【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 紅外檢測(cè) 模塊 方案比較 通過(guò)比較分析可知： 主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器受霧影響嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力比較低，而被動(dòng)式紅外入侵探測(cè)器受環(huán)境的影響較小，它是以 非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路。所以比較有優(yōu)勢(shì)，因此選這種被動(dòng)式的紅外檢測(cè)。 本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用這種 雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu) 。 其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如 22 所示 , 在 VCC 電源端利用 C1和 R2 來(lái)穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò) FET 放大后，經(jīng) 過(guò) C2， R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳?jīng)過(guò) NPN 的轉(zhuǎn)化，輸出 OUT為低電平 。 RSY2 Y1R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2N P NQ1F E TV c c V C C3v 1 2vOUT 圖 22 熱釋電紅外傳感器原理圖 報(bào)警器模塊方案選擇 方案一： 本紅外防盜系統(tǒng) 以 STC15F104E 單片機(jī)為核心， 外接熱釋電紅傳感器，能夠以非接觸方式探測(cè)出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)輸出，平江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 共 46 頁(yè) 時(shí)傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測(cè)區(qū)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號(hào)處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警 。 該設(shè)計(jì)包含 如下結(jié)構(gòu)： 熱釋電紅外傳探頭電路 、報(bào)警 電路、單片機(jī)、復(fù)位電路、 LED 顯示控制電路 及相關(guān)的控制管理軟件組成 ；它們之間的構(gòu)成如 23 所示 。 圖 23 系統(tǒng)框圖 方案二： 該系統(tǒng)以單片機(jī) AT89S52 系列為核心，采用紅外線發(fā)射管和紅外線接收管為發(fā)射和接收裝置，由反相器芯片反相間接控制 CPU工作。在 CPU程序運(yùn)行以后控制輸出口電平使得蜂鳴器器與發(fā)光二極管組成的聲光報(bào)警電路同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。系統(tǒng)原理框圖 如 24 所示 。 復(fù)位電路 紅外檢測(cè)電路 單 片 機(jī) 放大 電源電路 紅外線發(fā)射電路 CPU AT89S52 反相器 聲光報(bào)警電路 紅外接收電路 聲光報(bào)警模塊 LED 發(fā)光顯示 江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 24 系統(tǒng)框圖 方案比較 方案一使用的控制器為 STC15F104E單片機(jī) ，方案二使用的控制器為 AT89S52單片機(jī)，沒(méi)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。與方案二的單片機(jī)相比較， STC15F104E單片機(jī) 功耗低，性能高而且成本不高， 而且 STC的 I/O端口的驅(qū)動(dòng)能力 比 AT單片機(jī)強(qiáng)，而且面積較小，方便安裝， 完全能夠滿足本方案的需求。 綜上所述，根據(jù)對(duì)二種方案的比較以及對(duì)設(shè)計(jì)的紅外報(bào)警系統(tǒng)成本低廉，精確度較高， 驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng) ，安裝比較方便 的要求，選擇方案一來(lái)設(shè)計(jì)本紅外報(bào)警系統(tǒng)。 無(wú)線通信 模塊 的選擇 方案一 :數(shù)據(jù)傳輸主要利用 PIC16F877單片機(jī)對(duì)無(wú)線射頻芯片 L01的控制實(shí)現(xiàn)的。 NRF24L01 是單片射頻收發(fā)芯片其中該電路由采集電路， A/D 轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路，接受天線等的組成。系統(tǒng)原理如 25所示。 天線 天線 模擬信號(hào) 傳感器 濾波放大 A/D 單片機(jī) LO1 單片機(jī) USB 顯示設(shè)備 LO1 江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 25 系統(tǒng)框圖 方案二： 本設(shè)計(jì)采用一種專業(yè)的紅外編碼芯片， PT2272 IP和 PT22622 IR 以及單片機(jī) AT89S51 為核心 ,電路包括 紅外感應(yīng)模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線接收模塊。系統(tǒng)框圖如 26 所示。 圖 26 系統(tǒng)框圖 方案比較 方案一主要采用 PIC16F877 單片機(jī)，由系統(tǒng)框圖可知，它需要 A/D 轉(zhuǎn)換器， USB等的接口，比較繁瑣。方案二是采用 專業(yè)的紅外編碼芯片， PT2272 IP和 PT22622 IR以及單片機(jī) AT89S51 為核心 。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，抗干擾性好，功耗低，外圍電路簡(jiǎn)單，使用起來(lái)比較方便。因此我選擇了第二種方案。 LCD 液晶顯示模塊方案 紅外檢測(cè)電路 單 片 機(jī) 放大 器 無(wú)線發(fā)射 發(fā)光顯示 無(wú)線接收 單 片 機(jī) 顯示 電路 江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 共 46 頁(yè) LCD 可以分為好多種類，一般常見(jiàn)的有 12864 和 1206,12864 的像素是 128*64，能顯示 8*4 個(gè)漢字，也有顯示圖像效果的功能，但是它一般價(jià)格昂貴，不太實(shí)用。而1206 顯示屏則比價(jià)便宜很大眾化，我設(shè)計(jì)的該顯示不需要顯示太多字符，只需要讓主人知道顯示屏上有字母變化就可以了，當(dāng)然 1206 也能滿足我設(shè)計(jì)的要求，因此我采用 1206 顯示屏。 本章小結(jié) 本章主要描述了課題分析與論證方案，包括該 智能防盜報(bào)警器的紅外檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊 、 無(wú)線通信模塊 和液晶顯示模 塊的方案選擇 ，通過(guò)分析都得到了一定的解決。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 共 46 頁(yè) 第 3章 .