畢業(yè)設(shè)計(jì)家庭防盜報(bào)警通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 計(jì)說明書（論文） 7 第 2 章 系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì)方案 防盜報(bào)警系統(tǒng)一般是由入侵探測器、防盜報(bào)警控制器和接警中心（硬件加軟件）組成。它的最簡單形式是本地（家庭、單位）報(bào)警系統(tǒng) ，它的組成部分是入侵探測器和本地報(bào)警控制器，以及聲光報(bào)警器。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下兩種： 方案一 ： 利用固定點(diǎn)電話聯(lián)網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警，該系統(tǒng)由編程主機(jī)、探測器、門磁和遙控器組成，一旦發(fā)生警情，能把報(bào)警信息通過郵電通訊網(wǎng)絡(luò)瞬間遠(yuǎn)程傳輸?shù)接脩粼O(shè)定的固定電話上，同時(shí)向接警中心報(bào)告，中心聯(lián)網(wǎng)電腦可通過電子地圖、數(shù)據(jù)庫、電腦語音提示、監(jiān)聽現(xiàn)場情況，顯示發(fā)生警情的單位、地址、方位、發(fā)案時(shí)間、所轄派出所（巡邏大隊(duì)）經(jīng)歷分布，及時(shí)調(diào)動(dòng)警力做出快速處理。 方案二 ： 通過傳感器檢測家庭安全隱患，把檢測結(jié)果送入單片機(jī) ，通過單片機(jī)控制GSM Modem 向預(yù)先設(shè)定好的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信號(hào)，在設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)中，不僅可以通過防盜傳感器發(fā)送防盜報(bào)警信號(hào)，同時(shí)配備了 HD7279 鍵盤來自己設(shè)置報(bào)警手機(jī)號(hào)碼和 315MHZ 條幅遙控器來實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入防區(qū)前或離開防區(qū)后能對系統(tǒng)的布、撒防狀態(tài)進(jìn)行改變。 通過比較，方案二能滿足我們實(shí)時(shí)快捷的要求，更加簡單有效，固本設(shè)計(jì)選擇方案二。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 8 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 主電路采用 AT89S52，由于 AT89S52 內(nèi)含 8KB 容量，因此在設(shè)計(jì)中不需要外擴(kuò)RAM，硬件電路主要有鍵盤接口電 路，時(shí)鐘電路，電源電路、發(fā)射接收電路、傳感器采集信號(hào)電路等組成。 電路原理框圖如圖 31 所示 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖 32 單片機(jī)的電源電路 由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對電源電路的要求就是能夠提供儲(chǔ)蓄穩(wěn)定滿足負(fù)載要求的電能，所以一般需要單獨(dú)設(shè)計(jì)電源電路，單片機(jī)電源中應(yīng)盡量較少紋波，電壓要恒定，且單片機(jī)復(fù)位電路要穩(wěn)定、可靠、固然需要設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源給單片機(jī)供電，先經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)為 9 伏的交流電，再通過橋堆 2W10 對輸入的 9 伏的交流電 進(jìn)行整流，然平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 9 后通過電容過濾，穩(wěn)定器進(jìn)行穩(wěn)壓，使后續(xù)電路的電壓穩(wěn)定為 5 伏電源指示燈亮，說明該模塊正常工作，單片機(jī)的電源電路如圖 32 所示。 后備電源 為了防止竊賊在進(jìn)入防區(qū)之前將系統(tǒng)的供電交流電源切斷，系統(tǒng)必須能夠在交流電源被切斷后繼續(xù)正常運(yùn)行一段時(shí)間，本系統(tǒng)采用 12V/7AH 的鉛酸蓄電池作為后備電源，這就給系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了一個(gè)繼續(xù)解決的問題：就是蓄電池的充電電源管理問題。 