防盗报警装置的设计

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1、 本科生毕业设计（论文）( 2010届 ) 题 目： 防盗报警装置的设计 学 院： 数理与信息工程学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 李佳潞 学号： 06220211 指导教师： 丁宇 职称： 合作导师： 职称： 完成时间： 2010 年 4 月 5 日 成 绩： 浙江师范大学本科毕业设计(论文)正文目 录摘要1英文摘要11 引言 21.1 国内外研究现状21.2 未来发展趋势31.3 论文主要工作概述42 系统总体设计方案 52.1 设计任务与要求52.2 方案设计52.3 主要指标与功能53 硬件系统设计 73.1 系统设计框图73.2 CPU设计模块 73.2.1 AT89S52单

2、片机的功能特性 73.2.2 AT89S52单片机的主要性能 83.2.3 AT89S52单片机的P0、P1、P2、P3口功能83.2.4 AT89S52的管脚排列如下图103.2.5 ECU系统部103.3 红外探测模块设计113.3.1 功能与原理 113.3.2 被动式热释电红外探头的工作原理及特性 113.3.3 双元热释电红传感器RE200B简介123.3.4 放大电路设计 123.3.5 红外探测信号输入电路 133.4 无线收发模块的设计16 3.4.1 PT2262/PT2272芯片163.4.2 无线收发电路 193.5 语音电路223.5.1 ISD1420芯片简述223.

3、5.2 芯片工作原理233.5.3 芯片工作模式243.5.4 语音芯片及外围电路253.6 声光报警模块253.7 键盘与显示模块273.8 电源设计284 软件设计294.1 程序设计294.2 程序流程设计294.2.1 流程图设计的目的294.2.2 报警主机需要完成的功能294.2.3 控制流程294.2.4 各模块具体流程图305 系统测试与结果分析345.1 测试仪器345.2 测试方案345.3 测试结果分析356 结束语38参考文献39附录40 防盗报警装置的设计数理与信息工程学院电子信息工程专业 李佳潞（06220211）指导老师：丁宇（）摘要：随着信息技术的飞速发展以及人

4、们生活水平的大幅度提高，人们对住宅的需求已从追求简单的生存空间向着追求质量、功能、服务等多重需求过度。同时，随着人们的保护意识不断增强，防盗措施的紧破性也逐渐被提上了日程，防盗报警系统应运而生。 本文设计了住宅智能化中的红外无线防盗报警系统。本系统以单片机AT89S52为核心，配以各种功能模块，来满足人们日常生活中的安全需求，本系统制作简单、成本低，安装比较方便，抗干扰力强、灵敏度高，而且安装较隐蔽，不易被发觉。该系统主要包括红外探测电路、无线收发电路、声光报警电路及单片机控制电路。自动检测功能由红外探测电路实现，当有盗贼穿过此装置时，红外传感器立即将检测到的信号传送到无线收发模块，无线电路将

5、收到的信号再传送给主机电路，由主机来判断信号并驱动电路报警。报警功能由警笛、扬声器、锋鸣器等发声装置实现或通过电话网络远程报警。在无线信号的覆盖范围内，无线模块的使用让探测器可以方便转换到任何想要监测的地点，解决了有线报警系统的局限性，而且免去了线路的设计安装。本设计通过红外传感器探测人体红外线信号，从而达到报警的功能，满足了人们日常生活对防盗报警功能的需要。关键词：防盗报警；红外探测；无线收发；声光报警Design of Anti-theft and Alarm EquipmentJianmeng Bao Director： Xiaodong WangAbstract：With the ra

6、pid development of communication technique and great improvement of peoples living standard, the need has been changed from only the living space to multiform needs of quality, function, service and so on. At the same time, as the increasing of protecting awareness, security measures have gradually

7、been put on the agenda. Anti-theft alarm system came into being. A kind of intelligent infrared wireless anti-theft alarm system is designed for residential area. In order to meet the security needs of daily life, this system with various function modules cores with microcontroller AT89S52. This sys

8、tem has some advantages such as easy making, low cost, convenient installation, strong anti-interference ability, high sensitivity, and a more hidden installation and difficult to found. This system includes infrared detecting circuit, wireless transceiver circuit, sound and light alarm circuit and

