xiàn)信號(hào)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(hào)采用編碼的方式進(jìn)行傳送，而且在同一區(qū)域內(nèi)要同時(shí)使用多個(gè)系統(tǒng)而相互間又不影響，所以無(wú)線(xiàn)信號(hào)的編碼由PT2262集成電路完成，該電路具有8位地址信號(hào)和4位數(shù)據(jù)信號(hào)，不同的地址與數(shù)據(jù)的組合，可以編制上萬(wàn)中編碼，完全可以滿(mǎn)足同一區(qū)域內(nèi)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(guò)單片機(jī)的P2口控制A0-A7口的地址碼，用撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)控制D0-D3的狀態(tài)組成數(shù)據(jù)碼來(lái)組成一個(gè)完整的碼字，當(dāng)解碼電路與編碼電路的碼字相同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)一路的發(fā)射與接收，可以通過(guò)不同的碼字來(lái)實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的發(fā)射與接收。一旦發(fā)現(xiàn)異常PT2

17、262芯片工作則會(huì)把已經(jīng)固定的編碼信號(hào)通過(guò)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(guò)要求編碼和解碼的地址信號(hào)應(yīng)該一樣才可以實(shí)現(xiàn)同步。 圖3.3 編碼電路 3.1.4 無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路 圖3.4 無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路 圖3.5 收發(fā)模塊的射頻接口1.無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路的工作原理：在進(jìn)行防盜設(shè)計(jì)時(shí)如果采用無(wú)線(xiàn)收發(fā)模式可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離防盜，并且操作比較方便，而且在收發(fā)信號(hào)時(shí)，精度比較高。跟只用編碼電路發(fā)射電路相比而言誤報(bào)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(lái)接插集成芯片PTR2000，它是一種無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的集成芯片。PTR2000無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳

18、輸模塊是一種超小型，低功耗，高速率的無(wú)線(xiàn)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(shuō)明和單片機(jī)的連接，首先介紹PTR2000無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊的 ，其引腳說(shuō)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(duì)使用的無(wú)線(xiàn)，紅外線(xiàn)遙控解碼專(zhuān)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(dá)531441個(gè)地址的編碼，因此很有效地降低了重碼率。當(dāng)編碼芯片發(fā)出信號(hào)后，解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，

19、VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)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(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將信號(hào)傳給解碼芯片PT2272。設(shè)置時(shí)將A0-A7的狀態(tài)設(shè)置來(lái)和PT2262相同才可以對(duì)應(yīng)解碼。通過(guò)中斷控制VT的狀態(tài)來(lái)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(hào)傳送給單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)編程控制實(shí)現(xiàn)將異常信號(hào)進(jìn)行控制的功能。 3.1.6 紅外檢測(cè)電路 圖3.7 紅外檢測(cè)電路1.紅外檢測(cè)電路的工作原理：首先通過(guò)熱釋電傳感器感受人體體溫發(fā)出電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)IBS0001處理芯片由V0輸出放大的數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)由中斷控制。

20、熱釋電傳感器是一種非常有應(yīng)用潛力的傳感器，它能檢測(cè)人或某些動(dòng)物發(fā)射的紅外線(xiàn)并轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)輸出。傳感器處理芯片BIS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)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(gòu)成被動(dòng)式的熱釋紅外開(kāi)關(guān)和報(bào)警用人體熱釋電傳感器等。熱釋電晶體的等效電路是一個(gè)在負(fù)載電阻上并聯(lián)一個(gè)電容的電流發(fā)生器。一般在熱釋電傳感器的前面應(yīng)放置一個(gè)菲涅耳透鏡，它是根據(jù)菲涅耳原理制成的，把紅外光線(xiàn)分成可見(jiàn)區(qū)和盲區(qū)，同時(shí)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(cè)電路的功能介紹：本設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)信號(hào)的過(guò)濾傳送

