【文章內(nèi)容簡介】 上設(shè)計具有以上特點的防盜報警產(chǎn)品， 實現(xiàn)農(nóng)田的管理智能化 。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 傳統(tǒng)的果園防盜報警多采用養(yǎng)狗看護、在布防對象四周種植帶刺鋒利的植物、拉上通電鐵絲等方式，養(yǎng)狗防盜作用并不明顯，植物防盜占用土地并且與農(nóng)作物競爭養(yǎng)分，通電鐵絲防盜容易發(fā)生重大事故。在果園防盜中最常用的是斷線型防盜報警，即在果園四周順著地勢圍一圈串聯(lián)的防盜器布控導(dǎo)線，一旦線斷開 則馬上響鈴報警，但果園布線工作量繁重并且容易被入侵者發(fā)現(xiàn)，斷線成本也相應(yīng)提高 [5]。因此在了解國內(nèi)外安防技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國葡萄園的實際情況，以滿足當(dāng)代果農(nóng)防盜要求，并充分考慮了該系統(tǒng)的經(jīng)濟適用性以及穩(wěn)定可靠性，能具體實現(xiàn)有效報警的目的來確定的基于單片機與無線傳輸?shù)姆辣I報警系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)主要針對葡萄園設(shè)計的，其主要實現(xiàn)的功能：當(dāng)葡萄園有闖入者被傳感器監(jiān)測模塊檢測到時，系統(tǒng)被觸發(fā)，然后通過無線傳輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)遠距離報警。 總結(jié)以上，系統(tǒng)的功能需求如下： 1)系統(tǒng)應(yīng)有效檢測入侵者，不要將 動物與人混淆，不能打擾果園正?；顒?，能區(qū)分風(fēng)等外界因素，避免引起誤報，保證報警準(zhǔn)確率。 2)系統(tǒng)應(yīng)具備可靠性高的特點，保證系統(tǒng)盡可能的不發(fā)生錯誤，即便發(fā)生也方便恢復(fù)。 3)系統(tǒng)要能夠?qū)崟r的發(fā)送以及接收信號，當(dāng)檢測到警情時系統(tǒng)能夠發(fā)出聲光報警以警告入侵者，然后在用戶終端發(fā)出聲音報警并且顯示報警具體位置。 4)系統(tǒng)應(yīng)具有一定的實時性。 5)系統(tǒng)的適應(yīng)性和可擴展性要高，在很多場合都可以運用該防盜報警系統(tǒng)，所以要求能夠在不同的工作環(huán)境良好的適用，可以隨具體需求來選擇檢測傳感器。 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)由 可以采集遠端偷盜信息的警情控制模塊 、 傳遞遠端警情信息的無線傳輸模塊 和 以 單片機為核心的終端報警模塊 三大部分組成。前端警情采集控制模塊 主要是通過單片機根據(jù)傳感器傳回的偷盜信息作出相應(yīng)的報警控制 ；無線傳輸模塊即以無線通信的方式實現(xiàn)信息的傳輸工作 [6]；終端報警控制模塊包括單片機控制與聲顯報警模塊，圖 21 4 是終端的硬件結(jié)構(gòu)， 圖 22 是我設(shè)計的 PCB 原理圖 。傳感器檢測模塊主要 用于檢測周圍的偷盜信息并傳送給單片機 ，單片機將傳感器檢測到的外界信號進行判斷處理，信號異常則進行聲光報警（ 蜂鳴器發(fā)出報警聲、閃光燈進行頻閃），再由無線收發(fā)模塊進行信息的傳輸，終端單片機對無線傳輸模塊送來的信號進行檢測判斷，異常則馬上進行聲顯報警（蜂鳴器發(fā)出報警聲、液晶顯示器顯示報警地點）。 圖 21 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 圖 22 系統(tǒng)硬件電路組成 PCB 圖 遠端警情采集控制模塊 采集單元主要包括 SW4 常閉型震動傳感器和 HCSR501 人體感應(yīng)模塊。它們是整個防盜報警系統(tǒng)的最前端，完成檢測報警信號并觸發(fā)系統(tǒng)報警的工作。 控制單元選用 STC89C52 單片機， 完成的工作主要是控制遠端系統(tǒng)的運行并采集遠端周圍的偷盜信息，控制無線傳輸模塊 ， 使無線傳輸模塊將信息發(fā)送到終端控制系統(tǒng)供 傳感器 傳感器 傳感器 傳感器 信號調(diào)理 信號調(diào)理 信號調(diào)理 信號調(diào)理 多 路 選 擇 蜂鳴器 amp。閃光燈 報警 聲光 amp。液晶顯示 報警 單片機 89C52 單片機 89C52 無線接收器nRF24L01 無線發(fā)射器nRF24L01 SW4 常閉型震動傳感器 HCSR501 人體感應(yīng)模塊 amp。 5 其使用 。 圖 23 遠端采集控制總電路 (1)傳感器選型 現(xiàn)代葡萄園種植方式跟傳統(tǒng)葡萄種植管理方式有所區(qū)別，葡萄園的四周和各行植株之間都會均勻埋入水泥柱，然后在水泥柱上繞上鐵絲，以方便葡萄植株的攀爬以及定型，并且可以在果實成熟階段緩解葡萄植株掛果時的承重壓力，基于這樣的種植模式，防盜報警的感應(yīng)裝置可以方便的固定于水泥柱與鐵絲架上。 