畢業(yè)設(shè)計-多區(qū)域紅外監(jiān)控無線報警系統(tǒng)設(shè)計.doc

黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計 第 iii 頁 多區(qū)域紅外監(jiān)控無線報警系統(tǒng)設(shè)計摘 要隨著科技的不斷發(fā)展，各系統(tǒng)間的聯(lián)系越來越緊密，對各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞的要求也越來越高。而隨著智能化的普及，形成了以智能化控制為主的一些外部設(shè)備控制系統(tǒng)。但是外部設(shè)備越多，連接用的線也越多，進而給人們的生產(chǎn)生活帶來了很多的麻煩。隨著社會安全保障的需要，電子報警這門綜合技術(shù)正在不斷地發(fā)展。與此同時，紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進科學技術(shù)的重要組成部分，用它進行紅外探測監(jiān)控，具有良好的隱蔽性，而且其抗干擾能力強。本設(shè)計就是利用電路控制技術(shù)和紅外探測技術(shù)實現(xiàn)了多區(qū)域的紅外監(jiān)控無線報警系統(tǒng)。本課題采用hn911作為紅外探測模塊，用vd5026/vd5027作為編/解碼芯片實現(xiàn)四通道紅外監(jiān)控無線報警系統(tǒng)。當有物體進入檢測范圍時，發(fā)射機發(fā)出高頻無線電調(diào)幅波，接收機收到信號后發(fā)出聲、光報警。該系統(tǒng)主要由4個紅外探測發(fā)射機和1個無線聲光報警接收機組成，具有成本低、體積小、功耗低、安裝簡便等特點，能夠為滿足普通對多區(qū)域控點報警器的需求。關(guān)鍵詞：無線收發(fā)模塊，報警系統(tǒng)，vd5026vd5027，hn91design of much-channel wireless alarm system based on infrared sensor abstractas technology continues to develop, the more closely the links between systems, between the various systems of data transmission required higher and higher. with the popularization of computers, technology formed a computer-based system with some external devices. but the more external devices to connect more with the line also. as the social security needs, electronic alarm comprehensive technology is constantly evolving. at the same time, infrared technology has become an important part of advanced science and technology. as infrared detection monitoring, it has the capability of well-concealed and strong anti-jamming. this design is use of electric circuit control technology and infrared detection technology to achieve much-channel wireless alarm system based on infrared sensor.in this paper, a four-channel wireless alarm system based on infrared sensor is designed by the use of hn911 as infrared detection module and by the use of vd5026 vd5027 as the encodingdecoding chip. when a moving object entered the detection range, the high-frequency radio transmitter can emit am signal. the receiver can send off the sound and light alarm. the system is mainly composed of four-channel wireless transmitter based on infrared sensor and a receiver with sound and light alarm. the system features are low cost, small size, low power consumption and easy installation. it has some value in the multi field of security in order to meet the demand of ordinary.key words：wireless transmitreceive module, alarm system, vd5026vd5027, hn911 目 錄1 緒論11.1 課題研究的背景11.2 課題研究的意義11.3 防盜報警器的發(fā)展前景與趨勢.22 內(nèi)容研究及方案論證4 2.1 研究內(nèi)容與設(shè)計要求.4 2.2 方案論證. 4 2.2.1 工作方式的選擇.4 2.2.2 控制方式的選擇. 