毕业设计（论文）-防盗报警器的设计.doc

山东凯文科技职业学院 I 摘摘 要要 本设计发送电路和接收电路两大部分组成。编码芯片采用 PT2262，解码芯片采用 PT2272， 保证接收报警信号的准确性，防止其他信号的干扰。传感器采用门窗传感器，一旦有非法开门 或进窗时，立即将情况通过无线发送电路发射出去。置于他处的无线接收电路接收报警信号， 由单片机控制响应报警。 关键词：防盗报警系统；编码调制；无线接收和控制防盗报警系统；编码调制；无线接收和控制 山东凯文科技职业学院 II 目 录 第一章 绪论 1 1.1 可编程序控制器的基本概况 1 1.2 防盗报警器的设计背景 1 第二章 系统设计 .2 2.1 系统设计要求 2 2.2 楼宇防盗报警器的工作流程框图 2 第三章 硬件设计 .3 3.1 原理描述系统功能框图 3 3.2 功能模块详细设计 3 3.2.1 无线转发防盗报警发送电路 3 3.2.2 接收报警电路.4 3.3 接收电路电源部分.5 3.4 单片机控制部分.5 3.5 部分报警电路和单片机输出信号处理部分.7 3.6 信号处理和报警响应部分 7 3.7 主要芯片功能描述.8 3.7.1 AT89C51 高性能 8 位单片机.8 3.7.2 集成芯片 LM386 介绍.8 3.7.3 无线门磁传感器介绍.9 第四章 软件设计10 4.1 主程序流程图10 4.2 程序模块说明.11 4.2.1 停电程序11 4.2.2 撤防程序12 4.2.3 布防程序12 附录13 结论.16 致谢.17 参考文献.18 山东凯文科技职业学院 1 第一章 绪论 1.11.1 可编程序控制器的基本概况可编程序控制器的基本概况 简单的说，单片机就是在一块硅芯片上集成了中央处理器（CPU） ，它把中央处理器（CPU） 、 随机访问存储器（RAM） 、只读存储器（ROM） 、中断系统、定时器和输入输出端口（I/O）等主要 部件集成到一个不带外部设备的微型计算机。它具有集成度高、体积小、功能强、使用灵活、 价格低廉、稳定可靠等特点。在家用电器、智能仪表、数控机床、数据处理、自动检测、工业 控制、火箭制导等领域发挥着十分重要的作用。 1.21.2 防盗报警器的设计背景防盗报警器的设计背景 改革开放，科技普及，促进中华大地上人们生活和文化知识水平得到不断提高，随之而来 的也有一些不稳定的社会因素，这样就促成了人们对家庭安防意识的根本改变，原来神秘的 “技防”也开始面向社会，楼宇防盗报警系统也步履跚跚地进入了大众百姓家议事日程中。在 我们的日常生活中，为了我们的各方面生命财产安全，通常要采取一定的防盗措施。而有些防 盗现场（如庭院、底楼大门等）距离主人较远，这时就需要对这些地方进行无线监控。随着科 学技术的不断进步，各种各样的智能控制系统越来越多，在众多的控制系统中，单片机扮演着 重要的角色。利用各种各样的单片机作为控制系统的核心，是这些智能控制的核心。本设计就 是采用 MCS-51 系列单片机做的楼宇防盗报警器：若有人非法打开门窗时，门窗传感器产生防盗 信号，经过处理后触发编码芯片，使编码信号通过天线发射出去。在接收端，天线接收信号， 解码芯片产生相应的信号，送入单片机进行判断和运算，得到相应的控制量去控制外围执行部 件，以达到控制的目的，实现报警功能。 山东凯文科技职业学院 2 第二章 系统设计 2.12.1 系统设计要求系统设计要求 无线发射接收 转发距离：100m； 转发频率：315MHz； 单片机：AT89S52； 传感器：门窗传感器； 供电电源：912V； 安装：无线布控，不需布线 2.22.2 楼宇防盗报警器的工作流程框图楼宇防盗报警器的工作流程框图 图图 2-12-1 系统工作流程图系统工作流程图 本设计可以分为硬件电路设计和软件程序设计两大部分，首先介绍了该控制系统的硬件电 路部分，包括无线转发防盗报警发送电路、无线防盗报警接收电路及一些主要芯片（如： AT89C2051、PT2262/PT2272、LM386 等）。其次是软件程序设计部分，包括主程序分析和模块程 序分析（如：停电程序、撤防程序、布防程序等） 。 门窗传感器信号处理信号编码信号发射 信号接收信号解码单片机控制响应报警 山东凯文科技职业学院 3 第三章第三章 硬件设计 3.13.1 原理描述系统功能框图原理描述系统功能框图 在无线转发防盗报警发送电路中，当关上门时，传感开关导通，D 触发器 CD4013（11）脚 通过传感开关接地， （1）脚输出低电平，电源控制切断高频发射及编码调制供电回路，此时静 态电流仅为 5uA，故可不设电源开关。 若有人非法打开门窗时，传感开关将因失去门磁而断开，CD4013（11）脚被高电平触发， （13）脚输出约 5s 单稳态低电平并进一步触发（6）脚， （1）脚输出控制周期约为 1s 的高电平 脉冲。