红外无线防盗报警系统.doc

红外无线防盗报警系统的研究 摘 要本课题是对红外无线防盗报警系统的研究，该系统主要分为信号发射部分和信号接收部分。该系统信号发射部分是基于红外热释电处理芯片（BISS0001）开发的；信号接收部分是基于AT89C2051单片机开发的，达到自动检测与报警目的。本文主要介绍了红外无线防盗报警系统的基本原理和系统整体结构的设计过程，包括信号发射部分，信号接收部分的电路原理图和无线收发模块。本论文共五章，包括绪论，硬件系统的设计，软件系统的设计，系统调试，结论。首先绪论主要介绍了热释电无线防盗报警系统的发展现状、研究背景及意义。之后介绍了各个电路模块的设计，如检测电路的设计、编码电路的设计、解码电路的设计、单片机及其外围电路的设计、无线收发模块的选择。然后介绍了软件的设计思路、绘出了软件流程图、分别对两段比较重要的软件进行了详细的介绍。再次介绍了硬件调试过程出现的问题及解决方法、软件调试过程中的问题及解决方法，对整个系统进行了联调的过程。最后对整个毕业设计做了总结以及本次毕业设计过程中的一些收获与心得体会。关键词：无线防盗；报警；热释电红外传感器苏州工业园区职业技术学院ABSTRACTThe topic is on infrared wireless burglar alarm system, the system consists of signal transmission and reception of signals. The signal transmission system based in part on pyroelectric IR chip (BISS0001) development; signal reception based in part on the development of the AT89C2051 to achieve automatic detection and alarm purposes. This paper introduces the Infrared wireless burglar alarm system and the basic principles of the overall system structure of the design process, including signal transmission, signal-receiving parts of the circuit diagram and wireless transceiver module. There are five chapters in all in this paper, including introduction, hardware system design, software system design, system testing, conclusions. First the introduction mainly introduces the pyroelectric wireless burglar alarm system development and research background and significance. Then each circuit of the module design, such as the detection circuit design, circuit design coding and decoding circuit design, SCM and its peripheral circuit design, wireless transceiver module option. And then the software design, the software is likely to draw the flow charts, Two pairs were more important in software introduced in detail. Again on the hardware debugging of the problems and solutions, software debugging process of the problem and the solutions for the entire system of readjustment process. Finally, the whole design of a graduation and the conclusion of this graduate of the design process and gain some experiences.Key words：Wireless guard against theft; Alarm; Pyroelectric infrared sensor 苏州工业园区职业技术学院目 录 第一章 绪论1 1.1 引言.1 1.1.1 热释电红外无线防盗报警系统的发展现状.2 1.1.2 热释电红外无线防盗报警系统技术背景及意义.2 1.2 与本系统相关技术发展现状.2 1.3 本文结构.3第二章 系统硬件设计5 2.1 总体设计方案.5 2.2 发射电路设计.6 2.2.1 红外检测电路设计.6 2.2.2 编码电路设计.11 2.3 接收电路设计.18 2.3.1 解码电路设计.21 2.3.2 控制电路及报警电路设计.26 2.4 无线收发模块工作原理.30第三章 软件系统设计.30 3.1 程序总体设计思路.30 3.1.1 程序流程图设计.30 3.2 程序设计.31 3.2.1 初始化程序设计.31 3.2.2 判断程序设计.32 3.2.3 停电程序设计.34第四章 系统调试.36 4.1 硬件调试.36 4.1.1信号检测电路调试.36 4.1.2 无线收发模块调试.38 4.2 软件调试.39 4.3 软硬件结合调试.39第五章 结论41 5.1 论文总结.41 5.2 感想.41参考文献42附录A：硬件设计原理图与PCB图43附录B：软件程序46苏州工业园区职业技术学院第一章 绪 论1.1 引言随着人们生活水平的不断提高和电子技术的发展，“安全防范”电子保安系统防盗报警系统及闭路监控系统越来越广泛地应用于教育、银行、交通、电力、酒店、超市等公共场合，维护社会公共安全为目的，防入侵、防被盗、防破坏、防火、防暴和安全检查等，而为了达到防入侵、防被盗、防破坏等目的我们采用了以电子技术、传感器技术和计算机等技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成一个系统。