Arm实作报告.docx
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Arm实作报告.docx
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Arm实作报告
实作报告
题目:
家庭防盗报警系统
姓名:
赵子舟
班级:
电信081班
学号:
200816022124
导师:
殷群
目录
1.摘要
2.前言
3.总体设计
4.详细设计
5.总结
6.心得体会
摘要:
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,热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。
红外线报警器分主动式和被动式两种。
主动式红外线报警器,是报警器主动发出红外线,红外线碰到障碍物,就会反弹回来,被报警器的探头接收。
如果探头监测到,红外线是静止不动的,也就是不断发出红线线又不断反弹的,那么报警器就不会报警。
当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候,探头就会检测到有异常,就会报警。
被动式报警器少了一项功能,就是发射红外线。
物理学上告诉我们,当物体的温度高于0K的时候,就会发出红外线,换句话说任何物体都能发出红外线。
而其后的原理,被动式报警器和主动式是一样的。
红外线报警器对温度敏感,温度越高的物体辐射出的红外线越强,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发反警。
门磁是用来探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动,它是由无线发射模块和磁块两部分组成,在无线发射模块两个箭头处有一个“钢簧管”的原器件,当磁块与钢簧管的距离保持在1.5CM时钢簧管处于断开状态,一旦磁块与钢簧管分离的距离超过1.5CM时钢簧就会闭合造成短路,报警指示灯亮的同时向主机发射报警信号。
前言:
本实验是ARM实际应用系统开发课程的结业设计,是基于ARM单片机的实做课程。
我们组选择的题目是家庭防盗报警系统。
最终决定由红外传感报警器,门磁报警器和主控来完成整个系统。
这个系统能基本满足一般家庭的防盗需要。
热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。
是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器,它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。
它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。
将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路,如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。
自然界中存在的各种物体,如人体、木材、石头、火焰、冰等都会发出不同波长的红外线,利用红外传感器可对其进行检测。
根据工作原理,红外传感器分为热型和量子型两类,热型红外传感器也称热释电红外传感器或被动红外传感器。
与量子型相比,其频响速度较慢,灵敏度较低,但响应的红外线波长范围较宽,价格便宜,并可在常温下工作。
量子型与热型的特点相反,而且要求冷却条件。
它是目前在防盗报警、火灾检测、自动门、自动水龙头、自动电梯、自动照明。
及非接触温度测量等领域应用最广泛的传感器。
其原因为:
①被测对象自身发射红外线,可不必另设光源;②大气对2-2.6lLm、3—5lLm、8—141lm三个被称为“大气窗口”的特定波段的红外线吸收甚少,可非常容易被检测;③中、远红外线不受可见光影响,可不分昼夜进行检测。
门磁报警器主要由开关和磁铁两部分组成,开关部分由磁簧开关经引线连接。
定型封装而成;磁铁部分由对应的磁场强度的磁铁封装于塑胶或合金壳体内。
当两者分开或接近至一定距离后,引起开关的开断从而感应物体位置的变化。
门磁报警器广泛应用于城市安防、银行、电信、电力、司法、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库等众多领域门窗安装使用。
总体设计:
本系统由红外报警器,门磁报警器与主控面板组成。
红外报警器我们选用的是基于BISS0001红外传感信号处理器的报警器。
BISS0001具有以下特点:
1CMOS数模混合专用集成电路。
2具有独立的高输入阻抗运算放大器,可与多种传感器匹配,进行信号与处理。
3双向鉴幅器,可有效抑制干扰。
4内设延迟时间定时器和封锁时间定时器,结构新颖,稳定可靠,调节范围宽。
5内置参考电压。
6工作电压范围+3V—+5V。
7采用16脚DIP封装或SOP封装。
本报警器采用高灵敏红外探头,无需声音,无需光线,无需震动,即使是在夜晚漆黑状态,窃贼一旦进入监控范围(大约10米左右),报警器就会自动检测并发出高强度警笛报警声,可有效吓阻入侵人员,本报警器组装好后适合家庭,学校,仓库,商店等防盗场所使用。
本报警器集红外线探测,报警,电源三位一体,具有体积小,可随身携带临时设防等优点,无论何时何地都可以现场使用,微电脑芯片设计,耗电小,无须接线布线,使用非常简便。
门磁报警器我们选用的是基于PT2262芯片的门磁报警器。
PT2262具有以下特点:
1CMOS工艺制造,低功耗
2外部元器件少
3RC振荡电阻
4工作电压范围宽:
2.6-15v
5数据最多可达6位
6地址码最多可达531441种
无线门磁报警器采用省电设计,当门关闭时它不发射无线电信号,此时耗电只有几个微安,当门被打开的瞬间,立即发射1秒左右的无线报警信号,然后自行停止,这时就算门一直打开也不会再发射了,这是为了防止发射机连续发射造成内部电池电量耗尽而影响报警,无线门磁还设计有电池低电压检测电路,当电池的电压低于8伏时,下方的发光二极管就会点亮,这时需要立即更换报警器专用电池,否则会影响报警的可靠性。
主控面板我们选用的是基于AT89S51芯片的面板。
AT89S51具有以下特点:
14kBytesFlash片内程序存储器;
2128bytes的随机存取数据存储器(RAM);