由于鉛酸蓄電池在過充情況下電解液會(huì)發(fā)生氣化現(xiàn)象，導(dǎo)致蓄電池的壽命降低 ，蓄電池在充滿電時(shí)，蓄電池的電壓大概在 左右，在 欠壓時(shí)電壓大概在 左右，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，本人發(fā)現(xiàn)此充放電特性符合滯回比較器的傳輸特性，即將滯回比較器的上限閾值設(shè)為 ，下限閾值設(shè)定為 ，當(dāng)充滿電后，使滯回比較器控制繼電器將充電限流電阻切換到較大的限流電阻上；當(dāng)放電到 時(shí)，滯回比較器控制繼電器將限流電阻切換到較小的限流電阻上，并且保障系統(tǒng)正常工作電流要小于快充充電電路的電流，而大于慢充充電電路的電流。這樣就能保證滯回比較器始終工作在— 的滯回帶內(nèi)，即保證蓄電池既不欠壓又不過充。 滯回比較器： 有滯回特性，具有抗 干擾能。從反相輸入端輸入的滯回比較器電路如圖 33 所示，電路中引入了正反饋。 圖 33 滯回比較器電路 圖 圖 34 電壓傳輸特性 圖 電路參照系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙電源部分 滯回比較器工作原理： 從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出， uo=177。 Uz。集成運(yùn)放 反相輸入端電位，同相輸，入端電位 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 10 根據(jù) “ 虛短 ” . 就是閾值電壓，因此得出 求出的 當(dāng) ， 因而 uo=+Uz 所以 當(dāng)因而 uo=Uz，所以 可見， uo 從 +Uz躍變?yōu)?Uz 和 uo 從 Uz躍變?yōu)?+Uz 的閾值電壓是不同的，電壓傳輸特性如上 圖 34 所示。 時(shí)鐘電路 單片機(jī)時(shí)鐘電路如圖 35所示 圖 35單片機(jī)時(shí)鐘電路圖 該模塊使用 的晶振和兩個(gè) 30PF 的電容來實(shí)現(xiàn)的，它為單片機(jī)提供工作時(shí)的時(shí)鐘脈沖，沒有該模塊單片機(jī)將不能正常工作。晶振和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容。更好的保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。 系統(tǒng)的時(shí)鐘電路 為了實(shí)現(xiàn)發(fā)生警情時(shí)，對發(fā)生警情的時(shí)間進(jìn)行記錄， 且為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，要求系統(tǒng)進(jìn)行自檢并定時(shí)上報(bào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，因此需要系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。本設(shè)計(jì)選用了 DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。時(shí)間和日歷信息通過讀相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)來獲取，時(shí)間、日歷和定時(shí)鬧鐘通過寫相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)設(shè)置或初始化，其字節(jié)內(nèi)容可以是十進(jìn)制或 BCD形式。時(shí)間可選擇 12小時(shí)制或 24小時(shí)制，當(dāng)選擇 12小時(shí)制時(shí)，小時(shí)字節(jié)高位為邏輯平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 11 “1” 代表 PM。時(shí)間、日歷和定鬧字節(jié)是雙緩沖的，總是可訪問的。每秒鐘這 10 個(gè)字節(jié)走時(shí) 1 秒，檢查一次定鬧條件，如在更新時(shí)，讀時(shí)間和日歷可能引起錯(cuò)誤。三個(gè)字節(jié)的定鬧字節(jié)有兩種使 用方法。第一種，當(dāng)定鬧時(shí)間寫入相應(yīng)時(shí)、分、秒定鬧單元，在定時(shí)允許、鬧鐘位置高電平的條件下，定鬧中斷每天準(zhǔn)時(shí)起動(dòng)一次。第二種，在三個(gè)定鬧字節(jié)中插入一個(gè)或多個(gè)不關(guān)心碼。不關(guān)心碼是任意從 C到 FF 的 16 進(jìn)制數(shù)。當(dāng)小時(shí)字節(jié)的不關(guān)心碼位置位時(shí)，定鬧為小時(shí)發(fā)生一次由于相線小時(shí)和分鐘定鬧字節(jié)置不關(guān)心位時(shí)，每分鐘定鬧一次；當(dāng)三個(gè)字節(jié)都置不關(guān)心位時(shí)，每秒中斷一次。 