【文章內(nèi)容簡介】 說明書（論文） 7 第 2 章 系統(tǒng) 總體設(shè)計方案 防盜報警系統(tǒng)一般是由入侵探測器、防盜報警控制器和接警中心（硬件加軟件）組成。它的最簡單形式是本地（家庭、單位）報警系統(tǒng) ，它的組成部分是入侵探測器和本地報警控制器，以及聲光報警器。 該系統(tǒng)設(shè)計方案有以下兩種： 方案一 ： 利用固定點電話聯(lián)網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)來實現(xiàn)家庭防盜報警，該系統(tǒng)由編程主機、探測器、門磁和遙控器組成，一旦發(fā)生警情，能把報警信息通過郵電通訊網(wǎng)絡(luò)瞬間遠程傳輸?shù)接脩粼O(shè)定的固定電話上，同時向接警中心報告，中心聯(lián)網(wǎng)電腦可通過電子地圖、數(shù)據(jù)庫、電腦語音提示、監(jiān)聽現(xiàn)場情況，顯示發(fā)生警情的單位、地址、方位、發(fā)案時間、所轄派出所（巡邏大隊）經(jīng)歷分布，及時調(diào)動警力做出快速處理。 方案二 ： 通過傳感器檢測家庭安全隱患，把檢測結(jié)果送入單片機 ，通過單片機控制GSM Modem 向預(yù)先設(shè)定好的手機號碼發(fā)送報警信號，在設(shè)計的報警系統(tǒng)中，不僅可以通過防盜傳感器發(fā)送防盜報警信號，同時配備了 HD7279 鍵盤來自己設(shè)置報警手機號碼和 315MHZ 條幅遙控器來實現(xiàn)用戶在進入防區(qū)前或離開防區(qū)后能對系統(tǒng)的布、撒防狀態(tài)進行改變。 通過比較，方案二能滿足我們實時快捷的要求，更加簡單有效，固本設(shè)計選擇方案二。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 8 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 主電路采用 AT89S52，由于 AT89S52 內(nèi)含 8KB 容量，因此在設(shè)計中不需要外擴RAM，硬件電路主要有鍵盤接口電 路，時鐘電路，電源電路、發(fā)射接收電路、傳感器采集信號電路等組成。 電路原理框圖如圖 31 所示 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖 32 單片機的電源電路 由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對電源電路的要求就是能夠提供儲蓄穩(wěn)定滿足負載要求的電能，所以一般需要單獨設(shè)計電源電路，單片機電源中應(yīng)盡量較少紋波，電壓要恒定，且單片機復(fù)位電路要穩(wěn)定、可靠、固然需要設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源給單片機供電，先經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)為 9 伏的交流電，再通過橋堆 2W10 對輸入的 9 伏的交流電 進行整流，然平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 9 后通過電容過濾，穩(wěn)定器進行穩(wěn)壓，使后續(xù)電路的電壓穩(wěn)定為 5 伏電源指示燈亮，說明該模塊正常工作，單片機的電源電路如圖 32 所示。 后備電源 為了防止竊賊在進入防區(qū)之前將系統(tǒng)的供電交流電源切斷，系統(tǒng)必須能夠在交流電源被切斷后繼續(xù)正常運行一段時間，本系統(tǒng)采用 12V/7AH 的鉛酸蓄電池作為后備電源，這就給系統(tǒng)設(shè)計提出了一個繼續(xù)解決的問題：就是蓄電池的充電電源管理問題。 由于鉛酸蓄電池在過充情況下電解液會發(fā)生氣化現(xiàn)象，導(dǎo)致蓄電池的壽命降低 ，蓄電池在充滿電時，蓄電池的電壓大概在 左右，在 欠壓時電壓大概在 左右，根據(jù)這個特點，本人發(fā)現(xiàn)此充放電特性符合滯回比較器的傳輸特性，即將滯回比較器的上限閾值設(shè)為 ，下限閾值設(shè)定為 ，當充滿電后，使滯回比較器控制繼電器將充電限流電阻切換到較大的限流電阻上；當放電到 時，滯回比較器控制繼電器將限流電阻切換到較小的限流電阻上，并且保障系統(tǒng)正常工作電流要小于快充充電電路的電流，而大于慢充充電電路的電流。這樣就能保證滯回比較器始終工作在— 的滯回帶內(nèi)，即保證蓄電池既不欠壓又不過充。 滯回比較器： 有滯回特性，具有抗 干擾能。從反相輸入端輸入的滯回比較器電路如圖 33 所示，電路中引入了正反饋。 圖 33 滯回比較器電路 圖 圖 34 電壓傳輸特性 圖 電路參照系統(tǒng)設(shè)計圖紙電源部分 滯回比較器工作原理： 從集成運放輸出端的限幅電路可以看出， uo=177。 Uz。集成運放 反相輸入端電位，同相輸，入端電位 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 10 根據(jù) “ 虛短 ” . 就是閾值電壓，因此得出 求出的 當 ， 因而 uo=+Uz 所以 當因而 uo=Uz，所以 可見， uo 從 +Uz躍變?yōu)?Uz 和 uo 從 Uz躍變?yōu)?+Uz 的閾值電壓是不同的，電壓傳輸特性如上 圖 34 所示。 