21、，然后進(jìn)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(zhuǎn)換的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)經(jīng)電路放大輸出給單片機(jī)，由于是集成芯片的模式可以減少人為的誤操作，使設(shè)計(jì)方案更可靠誤報(bào)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(chǎng)家直接加工處理，精準(zhǔn)性更高，比直接由傳感器傳輸模擬信號(hào)再由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后所得到的信號(hào)更準(zhǔn)確，信號(hào)傳輸?shù)钠骷缴?，效果越精?zhǔn)。3.1.7 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(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛它能夠直觀地向人報(bào)告系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與結(jié)果。論述單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中LED顯示譯碼驅(qū)動(dòng)電路的幾種實(shí)現(xiàn)方案，比較每種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)用MAX72

22、19驅(qū)動(dòng)LED顯示電路顯示的方案最佳，一個(gè)MAX7219就可以驅(qū)動(dòng)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(yùn)用很方便。當(dāng)異常信號(hào)發(fā)生后通過(guò)單片機(jī)的處理可以經(jīng)過(guò)P0口控制MAX7219來(lái)使LED顯示發(fā)生異常信號(hào)的具體地點(diǎn)。2.顯示電路的功能介紹：在本次設(shè)計(jì)中只有一處異常信號(hào)的來(lái)源，但在實(shí)際生活中可以檢測(cè)多路異常信號(hào)，然后通過(guò)LED顯示，當(dāng)沒(méi)有警情發(fā)生時(shí)LED上電顯示0000，當(dāng)有一路警情發(fā)生時(shí)LED顯示0001，當(dāng)又兩路警情發(fā)生時(shí)LED顯示0002。以此類(lèi)推可以實(shí)現(xiàn)多路警情的顯示。而且用MAX7219來(lái)驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)LED的段選，可以通過(guò)控制DIGO-DIG7的高低電平就可以實(shí)現(xiàn)段選，SEGA-SEGP與LED的a-dp相連，通過(guò)控制SEGA-SEGP的高低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)LED的位選。3.1.8 聲光報(bào)警電路 圖3-9 聲光報(bào)警電路1.聲光報(bào)警電路的工作原理：本次設(shè)計(jì)是無(wú)線(xiàn)防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)，最后將產(chǎn)生的異常信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理后傳送給報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警，聲音報(bào)警采用蜂鳴器報(bào)警，在將高電平傳送給蜂鳴器之前先通過(guò)音頻放大器進(jìn)行音頻放大，這樣可以可以使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便同時(shí)使發(fā)出的聲音逼真，LM386是一款不錯(cuò)的音頻功放電路。發(fā)光報(bào)警采用LED發(fā)光二極管進(jìn)行發(fā)光報(bào)警，可以同時(shí)達(dá)到視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的效果。2.聲光報(bào)警電

24、路的功能介紹：首先在接收到異常信號(hào)后，只有通過(guò)報(bào)警電路才能達(dá)到報(bào)警的效果，其次報(bào)警電路有聲音報(bào)警電路和發(fā)光報(bào)警電路。在本設(shè)計(jì)中將兩者綜合在一起有更好的實(shí)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(tīng)力有問(wèn)題的人，而且采用兩種方式報(bào)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(jī)的設(shè)計(jì)中一定會(huì)涉及到編程的部分，而編程是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的，要講程序傳送到單片機(jī)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(jī)中進(jìn)行程序控制后續(xù)電路。當(dāng)發(fā)射電路將信號(hào)發(fā)射出去，經(jīng)PT2272解碼電路解碼后傳給無(wú)線(xiàn)接收模塊然后可以將無(wú)線(xiàn)接收模塊與RS232相連接可以將接收到的異常信號(hào)傳給

