【正文】 ........................... 37 第 6 章 系統(tǒng)仿真及演示 ................................................................................................... 39 仿真軟件 PROTEUS.................................................................................................... 39 PROTEUS 簡介 ..................................................................................................... 39 系統(tǒng)仿真 ............................................................................................................ 39 程序下載及演示 ....................................................................................................... 39 總結(jié) ..................................................................................................................................... 42 致謝 ..................................................................................................................................... 43 主要參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 44 附錄 1: ................................................................................................................................ 45 附錄 2: ................................................................................................................................ 46 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 概述 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)防盜措施提出了新的要求。 目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比較常見的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)。 由于紅外線是不可見光 , 有很強(qiáng)的隱 蔽性和保密性 , 因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。 防盜系統(tǒng)發(fā)展歷史及分類 防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展歷程 上世紀(jì)八十年代中期，當(dāng)時(shí)國內(nèi)本土的報(bào)警產(chǎn)品幾乎一片空白，報(bào)警技術(shù)絕大多數(shù)應(yīng)用在軍工產(chǎn)品中，屬于國家科研院所的專利，還沒有出現(xiàn)民用報(bào)警產(chǎn)品，進(jìn)口的報(bào)警產(chǎn)品也只在極少數(shù)場所中應(yīng)用，主要在銀行報(bào)警、政府機(jī)關(guān)保衛(wèi)、重點(diǎn)文物防盜和軍事安全等。而且探測器以紅外技術(shù)為主，誤報(bào)漏報(bào)率高，沒有復(fù)雜的多鑒型探測技術(shù)應(yīng)用。但產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，給后來的報(bào)警市場健康發(fā)展埋下了隱患。 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 2 為了對(duì)全國的報(bào)警產(chǎn)品的安裝使用有章可循， 1996 年，公安部出臺(tái)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別對(duì)銀行和文博系統(tǒng)的報(bào)警產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)安裝進(jìn)行了規(guī)定。 2020 年到 2020 年國內(nèi)聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)業(yè)進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期，報(bào)警產(chǎn)品技術(shù)更進(jìn)一步提高，報(bào)警控制主機(jī)穩(wěn)定性大大提升，有線型和無線型報(bào)警主機(jī)的自身功能非常豐富，還可以根據(jù)客戶需要擴(kuò)展相應(yīng)的功能，如語音短信報(bào)警模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊 模塊，還預(yù)留多種接口兼容視頻、智能家居、門禁等系統(tǒng)等，方便工程商系統(tǒng)集成；報(bào)警控制器通訊模式多樣化，除了傳統(tǒng)的電話線傳輸外，出現(xiàn)了 GSM、 IP、 GPRS、 RS485 等等傳輸方式，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警控制中心設(shè)備由原來的板卡插入式發(fā)展成高度集成的一體化工控機(jī)形式，配套的報(bào)警編程管理軟件和中心監(jiān)控軟件功能豐富，系統(tǒng)安全性更有保障。