该脉冲控制着电源及编码发射的通和断，从而使编码调整管 8050 及超高频发射管 F90 间 歇工作 5s 后自动停止，完成对报警信号的发送任务。改变（10）脚的电阻值，可调整被触发后 发射电路的工作时间，改变（6）脚的电阻值，可调节间歇发射周期。 接收报警电路在有效转发范围内接收到信号时，T942 高频接收组件输出已解调编码脉冲串 至解码（14）脚，若编解码地址管脚地址设置一致时，PT2272 的（10） 、 （11） 、 （12） 、 （13） 、 （17）脚输出预置数据至单片机电路，由单片机去控制报警！ 系统总框图如下： 图图 3-13-1 系统总框图系统总框图 3.23.2 功能模块详细设计功能模块详细设计 3.2.13.2.1 无线转发防盗报警发送电路无线转发防盗报警发送电路 发射框图： 传感信号产生编码芯片 PT2262信号发射 信号接收编码芯片 PT2262 AT89C51 LED 显示 语音器 山东凯文科技职业学院 4 图图 3-23-2 发射原理框图发射原理框图 当门磁传感器产生报警信号时，使 D 触发器 CD4013（1）脚输出控制周期约为 1s 的高电平 脉冲。该脉冲控制着电源及编码发射的通和断，在编码输出脚（17）输出串行的编码信号，从 而使编码调整管 8050 及超高频发射管 F90 间歇工作 5s 后自动停止，完成对报警信号的发送任 务。 发射原理图： 图图 3-33-3 无线转发防盗报警发送电路无线转发防盗报警发送电路 3.2.23.2.2 接收报警电路接收报警电路 该电路主要由无线接收、数据解码、数据处理、报警电路、输出显示、断电报警和电源电 路组成。整机接收频率 315M，数据解码采用市面上用得较多的 PT2272 专用解码芯片，可靠性及 稳定性较好；数据处理的任务由单片机完成，用于区分报警信号，同时接受各种操作指令，完 成相应的操作。当接收到报警信号后一方面驱动报警电路，发出响亮的警车报警声，另一方面 输出具体的地址信息，确定是哪一路发送了报警信号；断电报警功能则实时监控电源状况，当 市电断电后，能发出嘟嘟的报警声，提醒使用者注意，外供电已被切断，若为不法分子破坏所 致，可提早进行防范。 接收框图： 传感信号产生信号分频信号放大 信号编码信号发射 山东凯文科技职业学院 5 图图 3-43-4 接收原理框图接收原理框图 3.33.3 接收电路电源部分接收电路电源部分 家用交流电经过整流滤波后,再采用稳压芯片 7805，产生 5V 的直流电源,为单片机电路供电。 图图 3-53-5 电源电路电源电路 3.43.4 单片机控制部分单片机控制部分 采用的单片机是AT89C51，解码芯片PT2272输出的数据进入单片机,经过计算,处理后,输出 相应的信号去响应报警。电路图如下： 信号接收接收解码单片机控制 信号放大报警响应 山东凯文科技职业学院 6 图图 3-73-7 单片机电路单片机电路 山东凯文科技职业学院 7 3.53.5 部分报警电路和单片机输出信号处理部分部分报警电路和单片机输出信号处理部分 图图 3-83-8 部分报警电路部分报警电路 3.63.6 信号处理和报警响应部分信号处理和报警响应部分 LM386 是一个低电压音频功率放大芯片，把传输过来的报警信号放大后，驱动喇叭响应报警， 以驱赶或震胁盗贼。LM386 的（1）脚和（2）接一个电容 C2 可以提高它的增益， 喇叭的功率是 0.25W。如下图： 图图 3-93-9 报警电路报警电路 山东凯文科技职业学院 8 3.73.7 主要芯片功能描述主要芯片功能描述 3.7.13.7.1 AT89C51AT89C51 高性能高性能 8 8 位单片机位单片机 AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、 非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储 单元，内置功能强大的微型计算机的 AT89C51 提供了高性价比的解决方案。 AT89C51 是一个低功耗高性能单片机，40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口， 同时内含 2 个外中断口，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，AT89C51 可以按 照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特 别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 主要功能特性： （1）兼容 MCS51 指令系统； （2）32 个双向 I/O 口； （3）两个 16 位可编程定时/计数器； （4）1 个串行中断； （5）两个外部中断源； （6）可直接驱动 LED； （7）低功耗空闲和掉电模式； （8）4k 可反复擦写(1000 次)Flash ROM； （9）可编程 UARL 通道； （10）全静态操作 0-24MHz； （11）128x8bit 内部 RAM； （12）共 6 个中断源； （13）3 级加密位； （14） 软件设置睡眠和唤醒功能。 