由此应运而生的安全防范技术正逐步发展成为一项专门的公安技术学科，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的安全防范技术，满足人们对保安系统日益提高的要求和期望，就显得更为重要。防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。防盗报警系统通常由报警探测器（又称防盗报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。其中报警探测器作为传感探测装置，用来探测入侵者的入侵行为及各种异常情况，报警探测器一般是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由包括电子和机械两种处理部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置。报警探测器按工作原理主要可分为红外报警探测器、微波报警探测器、被动式红外/微波报警探测器、玻璃破碎报警探测器、振动报警探测器、超声波报警探测器、激光报警探测器、磁控开关报警探测器、开关报警探测器、视频运动检测报警器、声音探测器等许多种类。传输通道是报警探测器电子信号对外传输的通道。目前传输的方式有三种，即有线，无线，借用线三种不同的通信方式。 报警控制器是能将报警探测器发出来的报警信息变成声光报警信号，并加以显示和记录、存储的装置。常用的有台式、柜式、箱式和壁挂式几种。但产生报警声音，显示报警部位，存储记录报警信息是必须具备的基本功能。1.1.1 热释电红外无线防盗报警系统的发展现状目前，国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，如：早期的美国安定保、C&K、日本艾礼富、以色列EL等，近几年进入中国市场的加拿大枫叶、德国博世、美国GE等，这些厂商无论是在资金和技术上，都具备很强的优势，对国内厂商的发展形成巨大的竞争压力；国内防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。但是与国外厂商相比还有很大差距。现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的市场份额。这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟，产品功能稳定、性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。现阶段国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射和接收以及微波等技术为基础。而这里所涉及的被动式报警器则采用了美国的传感元件热释电传感器。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。随着国家智能化小区建设的推广，防盗系统已成为智能小区的必需设备。利用单片机控制技术和无线网络技术，开发一种具有联网功能的智能无线防盗系统，并开发相关的传感器。采用无线数据传输方式，不需重新布线，特别适用于已装修用户及布线不方便的场合。1.1.2 热释电红外无线防盗报警系统技术的研究背景及意义随着时代的不断进步，人们对自己所处的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，有效的保证了居民的人身和财产的安全。但是由于大部分报警系统采用的是有线信道，这给系统安装、维护和抗干扰都带来了不利的一面。而采用无线信道的报警系统，可以做到安装和维护变得更为方便，隐蔽性更好，不易被发现而被破坏，且抗干扰能力更强。由于红外线是不可见光，所以有很好的隐蔽性。因此红外无线用在防盗报警系统中将使报警系统更隐蔽，更可靠，更安全。1.2 与本系统相关技术发展现状本系统主要由信号发射部分和信号接收部分组成。系统的信号发射部分主要采用热释电红外传感器，目前红外传感器有热释电型和量子型两种。其中热释电型是基于温度测量的工作方式。一般采用LiTaO3作为热释电材料，它在温度限定范围内稳定性好且价格低廉。LiTaO3热释电材料处于自发极化状态。当红外线入射吸收后，结晶的温度改变，自发极化也发生变化结晶表面的电荷变得不平衡。把这种不平衡电荷以电压变化的形式取出，便可检测红外线。因此，热释电材料只有在温度变化时才产生电压。如果红外线一直照射，无不平衡电荷，电压的变化为零。没有红外线照射时，结晶表面电荷同样呈现为不平衡状态。热释电红外传感器因红外线照射（或遮挡）而产生（或失去）热量才有输出，因此，从原理上讲，它和波长没有什么关系，但应选用合适测定波长的滤光器作为窗口材料，才能实现其应有的功能。量子型红外传感器的特点是检测灵敏度高，响应速度快，响应的灵敏度与波长有关。信号接收部分采用的是AT89C2051单片机，现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。