楼宇防盗报警器 毕业论文.doc

i 楼宇防盗报警器 摘 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 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 1 第一章 绪论 1.1 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。 1.2 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。 2 第二章 系统设计 2.1 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 2.2 楼宇防盗报警器的工作流程框图 图 2-1 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 3 第三章 硬件设计 3.1 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 3-1 系统总框图 3.2 功能模块详细设计 3.2.1 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 4 图 3-2 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 3-3 无线转发防盗报警发送电路 3.2.2 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 5 图 3-4 接收原理框图 3.3 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 3-5 电源电路 3.4 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 6 图 3-7 单片机电路 7 3.5 部分报警电路和单片机输出信号处理部分 图 3-8 部分报警电路 3.6 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 3-9 报警电路 8 3.7 主要芯片功能描述 3.7.1 at89c51 高性能 8 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。 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3-11 lm386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。 10 第四章 软件设计 4.1 主程序流程图 图 4-1 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 11 4.2 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。 4.2.1 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 12 4.2.2 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 4-3 撤防流程图 4.2.3 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 4-4 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 13 附录 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 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 ; 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