7 2.2.2 總體方案的選擇.93 電路設(shè)計.10 3.1 電源電路.10 3.2 紅外探測電路.10 3.3 發(fā)射接收電路.12 3.3.1 編解碼器.12 3.3.2 無線收發(fā)模塊.13 3.4 總體電路及工作原理.144 安裝與調(diào)試及常見的故障問題.16 4.1 安裝與調(diào)試.16 4.2 報警器誤報及處理意見.17 結(jié)論.19致謝.20參考文獻.21附錄a.22附錄b.23 黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 29 頁 1 緒 論1.1 課題研究的背景隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對其住宅的要求也越來越高，表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適、溫馨的住所，而且對安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。相反地，經(jīng)濟的快速增長也帶來了相當大的負面社會效應(yīng)，城鄉(xiāng)、區(qū)域收入差距進一步拉大，流動人口也開始迅速增加，盜竊、入室搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增長趨勢，人們越來越渴望有一個安全生活的空間，但是犯罪分子的作案手段越來越高明，他們甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那種依靠安裝防盜門窗，或靠人防范方式越來越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊?。這時，傳統(tǒng)的家庭住宅顯然己經(jīng)遠遠不能滿足人們的需求。人們迫切需要一種智能型的家庭防盜報警系統(tǒng)，能可靠的進行日常安全防范工作，及時發(fā)現(xiàn)各種險情并通知戶主，以便將險情消滅在萌芽狀態(tài)，這樣人們便可安心工作，同時也保證了居民的生命財產(chǎn)不受損失。于是有關(guān)家庭、辦公室和倉庫等處的安全防范和自動報警系統(tǒng)的開發(fā)研制日益被科研單位和生產(chǎn)廠家所重視，現(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了各種名樣的報警裝置，但多由于可靠性較差、功能單一或造價高而難于普及。1.2 課題研究的意義近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，電子電器的飛速發(fā)展，人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有，然而一些不法分子也是越來越多，這點就是看到了大部分人防盜意識還不夠強，造成偷盜現(xiàn)象屢見不鮮。因此，越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分擔憂?，F(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)，因而大大提高了小區(qū)的安全程度，有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全。由于紅外線是不見光，有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外報警器大多數(shù)采用國外的先進技術(shù)，其功能也非常先進，其中包括被動式熱釋電型紅外報警器，還有紅外監(jiān)控無線報警器、超聲波防盜報警器、紅外線防盜報警器、高靈敏紅外報警器、觸摸式延時防盜報警器、觸摸式防盜報警器、紅外報警器、紅外線聲先報警器等。防盜報警系統(tǒng)是在探測到防范現(xiàn)場有入侵者時能及時發(fā)出報警信號的專用電子系統(tǒng)，一般由探測器（報警器）、傳輸系統(tǒng)和報警控制器組成1。探測器檢測到意外情況就產(chǎn)生報警信號，通過傳輸系統(tǒng)送入報警控制器發(fā)出聲、光或其他報警信號。探測器（報警器）的種類很多，按所探測的物理量的不同，可分為微波、紅外、激光、超聲波和振動等方式；按電信號傳輸方式不同，又可分為無線傳輸和有線傳輸兩種方式。由于紅外線是不見光，有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用，這時紅外線報警器的簡易、靈敏度高為人們解決了不少問題。但是市場上的報警器大部分都是用于一些大公司財政機構(gòu)，價格高昂，一般人們難以接受，如果再設(shè)計和生產(chǎn)一種價廉、性能靈敏可靠的防盜報警器，必將為大多數(shù)需求者所利用，在人們的防盜和保證財產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。