1.3本文结构本文主要研究了利用单片机来控制热释红外无线防盗报警系统，使其有红外监控、无线收发数据、报警等相应的功能。全文共分为七章，各章的主要内容如下：第一章 扼要地介绍了热释电红外技术的概念、特点与相关研究背景；第二章 系统硬件的设计，主要介绍了各个电路模块的设计，如检测电路的设计、编码电路的设计、解码电路的设计、单片机及其外围电路的设计、无线收发模块的选择；第三章 系统软件的设计，介绍了软件的设计思路、绘出了软件流程图、分别对两段比较重要的软件进行了详细的介绍；第四章 系统的调试，分别介绍了硬件调试过程出现的问题及解决方法、软件调试过程中的问题及解决方法，对整个系统进行了联调的过程；第五章结论。主要写了整个毕业设计过程中的收获与心得体会。第二章 系统硬件设计2.1 总体设计方案本系统的设计主要分为信号发射部分和信号接收两部分。发射部分主要负责完成探测外界信息，将探测到的信息处理并发送出去；接收部分主要负责完成接收从发射部分发射过来的信号，将信号处理成单片机能识别的信号，再由单片机（AT89C2051）来判断信号的来源，是否需要报警，并由单片机来控制报警器报警，完成自动报警的目的。系统的主要工作过程为，首先通过红外检测电路检测到的信号经过放大电路的放大比较，输出一个有效的信号给编码器，编码器中预先设好地址来确定该检测器的地址，最终经编码器的DOUT端口输出串行数据给无线发射模块，经无线发射模块把数据发射出去。而与此相对应的无线收模块受到此数据给相应的解码器解码，解码后的数据送给AT89C2051单片机，用单片机及相应的程序来判断是报警源的位置，最后单片机输出一个信号来驱动声光报警电路的报警。系统工作原理图，如图2.1所示。声光报警单片机（AT89C2051）解码电路1无线接收模块1无线发射模块1编码电路1检测电路1热释电红外传感器1解码电路n无线接收模块n无线发射模块n编码电路n检测电路n热释电红外传感器n.图2.1 系统工作原理图2.2 发射电路设计 发射电路的主要作用是信号采集，并将采集的信号进行处理，转化为接收电路能够接收处理的信号。它又可以分为红外检测电路和编码电路以及无线发射模块。2.2.1 红外检测电路设计人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长为10微米长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。人体发射的红外线通过菲涅尔滤镜光片增强后聚焦到红外感应源上。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、温度发生变化时就会失去平衡并向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。本设计中采用了主要采用了BISS0001热释电传感器专用控制集成电路和热释电传感器。热释电探测元件将探测到的微弱信号送入BISS0001集成电路第14脚（IN+端），经内部电路处理后，从第2脚（Vo端）输出控制信号。详细设计电路如图2.2所示。图2.2 检测电路原理图检测电路的设计原理：热释电传感器检测到信号并输出给BISS0001 。BISS0001内部运算放大器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COP1和COP2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输出给PT2262编码器。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间Tx由外部的R13和C14的大小调整，值为Tx49152xR9C7；触发封锁时间Ti由外部的R14和C13的大小调整，值为Ti24xR10C6。本设计中所用到的一些元器件的工作原理介绍1热释电传感器 热释电传感器由滤光片、探测元件、场效应管匹配器等组成。滤光片采用红外光学材料制成，它能通过人体辐射出的10微米左右的特定波长红外线，将阳光、灯光以及其它红外辐射滤掉，这样就能有效地抑制周围环境不稳定因素的干扰。热释电传感器包含连个互相串联或并联的热释电元件，而且两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。这也是当人体对着探测器呈垂直方向运动时，探测器灵敏度差的原因。这也告诉我们安装时要注意选择合适的场所，一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，但是两片热释电元件接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。内部电路图和探测示意图如图2.3所示。图2.3 热释电红外传感器内部电路结构注：红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式由极大的关系。正确的安装应满足以下条件：(1)红外线热释电传感器应离地面22.2米。(2)海外线热释电传感器探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其它隔离物。(3)红外线热释电传感器应远离空调冰箱火炉等空气温度变化敏感的地方。(4)红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件最好把窗帘拉上，红外线热释电传感器也不要安装在气流活动强的地方。(5)红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向有关，海外线热释电传感器对于径向移动的反应最不敏感，而对于横切方向（即与半径垂直的方向）移动则最为敏感，具体示意如图2.4所示。