時(shí)鐘芯片與單 片機(jī)的連接如圖 36所示 圖 36時(shí)鐘芯片與單片機(jī)的連接圖 DS12887 采用 CMOS 技術(shù)制成，把時(shí)鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關(guān)電路集于芯片內(nèi)部。 采用 DS12887 芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路勿需任何外圍電路并具有良好的微機(jī)接口。 DS12887 芯片具有微軾耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘場合中。其主要功能如下： 1. 內(nèi)含一個(gè)鋰電池，斷電情況運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。 2. 計(jì)秒、分、時(shí)、天、星期、日、月、年，并有閏年補(bǔ)償功能。 3. 二進(jìn)制數(shù)碼或 BCD 碼表示時(shí)間、日歷和定鬧。 4. 12 小時(shí)或 24 小時(shí)制， 12 小時(shí)時(shí)鐘模式帶有 PWM 和 AM 指導(dǎo)有夏令時(shí)功能。 5. MOTOROLA5 和 INATAEL 總線時(shí)序選擇。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 12 6. 有 128 個(gè) RAM 單元與軟件音響 器，其中 14 個(gè)作為字節(jié)時(shí)鐘和控制寄存器， 114字節(jié)為通用 RAM，所有 ARAM 單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)功能。 7. 可編程方波信號(hào)輸出。 8. 中斷信號(hào)輸出 (IRQ)和總線兼容，定鬧中斷、周期性中斷、時(shí)鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進(jìn)行測試。 信號(hào)采集電路 紅外檢測電路主要由紅外檢測探頭 SDO2 和 BISSOOO1 信號(hào)處理電路組成。信號(hào)檢測電路如圖所示 圖 37紅外檢測電路圖 配以濾波鏡片和阻抗匹配用場效應(yīng)管組成的紅外傳感器，亦非接觸方式測出來自人體的紅 外輻射并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng) BISS0001 中的運(yùn)放 N1 的前置放大、運(yùn)算放大器N2 的第二級(jí)放大，經(jīng)直流點(diǎn)位抬高為內(nèi)置電壓 Um 后送到由比較器 N N5 組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào) Us。由于內(nèi)置電壓 UH=、 UL=，當(dāng) UDD=5V 時(shí)，可有效地抑制 +1V 的噪聲干擾。 N3 作為條件比較器，放輸入電壓 Uc 小于內(nèi)置電壓 UR（ =）時(shí)， N3 輸出為低電平封住了 Us 詳細(xì)急跌送。而當(dāng) UcUr 時(shí)， N3輸出為高電平打開與門 N7，此時(shí)若有觸發(fā)信號(hào) Us的上跳變前沿到來，側(cè)可啟動(dòng)延時(shí)定時(shí)器同時(shí)Uo 輸出為高電平。比較器的域值選取很重要，域值太低易誤報(bào)，抬高側(cè)靈敏度低。在定時(shí)周期 Tx內(nèi)， BISS0001 的輸出端 2 為高電平，則晶體管 VT1 飽和導(dǎo)通，其集電極為低電平，經(jīng)這一信號(hào)送到由單片機(jī)及無線發(fā)射電路組成的編碼及無線發(fā)射電路，接到編碼用的單片機(jī)的 口，單片機(jī)將該探頭編碼后通過無線發(fā)射；在 Tx結(jié)束時(shí)， BISS0001進(jìn)入封鎖周期 Ti，其輸出端變?yōu)榈碗娖剑w管截止，其集電極為高電平。 BISS0001的 1 腳（ A 端）與電源連接，使信號(hào)檢測電路處于重復(fù)觸發(fā)。 Tx 定時(shí)間隔可由 BISS0001的 3 腳和 4腳上所接 的電阻和電容來確定。信號(hào)檢測探頭仰角可在 120 度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 13 并通過改變仰角來進(jìn)行實(shí)際探測距離的調(diào)節(jié)，我們可通過實(shí)際測試來調(diào)整，也可以調(diào)整信號(hào)檢測電路中的可調(diào)電阻 RP來調(diào)整探頭的檢測距離，本設(shè)計(jì)電路可探測距離為 30m. 復(fù)位電路 圖 38復(fù)位電路 該部分完成 AT89S52 的復(fù)位，采用按鍵復(fù)位的方式，它與單片機(jī)的 RST 引腳相連，當(dāng)單片機(jī)出現(xiàn)死機(jī)或希望它復(fù)位的情況下，該電路就會(huì)作用，同時(shí)它也具有上電復(fù)位的功能。