1.3 防盜報警器的發(fā)展前景與趨勢隨著社會的發(fā)展，農(nóng)村城鎮(zhèn)化和人員流動性增大，社會治安狀況更趨復(fù)雜，因此作為社會的基本單元“安全防范問題”就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的機械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）家居防衛(wèi)在實際使用中暴露出一些明顯的問題，如：影響樓房美觀，市容整潔；影響火災(zāi)救援通道；給犯罪分子提供了便利的翻越條件；時間久了會有高空墜物的危險等。所以作為新一代的智能安全防盜報警器系統(tǒng)就應(yīng)運而生，并日益受到廣泛的重視和運用。另外，為了進一步規(guī)范住宅小區(qū)智能化建設(shè)，建設(shè)部特別制定了智能小區(qū)的等級標準，按照其要求智能小區(qū)中必須具有安全防范、信息管理、物業(yè)管理和信息網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)。因此，小區(qū)安全防范系統(tǒng)建設(shè)已逐漸納入許多小區(qū)建設(shè)的必備項目中。數(shù)字化、無線化、集成化是防盜報警系統(tǒng)進一步發(fā)展的要求。1、防盜報警技術(shù)發(fā)展趨勢 （1）更穩(wěn)定可靠：如探測器可抗rfi/emi（電磁干擾/射頻干擾）、防雷電等，以適應(yīng)惡劣氣候；（2）更多樣的功能：如探測器可調(diào)頻、防遮擋、防噴蓋、防破壞等； （3）更精美、小巧的外觀：以符合品味日益提高的室內(nèi)裝潢需求； （4）更智能化的設(shè)計：方便地設(shè)/撤防，人性化的操作界面； （5）更強大的聯(lián)網(wǎng)功能；（6）更方便的擴展性。 上述發(fā)展趨勢，事實上都建立在數(shù)字化、無線化、集成化的三大核心技術(shù)基礎(chǔ)上。2 研究內(nèi)容及方案論證2.1 研究內(nèi)容與設(shè)計要求 1、研究內(nèi)容本課題需要研究的內(nèi)容主要有以下幾個方面：根據(jù)系統(tǒng)功能要求并且考慮產(chǎn)品的性價比，進行系統(tǒng)的整體方案設(shè)計。本課題采用模塊化設(shè)計方法，大體分為電源電路、紅外探測電路、收發(fā)電路等部分，來實現(xiàn)多區(qū)域的紅外無線監(jiān)控報警。系統(tǒng)硬件設(shè)計：包括芯片的選型、所選芯片的功能、芯片外圍電路的合理設(shè)計。主要內(nèi)容有電源電路的選擇、發(fā)射接收電路的設(shè)計、傳感器的選擇、報警電路的設(shè)計2。 2、設(shè)計要求現(xiàn)如今社會治安問題嚴峻，各種入室搶竊、偷盜事件時有發(fā)生，治安問題更加突出。為了防護自己，越來越多的家庭采用智能防盜報警產(chǎn)品。防盜報警系統(tǒng)是利用探測器裝置對建筑物內(nèi)外重要地點和區(qū)域進行布防、探測。當探測器探測到非法入侵，報警器工作狀態(tài)變?yōu)閳缶癄顟B(tài)，產(chǎn)生報警聲。本論文的目的就是設(shè)計出一種符合上述要求的防盜報警系統(tǒng)。本文所研制的報警器的功能要求如下：（1）可實現(xiàn)非法入侵報警；（2）采用熱釋電紅外傳感器，增加報警可靠性；（3）蜂鳴器報警，并能顯示出出事地點；（4）采用雙電源技術(shù)，主電源停電或被切斷，被動電源繼續(xù)工作。2.2 方案論證2.2.1 工作方式的選擇 紅外線報警器按照工作方式可以分主動式和被動式兩種3： 1、主動式紅外報警器主動式紅外線報警器，是報警器主動發(fā)出紅外線，紅外線碰到障礙物，就會反彈回來，被報警器的探頭接收。如果探頭監(jiān)測到紅外線是靜止不動的，也就是不斷發(fā)出紅線線又不斷反彈的，那么報警器就不會報警。當有會動的物體觸犯了這根看不見的紅外線時，探頭就會檢測到有異常，就會報警。主動式紅外探測器是由收、發(fā)裝置兩部分組成。發(fā)射裝置向裝在幾米甚至于幾百米遠的接收裝置輻射一束紅外線，當被遮斷時，接收裝置即發(fā)出報警信號，因此，它也是阻擋式報警器，或稱對射式探測器。通常，發(fā)射裝置由多諧振蕩器、波形變換電路、紅外發(fā)光管及光學透鏡等組成。振蕩器產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)波形變換及放大后控制紅外發(fā)光管產(chǎn)生紅外脈沖光線，通過聚焦透鏡將紅外光變?yōu)檩^細的紅外光束，射向接收端。接收裝置由光學透鏡、紅外光電管、放大整形電路、功率驅(qū)動器及執(zhí)行機構(gòu)等組成4。光電管將接收到的紅外光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)整形放大后推動執(zhí)行機構(gòu)啟動報警設(shè)備。主動式紅外報警器有較遠的傳輸距離，因紅外線屬于非可見光源，入侵者難以發(fā)覺與躲避，防御界線非常明確。主動式紅外報警器是點型、線型探測裝置，除了用作單機的點警戒和線警戒外，為了在更大范圍有效地防范，也可以利用多機采取光墻或光網(wǎng)安裝方式組成警戒封鎖區(qū)或警戒封鎖網(wǎng)，乃至組成立體警戒區(qū)。