武汉绘芯科技有限公司欢迎您!
10余年经验沉淀展览展示运动控制的专家
全国咨询热线:027-87052087
联系我们
武汉绘芯科技有限公司
电话:027-87052087
手机:13329706647
邮箱:956693667@qq.com
地址:武汉市江夏区藏龙岛谭湖一路8号
联系人:黄先生
您的位置: 滑轨屏|绘芯科技 > 知识库 >
知识库

门磁红外报警器的设计

日期:2016-07-30 11:53:21 来源:未知 点击

门磁红外报警器的设计

 

 

随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用,此外,在电子防盗、人体探测等领域中,对射红外探测器以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。

本文介绍了一款结构简单,成本低廉,稳定性比较高的红外报警设计的实现. 在本文中主要介绍了该设计的硬件电路、软件设计流程、系统测试。门磁红外报警器采用AT89S52单片机,单片机是本系统的核心器件。以PT2272/2262,315M射频来实现各种传感信号的编解码发射与接收,LCD1602实时显示密码输入状态,通过遥控模块可以很方便地进行远程操作处理,很适合在小区推广。

关键词:PT2262/2272红外传感;单片机

 

 

 

 

 

随着科学技术的不断发展,目前日常生活中出现了各种各样的防盗报警器。但是,其中绝大多数,要么是设计比较繁杂,要么是制造工序复杂,要么是成本很高,不适合生产和人们的消费需求,不能在一般居民的日常生活中得到广泛应用。但有一种红外报警器却摆脱了这种种缺点。该红外报警器原理易于理解,外形美观而且结构简单,所用器件数目少,比较常见而且成本较低。因此该红外报警器在制造工序上比其他报警器简单,在制造成本上远远低于其他类型的报警器。更为重要的是,此类报警器防盗的安全指数非常高,几乎不会出现不报或误报。可以有效地预防和打击违法犯罪的盗窃行为,为人们的生命财产安全提供了强有力的保障,为社会的安全稳定发挥了巨大的作用,尤其是在一些住宅小区更是令人叫好。这种红外报警器也因此被人们誉为"忠诚的卫士""人性化看门狗"

第一章  系统结构及功能介绍

1.1 系统工作原理概述

此报警器以PT2272做为编码信号的接收,AT89S52单片机做为控制中心,系统结构如图1-1所示:

                              1-1  系统基本工作原理方框图

系统主要包括红外传感信号、门磁触发信号的发射与接收,解除报警密码的输入、储存与修改,时钟,LCD显示以及控制核心单片机电路。接通电源后,PT2262通过射频发射模块把编码信号发到主机,2272接收到信号后完成解码,传到单片机,由程序分析出信号类型与所在地点,若来人无法输入正确的在密码则立即报警.

 

1.2 系统的特点和使用

1.2.1 系统的特点

●便于即时设防与撤防

可在小区内使用,每家每户都能分到一个不同报警地址码

结构简单,所用器件数目少,比较常见而且成本较低

安全指数高,几乎不会出现不报或误报

性能比较的稳定

1.2.2 使用说明

    1)开机

          接通电源后系统复位进入工作状态,单片机扫描各个端口,等待信号的输入。

     2)键盘各个按键的使用功能

       set#  此按键按下输入原始密码后,可设置新的密码。

     enter#  此键作为密码输入完毕的确认键。

      back#  不小心输入错误按此键可返回上一级输入状态。

     clean#  在触发报警之后,按此键即使输入密码。

     begin#  此键可以启动报警功能。

         0#  在设置键按下时,此键代表输入密码0

         1#  在设置键按下时,此键代表输入密码1

         2#  在设置键按下时,此键代表输入密码2

         3#  在设置键按下时,此键代表输入密码3

         4#  在设置键按下时,此键代表输入密码4

         5#  在设置键按下时,此键代表输入密码5

     6#  在设置键按下时,此键代表输入密码6

     7#  在设置键按下时,此键代表输入密码7

     8#  在设置键按下时,此键代表输入密码8

     9#  在设置键按下时,此键代表输入密码9

 

 

 

 

 

第二章   硬件系统的设计

  

