无线报警系统发射部分.doc

移动通信课程设计(论文) 无限防盗报警系统设计（发射部分）姓名： 学号：学院：计算机与信息工程学院专业：通信工程二班指导老师：谢老师联系方式：摘要本论文课题是开发设计一款基于单片机的电动自行车无线防盗报警器。通过市场调研和查阅相关资料，论证了本设计的必要性和可行性。文中主要论述了该无线防盗报警器各个模块的详细设计过程。设计从总体方案的设计入手，对无线收发模块、信号触发模块、报警电路模块等进行了相关的分析、选择及最终方案的确定；使用Protel软件绘制出该设计的最终方案的电路图，通过Protel电路图清晰地表达出该设计各个工作模块电器元件的连接情况，并通过protel电路图生成PCB图，为PCB电路板的焊接奠定基础，根据Protel电路图连接电路并进行硬件调试；使用Pro|E软件对产品的外观进行了设计。本设计用单片机作为控制单元，弹簧开关作信号触发，远距离无线收发模块作信号传输，扬声器（或蜂鸣器）作报警装置。当单片机收到无线收发模块发出的预警信号后，进入预警状态，并当弹簧开关在收到外界振动影响后，接通电路,以使报警器报警，以此来威慑犯罪分子，达到保护的目的。本文设计的无线防盗报警器体积小、结构紧凑、技术先进、成本低、生产率高、实用性强，适用性广。关键词 单片机；无线收发模块；弹簧开关；防盗报警器；扬声器AbstractThis thesis focuses on the development and design of the electric bicycle SCM of wireless anti-theft alarm based on Monolithic integrated circuit. Through market research and access to relevant information, demonstrated the necessity and feasibility of the design . In the major expositions of the wireless anti-theft alarm for the detailed design of each module process . Design from starting with the design of the overall plan, carrying out the relevant analysis about the radio transceiver modules, signal trigger module, alarm circuit module , selection and exterminating the final package; Protel software is used to map out the final design of the circuit, Through the Protel clearly show the work of various electrical components connecting module, and generate PCB by Protel circuit plans, lay the foundation for welding the PCB circuit boards , according to the Protel circuit ,connecting circuits and hardware debug; products Appearance was designed by using the Pro | E software .The design is used as a control unit SCM, spring switch to trigger signal, wireless transceiver modules for long-distance signal transmission, speakers (or buzzer) for the alarm device. When the wireless transceiver module SCM received a warning signal, go into the early warning status , and when the spring switch vibration impact of the receipt of the outside world, connected to circuit , to enable the alarm warning, in order to deter crime Elements, to realize the purpose of protecting electric bicycles.The topic of electric vehicle development and design wireless anti-theft alarm system are small, compact, technologically