其電阻 R1為 200 歐姆， R2 為 1K歐姆，電容為 22uf。 外圍芯片少，與 CPU 僅有 4線串行通信，大大的節(jié)省了 CPU I/O 口的資源。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 14 圖 39鍵盤顯示電路圖 HD7279 內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受 BCD 碼或 16進(jìn)制碼，同時(shí)具有兩種譯碼方式。此外還具有多種控制指令，如左移、右移、閃爍、消隱、段尋址等； HD7279 具有片選信號(hào)可方便的實(shí)現(xiàn)多余 8位的顯示或多于 64 鍵盤接口。鍵盤顯示電路如圖 39所示 通信電路 發(fā)射接收電路 圖 310 發(fā)射接收電路 圖 311 無解碼電路 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 15 為了實(shí)現(xiàn)用戶 在進(jìn)入防區(qū)前或離開防區(qū)后能對系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進(jìn)行改變，本設(shè)計(jì)選用了 315M 調(diào)幅遙控器，該遙控器具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 工作在業(yè)余頻段，不用花錢購買頻點(diǎn)； 2. 有效距離遠(yuǎn)，一般可達(dá) 200－ 1000 米； 3. 有豐富的地址碼供用戶選擇，由于遙控器和遙控器接收板上應(yīng)用的PT2262/PT2272 編解碼芯片對都提供 8 位三態(tài)的編解碼狀態(tài)，也就是說有 3 的 8次方地址碼可供用戶選擇，足以滿足小區(qū)內(nèi)所有用戶的防盜報(bào)警布、撤防應(yīng)用。 發(fā)射、接收電路無解碼電路圖分別如 310 圖、 311 圖 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 16 GSM模塊 與通信模塊 的連接 GSM 與單片機(jī)的連接如圖 312所示 圖 312 GSM 與單片機(jī)的連接圖 HRH GSM Modem 內(nèi)嵌高可靠性的 GSM 引擎（ GSM cellular Engine） 和 52單片機(jī)系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)串行接口和精簡的軟件接口協(xié)議，與單片機(jī)通過串口連接，由于 HRH GSM 模塊有 9 個(gè)外接引腳針，經(jīng)過變換放大與單片機(jī)的串行通信接口連接，以半雙工的工作方式，來進(jìn)行通信和控制。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 17 第 4 章 系統(tǒng)硬件選擇 主控芯片單片機(jī)的選擇 20 世紀(jì) 80 年代以來，單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，就單片機(jī)而言， 世界上一些著名的計(jì)算機(jī)廠家已投放市場的產(chǎn)品就有 50 多個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。目前世界上較為著名的8 位單片機(jī)的生產(chǎn)廠家和主要機(jī)型如下： 美國 intel 公司： MCS51 系列及其增強(qiáng)型系列 美國 Motorola 公司： 6801 系列和 6805 系列 美國 Atmel 公司： 89C51 等單片機(jī) 美國 Zilog 公司： Z8 系列及 SUPER8 美國 Fairchild 公司： F8 系列和 3870 系列 美國 Rockwell 公司： 6500/1 系列 美國 T1（德克薩司儀器儀表）公司： TMS7000 系列 NS(美國國家半導(dǎo)體 )公司： TMS7000 系列 盡管單片機(jī)的品種很多，但是在中國使用最多的還是 intel 公司的 MCS51 系列單片機(jī)和美國的 Atmel 公司的 89C51 單片機(jī)。 MCS51 系列單片機(jī)包括三個(gè)基本型 803 8051/8751。 8031 內(nèi)部包括一份 8 位 CPU、 128 個(gè)字節(jié)， 21 個(gè)特殊功能寄存器（ SFR）、 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口、 1 個(gè)全雙工串形口、 2 個(gè) 16 位定時(shí)器，但片內(nèi)無程序 存儲(chǔ)器，外擴(kuò) EPROM 芯片。比較麻煩，不予采用。 8051 是在 8031 的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成有 4KB R