對(duì)于常用的紅 外探測器來講， DSP 技術(shù)處理、自動(dòng)溫度補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)不斷應(yīng)用，探測器的誤報(bào)率和漏報(bào)率顯著改進(jìn)。就生產(chǎn)企業(yè)來看，國內(nèi)各種防盜報(bào)警產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)有五百多家，年產(chǎn)值大約在 45 億元左右。但是所有防盜報(bào)警產(chǎn)品制造商的企業(yè)規(guī)模都不大，主要的生產(chǎn)廠家有：豪恩、美安、康聯(lián)、華昌偉業(yè)、時(shí)刻、科立信、隆泰等；消防報(bào)警產(chǎn)品主要有河北的海灣公司、江蘇的南京消防公司，可以生產(chǎn)報(bào)警主機(jī)、探測器、遙控器、報(bào)警中心接收機(jī)等防盜報(bào)警及消防報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品。 國內(nèi)防盜報(bào)警產(chǎn)品 市場復(fù)雜，生產(chǎn)企業(yè)良莠不齊。長期以來，防盜報(bào)警產(chǎn)品市場都是國際品牌、國內(nèi)知名品牌、地方品牌各自盤踞一方，割地封侯，占據(jù)不同層次市場。雖西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 3 然國外報(bào)警產(chǎn)品技術(shù)比較成熟，但是由于生產(chǎn)成本高，運(yùn)輸成本、關(guān)稅等原因?qū)е聝r(jià)格比較高。 目前，按照國內(nèi)市場情況，報(bào)警產(chǎn)品市場可以劃分為五級(jí)，一級(jí)市場是上海、北京、廣州、深圳、天津、杭州和南京，這些都是中國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的城市，消費(fèi)能力強(qiáng)；二級(jí)市場主要包括重慶和其余的省會(huì)城市及浙江、江蘇、廣東省的地級(jí)市；三級(jí)市場是指全國的地級(jí)市和浙江、江蘇、廣東省的縣級(jí)市；四級(jí)市場包括其余地區(qū)的縣級(jí)市；五級(jí)市場是指全國的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和廣闊的農(nóng)村。 國內(nèi)外研究情況 目前，國內(nèi)市場上的防盜報(bào)警系統(tǒng) 大部分是國外品牌，國內(nèi)防盜報(bào)警產(chǎn)品廠商發(fā)展時(shí)間比較短，真正取得長足發(fā)展也是在 2020 年以后，特別是在 2020 年國內(nèi)有些廠商迅速成長，投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模都在迅速發(fā)展和擴(kuò)大。 現(xiàn)階段，大部分工程商安裝防盜報(bào)警產(chǎn)品時(shí)傾向于國外品牌，其中，安裝的國外產(chǎn)品主要來自美國、日本和韓國，這三個(gè)國家的產(chǎn)品占據(jù)我國報(bào)警市場的近 80%的市場份額。 智能化住宅保安系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)化技術(shù)水平及完善的功能，安全性、可靠性高。安防報(bào)警包括：門禁系統(tǒng)、紅外門磁報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警、煤氣泄漏報(bào)警、緊急求助、閉路電視監(jiān)控、周邊防越報(bào)警、對(duì)講防盜門系統(tǒng)等。同樣，也有依靠品牌推廣營銷、大資本大集團(tuán)大項(xiàng)目運(yùn)作等多種方式。 防盜報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用情況及發(fā)展趨勢 防盜報(bào)警產(chǎn)品總體發(fā)展趨勢：從少防區(qū)（ 4 防區(qū)）向多防區(qū)（ 16 防區(qū)以上）；電話線制向 GSM、總線制、網(wǎng)絡(luò)制發(fā)展；從有線向無線發(fā)展；無線從單一頻點(diǎn)（ 315M）向?qū)Ｓ妙l段 (433M 內(nèi)多頻點(diǎn) )、從單向 /單工向雙向 /半雙工或雙工通訊發(fā)展。但是由于其產(chǎn)品探測原理的限制，其室外型產(chǎn)品的防范效果 /工作穩(wěn)定性等各方面均不盡人意。成為可視對(duì)講或家居智能的一個(gè)功能；從單純的報(bào)警發(fā)展為：遠(yuǎn)端對(duì)現(xiàn)場喊話、遠(yuǎn)端對(duì)現(xiàn)場聲音監(jiān)聽、 GPRS/3G 現(xiàn)場圖像轉(zhuǎn)發(fā)等多種功能。體現(xiàn)了產(chǎn)品技術(shù)從模擬向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的過渡。如今市場上成熟的防盜報(bào)警產(chǎn)品有被動(dòng)式的、主動(dòng)式的和多技術(shù)復(fù)合式的?；谧约旱闹R(shí)和設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，依舊設(shè)計(jì)一款能是 實(shí)現(xiàn)手動(dòng)設(shè)置和自動(dòng)監(jiān)測的小區(qū)報(bào)警系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)的過程中把這幾年在學(xué)校里學(xué)到的知識(shí)綜合的應(yīng)用與融合，同時(shí)也讓自己明白我們的學(xué)習(xí)道路還很遙遠(yuǎn)。