无线报警器控制系统设计.docx
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无线报警器控制系统设计.docx
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无线报警器控制系统设计
无线报警器控制系统设计
摘要:
此课题研究的内容主要是无线接收、系统控制、和解决一般报警系统可预见的防范措施。
这里所设计的系统结构主要红外探测接收模块,发射模块,报警系统控制中心组成。
红外接收电路集红外光遮挡、触摸报警双重功能于一体,具有隐蔽性强、警戒距离远、灵敏度高、报叫响高等优点。
系统控制采用AT89C2051及PT2272/2262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。
关键词:
红外探测;无线接收与发射;灵敏度高;报叫响亮
1系统设计方向及目标
1.1工作原理及组成部分
红外探测发射电路使用IC555多谐振荡器、发光指示电路和红外光发光驱动电路组成。
接收电路红外光电转换器、放大电路、单音译码电路、跟随器、可控硅触发电路和音响报叫电路等。
采用红外光无阻挡地照射在红外接收管VD1、VD2的接收窗口上。
发射电路中的VD1,VD2发出两束相距10cm的载波为14Hz的调制红外光,并直射在接收电路的VD1、VD2管上。
如有人闯入照射区,系统自动发出警示音。
系统控制采用AT89C2051及PT2272/2262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。
(主要功能介绍见硬件设计)
1.1.1设计框图(a)
1.2入侵探测器选型
入侵探测器根据环境情况分为三种:
在室温下使用的、在一般条件下使用的以及在室外严酷环境中使用的。
按照在正常条件下平均无故障工作时间(MTBF),入侵探测器分为四级:
A级(1000h)、B级(5000h)、C级(2000h)和D级(6000h)。
入侵探测器在正常气候条件下连续7天工作应不出现误报和漏报现象,其灵敏度和探测范围的变化不应超过10%。
2红外发射与接收的编码方式
2.1无线发射编码方式及原理
无线发射框图如下图(c)
数据码、地址码以及同步码构成了编码芯片PT2262发出的编码信号,当这个编码信号发出后,信号由解码芯片PT2262接收,其中,两次比较核对地址码后,才将高电平由VT脚输出,与此同时,高电平也由其他相应的数据脚发出,假若按键一直被发送端按住不放,编码芯片也会一直是工作状态,连续发射信号。
当发射机没有任何按键按下时,PT2262不接通电源,基17脚输出为低电平,所以315MHz的高频发射电路不工作;相对应的,当发射机有按键按下时,PT2262得电工作,其第17脚步输出经调制的串行数据信号,当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振,并将等幅高频信号一起发射,当17脚输出的数字信号,从而对高频电路完成幅度键控(ASK调制)相当于调制度为100%的调幅。
2.2接收的编码方式
接收原理图如上:
图(d)
地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示,两个窄脉冲表示“0”;两个宽脉冲表示“1”;一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空.PT2262/2272是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,是目前在无线通讯电路中作地址编码识别最常用的芯片之一。
PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出。
2.3解码原理
PT2262每次发射时至少发射4组字码,2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码时才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。
因为无线发射的特点,第一组字码非常容易受零电平干扰,往往会产生误码,所以程序可以丢弃处理。
下面我们来仔细看一下PT2262的波形特征:
振荡频率f=2*1000*16/Rosc(kΩ)?
?
kHz?
?
?
?
其中Rosc为振荡电阻这里我们选用的是一种比较常用的频率f≈10kHz,Rosc=3.3MΩ(以下同)。
T2262每次至少发送4次编码,首先我们可以通过检测11ms宽度的同步码头,有码头才开始进行编码。
解码,无码头则继续等待。
当收到码头时,还要检测是否已经收到过码头,若无,则丢弃第一次编码的信号,以防止误码。
2.4软件设计
3单片机
3.1AT89C2051单片机性能及原理
At89C2051是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含2kbytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128bytes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。
图形如下:
同时此单片机的时钟频率可以为零,即具备可用软件设置的睡眠省电功能,系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口,系统唤醒后则进入继续工作状态继续工作。
在省电模式中,片内RAM将被冻结,时钟停止振荡,所有功能停止工作,直至系统被硬件复位方可继续运行。
3.2AT89C2051单片机参数介绍
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
1.主要特性如下。
(1)8031CPU与MCS-51兼容。
(2)4K字节可编程FLASH存储器(寿命:
1000写/擦循环)。
(3)全静态工作:
0Hz-24KHz。
(4)三级程序存储器保密锁定。
(5)128*8位内部RAM。
(6)32条可编程I/O线。
(7)两个16位定时器/计数器。
(8)6个中断源。
(9)可编程串行通道。
(10)低功耗的闲置和掉电模式。
(11)片内振荡器和时钟电路。
3.3I/O口的内部结构
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
3.4振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
3.5芯片擦除:
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。
此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下,CPU停止工作。
但RAM、定时器、计数器、串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。
AT89C2051是一带有2KBFLASH可编程、可擦除只读存储器(EEPROM)的低电压、高性能8位CMOS微型计算机,引脚如上图。
.主要性能:
.和MCS-51产品兼容;
.2KB可重编程FLASH存储器(1000次);
.2.7-6V电压范围;
·全静态工作:
0Hz-24KHz
·2级程序存储器保密锁定
·128*8位内部RAM
·15条可编程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
·直接LED驱动输出
·片内振荡器和时钟电路
.片内模拟比较器
结束语
系统控制采用AT89C2051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。
此课题实现了红外探测;无线接收与发射;其灵敏度高;报叫响亮。
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[5]张默晗,张北,王天亮.无线信号传输装置及传输方法[Z].CN101694740A,2010.
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- 无线 报警器 控制系统 设计