9、MCU control circuit. Automatic detection can be completed by infrared detecting circuit. When theft is detected, the signal produced by infrared sensor will be transmitted to the wireless transceiver module, and then this circuit sends the signal received to the main circuit which will judge it and

10、drive the alarm module. Alarm function is realized by audible devices such as siren, speaker, buzzer, etc., or it can achieve remoting alarm through telephone network. In the wireless signals coverage, detector can be change to any place which needs detection with the usage of wireless module. It so

11、lves the limitation of wired alarm system such as the circuits design and installation. This system detects the infrared signal of human body by infrared sensor, so it has the alarming function. This system meets the need of anti-theft and alarm in peoples daily live.Key Words：anti-theft and alarm;

12、infrared detecting; wireless transceiver; sound and light alarm1 引言随着生活水平和住房条件的提高，人们对居住环境和安全要求也随之提高，人们越来越重视自己的个人安全和财产安全。铁窗式的防盗形式已经不能满足当今人们生活的需求，当遇到突发事件时，这一防盗形式给救援及逃生都带来了很大的影响，因而安全可靠、实用方便、功能齐全、价格合理的家庭防盗产品已被提到每个家庭的议事日程。虽然日前大部分住宅区都安装有摄像监控系统，但这只起到了一个整体小区的安全作用，而对个人家庭的安全却得不到满足1。据统计，中国目前家庭失窃案件已占城市刑事案件总数的三分

13、之二。由于贫富差距的扩大，城市外来流动人口大量增加，带来许多不安定因素，刑事案件特别是入室抢劫、盗窃居高不下，过去的那种“夜不闭户，路不拾遗”的情况已不是多见的情况。只有住地安全，人们才能去干工作，考虑更多的事务。怎样将各种防盗信息收集到一起，同时在必要的时候发出报警，例如拨打报警电话，发出强音威慑小偷，自动联网的小区保安系统通知保安，自动完成探测与报警，这些都是智能化小区中家庭报警系统应当考虑的问题2。同时，同样是家庭使用，系统的价格必须合适，性能必须稳定，安装必须方便，而且还不能影响家庭装修。社区安全防范系统的建立是当今小区建设的重点，也是衡量住宅环境的重要依据。家庭防盗系统是家庭安防的最

14、后一道防线，也是最重要、最有效的一道防护安全线。如今，防盗不再是铜墙铁壁，保安人员温无目标地巡逻也收效甚微；而传统围墙、栅栏等防范手段因效果差、有隐患、影响环境等已被逐步取消，家庭内的安防显得越发重要。因此，旧的防范观念必须彻底更新，只有把高科技家庭安防手段同现代化物业管理相结合，才能建立起真正面向21世纪的新型智能化小区。1.1 国内外研究现状现代安防监控系统已有了新的概念，通常称为安全自动化SAS（Security Automation system）,并与防火自动化系统FAS（Fire Automation System）共同构成智能建筑系统最底层的系统。目前国外发达国家已逐渐形成一个集

15、安防、消防、医疗救护为一体的安全保障行业。安全技术防范行业真正形成行业规模是在第二次产业革命中即1950年-1971年，首先在美国、英国等国家形成。60年代视频图像技术、70年代计算机数字技术、80年代生物识别技术以及90年代国际互联网技术的应用，使安防行业得到快速发展3。在我国，小区安全防范报警系统已成为小区中实现安全管理的重要系统，该系统是一种比较完善的安全防范系统，通过在可视对讲的基础上，不断扩展主机功能，增设室内分机用于接收室内各探测器的报警信号。室内分机有多个探测器接口。在现有的家庭防盗报警系统中，有线产品目前市场占有率还是处于统治地位。国内家庭报警系统主要还是通过新建小区以及小区计

16、防系统改造的形式进入消费市场，由于对联网以及系统的稳定性以及误报率有很高的要求，一般采用有线报警系统。无线报警系统的目标客户群是散户，由于国内的防盗意识以及对产品的接受还有一个过程，因此这部分市场还有待进一步开发。我国关于防盗报警品格的推广应用基本是改革开放以后。1979年，公安部开了全国刑事技术预防专业会议，做出了应用现代化科学技术预防犯罪的决定。以这次会议开始，各个地方先后成立了专门的管理机构，引进、推广、应用这些器材。我国起步比较晚，比国外先进国家晚的多，但是通过引进产品，吸收他们的技术，经过自主开发，在中低端产品上接近国际先进水平，比如红外探测器和幕帘定向探测器就是其中较实用的两款探测