單光路由一個發(fā)射器和一個接收器組成。雙光路由兩對發(fā)射器和接收器組成，兩對收、發(fā)裝置分別相對，是為了消除交叉誤射；多光路構(gòu)成警戒面；反射單光路構(gòu)成警戒區(qū)。 2、被動式紅外報警器被動式報警器少了一項功能，就是發(fā)射紅外線。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收，由于兩片熱釋電元件接收到的能量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理并報警。物理學上告訴我們，當物體的溫度高于0k的時候，就會發(fā)出紅外線，換句話說任何物體都能發(fā)出紅外線。而其后的原理，被動式報警器和主動式是一樣的。紅外線報警器對溫度敏感，溫度越高的物體輻射出的紅外線越強，當感應(yīng)到環(huán)境中存在高出背景強度的輻射時，就觸發(fā)報警。被動式紅外報警器主要由菲涅耳光學系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號濾波和放大電路、信號處理和報警電路等幾部分組成（如圖2.1 所示）。圖2.1 被動式紅外報警器組成框圖被動式熱釋電紅外探測器的特性：這種探頭是以探測人體輻射為目標的，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元件。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。所以熱釋電元件對波長為10um左右的紅外輻射非常敏感，為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。被動式熱釋電紅外探頭的優(yōu)點是本身不發(fā)生各種類型的輻射，器件的功耗小、隱蔽性好、價格低。缺點是具有容易受各種熱源、光源及射頻輻射的干擾；被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；當環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度下降，有時還會短時失靈。 3、兩種方式的比較由于主動紅外探測器由紅外發(fā)射機、紅外接收機和報警控制器組成，置于收、發(fā)端的光學系統(tǒng)一般采用的是光學透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細的平行光束的作用，以使紅外光的能量能夠集中傳送。由于光束較窄，收發(fā)端安裝要牢固可靠，不應(yīng)受地面震動影響，而發(fā)生位移引起誤報，光學系統(tǒng)要保持清潔，注意維護保養(yǎng)。因此主動式探測器所探測的是點到點，而不是一個面的范圍，其特點是探測可靠性非常高。但若對一個空間進行布防，則需有多個主動式探測器，價格昂貴。而被動式的紅外報警，本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價格低廉，抗干擾性能： (1)防小動物干擾探測器安裝在推薦的使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上的小動物，一般不產(chǎn)生報警。(2)抗電磁干擾探測器的抗電磁波干擾性能符合一般要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。(3)抗燈光干擾綜合上述內(nèi)容的比較，本次課題采用了被動式的紅外報警器。2.2.2 控制方式的選擇 按照紅外報警器按照控制方式主要分為單片機式和電路式兩種： 1、單片機控制的紅外報警器該方案以單片機at89s52系列為核心，采用紅外線發(fā)射管和紅外線接收管為發(fā)射和接收裝置，由反相器芯片反相間接控制cpu工作。在cpu程序運行以后控制輸出口電平使得蜂鳴器與發(fā)光二極管組成的聲光報警電路同時進行聲光報警。系統(tǒng)原理框圖如圖2.2所示5。圖2.2 系統(tǒng)原理框圖采用at89s52單片機，直流可調(diào)開關(guān)mc34063，反相器74ls14d等芯片。其中，at89s52的p1.2p1.7為輸出口，而p3.03.5為輸入口。p1口連接紅外線發(fā)射電路，p1口為低電平時，紅外線發(fā)射電路導(dǎo)通，正常發(fā)射紅外線。p3口輸入經(jīng)接收紅外線電路接收并由反相器反相的電平，當電平到達單片機cpu后，若各口均為低電平，則cpu不做任何反應(yīng)，此時不報警；而當紅外線被認為擋住而使接收電路無法接受到時，p3輸入口就會輸入高電平，此時當在一定的時間內(nèi)檢測到位于不同位置的光束被遮擋時，由p3.7口輸出報警信號，驅(qū)動聲光報警電路進行報警。2、電路式紅外報警器本方案是由4個發(fā)射單元和1個接收單元組成6。其中發(fā)射單元是由紅外探測器、編碼器、無線發(fā)射模塊及電源組成。而接收單元是由無線接收模塊、解碼器、光電報警電路及電源組成。系統(tǒng)原理框圖如圖2.3所示7：圖2.3 系統(tǒng)原理框圖工作原理：利用熱釋電紅外傳感器感知周邊情況。當某個紅外探測器周圍出現(xiàn)諸如人體等移動的發(fā)熱物體時，它接收微弱的紅外信號，并經(jīng)過內(nèi)部電路處理，輸出開關(guān)量的控制信號到編碼器。