图2.4 红外传感器检测示意图2菲涅尔透镜菲涅尔透镜是热释电传感器不可缺少的组成部分，其主要作用是将人体辐射的红外线聚焦在热释电探测元件上，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号。红外传感电路配合使用菲涅耳透镜可以有效地增加传感器的作用范围。通常利用它和传感器的不同配合检测不同范围。这里以TY-6510A和球面形菲涅耳透镜为例简要说明。 当球面形菲涅耳透镜和传感器配合使用时，透镜上的分割板状小窗可以进行多角度检测，如未加透镜前的视场为120110，增加透镜后的视场可以达到150110，此外，由于能量被聚集，可以较好地改善传感器的输出，同时，该透镜还可以起到对传感器的保护作用（防止太阳等高能量体损坏传感器）。图2.5是加有透镜的传感器示意图。图2.5 加透镜的传感器示意图3热释电红外传感器专用集成电路功能和工作原理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就可构成被动式的热释电红外开关、报警用人体热释电传感器等。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。图2.6是热释红外电路专用集成芯片（BISS0001）外接引线连接图。BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延时定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的模数混合专用集成电路如图2.7所示。芯片特点：*CMOS工艺制造*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16脚DIP封装图2.6 热释红外电路专用集成芯片图2.7 热释红外电路专用芯片内部结构如图2.6 芯片引脚的定义和功能如下：Vdd工作电源正端。范围为35V。Vss工作电源负端。一般接0V。1B 运算放大器偏置电流设置端。经R B 接Vss端，R B 取值为1M左右。1IN- 第一级运算放大器的反相输入端。1IN+ 第一级运算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入端。2OUT第二级运算放大器的输入端。Vc 触发禁止端。当VcVr时禁止触发；当VcVr时允许触发。Vr0.2VDD。VR 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的上跳变沿触发使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。Tx49152R1C1。RR2RC2 触发封锁时间Ti的调节端。 Ti24 R2C2。2.2.2 编码电路设计当热释电探测元件将探测到的微弱信号送入BISS0001集成电路，经集成电路内部处理，将微弱的电信号进行放大处理，并转换为地址/数据信息后，需由编码电路来将其再转换为波形信号才能由无线发射模块发送出去。本设计的编码电路采用PT2262编码器，排组和拨码开关，其中排组接高电平，拨码器的一端接低电平。最终通过拨码开关来确定PT2262的地址。PT2262将从数据和地址输入管脚并行输入的“地址/数据”转换为串行的，适用于RF或IR调制的波形，由DOUT管脚输出。其DATA OUT 引脚接到无线发射模块上，作为其数据输出。编码电路工作原理如图2.8所示。图2.8 编码电路原理图PT2262是CMOS编码器如图2.9所示。它与PT2272解码器构成一对编解码电路。PT2262最多可有12位三态地址，提供31441个地址码，减少了地址码冲突的可能性，提高了抗非法代码扫描的能力。图2.9 PT2262编码器特点：1 CMOS 技术2 低功耗3 非常高的抗噪声能力4 最多12位三态地址5 宽范围的工作电压：Vcc=3V12V6 仅外接一个电阻工程振荡器应用：1 汽车安全系统2 房门控制器3 遥控风扇4 家用安全系统/自动控制系统5 遥控玩具6 工业遥控框图：A1232A图2.10 2262内部结构图功能说明：如图 2.10和表2.1所示，当TE置“0” 时，PT2262将从A0A5和A6/D5A11/D0管脚输入的“地址/数据”转换为专用的波形由DOUT输出。DOUT输出提供给RF调制器或IR转换器，然后用无线电波或红外线将“地址/数据”信息发射出去。发射的无线电波或红外线被RF解调器或IR接收器接收并恢复为原波形。然后，PT2272对波形译码。如果地址正确，就将其中的数据由相应管脚输出，至此，完成了一次编解码。管脚名 I/O说明管脚编号A0A5I地址05：这六个三态输入端的输入状态决定编码波形的第05位。可被设为“0”、“1” 或“f ”(浮空)。16A6/D5A11/D0I地址611/数据50：这六个三态输入端的输入状态确定编码波形的第611位。当作为地址端使用时，可被设为0、1或f(浮空)。作为数据端时,他们只能是0或1781013TE_I输出使能：“0”有效。为“0”时PT2262将编码波形由DOUT输出。14OSC1I振荡器端1在这两脚之间连接一个电阻，此电阻决定PT2262的主频。15OSC2O振荡器端216DOUTO数据输出：编码后的波形从此管脚串行输出。TE_为高电平时，DOUT输出低电平。17VCC-电源18GND-地9表2.1 2262管脚定义和功能示意图RF操作代码位：代码位是编码波形的基本成分。分为AD(地址/数据)位和SYNC(同步)位两种。地址/数据（AD)位波形：一个AD位能被设置为“0”、“1”或“f”，分别对应“低电平”，“高电平”和“浮空”状态。一位波形由2个脉冲周期组成。每个脉冲周期持续时间为16个OSC（主频）周期。参见图2.11。图2.11 时序图同步位波形是宽度为1/8位（4个主频周期）、持续时间为4位（128个主频周期）的正脉冲。