17、器。1.2 未来发展趋势国内防盗报警系统充分吸收国外最新技术，与国外注重专业化不同，而是比较注重语音化的设计。防盗报警的发展有三个趋势，一个是网络化的趋势，二是多产品结合的发展趋势，三是智能化的发展趋势。网络化的趋势已成为一个热点，很多厂家在市场上开始推出了这方面的产品。目前报警传统有很多手段，有电话线联网，国外基本采用电话线联网的方式。国内小区非常密集，一般不采用电话线，国内主流产品采用总线制网络。现在比较流行的是现场总线485总线系统，造价低，联网速度快。随着技术的发展，2000年以来，宽带迅速发展，报警系统也随着改变了。宽带设计TCP/IP是这个领域新的发展方向，宽带报警主机用户自己安装

18、就可以跟小区联网，非常简单，不需要一个麻烦的施工布线的调试过程。国内电话线联网并不遍，目前整体来讲，比如大型小区电话线由于一些固有的缺点，施工难度比较大，调试范围比较广而增加成本费用，且速度慢，容易堵塞。多结合发展已是民用化防盗报警系统不可或缺的趋势。现在智能化小区建设分多套系统、多个产品。对讲系统与报警结合，网络摄像机与报警结合都是日前比较流行的趋势。网络摄像机也有报警功能，也就是报警器与摄像器融合，往往是作为一种大产品的子项，把它们融合进行设计。这是防盗报警系统民用化的一个重要特点。国内对功能较齐全的报警系统有较高的需求，跟国外不一样，国内产品比较注重融合、多功能。日本、韩国包括中国设计产

19、品，都善于设计多功能产品，将不同功能的附属系统融合到报警系统中，这也正满足了人们对多功能的需求，这个趋势也逐渐成为一个发展潮流。智能化是现在小区生活中越来越受关注，越来越受人们喜爱的潮流化技术。这不仅是高技术的体现，也给人们带来许许多多的便捷。现在随着小区建设档次越来越高，现在一些沿海地区，作为用户已在日常生活中与智能化有了密切的联系。例如现在比较流行的液晶触摸的智能终端，可以上网，可以家庭家居控制，灯光控制、电话远程控制。韩国三星、中国海尔、以色列普源，都推出了类似这样的产品，这类产品已经把高智能控制，不仅是家庭家居控制，而且把对讲系统、报警系统全部融合在一起。智能化的系统报警器可能会朝着与

20、宽带相结合的方向发展，可以通过网络远程进行布防、探测，这也是比较新理念，作为一个子项存在与新的技术不断融合。1.3 论文主要工作概述针对国内外的发展情况，防盗报警安全系统是我国未来重点建设的方向。本课题设计的防盗报警装置是通过无线模块进行数据的接收与发送，与传统的区域报警系统相比，它具有传输距离远、硬件简单、安装方便的优点，满足了人们对日常的安全需求，而且经济实用，在保证灵敏度的情况下，尽量降低误报率。该防盗报警装置包括主机电路模块与附属电路模块两大部分电路。主机电路块主要由单片机AT89S52、键盘电路、报警电路等构成，来完成对信号的处理和及时报警4。附属电路模块则由红外探测器与无线模块组成

21、，来完成信号的采集，即对指定区域的监测5。本课题内容属于硬件电路的设计与应用方面，实现过程包括了电路原理的设计、元器件选择与特性测试、编制程序及软件调试及制板。2 系统总体设计方案2.1 设计任务与要求(1) 本设计主要包括硬件设计与软件设计两部分，模块分为数据采集、键盘、报警与显示模块等子函数。(2) 本无线红外报警系统由热释电红外传感器、无线发送器、智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端则完成信息的采集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。终端则由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。(3) 系统可实现功能。

22、为了探测移动人体，人们通常使用双元件热释电红外传感器，在这种传感器内部，两个敏感元件反相连接，当人体静止时两元件极化程度相同，互相抵消。但人体移动时，两元件极化程度不同，净输出电压不为0，从而达到了探测移动人体的目的。因此可把报警系统设置在外出布防状态，使探测器能够工作。当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，红放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平，信号经过单片机处理后驱动报警电路发声报警6。(4) 具有无线传输信号的功能。可以方便的将探测器放置在要探测的位置，无须线路的安装，无线模块可以将信号传送至单片机，实