時鐘電路 單片機時鐘電路如圖 35所示 圖 35單片機時鐘電路圖 該模塊使用 的晶振和兩個 30PF 的電容來實現(xiàn)的，它為單片機提供工作時的時鐘脈沖，沒有該模塊單片機將不能正常工作。晶振和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容。更好的保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。 系統(tǒng)的時鐘電路 為了實現(xiàn)發(fā)生警情時，對發(fā)生警情的時間進行記錄， 且為了保證系統(tǒng)的可靠運行，要求系統(tǒng)進行自檢并定時上報系統(tǒng)運行狀態(tài)，因此需要系統(tǒng)具有實時時鐘功能。本設(shè)計選用了 DS12887 實時時鐘芯片。時間和日歷信息通過讀相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)來獲取，時間、日歷和定時鬧鐘通過寫相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)設(shè)置或初始化，其字節(jié)內(nèi)容可以是十進制或 BCD形式。時間可選擇 12小時制或 24小時制，當選擇 12小時制時，小時字節(jié)高位為邏輯平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 11 “1” 代表 PM。時間、日歷和定鬧字節(jié)是雙緩沖的，總是可訪問的。每秒鐘這 10 個字節(jié)走時 1 秒，檢查一次定鬧條件，如在更新時，讀時間和日歷可能引起錯誤。三個字節(jié)的定鬧字節(jié)有兩種使 用方法。第一種，當定鬧時間寫入相應(yīng)時、分、秒定鬧單元，在定時允許、鬧鐘位置高電平的條件下，定鬧中斷每天準時起動一次。第二種，在三個定鬧字節(jié)中插入一個或多個不關(guān)心碼。不關(guān)心碼是任意從 C到 FF 的 16 進制數(shù)。當小時字節(jié)的不關(guān)心碼位置位時，定鬧為小時發(fā)生一次由于相線小時和分鐘定鬧字節(jié)置不關(guān)心位時，每分鐘定鬧一次；當三個字節(jié)都置不關(guān)心位時，每秒中斷一次。 時鐘芯片與單 片機的連接如圖 36所示 圖 36時鐘芯片與單片機的連接圖 DS12887 采用 CMOS 技術(shù)制成，把時鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關(guān)電路集于芯片內(nèi)部。 采用 DS12887 芯片設(shè)計的時鐘電路勿需任何外圍電路并具有良好的微機接口。 DS12887 芯片具有微軾耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘場合中。其主要功能如下： 1. 內(nèi)含一個鋰電池，斷電情況運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。 2. 計秒、分、時、天、星期、日、月、年，并有閏年補償功能。 3. 二進制數(shù)碼或 BCD 碼表示時間、日歷和定鬧。 4. 12 小時或 24 小時制， 12 小時時鐘模式帶有 PWM 和 AM 指導(dǎo)有夏令時功能。 5. MOTOROLA5 和 INATAEL 總線時序選擇。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 12 6. 有 128 個 RAM 單元與軟件音響 器，其中 14 個作為字節(jié)時鐘和控制寄存器， 114字節(jié)為通用 RAM，所有 ARAM 單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護功能。 7. 可編程方波信號輸出。 8. 中斷信號輸出 (IRQ)和總線兼容，定鬧中斷、周期性中斷、時鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進行測試。 信號采集電路 紅外檢測電路主要由紅外檢測探頭 SDO2 和 BISSOOO1 信號處理電路組成。信號檢測電路如圖所示 圖 37紅外檢測電路圖 配以濾波鏡片和阻抗匹配用場效應(yīng)管組成的紅外傳感器，亦非接觸方式測出來自人體的紅 外輻射并將其轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng) BISS0001 中的運放 N1 的前置放大、運算放大器N2 的第二級放大，經(jīng)直流點位抬高為內(nèi)置電壓 Um 后送到由比較器 N N5 組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號 Us。由于內(nèi)置電壓 UH=、 UL=，當 UDD=5V 時，可有效地抑制 +1V 的噪聲干擾。 N3 作為條件比較器，放輸入電壓 Uc 小于內(nèi)置電壓 UR（ =）時， N3 輸出為低電平封住了 Us 詳細急跌送。而當 UcUr 時， N3輸出為高電平打開與門 N7，此時若有觸發(fā)信號 Us的上跳變前沿到來，側(cè)可啟動延時定時器同時Uo 輸出為高電平。比較器的域值選取很重要，域值太低易誤報，抬高側(cè)靈敏度低。