【毕业学位论文】超声波防盗报警系统的研究

目 录 I 目 录 1 绪论 . 1 . . 1 . . 1 . 2 . . 3 2 超声波理论概述 . 4 . . 4 . . 4 波传播中的反射、折射和透射 . 4 . . 5 . . 6 . . 6 . . 7 . . 7 3 超声波防盗报警系统总体设计方案 . 8 . . 8 . . 9 . . 12 . . 13 . . 14 4 超声波防盗报警系统核心控制电路的研究 . 15 . 15 . . 15 . . 16 钟电路设计 . 19 . 21 统电平转换接口电路的设计 . 23 . 23 . 24 . . 26 目 录 串行异步通信介绍 . . 26 . 27 . 32 . . 33 5 超声波防盗报警系统软硬件设计的研究 . 34 收器的介绍 . 34 . . 34 . 34 . . 36 . 38 . 38 . 39 . 40 . 41 件算法在消噪中的研究 . 42 . 45 . . 49 . . 49 . 53 盘模块的设计 . 54 . . 54 . . 56 . . 57 鸣器报警电路的设计 . 57 . 58 . 60 . . 63 6 总结与展望 . 64 致 谢 . 65 参考文献 . 66 附 录 . 错误！未定义书签。 1 绪论 1 1 绪论 言 历史前进的步伐迈进了 21 世纪，科学技术也在此期间突飞猛进的发展，国家经济发展的同时人们的生活水平也得到极大的提高。但是入室抢窃、偷盗等诸多社会问题的屡次出现，人们也对自己的安全问题空前的忧虑和关注。防盗报警设备的出现给人们带来心灵上的慰藉，能给人安全感，越来越多的家庭已经离不开它了。 课题意义和应用前景 为保障人身和财产安全，很多大型城市的居民都在家里安装了钢丝网，几乎把家的四周团团包围着，在自家的大门上也用铁皮包裹着，甚是害怕别人破门而入。但是这些措施只能让屋主寻求心理上的安慰罢了。 安装的这些防盗措施给城市和人们也带来了负面影响，首先丑化了市容市貌，其次让人们提心掉胆的工作、生活，使得人们的生活不能缩放自如，再者就是它也具有一定的安全隐患，日子长久后它会被氧化掉，从而容易引发安全事故。譬如居住在高层次的家庭，可能因为这个原因砸到楼下的行人或居住在他楼下的住户等。现在的经济这么发达，那些小偷、窃贼也利用到现代高科技产品，他们行窃不仅仅是依靠一个撬杠或是一个起子来作案了。纵使居民安装了再豪华，再富士的防盗门，钢丝网，电视新闻，报子消息也时常播报这样的家庭被人强行闯入等事件。国家安全局，国家消防局及其国家其他部门经过多次商讨后都认为上面提到的这些防盗措施弊大于利。虽然在某种程度上来说可以给“梁上君子”入室带来些许的阻碍，但是并不能真正起到安全防护的作用。由此看来这样的防盗措施根本就行不通，人们对此也不能抱负很大的希望了。这就给防盗报警设备提供了很大的商机。许多店铺、仓库、别墅、酒店分布比较分散，有时人力很难监管，也经常发生偷盗、火灾等重大安全事故。俗话说：明枪易躲，暗箭难防。那些小偷总是神出鬼没的，如果仅仅是提高自身的警觉性还是远远不够的，我们还必须借助一定的防盗报警设备来保证财产的安全。如此市面上逐渐出现了一些防盗报警装置 1，防盗报警系统越来越得到人们的关注和认可。防盗报警产品几乎在各行各业都有应用。我们都知道，古典的防盗装置主要是靠人力在房子外面或者在小区里面巡逻，后来衍生为视频监控，这个还是需要工作人员死死的盯着屏幕观看，了解家里的动态。但是这样并不能实施 24 小时有效监控，一旦人擅离职守或者打个盹的时间很可能造成人为的失误。本文采用的是基于 超声防盗报警系统 2，该系统将数据 实时处理与1 绪论 2 超声波探测技术、传感器技术、语音技术与 示进行了结合。超声波碰到杂质或分界面会产生显著变化的回波，碰到活动物体能产生多普勒效应 3。一旦有人入侵，系统会自动检测，从而进行自动报警和发出警报声。