【正文】 主程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 22 子程序的設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 24 中斷函數(shù)設(shè)計(jì) .................................................................................................... 24 NRF24L01 無(wú)線傳輸模塊的程序設(shè)計(jì) ............................................................. 24 6 結(jié)論 ........................................................................................................................ 25 謝辭 .............................................................................................................................. 26 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 27 附錄 A 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電路圖 ........................................................................................ 28 附錄 B 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)物圖 ........................................................................................ 32 附錄 C 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序 .......................................................................................... 323 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 基于單片機(jī)的無(wú)線防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) 摘 要： 隨著 21世紀(jì) 社會(huì)的 加速 發(fā)展，安防逐漸受到人們的重視。防盜報(bào)警器也從之前的有線變化到現(xiàn)在的無(wú)線。本文采用了 紅外熱釋電傳感器采集數(shù)據(jù)、 NRF24L01無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)以及單片機(jī)控制技術(shù)，研制了基于單片機(jī)的無(wú)線防盜報(bào)警器。其中數(shù)據(jù)輸出以報(bào)警的形式體現(xiàn)出來(lái)。整個(gè)設(shè)計(jì)原理是通過(guò) STC89C52RC單片機(jī)將傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后傳送到報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 報(bào)警功能。Pyroelectric infrared sensor。 Wireless transmission 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 基于單片機(jī) 的無(wú)線防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) 1 引 言 本課題研究背景 隨著現(xiàn)代科學(xué)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線技術(shù)在生活中無(wú)處不在，其中無(wú)線防盜在小區(qū)和家庭財(cái)產(chǎn)安全保障方面已經(jīng)起到重要的作用。 所以 這些傳統(tǒng)的防盜 都 存在 著很大的缺陷和不足。并且現(xiàn)代的住宅區(qū)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，從以前的獨(dú)立式逐漸向群體花園式住宅區(qū)的方向發(fā)展，向高空發(fā)展，倉(cāng)庫(kù)的布局也從以前的單一布局到現(xiàn)在的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)的目的是為了滿足現(xiàn)代居民住宅、大型小區(qū)以及布局復(fù)雜倉(cāng)庫(kù)的防盜需要而設(shè)計(jì)的無(wú)線電子防盜報(bào)警器。此設(shè)計(jì)出的無(wú)線報(bào)警器防盜性能好、不易出現(xiàn)不報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象，而且比之前的有線防盜器更實(shí)用。 無(wú)線防盜報(bào)警器的發(fā)展 上個(gè)世紀(jì)，由于無(wú)線技術(shù)的落后，所有的防盜報(bào)警器都是通過(guò)布線來(lái)連接的，這就造成了有線報(bào)警器在安裝的時(shí)候工作量大、造價(jià)高等缺點(diǎn)。除非一開始就考慮到王成龍：基于單片機(jī)的無(wú)線防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) 4 布線問(wèn)題，不然在布線上將造成更大的困難。防盜報(bào)警器也從之前的有線防盜報(bào)警器發(fā)展到現(xiàn)在的無(wú)線防盜報(bào)警器。 各項(xiàng)技術(shù)都得到長(zhǎng)足的發(fā)展，例如 ：誤報(bào)率越來(lái)越低、越來(lái)越智能化、安全性高、人工維護(hù)費(fèi)用逐漸減少、很強(qiáng)的抗干擾性。 ⑵ 優(yōu)美外形設(shè)計(jì)，適于家庭和倉(cāng)庫(kù)的安裝使用。 ⑷ 集成有雙向?qū)χv和監(jiān)聽(tīng)設(shè)備，可用于醫(yī)院的監(jiān)護(hù)和救護(hù)系統(tǒng)、家庭的遠(yuǎn)程通訊和軍事方面的監(jiān)測(cè)等各個(gè)方面。