硬件電路的設(shè)計(jì) 智能 防盜報(bào)警器的硬件組成 智能防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)可劃分為單片機(jī)、紅外檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、復(fù)位模塊和無(wú)線通信模塊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 31 所示。 圖 31 智能防盜報(bào)警器系統(tǒng)框圖 由圖 31 可知，報(bào)警器以 STC15F104E 單片機(jī) 和 AT89S51 為核心，外接熱釋電紅外傳感器，能夠以非接觸方式探測(cè)出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)輸 出。平時(shí)傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測(cè)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)輸出變?yōu)楦唠娖剑烁唠娖捷斎雴纹瑱C(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號(hào)處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號(hào)使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，同時(shí)通過(guò)無(wú)線 通信模塊 將 信號(hào) 發(fā)送給主人 。 復(fù)位電路 紅外檢測(cè)電路 單 片 機(jī) 無(wú)線通信模塊 聲光報(bào)警模塊 單 片 機(jī) 無(wú)線通信模塊 LCD 顯示模塊 江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 共 46 頁(yè) 智能 防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì) 電源設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì) 采用 5V的直流電壓供電 。 發(fā)射模塊采用一個(gè) 12V的干電池供電，因?yàn)榘l(fā)射模塊的芯片 PT2262 靜態(tài)時(shí)基本不耗電，所以采用這個(gè)比較方便。 具體電路圖如 32所示 。具體電路如 32所示 。 圖 32 電源電路圖 紅外 檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 對(duì)于紅外檢測(cè)模塊 ，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化的基于 單片機(jī) STC15F104E 的 檢測(cè) 放大電路 。當(dāng)有人闖入時(shí)，熱釋電紅外傳感器 上安裝的熱敏電阻受到感應(yīng)，對(duì)其熱釋紅外感應(yīng)模塊發(fā)出信號(hào)， 設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，（ 人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平 ）， 然后將電信號(hào)放大傳給單片機(jī) 處理后經(jīng)過(guò)三極管電路放大，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警 。電路圖如 23 所示 。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 23 紅外 檢測(cè)與放大電路 報(bào)警器模塊方 案設(shè)計(jì) 針對(duì)聲光報(bào)警 模塊的 設(shè)計(jì) 是：基于紅外檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)之后，把之前接收到的信號(hào)傳到 單片機(jī) STC15F104E， 經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理， 驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警從而達(dá)到報(bào)警效果。驅(qū)動(dòng)電路將高電平信號(hào)送至放大電路然后 驅(qū)動(dòng) 聲 光 報(bào)警設(shè)備 LS（蜂鳴器） 和 LED，從而達(dá)到聲音報(bào)警的效果。 STC15F104E 的 2腳 4腳為正和負(fù)極，引腳 1,3,5,7,8 引腳都是 I/O 輸入輸出端口。 電路如 34所示 。江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 24 報(bào)警電路 復(fù)位模塊 本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路 。 它是由單片機(jī)的復(fù)位引腳（ RST）引腳上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn) 上電復(fù)位功能。當(dāng)按鍵按下時(shí) LCD 顯示屏開(kāi)始復(fù)位，變成以前的安全狀態(tài)， 電路如 25所示。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 26 復(fù)位電路 晶振 模塊 設(shè)計(jì) 晶振模塊提供時(shí)鐘頻率和單片機(jī)的運(yùn)行速度成正比，時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行的就越快。本設(shè)計(jì)晶振的目的在于使得波特率誤差為零，因?yàn)槊總€(gè)單字節(jié)的指令剛好1us，采用 12MHZ 的晶振，并且使用與其匹配的對(duì)稱電容，接在單片機(jī)的 X1 和 X2引腳上，來(lái)獲得反向振蕩器和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入和輸出， 電路如 26 所示 。 圖 25 晶振電路 無(wú)線通信 模塊 的設(shè)計(jì) 1 無(wú)線通信模塊芯片簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)采用一種專業(yè)的紅外遙控編碼芯片， PT2272 IP和 PT22622 IR 為核心的電路 ,其優(yōu)點(diǎn)是 :由編解碼選通電路 ,使其具有保密性和抗干擾性能 。 6路輸出相互獨(dú)立 ,并具有自鎖功能 。可控制多路使用強(qiáng)電的通信設(shè)備 ,也可控制多路使用弱電的通信電路；還可同時(shí)分別控制多路使用強(qiáng)電、弱電的通信設(shè)備和電路。 PT2272 IP和 PT22622 IR 的引腳圖 江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 26 PT2262IR 圖 27 PT2272IR 本無(wú)線發(fā)射設(shè)備設(shè)計(jì)采用 PT2262IR是編碼芯片 ,它構(gòu)成 6路發(fā)射電路，芯片PT2262的 VDD是通過(guò)按鍵接通后向芯片供電。查資料可知，靜態(tài)時(shí)， PT2262就不耗電，特別適合電池供電。 PT2262模塊與之連接的有一個(gè) DF發(fā)射模塊，它負(fù)責(zé)完成信號(hào)的發(fā)射，信號(hào)輸入到 PT2262的 DOUT（ 17腳）引腳上，然后輸出。最后由 PT2272芯片的 VT（ 17腳）引腳來(lái)接收編碼，進(jìn)行解碼然后完成無(wú) 線通信模塊的發(fā)射和接收， 電路如 310和 311所示。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 210 無(wú)線發(fā)射電路 圖 211 無(wú)線接收電路圖 LCD顯示 模塊 的設(shè)計(jì)