25、計(jì)算機(jī)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示異常信號(hào)。2接口電路的功能介紹：RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，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(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以?xún)?nèi)的通信。 圖3.10 接口電路3.2 電路參數(shù)的計(jì)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(biāo)號(hào)阻值封裝標(biāo)號(hào)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(biāo)號(hào)數(shù)值封裝標(biāo)號(hào)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(biāo)號(hào)阻值封裝標(biāo)號(hào)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(biāo)號(hào)數(shù)值封裝標(biāo)號(hào)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(jī)的晶振電路中選用11.0592M的晶振就符合設(shè)計(jì)的要求。2 LED顯示數(shù)碼管：選用共陰極的四位數(shù)碼管，因?yàn)镸AX7219可以驅(qū)動(dòng)8位的LED數(shù)碼管

28、顯示。MAX7219可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)段選和位選。3 外擴(kuò)存儲(chǔ)器：選用AT24C512，因?yàn)橛脙善酒涂梢赃_(dá)到擴(kuò)展，采用C的方式進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，只占用單片機(jī)的P0口的兩個(gè)引腳，占用的空間比較少而且很容易通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。4 整流電源：選用LM7805來(lái)進(jìn)行的直流電源的整流，78XX系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路，這是一個(gè)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(dāng)輸出電較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板 。在組成電源的時(shí)候需要電容。5.單片機(jī)芯片：選用STC89C52芯片，較一般51單片機(jī)而言，存儲(chǔ)器的空間比較大，而且運(yùn)用比較方便，在購(gòu)買(mǎi)方面價(jià)

29、格便宜，采購(gòu)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(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的編碼與解碼，干擾較小。7.無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊：無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊采用NRF401芯片，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(qiáng)。8.音頻放大器：選用LM386，為使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便同時(shí)發(fā)出的音效逼真，音頻信號(hào)發(fā)生器采用集成的語(yǔ)音電路，LM386是款不錯(cuò)的音頻放大器，起工作電壓為5-18V，功率為1.25W，頻率響應(yīng)的上限為300KHZ,增益可達(dá)50Db,而且外圍電路簡(jiǎn)單

30、，易于設(shè)計(jì)。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(hào)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(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類(lèi)白炙燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門(mén)、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)，庫(kù)房及家庭的過(guò)道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)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(fù)端。一般接0V。 IB運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng)RB接VSS端，RB取值為1M左右。 1IN-第一級(jí)運(yùn)放放大器的反相輸

31、入端。 1IN+第一級(jí)運(yùn)放放大器的同相輸入端。 1OUT第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。 2IN-第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸出端。 2OUT第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。 Vc觸發(fā)禁止端。當(dāng)VcVR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)VCVR時(shí)允許觸發(fā)。VR0.2VD。VRF參考電壓及復(fù)位輸入端。一般接VDD。接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位。 A可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng)A=“1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時(shí)，不可重復(fù)觸發(fā)。 Vo控制信號(hào)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(shí)為有效觸發(fā)。在輸出延時(shí)間Tx之外和無(wú)Vs上跳變時(shí)Vo為低電平狀態(tài)。 RR1RC1輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端。Tx49152R1C1。

32、RR2RC2觸發(fā)封銷(xiāo)時(shí)間Ti的調(diào)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(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17 腳串行輸出，可用于無(wú)線(xiàn)遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262 發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，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(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262 得電工作，其第17

33、腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)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(hào)，當(dāng)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(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100的調(diào)幅。表3.5 PT2262管腳說(shuō)明名稱(chēng)管腳 說(shuō)明A0-A111-8, 10-13地址管教，用于進(jìn)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(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)有下拉 VCC18電源正端 VSS 9電源負(fù)端 TE14編碼啟動(dòng)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(shí)為低電平）3.3.3 PT2272 圖3.13 PT2272的管腳圖 PT2272是一款與PT2262配對(duì)使用的無(wú)線(xiàn)，紅外線(xiàn)遙控解碼專(zhuān)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(dá)531441個(gè)地址的編碼，因此很有效地降低了重碼率。當(dāng)編碼芯片發(fā)出信號(hào)后，解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)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(shuō)