3.7.2 集成芯片 LM386 介绍 LM386 是美国国家半导体公司生产的低电压小功率音频功率集成电路。它具有以下特点： （1）工作电压范围宽，为 412V； （2）静态耗电电流小，为 4mA（典型值） ； （3）失真小，为 0.2%（典型值） ； （4）电压增益可变，为 20200 倍（2646） ； （5）外接元件少，电路内部工作状态自动调节； （6）输出功率为 660mW（最大） ； （7）频带范围为 300Hz300kHz。 山东凯文科技职业学院 9 晶体管 VT1VT6 构成了输入级，VT7 为电压放大级，其集电极负载为一恒电流。VT8VT10 组成互补对称 OTL 输出电路。电阻 R5R7 组成负反馈环路，其固定增益为 20 倍。 LM386 的外形采用 8 脚双列直插式封装，下图为其外形及管脚排列图。左侧槽形缺口是定位 标记，它的左下角引线是脚（有的上方还有一个圆点标记）,脚是输出端，脚接“地”, 脚是输出端,脚接电源正极,脚用以改善集成功放的性能。如要调节一下 LM386 的放大 倍数，可在它的脚间接上一个电位器和一只 10uf 左右的电容组成串联网络。当电位器的阻 值为零时，LM386 的电压放大倍数最大（约 20 倍）。如要使扬声器发出的声响柔和一些，可在 脚与地之间串接一只电容和电阻。在脚与地之间接上一只几十微法的电容器，便可防止 LM386 出现自激。 LM386 的内部电路原理图（如图 3-11 所示）： 图图3-113-11 LM386LM386内部电路内部电路 3.7.3 无线门磁传感器介绍 门磁传感器一般安装在门内侧的上方。它由两两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有 一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场；较大的是无线门磁主体，内部有一个常开型的干簧管。 当永磁体和干簧管靠得很近时(小于 5mm)，无线门磁传感器处于工作守候状态；当永磁体离开干 簧管一定距离后，无线门磁传感器立即发射包含地址编码和自身识别码( 也就是数据码) 的 315MHz 的高频无线电信号。主机通过识别这个无线电信号的地址码，判断是否为同一个报警系 统，然后根据自身识别码( 也就是数据码),确定是哪一个无线门磁报警。 山东凯文科技职业学院 10 第四章第四章 软件设计软件设计 4.14.1 主程序流程图主程序流程图 图图 4-14-1 主程序流程图主程序流程图 Y N N Y Y N Y Y 停电指示 布防信号？ 布防成功响应 信号值合理？ 响应报警 开 始 系统初始化 是否停电？ N 无线信号？ 读入无线信号值 撤防信号？ 撤防成功响应 N 山东凯文科技职业学院 11 4.24.2 程序模块说明程序模块说明 该系统软件采用汇编语言开发，主要由查询和中断两部分组成。报警信号检测为循环检测， 远程控制为中断部分。子程序包括有停电程序、撤防程序、布防程序、报警程序、延时程序。 4.2.14.2.1 停电程序停电程序 断电报警功能实时监控电源状况，当市电断电后，能发出嘟嘟的报警声，提醒使用者注意， 外供电已被切断，若为不法分子破坏所致，可提早进行防范。 停电流程图（如图 4-2 所示）： INT1 中断入口 断电报警 延 时 断电报警停止 断电报警停止 延 时 断电报警 延 时 结 束 山东凯文科技职业学院 12 4.2.24.2.2 撤防程序撤防程序 当不需要进行防盗时，可通过遥控器产生撤防信号使防盗报警器撤消防盗功能。 撤防流程图（如图 4-3 所示）： 图图 4-34-3 撤防流程图撤防流程图 4.2.34.2.3 布防程序布防程序 与撤防程序相反，布防程序可使防盗报警器恢复防盗功能。 