advanced, low cost, high productivity, practical, applied to millions of users of electric vehicles.Keywords SCM Wireless Transceiver Module Spring switch Anti-theft Alarm System Loudspeakers目 录1 绪论51.1无线防盗报警器的研究现状51.2无线防盗报警器的研究要求51.3无线防盗报警器的研究意义52 总体方案设计62.1 框架结构体系设计 62.2 各功能模块方案设计72.2.1 无线收发模块7 2211电路原理图7 2212 TX05D红外线反射开关的工作原理72.2.3集成电路PT2262 82.2.4信号触发模块92.2.4.1水银开关92.2.4.2 振动传感器103硬件部分11 3.1 硬件简介113.1.1 AT89C51单片机相关特性及参数介绍113.1.2 硬件安装11 3.2 C语言编程123.2.1 AT89C51单片机软件编程的注意事项123.2.2 C语言编程13结论17参考文献181 绪论1.1无线防盗报警器的研究现状目前市场上出售的防盗报警装置大致有如下几类： （1）防盗报警锁，将报警器与车锁集成，只要内部振动传感器感知到振动，就会立即触发启动锁上报警喇叭报警。这种防盗报警锁使用比较方便，售价也能为大家接受，一般在50元左右，如杰达KL02、新奇特FB8224。但是用户反映使用这种防盗报警锁，发生误报的频率较高，而且发现是误报还得不到解除，同时在锁紧状态下无法人为撤防，造成不必要的干扰。（2）普通防盗报警器，与防盗报警锁相比，这类报警装置体积较小，可独立安装在较为隐蔽的地方，不易被发现而拆卸。其布防、撤防都是通过报警器外壳上的同一开关按钮实现，探测警情信号的也是各种类型的振动传感器，电源一般使用两节7号电池，性能比较稳定，价格在60元左右。（3）遥控防盗报警器，由主机和手持遥控发射器组成，报警喇叭多是只安装在主机上，遥控器的作用主要是设防、撤防和启动报警功能，相当于主机的一个无线遥控电源开关，如新奇特E-12，龙锐lr-007。这类报警器是现在市场上的主流防盗产品，一般灵敏度较高，性能稳定，报警声响可达100分贝以上，基本可以满足一般用户的需要，市场价格在80元左右。漏报率和故障率都较低，但是误报率很高，报警噪音扰民现象严重。（4）无线智能数字报警器，如荣高VA-2型、旭飞报警器。这类防盗报警器一般采用微电脑技术，智能化程度较高，除了能遥控设防撤防、强警寻车外，还具有遥控熄火、自动延时设防和智能记忆等功能。1.2无线防盗报警器的研究要求无线防盗报警器的的研究要求就是体积小，能安装在比较隐蔽的地方，不易被盗贼发现拆卸，而用户又能操作方便；灵敏度较高，性能稳定，漏报率、误报率和故障率都应比较低，报警声应适中，能在有效范围内提醒用户或路人，达到震慑盗贼的目的即可，以免报警声音太大，噪音扰民；价格适中能让普通消费者所接受。1.3无线防盗报警器的研究意义现在市场上有各式各样的防盗报警装置出售，一些高档的智能报警器由于价格过高，用户不愿意为去配置，而得不到推广；另外，也有价格适中、质量可靠的防盗报警器出售，但是此类报警器的报警喇叭一般都只是安装在电动车身上，而完成警情传递任务的主要部件都是振动传感器，其灵敏度较高，致使一些外界环境因素，如刮风打雷，儿童嬉闹等，都有可能使其动作，并触发报警器报警，这种由于误报警带来的噪音污染常常造成不必要的扰民。种种原因使得大部分用户并没有配备防盗报警装置，导致一些不法分子有机可乘，被盗现象日益严重，报警装置作为重要附属配件，其防盗守护的重要作用众所周知。由此，一种低价位、高品质，适合于普通用户的防盗报警器将是市场翘首以盼的。 着眼于解决上述问题，我们展开了一系列调查研究、开发创新工作，希望我们的努力可以在报警器成本与性能之间找到一个最佳平衡点，为用户增加一道理想的安全防线，解除用户的后顾之忧。2 总体方案设计无线防盗报警器的总体方案设计是根据其功能和设计要求，从全局的角度，以系统的观点而进行整体方面的设计，主要包括无线收发模块设计，信号触发模块设计和报警电路模块设计等内容。2.1 框架结构体系设计本设计主要依据下列框架结构（见图2-1）进行设计。AT89C51单片机信号触发模块无线发送模块无线接收模块报警电路模块图2-1 总体框架结构体系其中单片机作为控制单元模块，弹簧开关作信号触发模块，采用远距离无线收发装置作无线收发模块，扬声器（或蜂鸣器）作报警电路模块。当单片机收到无线收发模块发出的预警信号后，进入预警状态，并让弹簧开关在收到外界振动影响后，接通电路使报警器报警，以此来威慑犯罪分子，达到保护的目的。22 各功能模块方案设计本设计各功能模块主要包括无线收发模块，信号触发模块和报警电路模块等，下面将分模块讨论各个模块拟采用方案和最终方案的确定。22.1 无线收发模块通过红外线感应器TX05D对目标区域进行监控。当检测到有物体出现在目标区域时，通过PT2262芯片以及315M芯片发射报警信号。