35、明名稱(chēng) 管腳 說(shuō)明 A0-A111-8, 10-13地址管腳，用于進(jìn)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(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時(shí)，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(duì)應(yīng)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(zhuǎn)換 VCC18電源正端 VSS9電源負(fù)端 DIN14數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來(lái)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(rèn) 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(qū)動(dòng)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(xiàn)圖顯示器或者64個(gè)獨(dú)立的LED。其上包括一個(gè)片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅(qū)動(dòng)器，而且還有一個(gè)8*8的靜態(tài)RAM用來(lái)存儲(chǔ)每一個(gè)數(shù)據(jù)。只有一個(gè)外部寄存器用來(lái)設(shè)置各個(gè)LED的段電流。一個(gè)方便的四線(xiàn)串行接口可以聯(lián)接所有通用的微處理器。每個(gè)數(shù)據(jù)可以尋址在更新時(shí)不需要改寫(xiě)所有的顯示。MAX7219同樣允許用戶(hù)對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。存器允許用戶(hù)顯示1-8位數(shù)據(jù)，還有一個(gè)讓所有LED發(fā)光的檢測(cè)模式。 表3.7 MAX7219的管腳說(shuō)明管

37、腳名稱(chēng) 功能1DIN串行數(shù)據(jù)輸入端口，在時(shí)鐘上升沿時(shí)數(shù)據(jù)載入內(nèi)部的16位寄存器2，3，5-8，10，11DIG0-DIG7八個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路置顯示器共陰極為低電平，關(guān)閉時(shí)7219此引腳輸出高電平4，9GND地線(xiàn)（兩腳必須同時(shí)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(shí)鐘序列輸入端14-17，20-23SEGA-SEGDP7段和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，為顯示器提供電流18SET通過(guò)一個(gè)電阻來(lái)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(gè)無(wú)線(xiàn)收發(fā)的模塊，控制引腳的屬性不同就

38、可以轉(zhuǎn)換工作模式，接收和發(fā)射都是采用無(wú)線(xiàn)的模式，無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊在無(wú)法使用有線(xiàn)傳輸?shù)膱?chǎng)合，或者是為了保證安全，采用無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊和單片機(jī)配合進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨篙^為理想。通過(guò)改變 ，DIN輸入信號(hào)和DOUT輸出信號(hào)均為標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平信號(hào)，需要發(fā)射的數(shù)字信號(hào)通過(guò)DIN輸入，解調(diào)出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)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(jī)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(hào)發(fā)射和接收芯片。 表3.8 N

39、RF401的管腳說(shuō)明引腳名稱(chēng)引腳功能概述引腳名稱(chēng)引腳功能概述1XC1晶振輸入11PF-PWR發(fā)射功率設(shè)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(wú)線(xiàn)接頭6VCO2外接電感16ANT2無(wú)線(xiàn)接頭7VSS地17VSS地8VDD電源(+3-+5V)18PER-UP電源開(kāi)關(guān)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(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊是一種超小型，低功耗，高速率的無(wú)線(xiàn)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(shuō)明和單片機(jī)的連接，首先介紹PTR2000無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊的 ，其引腳說(shuō)明如圖所示。 表3.9 PTR2000的管腳說(shuō)明引腳名稱(chēng) 說(shuō)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(jī)RXD相連4DI數(shù)據(jù)輸入，與單片機(jī)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(jī)狀態(tài)7TXEN發(fā)射接收控制，TXEN=1時(shí)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(chǎn)的64KB串行電可擦的可編程存儲(chǔ)器，內(nèi)部有512頁(yè)，每一頁(yè)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(jié)構(gòu)緊湊，存儲(chǔ)容量大等特點(diǎn)，可以在2線(xiàn)總線(xiàn)上并接4片芯片，特別適用于具有大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此在測(cè)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(jī)的P1口相連實(shí)現(xiàn)擴(kuò)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(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大 器,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)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(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時(shí)輸出端被自動(dòng)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(chǎng) 合。LM386的封裝形式有塑封8引線(xiàn)雙列直插式和貼片式。 表3.10 LM386的管腳說(shuō)明引腳序號(hào)符號(hào)功能引腳序號(hào)符號(hào)功能1GAIN增益調(diào)整5OU