系统硬件电路如图2-1所示。主控部分采用ATMEL公司生产的AT89S52单片机,它片内有8KROM256字节的RAM以及32I/O口,无需扩展外部程序存储器,外部电路形式简洁。

                    2.1   系统硬件主控制电路

在本模块中,大部分功能都在89C52中实现,其中包括,密码输入处理,2272解码处理以及输出显示,单片机不断扫描各端口的输入信号,经过程序判断,然后做出相应的处理。,当单片机接收到2272解码过来的信息时,驱动蜂鸣器报警,来人则必须输入预先设定好的6位密码值,如果输入正确则解除报警,反之持续报警。

 

 

2.1信号编解码功能的实现和电路

                         2-11

PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272最多可有12(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出,可用于无线遥控发射电路。当有报警信号时,PT2262 14脚 为低电平,电路导通后从17脚输出编码信号射频模块发射出去。解码芯片PT2272接收到信号后,其地址码经过两次比较核对,VT脚才输出高电平,送到89C52INT1,触发中断处理程序,以读取D0-D3的数据码,从而得知报警传感器状态和报警类型。

 

PT2262/2272芯片地址编码的设定与修改

在通常使用中,我们一般采用8位地址码和4位数据码,这时编码电路PT2262和解码PT2272的第18脚为地址设定脚,有三种状态可供选择:悬空、接正电源、接地三种状态,38次方为6561,所以地址编码不重复度为6561组,只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同,才能配对使用,遥控模块的生产厂家为了便于生产管理,出厂时遥控模块的PT2262PT2272的八位地址编码端全部悬空,这样用户可以很方便选择各种编码状态,用户如果想改变地址编码,只要将PT2262PT227218脚设置相同即可,例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源,其它引脚悬空,那么接收机的PT2272只要也第1脚接地第5脚接正电源,其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时,接收机对应的D1D4端输出约4V互锁高电平控制信号,同时VT端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级放大,便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。

发射机按键和接收板数据输出的对应关系

发射机

SB-JS1接收板的10/11/12/12/17脚输出电平

按键

10

11

12

13

17

1

0

0

0

1

1

2

0

0

1

0

1

3

0

0

1

1

1

4

0

1

0

0

1

5

0

1

0

1

1

6

0

1

1

1

1

7

1

0

0

0

1

8

1

0

0

1

1

9

1

0

1

0

1

10

1

0

1

1

1

11

1

1

0

0

1

12

1

1

0

1

1

“1”表示按下相应发射机按键时接
收机的对应数据通道发出高电平

地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示,两个窄脉冲表示“0”;两个宽脉冲表示“1”;一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的悬空

上面是从超再生接收模块信号输出脚上截获的一段波形,可以明显看到,图上半部分是一组一组的字码,每组字码之间有同步码隔开,所以我们如果用单片机软件解码时,程序只要判断出同步码,然后对后面的字码进行脉冲宽度识别即可。图下部分是放大的一组字码:一个字码由12AD码(地址码加数据码,比如8位地址码加4位数据码)组成,每个AD位用两个脉冲来代表:两个窄脉冲表示“0”;两个宽脉冲表示“1”;一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的悬空”2262每次发射时至少发射4组字码,2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。因为无线发射的特点,第一组字码非常容易受零电平干扰,往往会产生误码,所以程序可以丢弃处理。

2-12

2-13

 

2.1.1信号编码的实现

PT2262特点及引脚图(2-11)

·         CMOS工艺制造,低功耗

·         外部元器件少

·         RC振荡电阻

·         工作电压范围宽:26-15v

·         数据最多可达6

·         地址码最多可达531441

2-11 2272引脚图

名称

管脚

说 明

A0-A11

1-810-13

地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),

D0-D5

7-810-13

数据输入端,有一个为“1”即有编码发出,内部下拉

Vcc

18

电源正端(+)

Vss

9

电源负端(-)

TE

14

编码启动端,用于多数据的编码发射,低电平有效;

OSC1

16

振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率;

OSC2

15

振荡电阻振荡器输出端;

Dout

17

编码输出端(正常时为低电平)

 

在具体的应用中,外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节,阻值越大振荡频率越慢,编码的宽度越大,发码一帧的时间越长。

 

 

 