报警信息还可以依靠 络发送到指定的手机上面，与前面监控系统相比其优点更为突出，而且准确率高，设防与撤防方便，超声波对人体没什么伤害且是清洁能源，其在检测方面用途广泛，在现实应用中有着广泛的前景。 内外的发展状况及趋势 在国内防盗报警最初被应用于博物馆， 20 世纪六十年代主要采用的手段是声音报警，小偷、窃贼在作案的过程中不免会碰到物体，特别是晚上光线比较暗淡的时候，他们会和家里的物件磕磕碰碰发出声音，工作人员听到异常的声响就会前去查看声音的来源并对偷盗者采取自卫措施。后来国家经济的飞速发展，同时带动技术上的飞跃，国家相关的安全部门，引进及其研发出各种各样的防盗产品。为了使得报警方式更加多样，报警更加准确可靠，一些研发人员把很多报警方式都集中于一种报警设备上，慢慢的这些技术得到质的飞跃。后来随着技术的更新，发展，闭路电视被大量的运用。很多超市，小区，公园，花园，及其学校，工厂还有银行等金融机构等都采用了闭路电视监控。再后来，各种报警设备和通信技术，控制技术，及其交管部门相结合得到更加大的发展。 目前，国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，或者说是中外合资的产品，一个真正的国内产品好像少之又少。也可能是我们国家在这个方面重视程度不够，也可能是我国技术水平还赶不上先进发达国家的水平，我国在这个方面的起步比较晚，大概是 20 世纪以后吧。虽然国内生产的产品与国外的产品在技术方面还是有差别的，但是在 20 世纪后防盗报警设备迅速得到发展，与发达国家的距离越来越小。 虽然外国的防盗报警产品在我国占了很大比例，但是我们必需根据自己的国内情况设计出属于我们自己的防盗报警系统。我们从防盗报警设计出发点考虑，尽管防盗报警系统 2国内跟国外的产品在性能上来说， 两者的区别很小或者换句话说性能上几乎没什么区别，但是防盗报警装置在应用环境方面就天壤之别了。国外人的素质及其掌握知识的程度都比较高，他们的产品比较专业化。而我们国家生产的产品主要是注重大众化，即使是一个对电子毫不懂的人来说，只要告诉他如何启动报警设备，什么样才算有陌生人士进入等报警特征。他们就会操作，会使用了。这个就像使用傻瓜式的照相机那样，只要对准人物，场景按下按钮拍摄就行，不会用多么多么的了解照相机，及其照相原理等等。互联网的发展，报警系统的网络化也是一个趋势，现在很多厂家，尤其是广东厂家已经推出这方面的产品了，在市面上也开始应用。 随着高新技术的发展，经济的发展，生活水平的提高，防盗报警装置将会给人们营1 绪论 3 造一个安全、舒适的工作、生活环境，使得社会更加的和谐，人们生活更加安逸，快乐。 课题研究的内容 本课题的主要任务是在以 片 45为核心的开发板平台上完成超声波防盗报警系统的硬件平台的搭建，通过 完成软件的编写，以及各硬件驱动程序的编写。具体研究内容如下： （ 1） 系统超声波检测信号的产生及接收电路设计的研究。 该部的研究内容是用软件编写的方式编写驱动程序驱动 I/O 引脚，输出 40方波，方波经功率放大后驱动超声波传感器发出超声波，与此同时超声波信号接收电路接收发射回来的超声波，然后送到 片内部进行处理，电平比较等。该部分研究的重点是：通过软件编程的方式驱动 片发出方波，及其对超声波信号的放大，检波，比较等一系列的处理。 （ 2） 系统键盘输入和 示电路的研究。 本部分的研究内容包括 :通过 通用 I/O 端口扩展键盘模块， 晶模块。通过键盘模块可以修改系统预设定的报警电话号码也可以修改报警密码等，通过晶模块显示当前报警状态及其家里动态状况。 该部分的研究重点是键盘模块驱动， 晶模块的驱动程序编写，以及模块电路的设计等。 （ 3）系统智能报警电路设计的研究 本部分研究的内容主要是 片外围硬件报警电路的搭建，其中包括语音报警电路，电话短信报警电路，警笛灯光报警电路等。 2 超声波理论概述 4 2 超声波理论概述 声波的介绍 我们人类耳朵能听到的声波频率为 20 20000声波的振动频率大于 200，我们便听不见了。