編碼器發(fā)出一組與該通道對應(yīng)的串行碼，該串行碼作為調(diào)制信號送至發(fā)射模塊，發(fā)射模塊將調(diào)制信號加載到256 mhz高頻振蕩，通過內(nèi)置天線發(fā)射8。接收機對接收的高頻信號進行放大和檢波處理，還原串行的調(diào)制信號，并將其送入譯碼器，譯碼器對此信號進行識別，當譯碼器和編碼器的地址編碼完全一致時。譯碼器數(shù)據(jù)線上輸出數(shù)據(jù)，輸出的數(shù)據(jù)與發(fā)射通道上編碼器所設(shè)定的數(shù)據(jù)相同，這時該數(shù)據(jù)便啟動與該發(fā)射通道相對應(yīng)的發(fā)光二極管和蜂鳴器。 3、兩種方案的比較基于單片機的設(shè)計有其高性能、破解難、抗干擾能力強的優(yōu)點，但是單片機需要匯編語言進行編程，因此要有計算機進行控制，不便于攜帶和控制。純電路的設(shè)計有其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、體積小、功耗低等優(yōu)點，系統(tǒng)具有多路監(jiān)控報警能力；各個發(fā)射單元相對獨立，單元間無需布線聯(lián)網(wǎng)，系統(tǒng)安裝簡便；采用交、直流兩種方式供電，停電時也能正常工作。通過兩種方案的比較，從成本、簡便、抗干擾性能等方面考慮，本次課題采用了電路控制來設(shè)計紅外監(jiān)控報警器。2.2.3 總體方案的選擇通過上面兩種分類方式的比較本設(shè)計采用了被動式的電路控制9，方案的原理框圖如圖2.3所示。此方案采用大規(guī)模集成電路，結(jié)構(gòu)簡單，從而使系統(tǒng)成本低、體積小、功耗低；采用熱釋電紅外傳感器可晝夜監(jiān)控，避免可見光干擾；系統(tǒng)抗干擾性強，采用多單元監(jiān)控；系統(tǒng)具有多路監(jiān)控報警能力，各個發(fā)射單元相對獨立，單元間無需布線聯(lián)網(wǎng)，系統(tǒng)安裝簡便；采用交、直流兩種方式供電，停電時也能正常工作。該系統(tǒng)所使用的都是一些新型實用的芯片，性能優(yōu)良價格便宜，適用于開發(fā)實用型家庭防盜報警器，且系統(tǒng)適用于一般家庭的220v電壓，原理簡易，安裝和使用都非常方便。3 電路設(shè)計3.1 電源電路本系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3.1所示10，系統(tǒng)的電源采用220v交流供電，電網(wǎng)的220v交流電經(jīng)橋路整流，電容濾波，送入7812和7806的輸入端，最后輸出5v和9v的直流電。本電路有另一種功能就是在沒有電的情況下，可以用9v的電磁來代替，這樣帶來了極大的方便。在采用220v的電源供電時，s1處于斷開狀態(tài)，若采用電磁供電，只需把開關(guān)s1閉合，并與220v的電源斷開。圖3.1 電源電路原理圖3.2 紅外探測電路本次設(shè)計的紅外探測模塊使用的是hn911，hn911是一種熱釋電紅外探測模塊，熱釋電紅外傳感器屬于被動型紅外傳感器13，具有以下特點：紅外線不受可見光的影響，可不分晝夜連續(xù)監(jiān)測，被測對象自身發(fā)射紅外線，可不必另設(shè)光源。與雷達系統(tǒng)相比，紅外系統(tǒng)的體積小，重量輕，功耗低；作為高新技術(shù)的紅外探測技術(shù)在未來的應(yīng)用將更加廣泛，地位更加重要。因此在防盜、報警、安全、自動控制等方面，熱釋電紅外傳感器比其他類型傳感器應(yīng)用更廣泛。紅外探測模塊hn911由熱釋電紅外傳感器、放大器、比較器、信號處理電路和延時輸出電路組成。hn91l首先將移動體發(fā)射出的微弱紅外能量轉(zhuǎn)換為電荷。然后再將電荷轉(zhuǎn)換為電壓，從而輸出高、低電平的開關(guān)信號。hn911模塊內(nèi)放大器具有溫度補償功能，探測器工作時，人體輻射和周圍環(huán)境紅外輻射一起進入傳感器。當氣溫升高時，背景紅外輻射增強，傳感器自身極化強度即傳感器輸出的熱釋電信號減小，將明顯影響對人體的探測。因此，內(nèi)部的溫度補償電路，使放大器的增益隨環(huán)境溫度的升高而升高，從而保證了該傳感器的溫度穩(wěn)定性。由于熱釋電紅外傳感器具有接收靈敏度低、響應(yīng)速度較慢等缺點，必須配用光學透鏡。目前使用最多的是菲涅爾透鏡。試驗證明，不加菲涅爾透鏡的傳感器檢測距離約為2 m，添加菲涅爾透鏡后，有效探測距離可達10 m15 m11。由hn911組成的最簡單紅外探測電路如圖3.2所示，hn911的l、2引腳為輸出端，3引腳接5 v的工作電壓，4、5引腳接增益調(diào)節(jié)電位器，6引腳接地。靜態(tài)時，hn911的1引腳輸出低電平，2引腳輸出高電平。當有移動物體進人探測范圍時，l引腳輸出高電平，2引腳輸出低電平12。傳感器接收到紅外輻射能量，輸出幅度約1m，頻率0.37hz的微弱信號，該信號經(jīng)放大器放大，由比較器比較，經(jīng)信號處理電路處理，最后由延時輸出電路輸出，用做驅(qū)動信號。其中，4、5引腳之間連接的100k電位器用于增益調(diào)節(jié)。 圖3.2 無線報警應(yīng)用3.3 無線發(fā)射接收電路3.3.1 編、解碼器編碼器vd5026和譯碼器vd5027是cmos大規(guī)模數(shù)字集成電路，兩者結(jié)合應(yīng)用于防衛(wèi)系統(tǒng)、無線電話、tv game遙控系統(tǒng)、盜竊報警系統(tǒng)等。