2.1.2信号解码的电路

PT2272特点及引脚图

名称

管脚

说 明

A0-A11

1-810-13

地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262一致,否则不解码

D0-D5

7-810-13

地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换

Vcc

18

电源正端(+)

Vss

9

电源负端(-)

DIN

14

数据信号输入端,来自接收模块输出端

OSC1

16

振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率;

OSC2

15

振荡电阻振荡器输出端;

VT

17

解码有效确认 输出端(常低)解码有效变成高

 

 

 

2.2信号发射频和接收频的处理

2.2.1 信号发射模块原理

射频发射和接收模块工作效率为433MHZ,理论最大传输距离可达1000M,人体都有恒定的温度,一般在37度左右,所以会发特定波长为10um左右的红外线,通过匪涅尔滤光片增强后,聚集到红外感应源上,红外感应源通常采用热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时将会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后产生报警信号。

 

2.2.2信号接收模块原理

 

信号从S端引出经前级放大,通过47uf电容后再次放大,与设定门限电压进行比较,获得报警输出信号,47uf电容能够除去直流成份,从而消除了使用环境(阳光,灯光,火源等)对探测器的影响,后面再加一延时触发电路以便主人设防与撤防,现在已有专用集成芯片BISS0001实现以上功能,为了适应主人进门时撤防的需要,设计了一报警延时电路,当人以1M/S的速度从探测器的正前方移动02M,不产生报警,但移动3M后报警。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3红外传感信号的处理

 BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路,它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置,特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域,或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。 

特 点

*CMOS工艺
*
数模混合
*
具有独立的高输入阻抗运算放大器
*
内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰
*
内设延迟时间定时器和封锁时间定时器
*
采用16DIP封装

 

2.3.1 BISS0001的管脚图说明

管脚图

 

管脚说明

引脚

名称

I/O

功能说明

1

A

I

可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时,

允许重复触发;反之,不可重复触发

2

VO

O

控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发,

使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。

在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时,

Vo保持低电平状态。初始状态V0=0

3

RR1

--

输出延迟时间Tx的调节端

4

RC1

--

输出延迟时间Tx的调节端

5

RC2

--

触发封锁时间Ti的调节端

6

RR2

--

触发封锁时间Ti的调节端

7

VSS

--

工作电源负端

8

VRF

I

参考电压及复位输入端。通常接VDD

当接“0”时可使定时器复位

9

VC

I

触发禁止端。当Vc<VR时禁止触发;

Vc>VR时允许触发(VR02VDD)

10

IB

--

运算放大器偏置电流设置端

11

VDD

--

工作电源正端

12

2OUT

O

第二级运算放大器的输出端

13

2IN-

I

第二级运算放大器的反相输入端

14

1IN+

I

第一级运算放大器的同相输入端

15

1IN-

I

第一级运算放大器的反相输入端

16

1OUT

O

第一级运算放大器的输出端


 

 

2.3.2 DS1302引脚功能表及内部结构图

3.3 BISS0001的工作原理

BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。



    
以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形,来说明其工作过程。 不可重复触发工作方式下的波形

    
首先,根据实际需要,利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路,将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2,再进行第二级放大,同时将直流电位抬高为VM(≈05VDD)后,将输出信号V2送到由比较器COP1COP2组成的双向鉴幅器,检出有效触发信号Vs。由于VH≈07VDDVL≈03VDD,所以,当VDD=5V时,可有效抑制±1V的噪声干扰,提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压Vc<VR(≈02VDD)时,COP3输出为低电平封住了与门U2,禁止触发信号Vs向下级传递;而当Vc>VR时,COP3输出为高电平,进入延时周期。 当A端接“0”电平时,在Tx时间内任何V2的变化都被忽略,直至Tx时间结束,即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时,Vo下跳回低电平,同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内,任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态(高电平),可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

2.3.3 DS1302引脚功能表及内部结构图

.4 BISS0001的应用电路

BISS0001的热释电红外开关应用电路图

    上图中,运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大,然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大,再经由电压比较器COP1COP2构成的双向鉴幅器处理后,检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器,输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。