因此，我们把频率高于 20000 赫兹的声波称为 “超声波 ”6。通常用于医学诊断的超声波频率为 1 5 兆赫兹。 超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律 7，与可闻声波的 本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动模式， 通常以纵波的方式在弹性介质内传播。我们都知道，超声波 6的频率比较高，可想而知它的波长是十分短的。因为超声波的波长很短，这样就决定了超声波的特性：衍射能力比较差，它可以在一定的范围内沿着某条直线传播且超声波的集中性能比较好， 这些决定了它易于束缚在一起， 便于能量的集中。我们也知道水波传动是依靠掉落在水里面的物体上下浮动推动水波向四周扩散 8， 从而能看到一阵一阵的水纹，而水中的物块并没有向外面漂移。超声波也是一种波，它也具有像水波的特性，能够把能量向外传递。在空中，超声波传播的过程中能够驱使空气中的灰尘及其它微粒子做类似于简谐振动那样的运动。声波频率越高，传播的能量越大，推动空中的粒子做的功就越多，这些表面了超声波的又一特性 超声波不是在空气中传播，而是在类似于水这样的液体中传播的时候呢。其实这其中的道理是一样的，超声波会激发液体微粒子做剧烈的运动，液体微粒子之间会发生猛烈的碰撞，相互传递能量。这样的过程经过一段时间后，液体微粒子的碰撞会使得液体本身的温度升高，我们把超声波的这种现象叫做空化作用 。 声波的传播特性 波传播中的反射、折射和透射 声波在无限大的媒质中传播仅在理论上是可行的， 实际上， 任何媒质总有一个边界，声波在非均匀性组织内传播或从一种组织传播到另一种组织，由于组织声阻抗不同，在声阻抗改变的分界面上便产生了反射、折射和透射现象。声波的这些现象的研究可以类似于光透过透镜或者镜面的时候。我们用一个手电筒或者在太阳下面照射透镜的时候可以清楚的看到，光线在分界面出发生偏移，其中有一部分光线被镜面反射，一部分光线穿透透镜发射折射。这个是因为透镜和空气的密度，质地不同的原因。声波类似于光，它在传播的途中遇到两种不同的媒介也会发生类似于光线的折射和发射现象。但是还有2 超声波理论概述 5 少许的声波会在媒介里面传播，这个现象被称为透射。下面我们来简单介绍下声波的这些特性：声波的反射定律及折射定律与几何光学中的反射、折射定律相同。图中与是密度分别为1与2的媒质， 超声波在媒质中的声速分别为射波速)与 射波速)，i 是入射角，r 是反射角，t 是折射角，它们之间的关系为： . r=t 21 超声波的反射， 射波以法线一定角度 i 入射图 图 射波和法线平行入射图 声波的波动性 振动在介质中传播过程就称为波动，简称波。波动传播过程只有能量的传递，而没有质量的传输，波动并不引起介质本身作总体运动。在波动过程中，质点始终在平衡位置附近作往复运动并不随波前进。如：漂浮在水中的木块。 超声波的波动方程： 2 超声波理论概述 6 )描述在时间 t，距离原点 0 为 X 的某点 (B 点 )的位移。 如下图 示 图 声波波动图 声波的类型 连续波和脉冲波：连续波是指持续时间不断具有许多单独的等幅波峰的波。脉冲波是指持续时间有限的波，持续时间通常为微秒数量级，是以冲击形式产生的信号波形，是由小到大的，是跳变、稳定的。如下图 续波，图 冲波 续波 图 冲波 在日常生活中我们用的更多的是脉冲波。 窄频带的脉冲波在超声波探 9伤方面得到广泛的应用。 普勒效应 在声学中，当声源（声发射体）和声接收器在连续介质中作相对运动时 ,接收器所接收到的声频率不同于声源所辐射的声频率 ,其差别与相对运动的速度有关 这种现象称为多普勒效应（ 。 如果声源对声接收器作相向运动 ,则接收频率比声源频率增加；如果声源与声接收器作背向运动，则接收的频率比声源频率减小，两者的频率差称为多普勒漂移频率医学上利用多普勒效应原理，通过提取多普勒的反射信号 ,检测多普勒漂移频率，用以探测运动脏器和血流的运动情况和血流方向 2 超声波理论概述 7 声波的应用 前面章节中已经对超声波的各种特性一一 做了介绍，下面我们就超声波在日常生活，生产中的应用作个简短的概述。 (1) 超声检验：因为超声波的频率比较高，这样就决定它的波长相对于其他波来说很短了。超声波能够在液体，固体，空气中传播，且它的方向性能好，人们根据它的这一特性把它应用于钢板探伤10，海底探礁，渔民捕鱼，还有医院比较常用的着技术的发展，现在有超声波成像技术，超声检查技术111213。现在的生活，生产都离不开它了。 (2) 超声处理：超声波在空气中能够驱动灰尘，粒子做功，在液体中能够触发液体微粒子做撞击运动从而使得液体温度升高。根据超声波的这一特性人们利用它来加热，加速化学反应进行，固体粉碎等还有就是超声波也具有热效应，化学效应等，它也被广泛的引用在工，农业等各部门。 (3) 超声波的基础研究：根据超声波通过物体时会产生声弛豫现象，人们以此来分析物质，了解物质的特征及其特性。这个方面的研究后来被人们衍生为超声学的一个研究分支。人们对超声波在各种固体，液体中传播特性的研究，在此基础上研究构成了近代声学发展的新领域。 章小结 本章节阐述了超声波的基本概念，传播特性及其在生活、生产中的应用。根据超声波的特点：超声波在传播时，方向性强，能量易于集中；超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离；还有就是容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制。本课题主要依据超声波的多普勒效应，根据其发射波和接收到回波特征不同，进行信号处理后触发防盗报警电路在此基础上研究的。 3 超声波防盗报警系统总体设计方案 8 3 超声波防盗报警系统总体设计方案 本文结合电子、信息等技术设计了一种应用于日常生活中的超声波防盗报警系统，本章主要介绍了系统的总体设计方案，具体包括了系统的基本工作原理、功能、总体设计思想、设计框架以及系统关键部分的解决方案。 统的基本构成 本文设计的基于 声波防盗报警系统。 整个设计过程包括： 信号的产生、 发射、接收、处理、触发报警。所以整个系统设计由以下几部分组成：超声信号处理模块；键盘输入模块； 晶显示模块；外围报警电路等部分。 系统的整体框图如下图 声波防盗报警系统整体框图 其中，核心控制处理芯片 此基础上搭载的整个防盗报警系统。该超声波防盗报警系统工作原理是： 通过软件编程的方式向核心芯片 面写程序驱动 I/O 口并使之 I/O 引脚输出 40方波，方波经功率放大后驱动超声波传感器发出超声波，超声波发射器向被探测区域发射等幅超声波，接收器接收发射回来的超声波，在没有移 动物体进入被探测区域时，发射回来的超声波是等幅的。当有活动的物体进入探测区域时，发射回来的超声波幅度不等，并且不断变化，接收电路检测到变化的信号控制电路做出反应并驱动报警。我们可以通过键盘输入模块对该电路进行报警电话号码预设，及其短信字符的预设等，通过 晶显示模块查看是否有异常的情况，再者就是 3 超声波防盗报警系统总体设计方案 9 下面我就该系统的各个功能模块做个简略的介绍。 超声波信号产生及发射模块主要工作包括：通 过软件编程的方式向核心芯片 ， 方波经功率放大后驱动超声波传感器发出超声波。 该模块中的驱动电路的主要角色是功率放大 I/O 引脚上的输出信号，使之达到能驱动超声波传感器发出超声波。根据接收发射回来的超声波与发射的超声波比较，如果没人进入探测区，前后超声波的频率是相同等幅的；假使有人进入探测区，则前后信号的频率是不等幅的，变化很明显，以此来判断是否有陌生人侵入。我们在此基础上我们设计了该超声信号处理模块。 超声波信号接收及处理工作模块包括：超声波接收电路接收到超声波发射回来的超声波信号，并经过 40带通滤波器进行滤波，滤出噪声信号，然后把滤波后的信号经放大电路进行放大处理，再经过比较、整形送到 部进行处理。 