2211电路原理图2212 TX05D红外线反射开关的工作原理一、TX05D它是一种一体化的红外线发射，接收器件，它内部包含红外线发射，接收及信号放大与处理电路，能够以非接触形式检测出前方一定范围内的人体或物体，并转换成高电平信号输出。由于TX05D内部采用了低功耗器件和抗干扰电路，所以工作稳定可靠，性能优良，可广泛应用于各种自动检测，自动报警和自动控制等装置中。二、TX05D的外形和引线见图1，本器件属模块化产品，全部电路焊装在一只 46x32x17mm（不包括安装支架）的塑料盒内。盒的侧面设有状态指示和灵敏度调节孔，一只红色发光管用来指示开关的工作状态，平时熄灭，有反射物时发光。灵敏度调节孔用来调节反射检测距离，顺时针调距离增大，逆时针调距离减小。TX05D通过一条1.5米的双芯屏蔽线做为输出引线，其中红色线为电源正极，白色线为输出端，铜网接电源负极。白色线静态时为低电平，有反射物时输出高电平。实际应用时，如需加长引出线，可选用相同材质的双芯屏蔽线即可。 三、TX05D的电参数：工作电压512V，极限电压15V，工作电流520mA，最大30mA，对应检测距离为0120，当工作电压12V时，输出最大灌电流大于50mA，最大输出电流大于3mA。TX05D的输出端内部电路见图2，由于考虑器件的通用性和输出保护措施，加入了限流保护电路，当外接负载超过额定值时启动保护，自动减小电流输出，以保护组件和外部负载的安全。如用户有特殊需要或批量定货时可申请减去保护电路，以便能直接驱动功率较大的负载，如电机，继电器等。四、TX05D的工作原理：当TX05D接通电源后，即从模块内部的红外线发射管向前方发射38KHZ的调制红外线，一旦有物体或人体进入有效范围内时，红外线就会有一部分被反射回来，被与发射管同排安装的光敏接收管收到并转换成同频率的电信号后，由模块内部电路进行放大，解调，整形，比较处理后，在输出端给出高电平信号。模块的红外线发射能力与工作电压有关。工作电压越高，红外线发射功率越强，检测距离就越远；反之，电压低，检测距离就相对较近。使用时请注意回避正对日光灯（不包括用电子变压器启动的日光灯）。五、TX05D的注意事项：1、在TX05D的前方或侧面不应有大面积的阻挡物或反射物，以免影响其正常工作。2、外界的各种颜色因对红外线的反射效率不同，表现出的检测距离也不一样。如我们站在TX05D的前方，身着浅色（白、灰、黄）和身着深色（黑、蓝、紫）时会造成检测距离的不同，此属正常现象。3、TX05D的检测距离于工作电压有关，电压越高距离越远。4、使用时请注意回避正对日光灯（不包括用电子变压器启动的日光灯）2.2.3集成电路PT2262 PT2262工作原理： PT2262-IR发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态。 Dout输出的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1、OSC2外接的电阻决定载频频率，一般电阻可在430k470k之间选择即可。 PT2262的暂存功能是指当发射信号消失时，PT2262的对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指，当发射信号消失时，PT2262的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。图3是红外发射和接收的典型应用原理图，为了能正确解调出调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入PT2262的信号幅度足够大。PT2262各输出端通过各种接口即可控制相应的负载。 图4是PT2262构成6路发射电路，图中PT2262-IR的VDD是通过按键接通后向芯片供电，这样静态时，PT2262-IR并不耗电，特别适合是电池供电的场合。如果使用电源电压较低（如3V），二极管应选用低压差的型号（如1N60等），工作原理与图3相近，这里不再赘述。 红外与RF射频电路，各有优点，红外电路简单，无需调试（厂家有专业仪器调整频率与灵敏度）。RF射频电路则能隔墙遥控，操作方便。2.2.4信号触发模块2.2.4.1水银开关水银开关（见图2-3），又称倾侧开关，是电路开关的一种，用一个接着电极的小巧容器储存着一小滴水银，容器中多数注入惰性气体或为真空。因为重力的关系，水银水珠会随容器中较低的地方流去，如果同时接触到两个电极的话，开关便会将电路闭合，开启开关。图2-3 水银开关容器的形状亦会影响水银水珠接触电极的条件，例如邮包炸弹使用的会是倒 V 字型的，令收件人在不知情的情况下倾侧邮包，闭合电路、制动爆炸，但送件人（或邮包携带者）则不会。水银开关的原理很简单，在普通固定电路中均可用于信号触发，但在本设计中，电动车无线防盗报警器不可能完全保持水平状态；并且水银对人体及环境均有毒害，不适合在本设计中采用。2.2.4.2振动传感器振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作用主要是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。振动传感器目前广泛应用的报警检测传感器，它内部用压电陶瓷片加弹簧重锤结构检测振动信号，并通过LM358等运放器放大并输出控制信号。