    上图中,R3为光敏电阻,用来检测环境照度。当作为照明控制时,若环境较明亮,R3的电阻值会降低,使9脚的输入保持为低电平,从而封锁触发信号VsSW1是工作方式选择开关,当SW11端连通时,芯片处于可重复触发工作方式;当SW12端连通时,芯片则处于不可重复触发工作方式。图中R6可以调节放大器增益的大小,原厂图纸选10K,实际使用时可以用3K,可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间Tx由外部的R9C7的大小调整,触发封锁时间Ti由外部的R10C6的大小调整,R9/R10可以用470欧姆,C6/C7可以选01U

说明 该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射,采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰,提高了传感器的工作稳定性。

1
、上述特性指标是在源极电阻R2=47KΩ条件下测定的,用户使用传感器时,可根据自己的需要调整R2的大小。
2
、注意灵敏元的位置及视场大小,以便得到最佳光学设计。
3
、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。平衡度B中的EAEB分别表示两个灵敏元的电压输出信号的峰一峰值。

 

 

 

 

2.4各模块的工作原理

在主机模块中,大部分功能都在89C52中实现,其中包括,密码输入处理,2272解码处理以及输出显示,单片机不断扫描各端口的输入信号,经过程序判断,然后做出相应的处理。右下方有16个按键,其中密码输入有10个按键,为分0-9,剩下的分别是Enter,返回键,报警启动键,密码设置键,密码启动键,当单片机接收到2272解码过来的信息时,驱动蜂鸣器报警,来人则必须输入预先设定好的6位密码值,如果输入正确则解除报警,反之持续报警。

2.4.1 门磁模块

                             2-42  门磁模块

无线门磁传感器一般案卷在门内侧的上方,它由两部分组成,较小的部件为永久磁体,用来产生恒定的磁场,较大的是无线门磁主体,内部有一个常开型的干簧管,当永磁体和干簧管靠得很近时,无线门磁传感器处于工作守候状态,当永磁体离开干簧管一定距离后,电源对电容C1充电,三极管9014,9015相继导通,2062与电源接通,开始工作,把编码信号送到发射端,无线门磁传感器立即发射包含地址编码和自身识别码的433MHZ的高频无线电信号,主机识别这个无线电信号的地址码,产生报警。

 

2.4.2 遥控模块

                               2-43 遥控模块

遥控模块有三个有用的按键,第一键为启动报警,第二键取消报警,第三键用来检测报警功能。只要一按下。主机就会报警。任意按下其中一个键值,2262电路导通,把编码信号通过315M发射频发到主机

2.4.3 红外模块

                        2-44 红外模块

在本模块中,从热传感器过来的信号从14,15脚输入,经过一级放大从16脚输出,通过滤波过滤掉干扰信号,通过二级放大从12,13脚输入,最后经2脚输出,从而使三极管Q1,Q2导通,2262开始工作,把编码信号发送到主机。

第三章  系统软件设计

接收质量的好坏完全在于软件的设计。软件的设计包括功能按键的扫描程序、LCD 电台、状态显示程序、电台搜索程序以及其它一些功能设置电台存储和时钟程序等。最关键是电台调谐软件的设计。

3.1 主程序部分

主程序主要是初始化程序、各功能模块之间的连接,如图3-1所示。

初始化包括密码设置,报警功能的启动.

 

    

 

                     3-1  主程序流程图

3.2门磁报警功能软件设计流程图

门磁的报警,包括门磁信号的检测,发送与接收,编码,解码,结果的输出.

其软件流程图如图3-2所示

 

                   3-2  门磁报警功能设计流程图

 

3.3 红外报警功能功能软件流程图

红外报警功包括红外信号的检测与发送接收,编解码以及密码输入的确认,结果的输出.其流程图如下所示

 

 

                    3-3    红外报警功能流程图

 

第四章  系统测试

   系统在硬件设计和软件编程完成后进入调试阶段,调试部分的工作主要包括五部分:

4.1 遥控模块的调试

这部分的调试是很关键,遥控部分一般在掌握在小区管理员手上,有什么问题可以直接解决。刚开始调试的时候,发觉1,2键的功能是一样的,4,8键居然一点反应都没有,想来想去,觉得应该是那个上拉电阻的问题,于是把10K换成了4.7K,再试验还是无法解决.苦恼.最后用到了1K的电阻,1,2,4键都解决了,不过8键还是没反应,好在第8键的功能对整个遥控模块影响不大,时间上也来不及,就放弃了第8.