参见图2.12。 图2.12 同步位波形一组代码位称为代码字。一个代码字由12个AD位，跟一个同步位组成。12个AD位由对应的A0A5、A6/D5A11/D0管脚的输入决定。当PT2262的A0A5、A6/D5A11/D0管脚中的某些被作为数据使用时，地址位将相应减少。例如，要求有3位数据时，地址就减少到9位，传送格式如图2.13。 图2.13 数据传送格式PT2262/PT2272最多可有12个地址位，包括6个地址/数据位。图2.14显示代码位和它们对应的管脚。图2.14 代码字示意图代码字中地址和数据的关系如下：0个数据位：A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 Sync位 1个数据位：A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 D0 Sync位2个数据位：A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 D1 D0 Sync位3个数据位：A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 D2 D1 D0 Sync位4个数据位：A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 D3 D2 D1 D0 Sync位5个数据位：A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 D4 D3 D2 D1 D0 Sync位6个数据位 A0 A1 A2 A3 A4 A5 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Sync位代码位A0A5、A6/D5A11/D0被管脚A0A5、A6/D5A11/D0的输入状态决定。例如，当A0(管脚1)输入为“高电平”时，码位A0为1。同样，当A0(管脚1)输入为“低电平” 或“浮空”时，码位A0分别为“1”或“f”。代码帧由四个连续的代码字组成。如图2.15当TE_管脚出现“负脉冲”后，DOUT管脚输出代码帧。代码帧传输结束时，如果TE仍为低电平，PT2262接着输出另一个代码帧。图2.15 代码帧输出时序PT2262具有内置振荡器电路，此电路可有一个电阻构成单电阻振荡器。只要在在OSC1和OSC2管脚之间外接一个电阻，就可构成一个精密的振荡器。为了使PT2272能够对接收的波形正确解码，PT2272振荡器的频率必须是PT2262的2.58倍。PT2272、PT2262典型的振荡器频率与电阻值的关系如图2.16和2.17所示。图2.16 解码器振荡频率图2.17 编码器振荡频率推荐使用的电阻值如表2.2PT2262PT22726.0 M1.3 M3.0 M750 K1.0 M230 K表2.2 阻值推荐表外接振荡电阻阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，本设计中PT2262选用的是1M的电阻，PT2272中选择230K的电阻相对应。在IR方式工作时，除输出波形有38KHz的载频以外，功能和上述相似。其中代码位被用来调制38KHz载频，可以是“0”、“1”或“f”。波形如图2.18所示。注意：P=2个主钟周期。图2.18 代码位调制波形图IR工作方式时，载频是振荡器频率的1/2。因载频为38KHz，故振荡器频率应该为76KHz左右。可在OSC1和OSC2之间使用一个160K200K的振荡器电阻。注意！载波是一个50占空比的脉冲序列。2.3 接收电路设计 接收电路的主要作用是将经发射电路采集、编码过的信号接收过来，再通过内部电路的判断、处理，发出报警信号。包含解码电路和控制报警电路以及一个无线接收模块。2.3.1 解码电路设计解码电路主要是将由发射电路传输过来的波形信号接收，并将其转换为地址/数据信号，为传输给单片机做准备。解码电路采用的解码芯片是与PT2262编码芯片相对应的解码芯片PT2272。无线收模块收到信号并送入解码芯片的第14脚（DATA IN）。A8、A9、A10、A11分别接到AT89C2051上作为与单片机的通信I/O口。PT2272的17脚与单片机的RXD脚相连。其中PT2272的17脚作为有效接收指示端，高电平有效。此引脚为高电平时表示PT2272接收到有效的编码波形。输出相应的地址数据信息，同时能触发单片机的相关动作。解码电路工作原理如图2.19 所示。其中PT2272是CMOS解码器，与PT2262编码器构成一对编解码电路。PT2272最多可有12位三态地址，提供531441(3的12次方)个地址，减少了代码冲突的可能性，提高了抗非法代码扫描的能力。PT2272有多种可选型号：数据输出端从06个可选，数据输出方式有锁存/不锁存两种。图2.19 解码电路原理图特点:1.CMOS 技术2.低功耗3.非常高的抗噪声能力图2.20 PT2272 解码器4.最多12位三态地址5.宽范围的工作电压：Vcc=312V6.仅外接一个电阻构成振荡器7.锁存器输出或瞬态输出可选8.DIP或SOP封装图2.21 解码器内部结构图功能说明，如图2.21和表2.3，PT2272将从Din管脚输入的波形解码，波形被解码成包含地址、数据和同步位的代码字。解码后的地址部分与地址输入管脚设定的地址进行比较，如果连续三次地址比较结果符合，PT 2272将：（1）数据部分从数据管脚输出，（2）VT管脚输出高电平，表示PT2262进行了一次有效接收。PT2272有锁存、不锁存数据输出两种类型。锁存器类型(PT2272-Lx)在有效接收后，数据管脚输出将保持到下一次收到不同数据为止。