当检测到振动大于一定幅度时，动作指示灯点亮，并发出报警，振动检测的灵敏度可以通过灵敏度调节旋钮调节，顺时针灵敏度增加，逆时针灵敏度降低。振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量作为振动传感器的输入量Mi，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量Mt，最后由机电变换部分再将Mt变换为电量E，如图2-4所示。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。振动传感器具有成本低、灵敏度高、工作稳定可靠，振动检测可调节范围大的优点，器件的内部均含有专用的控制芯片,应用非常方便,可直接带动小功率负载,用一只三极管进行电流放大后,即可驱动继电器或报警被大量应用到汽车、摩托车、电动车的防盗系统上，目前80的车辆报警器都用这类传感器。 机械接受部分 机电变换部分 Mi Mt E图2-4 振动传感器振动传感器的性能特点符合本设计的需要，但在元件采购的过程中发现徐州电子市场找不到振动传感器的销售，给本设计的实物制作造成了困难。因此将在第4章音乐集成电路报警模块设计中对信号触发模块的设计做详细介绍。 3 硬件部分本设计采用AT89C51单片机作为本设计的核心，下面将介绍AT89C51单片机的相关特性及参数。3.1.1 AT89C51单片机相关特性及参数介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K字节的可反复擦写Flash只读存储器和128字节的随机存储器，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。3.1.1.1主要特性T89C51单片机引脚图与MCS-51产品指令系统完全兼容 4K字节可反复擦写Flash只读存储器 1000次擦写周期数据保留时间：10年全静态工作：0Hz24Hz三级加密程序存储器1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器6个中断源 可编程串行通道低功耗空闲和掉电模式片内振荡器和时钟电路 3.1.2 硬件安装经过上面对AT89C51单片机相关特性及参数的介绍和前几章所选用电器元件的论述，本设计的硬件安装见图5-3。图5-3 Protel电路图113.2 C语言编程本节将介绍AT89C51单片机在编程时注意事项及本设计的C语言编程。3.2.1 编程方法图5-9 编程电路和校验电路编程前须按图5-9所示设置好地址、数据及控制信号，编程单元的地址加在P1口和P2口的P2.0P2.3（11位地址范围为0000H0FFFH），数据从P0口输入，引脚P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的电平设置见表5-5，PSEN为低电平，RST为高电平，EA/Vpp引脚是编程电源的输入端，按要求加上电压，ALE/PROG引脚输入编程脉冲（负脉冲）。编程时，可采用420MHz的时钟振荡器，AT89C51的编程方法如下：（1）在地址线上加上要编程单元的地址信号；（2）在数据线上加上要写入的数据字节；（3）激活相应的控制信号；（4）在高电压编程方式时，将EA/Vpp端加上+12V编程脉冲；（5）没对Flash存储阵列写入一个字节或没写入一个程序加密位，加上一个ALE/PROG编程脉冲。改变编程单元的地址和写入的数据，重复15步骤，直到全部文件编程结束。每个字节写入周期是自身定时的，通常约为1.5ms.3.2.2 C语言编程本节将介绍该设计的C语言编程14部分。相应的C语言程序流程图见图5-10。开始初始化否否否是是是启动音乐集成电路弹簧开关触发？P0.0为高电平？计数器加1计数器 2 ？启动报警装置计数器清零软件延时6s结束图5-10 C语言程序流程图C语言程序15如下：#include / * item1 * /#include / * item2 * /#define uchar unsigned char / * item3 * /#define uint unsigned intsbit P00=P00; / * item4 * /sbit P27=P27;bit flag=0; / * item5 * /void msec(uint); / * item6 * /void main() / * item7 * / uchar i;for( ; ; ) / * item8 * / if(P00!=1) / * item9 * /flag=flag+1; If(flag=2) flag=0 Msec(6000) / * item6 * / void msec(unint x) / * item10 * /unchar j;while (x-)!=0for (j=0;j125;j+) ; 结论本课题开发设计了一款基于单片机的无线防盗报警器。采用远距离无线收发模块作信号传输，其传输距离远，抗干扰能力强；弹簧开关作信号触发，能有效感应外界振动信号，并接通