控制电路功能模块：为了使得该系统工作稳定，可靠，我们添加了控制电路模块。譬如时钟电路，看门狗电路，还有就是系统电源的设计这些外围电路都可以用于提高系统工作的稳定性。 。为防止突然断电事件我们在该系统中 添加备用电源，一旦停电或突发事件等不至于导致系统停止工作，真正做到以防万一的作用。 报警显示功能模块电路：报警模块也是必不可少的。本文研究的内容就是防盗、报警。为了能从多方面提醒屋主有陌生人闯入，我们可以设计多种提醒方式。譬如：为了使屋主能第一时间了解家里的动态情况，我们利用 块来给绑定的用户手机发送报警信息。与此同时，我们也可以添加蜂鸣器报警，仿真人语音播报等报警方式。方便用户更加直观的了解异常情况，我们可以通过 块来实现。我们通过键盘输入模块对系统进行报警号码的预设定及报警短信的设定。通过以上一系列的提示报警方式，可以更好的了解家里的动态情况，让外出的人更加放心，玩的更加舒心。 述 字信号处理器顾名思义就 知道是用来处理数字信号的微处理器。随着科学技术的发展 4也随之发展迅速，在此期间关于数字信号处理器算法的实现无论是在理论方面还是应用于实际方面都得到飞速发展 15，且它能够实时处理数据。 对于其它的微处理器，譬如单片机来说内部采用并行结构，而不是单片机所采用的串行结构。数据处理的速度及其效率都得到很大的提高，它采用 C 语言编程，有自己独特的指令系统。如今，数字信号处理器在生产，生活中占有很大的比重，人们已经离不开它了 16。下图 字信号处理器的内部结构示意图。 3 超声波防盗报警系统总体设计方案 10 图 片一般都具有哈佛结构 17（如图 的并行总线体系、 流水线操作等功能、快速的中断处理和硬件 I/O 支持、低开销循环及跳转的硬件支持、单周期硬件地址产生器、单周期硬件乘法器以及一套适合数字信号处理的指令集。信号是这样被 字信号处理器处理的：首先， 收外部发送过来的模拟信号，经过其内部的 A/D 模数转换器后，把模拟信号转换成便于处理的数字信号 0 或 1。然后 部的各种运算处理器再对转换的数字信号进行相应的处理。 最后再经过其内部的 D/A 数模转换器把数字信号还原成模拟信号再送到 它外围的工作电路中。我们 在下图中可以清晰的看出，数据存储器和它内部的程序存储器是分开的，它们各自和 部的中央处理器 换数据或者通信，再者就是，这两者数据存储器和程序存储器它们本身就可以进行数据的交换或通信等。这个与一般的微处理器相比，运算的速度提高了很多倍，再者就是它能进行几个进程的 运算和对程序来进行处理。 特别是现代我们生活的环境3 超声波防盗报警系统总体设计方案 11 中，人们为了让设计研制的设备具备多样化的功能，这些无形之中加大了处理器处理速度的要求，可见具有增强型哈佛结构的 片来说，在市场上有很好的前景。 图 佛结构与冯诺依曼的体系结构图 图 佛结构与冯诺依曼的体系结构图 下图 8指令系统的流水线操作图： 从图中我们可以看出每条指令的执行过程都要经过下图中的 5 个步骤来完成。首先要经过对指令来进行取指令操作，取指令结束后，接着就是对先前取的指令来进行译码操作，再紧接着对译码来进行取数，运算及其存储操作。像上面那样每次完整的操作我们称为一级流水，从下图我们可以清楚的知道，该数字信号处理芯片（ 用的是三级流水线。因为它具备多流水线操作，所以可以在一定的时间内处理更加多的指令，这样处理指令的速度就更加快了。 图 令系统的流水线操作图 冯 诺依曼结构哈佛结构程序 / 数据存储器 声波防盗报警系统总体设计方案 12 统的设计 根据 作原理：首先， 收外部发送过来的模拟信号，经过其内部的 A/模拟信号转换成便于处理的数字信号 0 或 1。然后 部的各种运算处理器再对转换的数字信号进行相应的处理。 最后再经过其内部的 D/A 数模转换器把数字信号还原成模拟信号再送到它外围的工作电路中。可知一个完整的 统必须包括抗混叠滤波器、 A/D 模数转换器、数字信号处理器 7、 D/A 转换器和低通滤波器等组成。