不锁存类型(PT2272-mx)，在有效接收后，数据管脚输出仅保持两个代码字的时间，之后就恢复低电平如图2.22所示图2.22 PT2272锁存与非锁存波形示意图管脚名I/O说明管脚编号A0A5I地址05：这六个三态输入端的输入状态决定编码波形的第05位。可被设为“0”、“1” 或“f ”(浮空)。16A6/D5A11/D0I地址管脚611/数据管脚50： 当作为地址管脚使用时（与型号有关），这些三态输入端的输入状态决定接收到的波形第611位应该有的状态。可被设为“0”， “1”或“f”(浮空)。 当作为数据输出端时，（1）如果接收到的波形的地址部分与地址管脚设置的一致，则波形的数据部分从相应管脚输出。（2）其它情况数据管脚总是输出低电平。781013DinI数据输入脚：编码波形从该端串行输入 14OSC1I振荡器端1在这两脚之间连接一个电阻，此电阻决定PT2272的主频。15OSC2O振荡器端216VTO有效接收指示端：“高电平”有效，表示PT2272接收到有效的编码波形17VCC-电源18GND-地9表2.3 2272管脚定义和功能示意图2.3.2 控制及报警电路设计设计思路：如图2.23所示单片机的P3.0(RXD)串行输入端口接PT2272的VT端。当VT端出现高电平时，单片机开始进入工作状态并从P3.2、P3.3、P3.4、P3.5读入数据/地址信息，根据输入的地址信息由单片机程序来判断到底是哪路的报警并输出报警信号给具体的LED，使其发光指示，同时把报警信号输出给报警电路。使其发出声音的报警信号。同时考虑到实际情况，在设计电路时，在P1.0和P1.1两个端口加了跳线冒端子，这个设计可以模拟外部停电和非停电的状态。还有为了让监控地点能够第一时间反应出系统的工作状态，本设计在监控电路部分还加了一个蜂鸣器。这能让工作人员能第一时间发现问题并解决问题。图2.23 控制及报警电路AT89C2051单片机的各引脚功能及其原理如下：AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2K bytes的可反复擦写的FLASH只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），其间采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS51 指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH 存储单元，功能强大 AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。其引脚如图2.24所示。图2.24 AT89C2051主要性能参数： 1与MCS-51产品指令系统完全兼容22k字节可重擦写闪速存储器31000次擦写周期42.76V的工作电压范围5全静态操作：0Hz24MHz6两级加密程序存储器7128*8字节内部RAM815个可编成I/O口线9两个16位定时/计数器106个中断源11可编程串行UART通道12可直接驱动LED的输出端口13内置一个模拟比较器14低功耗空闲和掉电模式功能特性概述： AT89C2051提供以下标准：2k字节FLASH闪速存储器，128字节内部RAM，15个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，内置一个精密比较器，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C2051可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电模式，空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统的继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并静止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。引脚功能说明：VCC：电源电压GND：接地端AT89C2051的P1口是一组8位双向I/O口，P1.1-P1.7提供内部上拉电阻，P1.0 和P1.1 内部无上拉电阻，主要是考虑它们分别是内部精密比较器的同相输入端（AIN0）和反相输入端（AIN1），如果需要应在外部接上拉电阻，P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并可直接驱动LED。当P1口引脚写入1时可作输入端，当引脚P1.2-P1.7用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的上拉电阻而输出电流（Iu）。P1口还在FLASH 闪速编程及程序校验时接受代码数据。P3 口的P3.0-P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7个双向I/O口。 P3.6没有引出，它作为通用I/O口但不可访问，但可作为固定输入片内比较器的输出信号，P3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（Iu）。P3口还用于实现AT89C2051特殊的功能，如表2.4所示。P3口还接收一些用于FLASH 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST复位输入RST 引脚一旦变成两个机器周期以上高电平，所有的I/O口都将复位到 “1”（高电平）状态，当振荡器正在工作时，持续两个周期以上的高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期。口引脚功能特性P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外中断0）P3.3（外中断1）P3.4T0