43、T輸出2N.F負(fù)反饋6VCC電源3IN輸入7FC濾波4GND地8GAIN增益調(diào)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(cè)器單片機(jī)無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路NRF401無(wú)線(xiàn)接收電路NRF401PT2272解碼電路PT2262編碼電路MAX7219驅(qū)動(dòng)LED顯示發(fā)生警情的地方程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，AT24C512單片機(jī)發(fā)光電路蜂鳴器報(bào)警電路詳見(jiàn)附錄1和附錄2所示。4 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具4.1.1 KEILC 51的介紹 KEILC 51軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)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(huì)變，PLM語(yǔ)言和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面友好，易學(xué)易用。 進(jìn)入

44、KEIL集成環(huán)境的方法，第一種：雙擊桌面的KEIL圖標(biāo)，就可以直接進(jìn)入。第二種：?jiǎn)螕羝聊蛔笙路降拈_(kāi)始，在彈出的對(duì)話(huà)框中選中程序，再在彈出的程序?qū)υ?huà)框中單擊keil uvision3。下圖為進(jìn)入KEIL 51后的界面。4.1.2 KEIL 51建立一個(gè)項(xiàng)目的步驟 首先打開(kāi)集成環(huán)境新建工程（NEW Project）選擇使用的單片機(jī)型號(hào)-新建文件（File菜單下的New選項(xiàng)）保存空白文件添加文件編寫(xiě)程序編譯匯編調(diào)試程序4.2 軟件結(jié)構(gòu)圖 主要包括一個(gè)主程序和四個(gè)子程序。主程序主要是控制四個(gè)子程序的運(yùn)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(shí)現(xiàn)多路防盜點(diǎn)的信號(hào)采集，

45、從而進(jìn)行無(wú)線(xiàn)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(jìn)行一對(duì)一的解碼。報(bào)警電路子程序是控制進(jìn)行聲光報(bào)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(bào)警電路子程序信號(hào)采集電路子程序 圖4.1 主程序結(jié)構(gòu)圖4.3 主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖4.3.1 主程序設(shè)計(jì)流程圖開(kāi)始初始化有無(wú)信號(hào)IBS0001信號(hào)的放大中斷程序報(bào)警地址顯示0001啟動(dòng)編碼電路允許發(fā)射？啟動(dòng)解電路允許接收？啟動(dòng)發(fā)光電路啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警電路結(jié)束 圖4.2 主程序流程圖4.3.2 信號(hào)采集電路子程序流程圖開(kāi)始BISOOO1的2腳輸出高電平有無(wú)異常信號(hào)初始化單片機(jī)INT0口進(jìn)行數(shù)據(jù)采 集采集完畢？信號(hào)采集結(jié)束

46、圖4.3 信號(hào)采集電路子程序流程圖4.3.3 顯示電路子程序流程圖開(kāi)始P1.2是否為高電平？初始化MAX7219驅(qū)動(dòng)LED顯示0001顯示結(jié)束 圖4.4 顯示電路子程序流程圖4.3.4 報(bào)警電路子程序流程圖開(kāi)始初始化P3.4是否為高電平？報(bào)警電路啟動(dòng)報(bào)警報(bào)警結(jié)束 圖4.5 報(bào)警電路子程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試本次設(shè)計(jì)的調(diào)試方式采用的是實(shí)物調(diào)試，由于很多硬件的動(dòng)作需要軟件實(shí)現(xiàn)，故本次調(diào)試按常規(guī)分為軟件調(diào)試和硬件調(diào)試最后再進(jìn)行綜合調(diào)試5.1硬件調(diào)試5.1.1 調(diào)試工具測(cè)試本設(shè)計(jì)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，需要不同的儀器設(shè)備。根本系統(tǒng)測(cè)試指標(biāo)的具體要求，也要使用精度要求不同的儀器。本設(shè)計(jì)要求精度較高，需要一些高精度