從現(xiàn)在市場(chǎng)來(lái)看， 要 想在 我國(guó)廣泛推廣 無(wú)線安防技術(shù) ，就必須使無(wú)線防盜更加智能化 ， 例如 與智能樓宇聯(lián)系在一起的方式 [2]。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線防盜系統(tǒng)的研究也更深入，使無(wú)線防盜報(bào)警系統(tǒng)更簡(jiǎn)便、安全性更高、抗干擾性更高。 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 硬件和軟件 是 本 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 的 兩個(gè)部分。主機(jī)模塊主要是以 STC89C52RC 單片機(jī)為主控制的聲音報(bào)警系統(tǒng)和發(fā)光二級(jí)管報(bào)警系統(tǒng)。 簡(jiǎn)而言之，整個(gè)系統(tǒng)可以劃分為 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、報(bào)警系統(tǒng)。 報(bào)警系統(tǒng)的工作原理：本系統(tǒng)采用對(duì)人體的 紅外輻射敏感以及可以抵抗一定的外界干擾的被動(dòng)式紅外熱釋電傳感器 對(duì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過(guò)信號(hào)放大電路，然后經(jīng)過(guò) 把 放大的信號(hào)傳輸出去，最后由 STC89C52RC 單片機(jī)控制的報(bào)警主機(jī)做出相應(yīng)的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)各種功能的報(bào)警，如： LED 紅燈報(bào)警、 Speaker的聲音報(bào)警。這樣可以大大提高 熱釋電紅外采集信息的可靠性 。 王成龍：基于單片機(jī)的無(wú)線防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) 6 N R F 2 4 L 0 1 無(wú) 線接 受 模 塊聲 光 報(bào) 警 警 示電 路 C P US T C 8 9 C 5 2R C紅 外 熱 釋 電傳 感 器 C P US T C 8 9 C 5 2R CN R F 2 4 L 0 1 無(wú) 線發(fā) 射 模 塊 圖 21 無(wú)線防盜報(bào)警器總體結(jié)構(gòu)圖 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 3 軟硬件平臺(tái) 硬件平臺(tái) 在基于單片機(jī)的無(wú)線防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)中運(yùn)用到了許多硬件，如紅外傳感器，STC89C52RC 單片機(jī)， NRF24L01 無(wú)線收發(fā)模塊， LCD 燈，揚(yáng)聲器等。 Keil 軟件是目前最受歡迎的開發(fā) 51 系列的單片機(jī)軟件，支持 C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ) 言。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)使用的是 Keil uVision4 版本，這個(gè)版本 是 2020 年 2 月發(fā)布的的， 支持更多的 ARM 芯片 。 它的運(yùn) 行界面如圖 31 所示。在 2020 年被 微軟收購(gòu)，成為微軟旗下的一款 針對(duì)一些復(fù)雜信息、復(fù)雜系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理和分析的軟件。 Office Visio 2020 里含有大量的模板，基本上涵蓋了所有日常所需的日程表、業(yè)務(wù)圖和 網(wǎng)狀圖等圖表。節(jié)省時(shí)間，增加了商業(yè)和 IT 人士的工作效率。 圖 32 Office Visio 2020運(yùn)行界面 Altium Designer Altium Designer 即 Protel 軟件，由開發(fā)商 Altium 公司推出，是一款電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)必備的開發(fā)軟件。該軟件主要運(yùn)行在 Windows 操作系統(tǒng)上，是一種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)軟件，支持英文和中文版本。支持軟硬件并行開發(fā) ，使 嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)中的串行開發(fā)模式的不蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 足 得到克服。 圖 33 Altium Designer運(yùn)行 界面 王成龍：基于單片機(jī)的無(wú)線防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) 10 4 系統(tǒng)硬件部分 中心主機(jī)控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)的核心部分是中心模塊。本次設(shè)計(jì)是通過(guò) 設(shè)計(jì)中常用的 STC89C52RC單片機(jī) 作為 核心 模塊來(lái) 實(shí)現(xiàn)報(bào)警控制。所以我們 有必要 要先對(duì)STC89C52RC的各個(gè)引腳 和實(shí)現(xiàn)的功能 進(jìn)行詳細(xì)的了解，以及它的一些晶振電路和復(fù)用電路等設(shè)計(jì)。 圖 41 STC89C52RC引腳圖 ⑴ 電源引腳 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 用于接入單片機(jī)的電源。10%）的電源。 ⑵ 輸入 /輸出端口 51系列單片機(jī)的可編程輸入和輸出端口 是 4組 8位 的 ，分別 是端口 P0、 端口P 端口 P 端口 P3口，每個(gè)口有 8位（ 單片機(jī)的 8根引腳），共 32根。 