332个外部双向输入/输出(I/O)口;
45个中断优先级、2层中断嵌套中断;
56个中断源;
62个16位可编程定时器/计数器;
72个全双工串行通信口;
8看门狗(WDT)电路;
9片内振荡器和时钟电路;
10与MCS-51兼容;
11全静态工作:
0Hz-33MHz;
12三级程序存储器保密锁定;
13可编程串行通道;
14低功耗的闲置和掉电模式。
其可以实现记录报警器状态与报警次数的功能。
详细设计:
工作原理
图2为BIS0001红外传感器信号处理器的原理框图。
外界元件由使用者根据需要选择。
由图
可见BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器
及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。
可广泛应用于多种传感器和延时控制器。
各引脚的定义和功能如下:
VDD—工作电源正端。
范围为3~5V。
Vss—工作电源负端。
一般接0V。
IB—运算放大器偏置电流设置端。
经RB接VSS端,RB取值为1M左右。
1IN-—第一级运放放大器的反相输入端。
1IN+—第一级运放放大器的同相输入端。
1OUT—第一级运算放大器的输出端。
2IN-—第二级运算放大器的反相输出端。
2OUT—第二级运算放大器的输出端。
Vc—触发禁止端。
当Vc<VR时禁止触发;当VC>VR时允许触发。
VR≈0.2VDD。
VRF—参考电压及复位输入端。
一般接VDD。
接“0”时可使定时器复位。
A—可重复触发和不可重复触发控制端。
当A=“1”时,允许重复触发,当A=“0”时,不可重复触发。
Vo—控制信号输出端。
由Vs上跳边沿触发使Vo从低电平跳变到高电平时为有效触发。
在输出延时间Tx之外和无Vs上跳变时Vo为低电平状态。
RR1RC1—输出延迟时间Tx的调节端。
Tx≈49152R1C1。
RR2RC2—触发封销时间Ti的调节端。
Tx≈24R2C2。
我们先以图3所示的不可重复触发工作方式下的各点波形,来说明BISS0001的工作过程。
首先,由使用者根据实际需要,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(≈0.5VDD)后,送到有比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器,检出有效触发信号Vs。
由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD,所以,当VDD=5V时,可有效地抑制±1V的噪声干扰,提高系统的可靠性。
COP3是一个条件比较器。
输入电压Vc<VR(≈0.2VDD)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,打开与门U2,此时若有触发信号Vs的上跳边沿来到,则可启动延时时间定时器,同时Vo端输出为高电平,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,即所谓不可重复出发工作方式。
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周期内,任何V2的变化都不能使Vo为有效状态。
这一功能的设置,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。
下面再以图4所示可重复触发工作方式下各点的波形,来说明BISS0001在此状态下的工作过程。
在Vc=“0”、A=“0”期间,Vs不能触发Vo为有效状态。
在Vc=“1”、A=“1”时,Vs可重复触发Vo为有效状态,并在Tx周期内一直保持有效状态。
在Tx时间内,只要有Vs得上跳变,则Vo将从Vs上跳变时刻算起继续延长一个Tx周期;若Vs保持为“1”状态,则Vo一直保持有效状态;若Vs保持为“0”状态,则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态,并且在封锁时间Ti时间内,任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。
通过以上分析,我们已对BISS0001的电路结构和工作过程有了全面的了解,可以看出该器件的结构设计新颖,功能强,可在广阔的领域得到应用。
极限参数(Vss=0V)
电源电压:
-0.5V~6V
输入电压范围:
-0.5V~+6V(VDD=6V)
各引出端最大电流:
±10mA(VDD=5V)
工作温度:
-10℃~+70℃
存放温度:
-65℃~+150℃
应用
图5所示为BISS0001应用于热释电红外开关的电路原理图。
热释电红外开关是BISS0001配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成的被动式红外开关。
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、烘干机和自动洗衣机等装置,是一种高技术产品。
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。
热释电红外传感器是一种新型敏感元件、它是由高热电系数材料,配以滤光镜片和阻抗匹配用场效应管组成。
它能以非接触方式检测出来自人体发出的红外辐射,将其转化成电信号输出,并可有效抑制人体辐射波长以外的外干扰辐射,如阳光、灯光、及其反射光。
此例中BISS0001的运算放大器OP1作为热释电红外传感器的前置放大。
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COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后,检出有效触发信号去启动延迟时间定时器。
输出信号经晶体管T1、驱动继电器去接通负载。
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脚输入为低电平而封锁触发信号,节省照明用电。
若应用于其他方面,则可用遮光物将其罩住而不受环境影响。
SW1是工作方式选择开关,当SW1与1端连通时,红外开关处于可重复触发工作方式;当SW1与2端连通时,红外开关则处于不可重复触发工作方式.