47、的儀器，以減少測(cè)試不準(zhǔn)所帶來(lái)的誤差。設(shè)計(jì)用到的測(cè)試內(nèi)容見(jiàn)表5.1。 表 5.1 測(cè)試工具和測(cè)試內(nèi)容編號(hào)測(cè)試工具工具型號(hào)測(cè)試內(nèi)容1Keilc51Keil uVision3測(cè)試電路2示波器Tektronix TDS5034檢測(cè)傳感器輸出波形3數(shù)字萬(wàn)用表DT9205測(cè)量電壓、電流值5.1.2 調(diào)試方法在電路的調(diào)試和修改過(guò)程中，采用循序漸進(jìn)的方法和部分調(diào)試的方法。本設(shè)計(jì)在完成制作后進(jìn)行如下檢查的測(cè)試：1、電路組裝、焊接和檢查。先對(duì)照電路原理圖檢查一遍，直至無(wú)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(lèi)復(fù)雜，故應(yīng)提前準(zhǔn)備好一些不常用的元件，包括控制芯片。焊接時(shí)要對(duì)號(hào)入座，不

48、要焊錯(cuò)位置，不要虛焊，避免電路的電氣故障。3、對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行分開(kāi)調(diào)試，調(diào)試順序?yàn)椋簜鞲衅髂K、單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示報(bào)警模塊、收發(fā)模塊。5.1.3 調(diào)試內(nèi)容1 顯示電路的調(diào)試在進(jìn)行顯示電路的調(diào)試之前，需要對(duì)LED好壞進(jìn)行驗(yàn)證，如果上電就可以顯示0000就說(shuō)明LED是正常的。當(dāng)下載顯示程序到單片機(jī)后，感受到有異常信號(hào)后如果仍然沒(méi)有顯示，就必須檢查顯示電路附近的電容電阻值，以及驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219與單片機(jī)的聯(lián)接是否有錯(cuò)。然后再檢查L(zhǎng)ED與MAX7219的聯(lián)接是否正確，檢查無(wú)誤后再進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證。如果硬件電路沒(méi)有問(wèn)題仍然不能顯示成功，那么就進(jìn)行軟件程序的調(diào)試，可以在仿真軟件中進(jìn)行反復(fù)的修改知道達(dá)到要求

49、，最后下載程序，使顯示電路顯示成功。顯示電路調(diào)試結(jié)束。顯示有一路異常信號(hào)發(fā)生顯示00012 蜂鳴器報(bào)警電路的調(diào)試蜂鳴器電路需要有三極管放大信號(hào)，在沒(méi)有正常的報(bào)警的情況下，首先用萬(wàn)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(bào)警聲音很大的情況可以在蜂鳴器與電源之間加一個(gè)限流電阻，使通過(guò)蜂鳴器的電流減小。在進(jìn)行實(shí)物調(diào)試的時(shí)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(shí)候仍然不能正常報(bào)警。就可以進(jìn)行軟件程序的調(diào)試，用仿真程序驗(yàn)證。最后下載程序使報(bào)警電路報(bào)警成功，至此報(bào)警電路調(diào)試成功。5.2 系統(tǒng)綜合調(diào)試在進(jìn)行程序的下載實(shí)物調(diào)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(yàn)證程序的正確，最后下載程序，進(jìn)行實(shí)物調(diào)試，實(shí)現(xiàn)顯示和報(bào)警電路，系統(tǒng)電路調(diào)試完成。5.3 軟件調(diào)試單片機(jī)部分調(diào)試工作的完成主要應(yīng)用Keil uVision3軟件來(lái)完成，這一部分工作首先將系統(tǒng)中的各個(gè)模塊計(jì)算程序中的顯示部分程序調(diào)試好，不斷調(diào)試，不斷修改直到正確為止。uVision3軟件是一種非常實(shí)用的多窗口編輯、調(diào)試軟件。程序調(diào)試過(guò)程：整個(gè)程序是一個(gè)主程序調(diào)用各個(gè)子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過(guò)程，要使主程序和整個(gè)程序都能平穩(wěn)運(yùn)行，各個(gè)模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運(yùn)行必不可少，所以在軟件調(diào)試的最初階段就是把各個(gè)子程序模塊進(jìn)行分別調(diào)試。首先在仿真軟件中進(jìn)行仿真驗(yàn)證程序的正確性，然后用STC單片機(jī)程序

