【文章內(nèi)容簡介】 熱釋紅外線報警系統(tǒng)設(shè)計 –6– 熱釋傳感器輸出的交變信號，其幅度大于 U2，小于 U1，才能使比較器輸出高電平，反之為低電平，而前級放大電路輸出的基本電壓為 1/2VDD ，在 U1 和 U2之間，比較器輸出為零。 U1 和 U2 越靠近 1/2 VDD ,即 U2U1 越小，電路越靈敏，但是容易 產(chǎn)生噪聲的干擾。 為了使報警信號產(chǎn)生足夠長的時間，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)設(shè)計中采用了555 單穩(wěn)態(tài)延時電路。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點是電路 有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)狀態(tài)。在觸發(fā)信號作用下，電路將由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，由于電路中 RC延時環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過一段時間后，電路會自 動返回到穩(wěn)態(tài)，并在輸出端獲得一個脈沖寬度為 tw 的矩形波。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，輸出的脈沖寬度 tw，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時間，其長短取決于電路的參數(shù)值。 555 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的波形如圖35。 圖 35 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器結(jié)構(gòu)和波形 在充電的瞬間 ，電源＋ VDD→ R→ C→ 地，對電容充電，充電時間常數(shù) T＝ RC。當(dāng)電容兩端電壓 Vc 上升到（ 2/3） VDD后， 6 端為高電平，輸出 Vo變?yōu)榈碗娖剑烹姽?VT導(dǎo)通，定時電容 C 放電 ， 電路進入 穩(wěn)態(tài) ， Vo 為低電平的狀態(tài)。 若觸發(fā)器輸入端報警信號（ Vi1/3VDD），觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，電路進入暫時穩(wěn)態(tài)， Vo輸出高電平，放電管 VT截至。當(dāng)電容 C充點至 Vc=2/3VDD 時，電路又發(fā)生翻轉(zhuǎn)， Vo為低電平，放電管 VT導(dǎo)通，電容C放電，電路恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)， 重復(fù)上述過程 ，達到延時信號的作用。 熱釋紅外線報警系統(tǒng)設(shè)計 –7– 4 編 解 碼電路 為實現(xiàn)多路無線報警，擴大監(jiān)測的范圍，需要對報警信號進行編碼后在進行發(fā)射。在這部分中采用的使 PT2262/PT2272 這對編碼 解碼芯片。 PT2262/PT2272 是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路， PT2262/PT2272 最多可有 12位 (A0A11)三態(tài)地址端管腳 (懸空 ,接高電平 ,接低電平 ),任意組合可提供 531441地址碼 ,PT2262最多可有 6位 (D0D5)數(shù)據(jù)端管腳 ,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17腳串行輸出，可用于無線發(fā)射電路。 如圖 41所示 ： 圖 41 pt2262 和 pt2272 引腳圖 PT2262 及 PT2272 編碼芯片個引腳的設(shè)置如下表 41和 42 所 示： 表 41 Pt2262 引腳設(shè)置 名稱 管腳 說 明 A0A5 16 地址管腳 ,用于進行地址編碼 ,可置 “0”,“1”,“f”( 懸空 ) D0D5 7 1013 數(shù)據(jù)輸入端， 本設(shè)計中采用 A11/D0口作為數(shù)據(jù)輸入端 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源負端（－） TE 14 編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效； OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2所接電阻決定振蕩頻率； OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端； Dout 17 編碼輸出端（正常時為低電平） 熱釋紅外線報警系統(tǒng)設(shè)計 –8– 表 42 Pt2272引腳設(shè)置 名稱 管腳 說 明 A0A5 16 地址管腳 ,行地址編碼 ,可置為 “0”,“1”,“f”( 懸空 ),必須與 2262一致 ,否則不解碼 D0D5 7 1013 做為數(shù)據(jù)管腳 ,只有 在地址碼與 2262一致 ,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與 2262數(shù)據(jù)端對應(yīng)的高電平 ,否則輸出為低電平 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源負端（－） DIN 14 數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端 OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2所接電阻決定振蕩頻率； OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端； VT 17 解碼有效確認 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)） 編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個的碼字，解碼芯片 PT2272 接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次 比較核對后， VT 腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平當(dāng)發(fā)射機沒有按鍵按下時， PT2262 不接通電源，其17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時， PT2262 得電工作，其第 17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號， 當(dāng) 17 腳為低平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262 的 17腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為 100％的調(diào)幅。 