报警器原件清单与电路图:
keil程序文件:
/*********************************************************
热释红外报警器程序
*********************************************************/
#include
#defineuintunsignedint//宏定义
#defineucharunsignedchar
/*******************************************************
端口定义
********************************************************/
sbitLED1=P2^5;//红灯
sbitLED2=P2^6;//绿灯
sbitK1=P1^0;//启动键
sbitK2=P1^1;//紧急报警键
sbitBEEP=P2^0;//蜂鸣器
sbitIN=P2^1;//信号输入端
sbitW=P2^3;
/*******************************************************/
ucharnum=0;
ucharnum1=0;
ucharnum2=0;
ucharflag=0,flag1=0,flag2=0;//标示位
ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
/******************************************************
函数名称:
延时子函数
函数功能:
产生短暂延时
******************************************************/
voiddelayms(uintxms)
{
uinti,j;
for(i=xms;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
/******************************************************
函数名称:
按键子函数
函数功能:
控制开始/紧急报警
******************************************************/
voidkey()
{
if(K1==0)
{
delayms(5);
if(K1==0)
{
while(!
K1);//等待按键释放
TR0=1;
flag1=0;//开中断0
LED2=0;
LED1=1;//绿灯亮,说明安防已启动
}
}
if(num1==60)//一分钟后布防
{
flag1=1;
TR0=0;//关中断0
num1=0;
}
if(K2==0)//清零键
{
delayms(5);
if(K2==0)
{
while(!
K2);
num2=0;
}
}
}
/*****************************************************
函数名称:
报警子程序
函数功能:
*****************************************************/
voidbaojing()
{
if(flag1==1)
{
if((IN==0||flag==1))
{
ET0=0;//启动定时器0
TR0=0;
flag=0;
LED1=1;//关闭红色指示灯
BEEP=1;//关闭蜂鸣器
LED2=0;//启动绿色指示灯
if(IN==0)
flag2=0;
}
if(IN==1&&flag==0)
{
ET0=1;//启动定时器0
TR0=1;
LED2=1;//关闭绿色指示灯
LED1=0;//启动红色指示灯
BEEP=0;//蜂鸣器报警
delayms(70);
BEEP=1;
delayms(70);
ET0=1;//启动定时器0
TR0=1;
if(flag2==0)
{
flag2=1;
if(num2<9)//最大记录9次
num2++;
}
if(num1==10)//报警10s后关闭
{
num1=0;
flag=1;
}
}
}
P0=table[num2];
}
/***************************************************
函数名称:
主函数
函数功能:
****************************************************/
voidmain()
{
LED1=1;//端口初始化
LED2=1;
IN=1;
BEEP=1;
TMOD=0x01;//打开定时器/计数器0中断
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=0;
W=0;
while
(1)
{
key();
baojing();
}
}
/******************************************************
函数名称:
定时器/计时器0中断子函数
函数功能:
******************************************************/
voidT0_time()interrupt1
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
num++;
if(num==20)
{
num=0;
num1++;//一秒自加一次
}
}
实物图:
总结
目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础。
而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。
这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。
热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。
用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比,具有如下特点:
(1)不需要用红外线或电磁波等发射源。
(2)灵敏度高、控制范围大。
(3)隐蔽性好,可流动安装。
心得体会
我在本次实验中,负责部分基于BISS0001的热释红外报警器的焊接与程序编写。
通过本次实作,我掌握了keil软件的基本使用方法,也增强了动手能力。
由于没怎么做过实作,在焊接时,忘记了提前使用万用表测试各个元件是否完好,所幸焊接完毕之后,各个部分工作正常,否则想必检查哪里出错会浪费大量的时间,在反复的焊接过程中也很有可能导致元件的损坏,有了这一次的教训,想必在下次焊接时会做的更好。
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