P0口：從 單片機(jī)的 第 32引腳到 單片機(jī)的 第 39引腳， 8位雙向輸入和輸出口線，名稱為 P1口：從 單片機(jī)的 第 1引腳到 單片機(jī)的 第 8引腳， 8位雙向輸入和輸出口線，名稱為 P2口：從 單片機(jī)的 第 21引腳到 單片機(jī)的 第 28引腳， 8位雙向輸入和輸出口線，名稱為 P3口：從 單片機(jī)的 第 10引腳到 單片機(jī)的 第 17引腳， 8位準(zhǔn)雙向輸入和輸出口線，名稱為 其中 P3 端口引腳的功能 如表 41 所示 ： 表 41 P3端口的引腳 端口位 第二功能 信號(hào)名稱 RXD 串行口的接受 TXD 串行口的輸出 INT0 外部中斷 0 INT1 外部中斷 1 T0 計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 0 T1 計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 1 WR 寫入外部控制寄存器控制 RD 讀取外部控制寄存器控制 ⑶ 復(fù)位引腳 Reset是復(fù)位輸入信號(hào)，對(duì)于 STC89C52RC而言，當(dāng)復(fù)位引腳接高電平超過(guò)約2us，即大于 兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)，可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作 [4]。 ⑷ 頻率引腳 王成龍：基于單片機(jī)的無(wú)線防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) 12 用于提供單片機(jī)的工作時(shí)鐘信號(hào)。 XTAL2（ 20引腳）： 具有 振蕩器的反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器 的功能 。 ⑸ 儲(chǔ)存器引腳 EA 引腳就是 31腳，即存取外部?jī)?chǔ)存器使能引腳。 ⑹ 地址鎖存使能 ALE（ 30腳）：功能是在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，送出一個(gè)將原本在 P0的地址（ A0~A7）信號(hào)鎖存到外部鎖存器 IC，讓 PO空出來(lái)，以傳輸數(shù)據(jù)。一般這個(gè)引腳連接到 單片機(jī)的 外部存儲(chǔ)器（ ROM）的 OE引腳 ,當(dāng)單片機(jī)要讀取外部?jī)?chǔ)存器的數(shù)據(jù)時(shí)，這時(shí)引腳會(huì)輸出一個(gè)低電平信號(hào)。蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 電源模塊主要是由一個(gè)電源座 DC、一個(gè)發(fā)光二極管、一個(gè)撥鍵開關(guān) KG 和一個(gè)電阻組成。其中 LED 是起到提示作用，便于人們知道電源已接通。正常情況下 LED的工作電壓在 左右而電源提供的電壓是 5V 左右，如果不加保護(hù)電阻的話，可以用恒流源供電，但是恒流源比較復(fù)雜，不如用恒壓源加保護(hù)電阻方便簡(jiǎn)單。只要根據(jù)公式算出分壓的電阻的阻值大小即可。 其電路原理圖如圖 42 所示。 電路原理圖如圖 43 所示， 其中晶振的 一端 連接到反向放大器的輸入 XTAL1 上，另一端連接到 反向放大器的輸出 XTAL2 上 。晶振為 STC89C52RC 提供穩(wěn)定的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，使單片機(jī)進(jìn)行工作。 ⑴ 在復(fù)位方法有上電復(fù) 位電路和手動(dòng)復(fù)位電路兩種。 ⑵ 復(fù)位作用：系統(tǒng)正常工作前的初始化準(zhǔn)備；程序運(yùn)行錯(cuò)誤時(shí)，重啟系統(tǒng)；操作有誤時(shí)，重啟系統(tǒng)。 從機(jī)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的電路模塊包括紅外傳感器電路、信號(hào)放大電路和無(wú)線收發(fā)電路等模塊。 紅外熱釋電傳感器 ⑴ 紅外熱釋電傳感器的介紹 被動(dòng)式紅外熱釋電傳感器是由傳感探測(cè)元、場(chǎng)效應(yīng)匹配器和干涉濾波器三個(gè)部分組成。一般 2*1mm 是它的 大小 規(guī)格 。探測(cè)元件會(huì)把接收到或者探測(cè)到的紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾妷盒盘?hào) 。 具體設(shè)計(jì) 如圖 45 所示 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 雙 探 測(cè) 元濾 光 片熱 電 元DSG 圖 45 雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器 紅外傳感器自身也有它的優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是它本身無(wú)輻射、 靈敏度高、 功耗小 、隱蔽性好等 突出性的 優(yōu)點(diǎn)。被動(dòng)式紅外熱釋電傳感器的實(shí)物圖如圖46 所示。一般是由聚烯烴材料注壓而成的白色乳狀的薄片 [7]。鏡片上的紋理的設(shè)計(jì)是根據(jù) 光的干涉及擾射 ，還有就是根據(jù)它的 相對(duì)靈敏度和接收角度 等 要求。 菲涅爾透鏡 的整個(gè)設(shè)計(jì)和制作都是 利用了特殊的光學(xué)原理。當(dāng)有人經(jīng)過(guò)透鏡時(shí)，被動(dòng)式紅外熱釋電傳感器會(huì)檢測(cè)到人體發(fā)出的紅外線，此 時(shí)紅外線不斷地從一個(gè)區(qū)域交替進(jìn)入另一個(gè)區(qū)域，即 “盲區(qū) ”和 “高靈敏區(qū) ”的 交替進(jìn)入，紅外信號(hào) 被 接收到 ，最后 以 不穩(wěn)定的 脈沖形式輸入， 有時(shí)變強(qiáng)有時(shí)變?nèi)酰?從而強(qiáng)其能量幅度。探測(cè)半徑變化了 6m，從原來(lái)小于 2m提高到大于 8m范圍 [8]。其工作原理流程圖如圖 48 所示。當(dāng)人體移動(dòng)到紅外傳感器的附近，會(huì)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)， 從而會(huì)被采 集到，這時(shí)候 電荷信號(hào)經(jīng)過(guò) FET 放大后，要使輸出的電壓為高電位，必須要經(jīng)過(guò)C2， R1 的穩(wěn)壓后才能輸出，最后 把穩(wěn)壓后的高電位 經(jīng)過(guò)一次 NPN 的轉(zhuǎn)化， 這樣最終 輸出 OUT 的輸出信號(hào) 為低電平信號(hào)。 如果想 把接收到的信號(hào) 通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)射出去，就 必須 經(jīng)過(guò)高增益、低噪聲和低頻放大器放大 [9]。如圖 49 所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的放大電路， V