在該防盜報警系統(tǒng)設(shè)計中，傳感器考慮采用 SW4 常閉型震動傳感器以及 HCSR501 人體感應(yīng)模塊 ，對所要采集的振動信號和人體信號進行檢測 。為了盡量避免誤報的 情況，當(dāng)兩種傳感器均檢測到相應(yīng)信號時，系統(tǒng)才被觸發(fā)。下面針對方案中所選擇的 SW4 常閉型震動傳感器以及 HCSR501人體感應(yīng)模塊進行簡單的介紹。 SW4 常閉型震動傳感器模塊 可以感應(yīng)各個方向的震動，并將震動轉(zhuǎn)為數(shù)字信號供單片機使用。它能夠工作在很寬的溫度范圍，基本適應(yīng)所有需要用到芯片的地方；比較輕便，安裝簡單，方便使用 ； 可人為調(diào)節(jié)監(jiān)測范圍大小 。 因此，此芯片具有靈敏度高、抗干擾能力強、易于安裝使用等優(yōu)點 [7]，適用于各種使用震動信號作為報警信號的情況，如地震報警、智能小車、門鈴等。常閉型震動位移傳感器 相比較于其他類型的震動位移傳感器具有更多的優(yōu)點，它的觸發(fā)時間更長，因此該傳感器的輸出信號可以直接用來驅(qū)動繼電器模塊。 SW4 常閉型震動傳感器模塊實物圖與原理圖如圖 24 以及圖 25 所示。 圖 24 SW4 常閉型震動傳感器模塊實物圖 6 圖 25SW4 常閉型震動傳感器模塊原理圖 HCSR501 人體感應(yīng)模塊是以熱釋電紅外線技術(shù)為基礎(chǔ)的自動控制模塊，它可以檢測人體發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號輸出 [8]。探頭采用的是 LHI778 ，具有高的靈敏度以及可靠性，一般工作于超低的電壓下，溫度適應(yīng)范圍寬 ，利用紅外輻射的熱輻射作用引起元件本身的溫度變化檢測信號，靈敏度與波長無關(guān)，所以應(yīng)用領(lǐng)域廣，廣泛應(yīng)用在安防產(chǎn)品、人體感應(yīng)玩具、人體感應(yīng)燈具、工業(yè)自動化控制等電子產(chǎn)品中 [9]，特別是由干電池供電的自動控制產(chǎn)品。 HCSR501 人體感應(yīng)模塊實物圖與原理圖如圖 26 以及圖 27所示。 圖 26 HCSR50 人體感應(yīng)模塊實物圖 圖 27 HCSR50 人體感應(yīng)模塊原理圖 (2)單片機選型 單片機是一款 高 度 集成的控制 芯片 ， 它 集成了 微型 計算機多數(shù)的功能， 由于它的 高集成度使得單片機 的 體積小 、 結(jié)構(gòu)緊湊。 可 用于眾多智能 化工具。 單片機的特點： 1)集成 度高 ，體積小，穩(wěn)定性高，可靠性強。 2)在軟件編寫過程中使用匯編或 C 語言，有著好的開發(fā)性能，縮短了開發(fā)的周期，增強了控制功能。 3)電能損耗低、安全的低電壓，而且掉電之后具有保存功能。 4)適用范圍廣，調(diào)試靈活度高。有較為典型并規(guī)范的系統(tǒng)擴展及配置，易組成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 7 5)具有良好的性價比。 在過去為了實現(xiàn)控制電路的目的，通常要使用復(fù)雜的模擬電路、數(shù)字電路和繼電器組合起來，不僅體積大，組裝復(fù)雜，而且缺乏一定的穩(wěn)定性，單片機問世后這些問題得到了解決 ，使用單片機以及一些簡單的外圍單路就可以解決復(fù)雜的控制問題，因為現(xiàn)在可以使用軟件改變單片機內(nèi)部的程序來實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)模轉(zhuǎn)換問題?？焖侔l(fā)展的軟件技術(shù)和大量出現(xiàn)的軟件系列產(chǎn)品，極大地簡化了硬件電路。 對于本系統(tǒng)來說 ,微控制器的選擇是系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)之一 ,在現(xiàn)階段市場上各種單片機器件中， 51 系列的微型控制器由于其操作簡單， 是大多數(shù)設(shè)計者的首選 。像一個性能比較高的控制器如 DSP 等，由于成本太高基本不被使用； PIC 和 430 等單片機也能夠滿足本設(shè)計的需求 ,但是對于我們來說，廉價的 51 已經(jīng)足夠了，為了保證不浪費 [10]，最終決定選擇使用 STC89C52RC，雖然 這款單片機在運行速度上不如 16 位 的單片機，但是 對于本系統(tǒng) 來說 ， 51 單片機 豐富的硬件資源已足夠 完成 本系統(tǒng)的設(shè)計 ， 而且它的成本最低，可靠性高，并且能最為有效的利用資源，因此 選擇 STC89C52RC 作為本系統(tǒng)的主控芯片是最佳選擇 。 STC89C52RC 一款高性能、 低成本