其外圍電路如圖 42示： 圖 42 pt2262 和 pt2272 連接圖 熱釋紅外線報警系統(tǒng)設(shè)計 –9– 5 收發(fā)電路設(shè)計 由于編碼后的數(shù)字信號不能直接進行傳輸，要借助調(diào)制設(shè)備設(shè)備，將數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)成數(shù)字頻帶信號進行傳輸。用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，使基帶信號的功率譜（頻譜）搬移到較高的載波頻率上，這種信號處理方式稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制分為三種基本方式：幅度鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）。調(diào)制后的數(shù)字信號還需要解調(diào)，放大等環(huán)節(jié)變?yōu)榛鶐盘柌拍鼙焕?。本系統(tǒng)設(shè)計采用的是 ASK 的調(diào)制解調(diào)方式，其設(shè)備簡單，功耗低，適合報警系統(tǒng)設(shè)計。數(shù)字信號的傳輸要借助于無線傳輸設(shè)備進行傳輸，本模塊采用了傳輸性 能比較好的F05C 和 F05J 系列模塊進行無線信號的調(diào)制與傳輸。 F05C 與編碼電路的連接如圖51 示： 圖 51 F05C與 pt2260連接圖 射頻發(fā)射模塊 F05C 技術(shù)參數(shù)： 發(fā)射頻率： 315M 433M 工作電壓： 312V 發(fā)射電流： 210mA 發(fā)射功率： 10mW 頻率穩(wěn)定度： 105?(聲表穩(wěn)頻 ) 工作溫度： 40℃ +60℃ 體 積 ： 8186mm （高 寬 厚 ) 當(dāng)作用距離無需太遠時， F05C 的 使用靈活性， F05C 系列的傳輸速， 10K。由于是 報警電路，在無信號傳入時，收接發(fā)電路是不工作的 ，故可以節(jié)省電源，而且數(shù)據(jù)的傳輸?shù)牧坎皇呛艽螅?F05C 完全可以滿足設(shè)計的需要。 熱釋紅外線報警系統(tǒng)設(shè)計 –10– 6 報警電路設(shè)計 接到無線發(fā)射的信號后，需對信號進行轉(zhuǎn)換為直觀的聲音信號。同時還需對發(fā)生情況進行記錄，以備查詢。在本模塊的設(shè)計中，我們采用了 89C52 系列單片機作為處理器，對信號進行處理 及轉(zhuǎn)換，在報警接收端，通過 Lcd顯示，可以直觀的知道那一路的發(fā)生報警情況，同時，通過 MAX232 轉(zhuǎn)換芯片，將發(fā)生報警情況發(fā)送給計算機，計算機對發(fā)生報警的情況及時間進行記錄。上位機的開發(fā)采用了VB 作為界面設(shè)計的語言。 硬件電路設(shè)計 AT89C52 及其最小系統(tǒng)設(shè)計 AT89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 Vpp。 在發(fā)生報警 后，如需要接觸報警，必須有復(fù)位電路對。同時還要有內(nèi)部時鐘。為此我們設(shè)計了單片機最小系統(tǒng)作為實現(xiàn)報警的基礎(chǔ)條件。如圖 61： 圖 61 本設(shè)計中單片機最小系統(tǒng) 熱釋紅外線報警系統(tǒng)設(shè)計 –11– 單片機內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。通常在引腳 XTALl和 XTAL2 跨接石英晶體和兩個補償電容構(gòu)成自激振蕩器，結(jié)構(gòu)如圖 2 中 Y C1C17。可以根據(jù)情況選擇 6MHz、 12MHz 或 24MHz 等頻率的石英晶體，補償電容通常選擇 30pF 左右的瓷片電容。 單片機小系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電復(fù) 位要求接 通電源后，自 動實現(xiàn)復(fù)位操作。手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機復(fù)位。手動按鍵復(fù)位是通過按鍵將電阻與 VCC 接通來實現(xiàn)。 LCD 顯示模塊 為了更直觀的顯示報警信息，我們設(shè)計了報警信息顯示電路。采用兩個七位LED 數(shù)碼顯示管顯示報警信息。 LED 有共陰極和共陽極兩種接法：共陽極接法是把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時公共陽極接 +5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陰極端輸入低電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平時則不點亮；共陰極接法是把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時公共陰極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陽極端輸入高電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入低電平時則不點亮。在本設(shè)計中采用了共陽極的接法來顯示報警信息。其字形的顯示代碼如表示： 表 61 共陽極 LED數(shù)碼管字形代碼 字型 共陽字形代碼 字型 共陽字形代碼 字型 共陽字形代碼 0 C0H 6 82H C C6H 1 F9H 7 F8H d A1H 2 A4H 8 80H E 86H 3 B0H 9 90H F 8EH 4 99H A 88H 滅 FFH 5 92H b 83H 聲音報警模塊設(shè)計 為了使報警聲音達到一定的分貝，我們綜合考慮了各個方面的因素，也對報警電路做了很多的改進，最后選擇了 8 歐 的揚聲器作為生器件，報警的聲音選擇了專用的報警集成電路，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是語音 繼承電路的輸出有限，要達到預(yù)期的輸出功率還必須有專門的功率放大電路進行放大，因此選用了單聲熱釋紅外線報警系統(tǒng)設(shè)計 –12– 道功率放大集成電路 LM386 進行放大處理后在輸出給揚聲器發(fā)出報警聲音。報警設(shè)計如下 圖 62 所示： 圖 62 聲音報警電路 LM386 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大 器 ,主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少 ,電壓增益內(nèi)置為 20。但在 1腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容 ,便可將電壓增益調(diào)為任意值 ,直至 200。輸入端以地位參考 ,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半 ,在 6V 電源電壓下 ,它的靜態(tài)功耗僅 為 24mW。 為使報警的聲音更為真實，我們選擇了音樂發(fā)生芯片 CK9561。 CK9561 是音樂集成芯片，他的工作電壓為 3— 5伏特，通過對功能端的選擇們可以產(chǎn)生 110 警笛，119 警笛， 120