布防流程图（如图 4-4 所示）： 图图 4-44-4 布防流程图布防流程图 INT1 中断入口 停止接收防盗信号 撤防响应 延 时 结 束 INT1 中断入口 恢复接收防盗信号 布防响应 延 时 结 束 山东凯文科技职业学院 13 附录附录 源程序源程序： ORG 0000H ; CLR P1.6 ; CLR P1.2 ; ACALL DYS ; SETB P1.6 ACALL YS ; SETB P1.2 ; CLR P1.3 ; CLR P1.6 ; ACALL DYS ; SETB P1.6 ; ACALL YS ; SETB P1.3 ; CLR P1.4 ; CLR P1.6 ; ACALL DYS ; SETB P1.6 ; ACALL YS ; SETB P1.4 ; CLR P1.5 ; CLR P1.6 ; ACALL DYS ; SETB P1.6 ; ACALL YS ; MOV P1, #0FFH ; MOV P3, #0FFH ; AGARN: MOV R6, #34H ; JB P3.6, TINDIAN ;检查是否停电 JNB P3.0, AGARN ;是否有有效无线信号输入 ACALL DYS ; JNB P3.0, AGARN ; MOV A, P3 ;读入无线信号值 ANL A, #3CH ;0011,1100 山东凯文科技职业学院 14 CJNE A,#20H, XH ;20H=00(10,00)00 B ;撤防程序 CLR P3.1 ; CLR P1.6 ;撤防成功响应 CLR P1.4 ;指示灯 CLR P1.5 ; SETB P3.7 ; ACALL YS ; SETB P1.6 ; AJMP AGARN ; XH: CJNE A,#30H, ONE ;判断是否为布防信号 SETB P3.1 ; CLR P1.6 ;布防成功响应 SETB P1.4 ;指示灯 SETB P1.5 ; SETB P3.7 ; ACALL YS ; SETB P1.6 ; AJMP AGARN ; ONE: JNB P3.1, AGARN ; CJNE A,#4H, TWO ;1H=00(00,01)00B MOV P1, #0FBH ; AJMP BJ ; TWO: CJNE A,#8H, THREE ;2H= 00(00,10)00B MOV P1, #0F7H ; AJMP BJ ; THREE: CJNE A,#0CH, FOUR ;3H=00(00,11)00B MOV P1, #0EFH ; AJMP BJ ; FOUR: CJNE A,#10H, FIVE ;00(01,00)00B MOV P1, #0DFH ; AJMP BJ ; FIVE: NOP ; NOP ; NOP ; AJMP AGARN ; 山东凯文科技职业学院 15 BJ: CLR P3.7 ;启动报警信号 ACALL YS ;延时 34 秒 JB P3.0, AGARN ; DJNZ R6, BJ ; SETB P3.7 ;关闭报警信号 AJMP AGARN ; TINDIAN: MOV P1, #0FFH ;停电程序 CLR P1.6 ; CLR P1.5 ; ACALL YS ; SETB P1.6 ; SETB P1.5 ; ACALL YS ; CLR P1.6 ; ACALL YS ; SETB P1.6 ; SETB P1.5 ; ACALL YS ; AJMP AGARN ; DYS: MOV R0, #14H ; L1: MOV R1, #0F1H ; L2: NOP ; NOP ; NOP ; DJNZ R1, L2 ; DJNZ R0, L1 ; RET YS: MOV R0, 0FFH ; L3: MOV R1, 0F1H ; L4: NOP ; NOP ; NOP ; DJNZ R1, L4 ; DJNZ R0, L3 ; RET ; 山东凯文科技职业学院 16 结论结论 本设计是用 51 单片机控制的无线防盗报警系统，该系统实用性强，适合用于家庭防盗。它 具有如下功能：（1）断电指示功能（2）撤防功能（3）布防功能（4）报警功能。 发送电路和接收电路的频率均为 315MHz，编码芯片采用 PT2262，解码芯片采用 PT2272， 保证接收报警信号的准确性，避免其他无线信号的干扰，性能可靠。 该系统使用方便，无需布线，只要将转发器往门窗上一贴，即成为“看门狗” ，一旦有人非 法进门或进窗时，即可以将情况转发到他处的报警接收器。特别适合对离主人较远的庭院，底 楼大门，仓库，车库门等进行防盗 山东凯文科技职业学院 17 致谢致谢 这次设计能够顺利完成，在这里我衷心感谢宁玲玲老师的精心指导。从资料收集到硬件设 计、以及软件程序的设计的整个设计过程都得到宁玲玲老师的关心指导。宁玲玲老师在整个设 计的思路和程序设计构思的宝贵的意见和指导,使我获益良多。同时，也对给予我帮助支持的老 师和同学表示真诚地感谢。 山东凯文科技职业学院 18 参考文献参考文献 1 江太辉，原理与应用，广州，华南理工大学出版社，2002 2 杨帮文，实用电子小制作精选。北京，人民邮电出版社，2002 3 苏凯，刘国庆，陈国平，mcs-51 系列单片机原理与设计，北京冶金工业出版社，2003 4 余永权 atme189 系列 flash 单片机原理与应用，北京，电子工业出版社。1997 5 涂石亮。单片机软件设计技术，重庆，科学技术文献出版社，1988 6 万福亮，单片机系统设计与应用，合肥，中国科学技术大学出版社，2001