典型應(yīng)用是構(gòu)成發(fā)射、接收數(shù)字編譯碼系統(tǒng)13。由于它們內(nèi)部含有振蕩電路(不需要加晶體振蕩器)，因此外圍電路簡單。易于結(jié)合射頻、紅外線、超聲等方式組成遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)。vd5026和vd5027的引腳排列如圖3.3所示。 圖3.3 vd5026和vd5027的引腳排列 vd5026是8位編碼器。l8引腳是地址線，每個地址有3種狀態(tài)。即低電平、高電平和開路，能組成6 561種不同編碼。如需更多編碼，可將輸入端改為4態(tài)連接方式，這時l引腳是第4種狀態(tài)的公共連接腳。2引腳8引腳與l引腳連接時為第4種狀態(tài)。所以2引腳8引腳都有4種狀態(tài)，即“0”、“l(fā)”、“開路”、“接1引腳”。因此，可組成16 384個編碼。10引腳13引腳是數(shù)據(jù)線，根據(jù)需要置“0”或置“l(fā)”。14引腳為發(fā)射指令端。當14引腳為低電平時，17引腳串行發(fā)出一組編碼脈沖，編碼脈沖中含有地址信息及數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)信息。15引腳和16引腳內(nèi)部是一個振蕩器，外接幾十千歐到幾百千歐的電阻產(chǎn)生振蕩，振蕩頻率為f=1 600r(khz)，r為外接電阻，單位是千歐。18引腳和9引腳分別接電源的正、負極， 而vd5026和vd5027的工作電源電壓為5 v(典型值)。vd5027解碼器含有對應(yīng)于vd5026的12位信息。其中1引腳8引腳是地址線。當編碼器發(fā)出的地址編碼與譯碼器的地址碼相同時，譯碼器的10引腳13引腳數(shù)據(jù)輸出，且該數(shù)據(jù)與編碼器的10引腳13引腳所置的數(shù)據(jù)相同。14引腳是信息輸入端。15引腳和16引腳與vd5026相同，外接電阻阻值應(yīng)與編碼器完全相同。17引腳是解碼有效端，編碼器發(fā)射時，如果譯碼器與編碼器的地址碼相同。則譯碼器的17引腳輸出高電平。3.3.2 無線收發(fā)模塊twh630twh631是相互配對的微型無線發(fā)收模塊。利用twh630twh631設(shè)計的無線電遙測裝置具有微型化、傳輸距離遠、耗電小、抗干擾能力強等優(yōu)點。twh630是一種內(nèi)置天線的超高頻無線電微型發(fā)射機，其內(nèi)部振蕩電路可產(chǎn)生高頻振蕩，頻率為256 mhz。該振蕩頻率由輸入端(in)的脈沖信號調(diào)制，以調(diào)幅波的形式輻射。twh630的內(nèi)部電路如圖3.4所示。它是由發(fā)射三極管vt1及外圍元件c1、c2、l1、l2(l2為環(huán)形天線)等組成。twh630有3個引腳，分別是電源正極、負極和信號輸入端。圖3.4 twh630的內(nèi)部電路圖無線電接收模塊twh631是一種內(nèi)置天線的超高頻無線電微型接收機。當接收到發(fā)射模塊輻射出來的調(diào)幅高頻信號時。將信號進行解調(diào)、放大和整形。在輸出端(out)輸出音頻脈沖信號。twh631是由超高頻接收電路、頻率調(diào)整電路、檢波電路及放大整形電路等單元組成，其中頻率調(diào)整電路主要是用來控制接收頻率保持在256 mhz。twh631有4個引腳，分別為信號輸出(out)、電源正極、電源負極及測試端tp(tp端通?？蓱铱?。twh631的主要特性參數(shù)是：典型工作電壓6 v，遙控距離80 m，接收頻率256 mhz，待機工作電流l ma。twh631原理框圖如圖3.5所示：圖3.5 twh631的原理框圖3.4 總體電路及工作原理總體電路如下圖3.6、3.7所示14（其中，圖3.6為無線發(fā)射電路，圖3.7為無線接收電路）：圖3.6 無線發(fā)射電路圖3.7 無線接收電路報警器的工作過程：hn911感受到紅外信號之后，對信號進行放大、比較、及延時處理，由vd5626編碼，twh630發(fā)射出去，到達接收電路twh631接收信號，由vd5027解碼，經(jīng)過處理過的信號使蜂鳴器報警和相應(yīng)的二極管發(fā)光。發(fā)射模塊twh630和接收模塊twh631只能產(chǎn)生超高頻等幅振蕩，直接對其發(fā)射和接收，不可實現(xiàn)遙控，因此，若要實現(xiàn)多路遠距離監(jiān)控，就必須為每個發(fā)射模塊提供不同調(diào)制信號。所以要為不同通道的vd5026數(shù)據(jù)線(d0d3)設(shè)置不同數(shù)據(jù)，例如：第1通道的d0置“l(fā)”，d1、d2、d3置“0”；第2通道的d1置“1”。d0、d2、d3置“0”；第3通道和第4通道如此類推。一旦某一通道檢測到移動的紅外信號。該通道中的hn91l的2引腳便輸出低電平，從而啟動該通道中的vd5026。vd5026將地址和數(shù)據(jù)打包后串行發(fā)送發(fā)射機，4個發(fā)射通道的信息均由1個接收機接收，故4個vd5026的地址可以相同。不同通道上的vd5026的數(shù)據(jù)設(shè)置不同，可根據(jù)vd5027數(shù)據(jù)線上的輸出數(shù)據(jù)判斷發(fā)出報警的通道。