在定時周期 Tx內(nèi)， BISS0001 的輸出端 2 為高電平，則晶體管 VT1 飽和導(dǎo)通，其集電極為低電平，經(jīng)這一信號送到由單片機及無線發(fā)射電路組成的編碼及無線發(fā)射電路，接到編碼用的單片機的 口，單片機將該探頭編碼后通過無線發(fā)射；在 Tx結(jié)束時， BISS0001進入封鎖周期 Ti，其輸出端變?yōu)榈碗娖剑w管截止，其集電極為高電平。 BISS0001的 1 腳（ A 端）與電源連接，使信號檢測電路處于重復(fù)觸發(fā)。 Tx 定時間隔可由 BISS0001的 3 腳和 4腳上所接 的電阻和電容來確定。信號檢測探頭仰角可在 120 度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 13 并通過改變仰角來進行實際探測距離的調(diào)節(jié)，我們可通過實際測試來調(diào)整，也可以調(diào)整信號檢測電路中的可調(diào)電阻 RP來調(diào)整探頭的檢測距離，本設(shè)計電路可探測距離為 30m. 復(fù)位電路 圖 38復(fù)位電路 該部分完成 AT89S52 的復(fù)位，采用按鍵復(fù)位的方式，它與單片機的 RST 引腳相連，當單片機出現(xiàn)死機或希望它復(fù)位的情況下，該電路就會作用，同時它也具有上電復(fù)位的功能。其電阻 R1為 200 歐姆， R2 為 1K歐姆，電容為 22uf。 外圍芯片少，與 CPU 僅有 4線串行通信，大大的節(jié)省了 CPU I/O 口的資源。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 14 圖 39鍵盤顯示電路圖 HD7279 內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受 BCD 碼或 16進制碼，同時具有兩種譯碼方式。此外還具有多種控制指令，如左移、右移、閃爍、消隱、段尋址等； HD7279 具有片選信號可方便的實現(xiàn)多余 8位的顯示或多于 64 鍵盤接口。鍵盤顯示電路如圖 39所示 通信電路 發(fā)射接收電路 圖 310 發(fā)射接收電路 圖 311 無解碼電路 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 15 為了實現(xiàn)用戶 在進入防區(qū)前或離開防區(qū)后能對系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進行改變，本設(shè)計選用了 315M 調(diào)幅遙控器，該遙控器具有以下優(yōu)點： 1. 工作在業(yè)余頻段，不用花錢購買頻點； 2. 有效距離遠，一般可達 200－ 1000 米； 3. 有豐富的地址碼供用戶選擇，由于遙控器和遙控器接收板上應(yīng)用的PT2262/PT2272 編解碼芯片對都提供 8 位三態(tài)的編解碼狀態(tài)，也就是說有 3 的 8次方地址碼可供用戶選擇，足以滿足小區(qū)內(nèi)所有用戶的防盜報警布、撤防應(yīng)用。 發(fā)射、接收電路無解碼電路圖分別如 310 圖、 311 圖 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 16 GSM模塊 與通信模塊 的連接 GSM 與單片機的連接如圖 312所示 圖 312 GSM 與單片機的連接圖 HRH GSM Modem 內(nèi)嵌高可靠性的 GSM 引擎（ GSM cellular Engine） 和 52單片機系統(tǒng)，標準串行接口和精簡的軟件接口協(xié)議，與單片機通過串口連接，由于 HRH GSM 模塊有 9 個外接引腳針，經(jīng)過變換放大與單片機的串行通信接口連接，以半雙工的工作方式，來進行通信和控制。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 17 第 4 章 系統(tǒng)硬件選擇 主控芯片單片機的選擇 20 世紀 80 年代以來，單片機的發(fā)展非常迅速，就單片機而言， 世界上一些著名的計算機廠家已投放市場的產(chǎn)品就有 50 多個系列，數(shù)百個品種。目前世界上較為著名的8 位單片機的生產(chǎn)廠家和主要機型如下： 美國 intel 公司： MCS51 系列及其增強型系列 美國 Motorola 公司： 6801 系列和 6805 系列 美國 Atmel 公司： 89C51 等單片機 美國 Zilog 公司： Z8 系列及 SUPER8 美國 Fairchild 公司： F8 系列和 3870 系列 美國 Rockwell 公司： 6500/1 系列 美國 T1（德克薩司儀器儀表）公司： TMS7000 系列 NS(美國國家半導(dǎo)體 )公司： TMS7000 系列 盡管單片機的品種很多，但是在中國使用最多的還是 intel 公司的 MCS51 系列單片機和美國的 Atmel 公司的 89C51 單片機。 MCS51 系列單片機包括三個基本型 803 8051/8751。 8031 內(nèi)部包括一份 8 位 CPU、 128 個字節(jié)， 21 個特殊功能寄存器（ SFR）、 4 個 8 位并行 I/O 口、 1 個全雙工串形口、 2 個 16 位定時器，但片內(nèi)無程序 存儲器，外擴 EPROM 芯片。比較麻煩，不予采用。 8051 是在 8031 的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成有 4KB RO