51、下載軟件把程序下載到實(shí)物單片機(jī)中，帶程序下載完畢，進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，如果在有警情發(fā)生的情況下LED將顯示0001，同時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警。如果不能達(dá)到預(yù)期效果，可以跟蹤一步一步程序的驗(yàn)證，首先檢查信號(hào)采集模塊送入單片機(jī)INT0口是否為高電平，當(dāng)此時(shí)輸出電平為高電平時(shí)，檢查顯示電路程序，檢查是否可以驅(qū)動(dòng)MAX7219顯示0001。最后測(cè)驗(yàn)報(bào)警電路程序，檢驗(yàn)P3.4口輸出是否為高電平，如為高電平則可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。6 系統(tǒng)功能和指標(biāo)參數(shù)本次設(shè)計(jì)的實(shí)物可以實(shí)現(xiàn)顯示警情地點(diǎn)和報(bào)警的功能，通過(guò)單片機(jī)控制達(dá)到智能的目的，現(xiàn)代社會(huì)科技越發(fā)的先進(jìn)，智能化已經(jīng)運(yùn)用到了很多領(lǐng)域。6.1 系統(tǒng)功能的實(shí)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(jī)選用STC89C52作為中央控制器，顯示電路是MAX7219驅(qū)動(dòng)8位顯示電路。，報(bào)警電路是蜂鳴器組成的報(bào)警電路。由MAX7219串行接口8位LED顯示驅(qū)動(dòng)集成電路與68HC05單片機(jī)構(gòu)成的接口電路圖 初始化 通電后7219進(jìn)入關(guān)斷方式，至少經(jīng)過(guò)250ns才退出。因此必須對(duì)它們進(jìn)行必要的初始化后才能正常工作。6.2 指標(biāo)參數(shù)1.顯示驅(qū)動(dòng)電路 工作溫度:0-70,工作電壓: +5V,10MHZ連續(xù)串行口，獨(dú)立的LED段控制，數(shù)字的譯碼與非譯碼選擇，150uA的低功耗關(guān)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(qū)動(dòng)，段電流為40mA.2.蜂鳴器報(bào)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(hào)放大器。 6.3 系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析本次設(shè)計(jì)總體來(lái)說(shuō)還是遇到很多問(wèn)題，但測(cè)試結(jié)果令人較為滿(mǎn)意，達(dá)到了相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)要求，但是仍有許多不足之處，比如測(cè)試距離不能太遠(yuǎn)，放置角度也有局限。另外我們組設(shè)計(jì)的手動(dòng)復(fù)位復(fù)位電路不太完善，程序里的延遲時(shí)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(shù)指標(biāo)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(fù)；7、工作方式：間斷工作。解碼電路的主要技術(shù)指標(biāo)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(shí))；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(jié)論 此次智能測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)安排我們組設(shè)計(jì)的題目是無(wú)線(xiàn)紅外防盜器。 防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過(guò)聲光報(bào)警信號(hào)在安保控制中心準(zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，使于迅速采取應(yīng)急措施。防盜報(bào)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(fǎng)客對(duì)講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構(gòu)成了安全防范系報(bào)警探測(cè)器是由傳感器和信號(hào)處理組成的，用來(lái)探測(cè)入侵者入侵行為的，由電子和機(jī)械部件組成的裝置，是防盜報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)鍵，而傳感器又是報(bào)警探測(cè)器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類(lèi)、不同用途、達(dá)到不同探測(cè)目的的報(bào)警探測(cè)裝置。目前報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)主要有以下幾個(gè)方面原因。無(wú)線(xiàn)探測(cè)器抗干擾能力表現(xiàn)為同頻干擾容易造成誤報(bào)、漏報(bào)。紅外探測(cè)器對(duì)入侵行為判斷力不夠準(zhǔn)確造成誤報(bào)漏報(bào)。紅外探測(cè)器易受溫度、光線(xiàn)等環(huán)境因素影響而產(chǎn)生誤報(bào)。無(wú)線(xiàn)探測(cè)器供電系統(tǒng)缺電，低電時(shí)沒(méi)有有效地進(jìn)行信息傳遞使得探測(cè)器的探測(cè)距離變短或是不工作而產(chǎn)生漏報(bào)