具體方法是：在vd5027的每個數(shù)據(jù)線上各連接1只發(fā)光二極管。當有報警信號時，二極管發(fā)光。根據(jù)發(fā)光二極管的位置判斷報警的通道，例如：接在d0上的二極管燈亮了，說明第1通道報警。無論哪個通道報警，蜂鳴器都會發(fā)出嗚叫。第1通道紅外探測無線發(fā)射電路如圖3.6所示15，第2、第3、第4通道的發(fā)射電路類似，只是d0d3的設(shè)置不同而已。無線接收光電報警電路圖3.7所示。4 安裝與調(diào)試及常見的故障問題4.1 安裝與調(diào)試 1、安裝制作(1) 清理元器件，辨別認清電阻器及相應(yīng)代號，對電阻、電容、發(fā)光二極管、三極管、電壓變壓器等要用萬用表一一檢測。(2) 安裝時，電阻器，整流二極管采用臥式插裝，并緊貼電路板；瓷介電容器，點解電容器，三極管等采用立式插裝，也要貼近電路板。發(fā)光二極管安裝時可不講極性，因為其供電電路為交流電源，其余由極性元件：如電解電容器，整流二極管，穩(wěn)壓二極管，三極管，集成電路等必須按正確的極性插裝，否則電路不會正常工作。(3) 紅外線發(fā)射管和接收頭焊接時注意極性，焊接時間不宜過長。(4) 焊完元器件后，在覆銅面剪掉多余元器件的引線，工具最好用斜口鉗，可防止因剪線而使覆銅皮損壞。(5) 焊接完后，請認真對照電路原理圖，安裝圖檢查電路板上有無漏焊、錯焊、短路、斷路等錯誤現(xiàn)象，確認無誤后才能通電。 2、調(diào)試與檢測安全調(diào)試與檢測過程中，要接觸各種電路和儀器設(shè)備，特別是各種電源及高壓電路，高壓大容量電容器等，為保護檢測人員安全，防止測試設(shè)備和檢測線路的損壞，除嚴格遵守一般安全規(guī)程外，還必須注意調(diào)試和檢測工作中制定的安全措施16。供電安全，大部分故障檢測過程中都必須加電，所以調(diào)試檢測過的設(shè)備儀器，最終都要加電檢驗。抓住供電安全就抓住了安全的關(guān)鍵。(1)調(diào)試檢測場所應(yīng)有漏電變化開關(guān)盒過載保護裝置，電源開關(guān)，電源線及插座必須符合安全用電要求，任何帶電導(dǎo)體不得裸露，檢測場所的總電源開關(guān)，應(yīng)放在明顯易于操作的位置，并設(shè)置相應(yīng)的指示燈。(2)注意交流調(diào)壓器的接法。檢測中往往使用交流調(diào)壓器進行加載和調(diào)整試驗。由于普通調(diào)壓器輸入與輸出端不隔離，必須正確區(qū)分相線與零線的接法，使用二線插頭座，容易接錯線，使用三線插頭座則不會接錯。(3)在調(diào)試檢測場所最好裝備隔離變壓器，一方面可以保證檢測人員操作安全，另一方面防止檢測設(shè)備故障于電網(wǎng)之間相互影響，隔離變壓器之后，再接調(diào)壓器，則無論如何接線均可保證安全。 3、測量儀器安全(1) 所用測試儀器要定期檢查，儀器外殼及可接觸部分不應(yīng)帶電。凡金屬外殼儀器，必須使用三線插頭座，并保證外殼良好接地。電源線一般不超過2米，并具有雙重絕緣。(2) 測試儀器通電時若保險絲燒斷，應(yīng)更換同規(guī)格熔絲管后再通電若第二次再燒斷則必須停機檢查。(3) 帶有風扇的儀器如通電后風扇不轉(zhuǎn)或有故障，應(yīng)停機檢查。(4) 耗較大的儀器斷電后冷卻一段時間再通電，避免燒斷保險絲或儀器零件。4.2 報警器誤報及處理意見 1、故障引起的誤報及處理意見產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內(nèi)，不能完成規(guī)定的功能，稱為故障。故障的類型有損壞性故障和漂移性故障。損壞性故障包括性能全部失效和突然失效，這類故障通常是由元器件的損壞或生產(chǎn)工藝不良(如虛焊等)造成。漂移性故障是指元器件的參數(shù)和電源電壓的漂移所造成的故障。例如：溫度過高會導(dǎo)致電阻阻值的變化，此時設(shè)備表現(xiàn)為時好時壞。事實上，環(huán)境溫度、元件制造工藝、設(shè)備制造工藝、使用時間、儲存時間及電源負載等因素都可能導(dǎo)致元器件參數(shù)的變化，產(chǎn)生漂移性故障。無論是損壞性故障還是漂移性故障都將使系統(tǒng)誤報警，要減少由此產(chǎn)生的誤報警必須提高產(chǎn)品的設(shè)計水平和工藝水平，在作系統(tǒng)設(shè)計的同時，還需作可行性設(shè)計，如冗余設(shè)計、三防設(shè)計(防潮、防鹽霧、防霉菌)等。在此基礎(chǔ)上，提高產(chǎn)品制造過程的可行性，如對元器件質(zhì)量的嚴格篩選17。 2、安裝引起的誤報及處理意見報警器安裝位置、安裝角度、防護措施以及系統(tǒng)布線等方面18。例如：將被動紅外入侵探測器對著空調(diào)、換氣扇安裝時，將會引起系統(tǒng)的誤報警；室外用主動紅外探測器如果不作適當?shù)恼陉柗雷o(有遮陽罩的最好也作防護)，勢必會引起系統(tǒng)的誤報警；報警線路與動力線、照明線等強電線路間距小于1.5m時，而未加防電磁干擾措施，系統(tǒng)亦將產(chǎn)生誤報警。要減少此類誤報，在安裝前要準確設(shè)定安裝位置、安裝角度以及系統(tǒng)線路走向，避免安裝紅外探測器時面對空調(diào)、換氣扇，同時若在室外安裝應(yīng)該做好遮陽防護。 