如下图 示。 图 统的处理过程： （ 1）将模拟信号 x(t)经过抗混叠滤波器进行滤波，除去频率大于折叠部分的频率。 （ 2）把经过抗混叠滤波器滤波后的信号传送到 A/D 数模变换器，把得到的模拟信号转变为易于控制，处理的数字信号 x(n)。 （ 3）前面步骤得到的数字信号 x(n)经过 字信号处理器进行处理，得到处理过的信号 Y（ n） 。 （ 4）信号 Y（ n）再传送到数模转换器 D/A，将信号还原成模拟信号； （ 5）被还原的模拟信号 Y（ n）经外围的低通滤波器，滤波处理后得到较好的模拟信号 y(t)。 统的设计过程： 设计步骤分以下几个阶段： （ 1）明确设计任务，确立设计目标 （ 2）算法模拟，确定性能指标 （ 3）选择 片和外围电路芯片 （ 4）设计实时的 用系统 （ 5）硬件和软件调试 （ 6）系统集成和测试 下图 统设计过程的流程图 抗混叠滤波器 A/D 转换器 数字信号处理器 D/低通滤波器 Y(t) X(t) 3 超声波防盗报警系统总体设计方案 13 图 片的选择 在进行 统设计时，选择合适的 片 19是非常重要的一个环节。通常依据系统的运算速度、运算精度和存储器的需求等来选择 片。 一般来说，选择 片时应考虑如下一些因素。 (1) 片的运算速度 根据设计的系统所需求的运算速度来选择合适的芯片，这样不会造成 浪费。 (2) 片的价格 片的价格也是选择 片所需考虑的一个重要因素。 在系统的设计过程中，应根据实际系统的应用情况来选择一个价格适中的 片。 (3) 片的运算精度 运算精度取决于 片的字长。 片的定点芯片和浮点芯片所采用的字长位数是不相同的，我们要根据 片所应用的实际环境来选择到底采用多少位的芯片。 (4) 片的硬件资源 3 超声波防盗报警系统总体设计方案 14 从前面介绍的 部结构 20了解到其硬件资源主要包括：芯片内部的数据存储器 序存储器 数是不尽相同的，还有用于外部扩展的 口，总线接口， I/O 扩展口数量等不同的 片所提供的硬件资源是不相同的，应根据系统的实际需要，考虑芯片的硬件资源。 (5) 片的开发工具 片被大量推广的原因除了他运算的速度快，处理数据量大以外，还有就是它开发工具很完善，开发的速度相当的快捷，另外它具备完善的软件支持是开发大型、复杂 用系统的必备条件。 (6) 片的功耗 一个系统的设计是否合理，稳定可靠，在 很大的程度上衡量的一个定性指标是功耗问题。假使一个系统很完善，但是由于选取的芯片功耗很大，当该系统在野外运作的时候，就很难有充足的能量供给了。没了能量的供给，该芯片所在的系统就像一个死人一样起不了任何作用。所以在选择 片 21的时候，我们要考虑能量功耗问题。对于设计的一些袖珍式的设备来说，就更加要考虑到这点了。 (7) 其它因素 选择 片还应考虑其封装，我们在设计电路板的时候，为了节省印制板的面积和芯片如何安装在印制电路板上这些都与芯片的封装形式是离不开的，一般的有插孔式和球状形封装。当然啰，如果我们批量生产板子的时候，也要考虑到该芯片货源是否充足， 是否能够与生产的日程并驾齐驱等等因素。 综合上面所述， 我们选择 章小结 本章主要介绍了该超声波防盗报警系统的总体方案的设计，并详细的介绍了该方案中各个模块或电路的作用。最后对搭建该系统所用到的核心芯片作了详细的介绍及如何选择系统合适的芯片，如何运用该芯片开发和它的开发流程等。 4 超声波防盗报警系统核心控制电路的研究 15 4 超声波防盗报警系统核心控制电路的研究 超声波防盗报警系统核心芯片的控制电路是整个系统的心脏。其它的外围电路都是围绕它设计开展运行的。没有它这个系统无法启动运行，没有其它的外围电路这个防盗报警系统也是残缺不整的。它们之间是相辅相成的，缺少哪一个都不行。该部分硬件包括:小系统电路22，真接口，串口通信接口，数模转换接口电路， 5V 系统电平转换接口，输入输出接口。通过这些硬件接口电路完成外围器件模块很好的与片最小系统电路的设计 我们要让我们必须要设计出能使之工作的最小系统的硬件电路。