56、誤報(bào)。由于主機(jī)和探測(cè)器都是用無(wú)線(xiàn)編碼方式設(shè)置遍碼有重復(fù)造成主機(jī)和探測(cè)器重碼導(dǎo)致誤報(bào)。 我們來(lái)分析一下紅外探測(cè)報(bào)警器主要有那些原因會(huì)造成誤報(bào)、漏報(bào)。紅外探測(cè)器對(duì)入侵行為判斷力不夠準(zhǔn)確造成誤報(bào)、漏報(bào)。紅外探測(cè)器易受溫度、光線(xiàn)等環(huán)境因素影響而產(chǎn)生誤報(bào)。無(wú)線(xiàn)探測(cè)器供電系統(tǒng)缺電，低電時(shí)沒(méi)有有效地進(jìn)行信息傳遞使得探測(cè)器的探測(cè)距離變短或是不工作而產(chǎn)生誤報(bào)、漏報(bào)。由于主機(jī)和探測(cè)器都是采用無(wú)線(xiàn)編碼方式設(shè)置編碼有重復(fù)造成主機(jī)和探測(cè)器重碼導(dǎo)致誤報(bào)。也有些報(bào)警器的質(zhì)量太羞如元器件的損壞和生產(chǎn)工藝不良造成誤報(bào)，還有跟選擇的設(shè)備、安裝的方式、角度、位置、也有關(guān)，比如選用的探測(cè)器是震動(dòng)探測(cè)器安裝在震源比較大而多的地方（如飛

57、機(jī)場(chǎng)、鐵路旁等）由于飛機(jī)、火車(chē)運(yùn)行時(shí)震源大都會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)，如蝙蝠常出現(xiàn)的地方選用超聲波探測(cè)器就容易引起誤報(bào)，在受環(huán)境的影響下如空氣流動(dòng)、寵物行動(dòng)等，還有人為的因素主要有用戶(hù)操作不當(dāng)、不小心觸發(fā)報(bào)警器、誤闖、誤入已經(jīng)設(shè)防的訪(fǎng)區(qū)等都會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)。產(chǎn)生誤報(bào)、漏報(bào)的原因很多也很復(fù)雜。因此要降低防盜報(bào)警器的誤報(bào)、漏報(bào)最重要的是要從多方面的因素加以考慮，比如從技術(shù)和性能方面選擇探測(cè)器、包括傳感探頭的選擇、菲涅爾透鏡的外形設(shè)計(jì)，微處理器程序，多鑒技術(shù)、自動(dòng)跳碼的滾動(dòng)編碼技術(shù)、生產(chǎn)工藝、使用方法，溫度補(bǔ)償，靈敏度探測(cè)距離調(diào)整等。這些綜合因素都決定了探測(cè)器的性能和誤報(bào)率。8 總結(jié)與體會(huì) 1.設(shè)計(jì)小結(jié)：本次課程設(shè)計(jì)安排了大約一個(gè)月的時(shí)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(shí)物的焊接，程序的調(diào)試，最后才是課程設(shè)計(jì)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)。每一步都有老師的耐心指導(dǎo)，和組員的默契合作，使我們的設(shè)計(jì)如期順利的完成。本次智能測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)我們組