3、環(huán)境引起的誤報及處理意見由于環(huán)境引起的誤報警是指報警系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生的，從原理上講是不可避免的，而事實又是不需要的，屬于誤報警。例如：老鼠在防范區(qū)出沒；寵物在居室內(nèi)走動等。隨著傳感技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的推廣應(yīng)用，報警系統(tǒng)智能化程度將不斷提高，環(huán)境噪聲干擾引起的誤報警現(xiàn)象必將隨之降低。結(jié) 論本次設(shè)計的報警器是由紅外探測電路、發(fā)射電路、接收電路及電源部分共同工作，本設(shè)計的紅外探測電路主要有紅外探測模塊hn911來完成信號的放大、比較、處理、延時，vd5026vd5027作為編解碼器構(gòu)成發(fā)射一接收數(shù)字編譯碼系統(tǒng)，用twh630631作為發(fā)收探頭，從而完成紅外報警的功能，達到及時報警的效果，使人們可以按照自己情況對安全問題多好合理的安排。本次畢業(yè)設(shè)計給了我一個對實際電路設(shè)計的全方位的思考角度，讓我真正地掌握設(shè)計實際系統(tǒng)的流程。有很強的理論基礎(chǔ)，因為本設(shè)計運用傳感器和電路的設(shè)計改變了以往常用的單片機設(shè)計，增加了設(shè)計的難度和復(fù)雜度，但是我深知萬事開頭難，我相信只有不斷地查找漏洞，不斷地彌補不足之處才能有所提高。在設(shè)計中，由于對傳感器、電路知識的不精通，出現(xiàn)了很多遺漏的地方，我相信，通過這次的學習和設(shè)計，對電路、紅外傳感以及報警器方面的知識的加深，對以后在這方面的研究會有很大的幫助，我相信只要我朝著前方繼續(xù)努力，一定會有所收獲。經(jīng)過兩個月的努力終于完成了關(guān)于多區(qū)域紅外無線監(jiān)控報警設(shè)計，通過不斷的查資料讓我積累了許多實際操作經(jīng)驗，已初步掌握了電路的應(yīng)用技術(shù)。鞏固了模電課程知識，加深對基本器件、芯片知識、發(fā)射電路、接收電路的理解。我深刻體會到紅外技術(shù)對當今現(xiàn)代社會的重要作用。經(jīng)過這次設(shè)計，我學會了嚴密的思考，構(gòu)想及怎樣把計劃付諸于實際行動中。同時與社會的不斷高速發(fā)展的步伐相比，我認識到自己所學的知識和技能還遠遠不足，有些實際問題還不能解決，很多更好的設(shè)想也無法實現(xiàn)，缺少很多有實際運用價值的知識儲備，缺乏應(yīng)有的動手解決實際問題的能力，缺乏高效利用及篩選大量資料的能力，有待在今后的學習實踐中進一步提高。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我更加認識到要學好自己的專業(yè)知識以適應(yīng)不斷發(fā)展的社會。致 謝畢業(yè)設(shè)計即將完成，在設(shè)計期間有許多心得與體會，首先，在專業(yè)知識方面，專業(yè)課知識學習都是孤立的，沒有系統(tǒng)的聯(lián)系起來，不知道該如何有機地利用。通過做畢業(yè)設(shè)計，學會了如何將所學的各科知識串聯(lián)起來，這樣就達到了各學科相融合的目的，提高了自身的綜合知識學習、分析和運用知識的能力。思維得到了開拓，知識得到了延伸。 在實際運用方面，平常學的都是理論知識，而畢業(yè)設(shè)計側(cè)重于理論與實踐相結(jié)合。只學會理論還不夠，要學會一種整體思維方法。例如：僅僅一個小小的電阻可能會影響整個電路的正常運行。不能想當然就可以了，要切合實際，從本設(shè)計的實際功能和要求出發(fā)。在畢業(yè)設(shè)計中碰到了很多的問題，我通過查閱相關(guān)書籍，資料，通過自己鉆研和同學的幫助，特別是得到了老師的諄諄教導(dǎo)，張老師給予了我很大的幫助，在老師的耐心輔導(dǎo)中，不僅給了我思路上的開闊，還認真聽取對設(shè)計中不足之處的建議與批評，讓我認識到了自己對以前所學知識的不足方面。這樣一步一步的提高自己的綜合能力，為今后的就業(yè)之路鋪上了堅實的基礎(chǔ)。在此特別感謝張老師，您辛苦了。參考文獻1 張萬忠. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)m. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2002:1826. 2 黃繼昌. 電子元器件應(yīng)用m.北京:人民郵電出版社, 2004:3456. 3 黃玉林. 主動式與被動式防盜報警器的討論j. 無線電子學雜志, 2005,7(4). 4 謝主紅. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.哈爾濱: 哈爾濱工程大學, 2003：37132. 5 余錫存. 單片機原理及接口技術(shù)m. 西安: 西安電子科技大學出版社, 2000. 6 黃新易. 報警器誤報及其處理j.實用電子學報, 2008,8(1):25 . 7 蕭寶瑾. protel 99 se操作指導(dǎo)與電路設(shè)計實例（第一版）.太原理工大學, 2004. 8 謝自美. 電子線路設(shè)計.實驗.測試m. 華中理工大學出版社, 2001:8995.9 余華, 岳秋琴. 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