4.2 LCD显示

这部分是要完成显示密码输入正确与否。在调试程序时,发现LCD显示存在着严重的干扰的问题,刚开始以为是子程序写得不对,测试之后发现程序没问题,后来把LS164换成HC164,显示就正确了。

4.3 门磁部分,红外模块

该部分在调试时老是出现问题,发射信号的时间与延时时间要么太长,要么就是太短,.找了很久才找到合适的C1电容。红外模块也是这样,封锁时间与触发报警的时间都有问题,经常出现死机状态,后来慢慢的调C3,C4以及R2,R8的阻值才总算解决.

4.4 系统的主要技术指标

1 无线信号传输距离100m

2 无线通信频率315MHZx

3 红外传感电源12V,主机电源9V

4 实现多路报警

5 可远程遥控即时设防,撤防

 

 

 

 

 

 

 

                           

 

经过一个学期的努力奋斗,我在老师和同学们的帮助下终于按期完成了我的毕业设计。通过本系统在实践中的应用表明,该系统达到了设计初期的各项要求。本系统通过利用单片机与PT2262/2272做出的这个报警器,其电路具有外接电路简单,成本低廉,可靠性高等优势,采用无线了遥感控制,非常适合小区管理。实践证明,该报警器的质量和性能良好,出错率很低,本设计采用的软硬件设计正确可行。

    该报警器可实现多路报警功能、对干扰信号的过滤十分成功,但也存在着无线信号发射距离不够远的问题,相信在提高发射频率之后,效果有很大改善。从报警器所采用的器件来实现的功能上看,还有可以改进和完善的地方,可以增加无线遥控的距离,总的来看,该设计的准确性能达到了要求,有的已超过设计要求,控制功能基本完善。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在本设计的设计和制作过程中,我得到了学校、系、老师和同学的大力帮助和支持。学校和系里的领导给我们提供了及其便利的工作环境,特别感谢郑瑶老师,她给了我许多有益的建议和意见,使我的思维得到了进一步开阔,动手能力有了很大的提高。做设计的同时向其他同学的学习也使我获益匪浅,他们在我的毕业设计调试过程中都给了我很大的帮助。在此特向给予我帮助的所有人表示诚挚的谢意。

在毕业设计完成过程中,感谢计算机与电子信息工程系的领导和老师,他们教我许多知识,他们课堂理论的教导使我受益匪浅。感谢我的同学四年来,他们在学习和生活上给予了我很多的关心和帮助。在此表示我最衷心的感谢!

最后,我还要感谢各位评审老师在百忙之中,抽出时间来阅读我的论文。

 

 


参考文献

[1]康华光.电子技术基础(模拟部分)[M].高等教育出版社, 2003

[2] 阎石.数字电子技术基础(第四版).高等教育出版社 2003

[3]赵亮.侯国锐.单片机C语言编程与实例[M] .人民邮电出版社, 2005

[4]王建校。杨建国等.51系列单片机及C51程序设计[M]. 科学出版社,

[5]王建国。51系列单片机及C51程序设计[M]。北京:科学出版社,2002

[6]马忠梅。单片机的C语言程序设计[M]。北京:北京航空航天大学出版社,2001

[7]赵亮。侯国锐: 单片机编程与实例[M]。北京:人民邮电出版社,20039

[9]胡汉才。单片机原理及其接口技术(第二版)[M]。清华大学出版社

[10]韩芝侠。热释电红外传感器的应用[R]。陕西工学报,第19卷 第3

[11] Philips Semiconductors TEA5767HN Datasheet,2002

[12] Philips Semiconductors Digital Radio Specification2000

[13] 赵亮,侯国锐。单片机C语言编程与实例。人民邮电出版社 2005

[14] 戴佳、戴卫恒 51单片机C语言应用程序设计。电子工业出版社 2006

 

 

 

 


在线客服
联系方式

热线电话

13329706647

上班时间

周一到周五

公司电话

027-87052087

二维码
线