綜合任務(wù)書的要求現(xiàn)擬定以下兩種方案： 方案一：在住戶的房門入口處安裝一個(gè)磁控感應(yīng)開光，當(dāng)該住戶在監(jiān)控中心通過按鍵設(shè)定為“設(shè)防”時(shí)，當(dāng)有人或盜賊等非法人員進(jìn)入該住戶時(shí)，在監(jiān)控中心的就會(huì)顯示該住戶的住戶號(hào)、并發(fā)出報(bào)警聲設(shè)定指示燈也會(huì)閃爍，這樣保安人員就能很直觀的知道是哪一住戶出現(xiàn)了盜情。這樣就能有效防止了非法人員開啟住戶的房門。最后通過無線傳輸裝置將住戶編號(hào)發(fā)射出去，通過無線接收裝置解碼在監(jiān)控中心的就會(huì)顯示該住戶的住戶號(hào)、并發(fā)出報(bào)警聲設(shè)定指示燈也會(huì)閃爍，這樣保安人員就能很直觀的知道是哪一住戶出現(xiàn)了盜情。因此選擇第二種方案。 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 7 其中 發(fā)射部分由熱釋電人體紅外傳感器 Lhi96 BISS000 PT2262 編碼發(fā)射電路、電源電路組成。 圖 21 發(fā)射端模塊結(jié)構(gòu)框圖 接收部分由 PT2272 接收解碼模塊、設(shè)置模塊、顯示單元、報(bào)警指示電路及控制模塊五大部分組成，單片機(jī)起控制作用。 圖 22 監(jiān)控中心系統(tǒng)框圖 AT89C52 報(bào)警電路 工作狀態(tài)指示 數(shù)碼管顯示 鍵盤設(shè)置單元 解碼 電路 PT2272 接收 電路 天線 供電系 統(tǒng)統(tǒng) 紅外熱釋 電傳感器 傳感器 信號(hào)處理 編碼 電路 PT2262 發(fā)射 電路 天線 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 8 第 3章 各單元硬件電路 控制器 — 單片機(jī) 單片機(jī)的歷史 單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，經(jīng)歷了 SCM、 MCU、 SOC 三大階段 [1]。 “ 創(chuàng)新模式 ” 獲得成功，奠定了 SCM 與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。 MCU 即微控制器 （ Micro Controller Unit） 階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。從這一角度來看， Intel 逐漸淡出 MCU 的發(fā)展也有其客觀因素。 Philips 公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將 MCS51 從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。 單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向 MCU 階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了 SOC 化趨勢。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng) 。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。 在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。 在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、 電視機(jī) 、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。如音樂集成單片機(jī)，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。 在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 10 錯(cuò)誤率，也方便于更換。 此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 89C52 屬于增強(qiáng)型，其基本配置如下： 8 KB 片內(nèi) ROM； 26 個(gè)特殊功能寄存器； 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 6 個(gè)中斷源、 2 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)。其引腳示意及功能分類如圖 31 所示。 1） 電源及時(shí)鐘引腳 VCC：接 +5V 電源正端； VSS：接 +5V 電源地端； XTAL1：接外部晶體震蕩器的一端； XTAL2：接外部晶體震蕩器的另一端； 2） 控制引腳 RST：單片機(jī)的上電復(fù)位端； ALE：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn) P0 口的低 8 位地址； PSEN：為片外程序存儲(chǔ)器讀選同信號(hào)輸出端，低電平有效； EA：為訪問外部程序儲(chǔ)存器控制信號(hào)，低電平有效。 復(fù)位電路與時(shí)鐘電路 1）時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種形式：內(nèi)部振蕩方式和外部震蕩形式。圖中兩個(gè)電容均為 30pF 的磁片電容，起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。 圖 32 單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路 2）復(fù)位電路 復(fù)位工作原理：在上電的瞬間， RC 電路充電， RST 引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要 RST端保持兩個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，就能使單片機(jī)有效復(fù)位。 圖 33 單片機(jī)復(fù)位電路 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 13 無線發(fā)送、接收電路設(shè)計(jì) PT2272 芯片介紹 PT2262/22