一般钟、复位电路等。下面我们来设计 源设计 用的电源是数字电源23，在前面选择芯片型号章节中介绍到，选择合适的芯片就要考虑到功耗，一般情况下，在不影响系统运转的情况下选择功耗低的芯片。另外一点就是我们改变芯片的供电方式对其来降低芯片的功耗。我们采用的方式是对内核电压和I/们在设计电路的过程中，考虑到很多芯片的供电电压为5V， 们可以采用4公司的稳压电压芯片来满足上面的要求，例如：也可以采用比这些芯片的性能和价位后我们选择 司生产的高精度数字稳压电源 4 超声波防盗报警系统核心控制电路的研究 16 图 片的引脚图 在上电复位时，它可以产生一个长达 200 低电平复位信号，能够满足统的上电复位的要求。它输出的电流范围值为 0够提供稳定可靠的 定输出，能够满足该 片对供电电源的要求。下表 对 引脚列表 引脚名称 引脚号 功能描述 1 使能输入端，当 逻辑高电平的时候，处于关断模式；当 逻辑低电平的时候，器件处于工作状态 5 调整器输出电压反馈端， 固定选择的输出端 调整器的接地端 调整器的电压输入端口 调整器的电压输出端口 源转换模块 位电路设计 我们都知道一个微处理器芯片工作电路必须要复位电路来对其进行复位清零处理。4 超声波防盗报警系统核心控制电路的研究 17 例如单片机芯片，单片机芯片工作的最小系统也需要有复位电路。在以下几种情况可以驱使芯片复位：看门狗定时器复位，软件产生的复位，引入非法地址也可以引起复位还有就是芯片复位引脚是这四种情况的复位引起的原因不尽相同。 对于实际的的可靠性是一个不容忽视的问题。由于运行时极其有可能发生干扰或者被外界信号干扰的现象，如果情况比较严重的时候系统会被卡死。为了防止这些偶然的事件发生，我们要在软件编程和硬件电路方面对其进行改善，改良。在硬件方面主要的改善办法就是设计复位电路。自动复位电路其基本原理就是通过路对系统进行监测。 在设计复位电路时，我们可以采用 司的 列芯片来设计复位监视电路，它主要包括 几种芯片。（1）具有手动复位的功能，可以监控的电压值为：V,V。供电电压范围在 间，输出电流值为 15典型的电流值。在微处理器上电的时候能产生一个延迟200（2）具有 路，外触发脉冲时间间隔不小于 将会产生一个低电平复位输出。 （3）作稳定范围在： 在该防盗系统中，我们采用的是引脚功能如下表 4 超声波防盗报警系统核心控制电路的研究 18 表 引脚功能表 引脚号 引脚名称 功能描述 1 复位输出 2 地端 3 手动复位输入端口 4 门狗输入端口 5 电源接口 输入输出关系如下表 入输出关系 输入 输出 0 L H L 1 H 0 L H H 1 H L 根据上述原理，我们悬着上一些外围电路就构成了自动复位的复位电路。确保在系统运行出现故障时可以方便人工复位。当会产生出低电平的 位信号，使 位。与此同时，有看门狗模块，当 脚电平出现持续保持高电平或者低电平的时候，也将会输出 位信号使之 行复位。当外部的看门狗功能，将 程序中通过置程序出现突发情况的时候，能产生 图 位电路图 4 超声波防盗报警系统核心控制电路的研究 19 钟电路设计 5的 核中被嵌入了锁相环电路，它能够把外部低频率的时钟合成芯片外面的工作时钟。引脚功能特点是用于把外部 时钟引入到内部时钟，也是外部振荡器的输出接引脚。 引脚和 脚功能性质恰恰相反，它主要是用于内部振荡器来带动外部。 钟输出引脚，它是个复用引脚。通过系统的状态控制器来决定输出时钟的方式：锁相环时钟是一个片内模块，它能够为其他元器件提供时钟信号，而且还可以控制低功耗的操作。倍率是由 存器的第 11决定的。 表 相环倍率系数选择 注 ;系统在复位后的默认倍率系数为 时 存器的第 11为（ 1,1,1） （1）锁相环的时钟模块电路 基于锁相环的时钟模块有下面的两种操作： 晶振：该部分的功能特点是用谐振器或者外部晶体振荡器提供时钟基频。 外部时钟源：在前面介绍时钟模块的引脚 时讲到，外围所有元器件的时钟都源自4 超声波防