23、现报警功能，信号传输有效距离可达200米。2.2 方案设计根据设计任务的要求，可以将整个电路分成各个小功能块进行分别设计与比较来确定方案，具体方案设计如下：(1) 热释电红外传感器的选择。本设计采用热释电红外传感器RE200B来进行对人体红外信号的探测。(2) 无线收发模块的选择。本设计采用使用简单方便的DF收发模块来过行信号的接收与发送。(3) 主CPU的选择。本设计采用单片机AT89S52来对整个对路进行主要控制，来完成对信号的处理和驱动报警器报警。2.3 主要指标与功能(1)发射频率：315MHZ正负0.075MHZ(2)发射电流：35毫安/工作电压9V或者50毫安/工作电压12V(3)

24、发射功率：200毫瓦(4)无线报警距离：100米/200米（空旷地）(5)探测距离：68米（探测器正前方，室温25度）(6)探测角度：水平120，垂直60 当有人经过报警器时，人体红外辐射被热释电元接收，通过电信号放大与整形，将报警信号经无线模块传送至报警主机，经主机分析后驱动LED灯闪烁和喇叭发声报警。3 硬件系统的设计3.1 系统设计框图本系统总体原理图如图3-1所示，具体分为电源模块、红外探测模块、无线收发模块、键盘模块、声光报警模块以及显示模块。图3-1 系统原理图 防盗报警系统的主要工作原理：当报警器外于设防状态时，若警情检测电路检测到警情信号时，将信号通过无线模块传送至单片机，单片

25、机通过判断处理后，驱动报警模块发出声音，同时LED闪烁报警。当报警器外于撤防状态时，不响应此报警信息。3.2 CPU模块设计本设计采用单片机AT89S52为主控CPU,AT89S52是和种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧8位CPU和在系统可编程Flash，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用AT89S52单片机作为主控制芯片。3.2.1 AT89S52单片机的功能特性AT89S

26、52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作7。掉电保护方式下，RAM内容保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。3.2.2 AT89S52单片机的主要性能 (1) 与MCS-51疾风产品兼容(2) 8K字节在系统可编程Flash存储器(3) 1000次擦写周期(4) 全静态

27、操作：0Hz33Hz(5) 三级加密程序存储器(6) 32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、入个中断源、全双工UART串行通道(7) 低功耗空闲和掉电模式(8) 掉电后中断可唤醒、看门狗定时器(9) 双数据指针(10) 掉电标识符3.2.3 AT89S52单片机的P0、P1、P2、P3口功能P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节：在程序校验时，输

28、出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口中，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表3-1所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表3-1 P1口的第二功能引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX

29、(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)P1.5MOSI(在系统编程用)P1.6MISO(在系统编程用)P1.7SCK（在系统编程用）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1.在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2

30、口P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表3-2所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。表3-2 P3口的第二功能引脚号第二功能P3.0RXD(串行输入)P3.1TXD(串行输出)P3.2INT0(外部中断0)P3.3INT0(外部中断1

31、)P3.4T0(定时器0外部输入)P3.5T1(定时器1外部输入)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)3.2.4 AT89S52管脚图AT89S52的管脚图如图3-2所示。图3-2 AT89S52引脚图3.2.5 ECU系统部 鉴于AT89S52的各种良特点，本设计采用AT89S52单片机最小系统构成电子控制单元（ECU）,系统电路图如图3-3所示。图3-3 AT89S53单片机最小系统3.3 红外探测模块设计3.3.1 功能与理在自然界中，任何高于绝对温度（-273）的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温

32、度的高低是相关的。红外探测技术主要有以下优点：(1) 环境适应性好，在夜间和恶劣气候下也能正常工作。(2) 隐蔽性好，不易被其他信号干扰而自身又不易被发现。(3) 识别能力强，由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率形成的红外辐射差进行探测，因此只要自身能产生温度的物体，不管怎么伪装也能被发现。(4) 红外系统的体积小，重量轻，功耗低。由于以上的优点，近年来红外线探测技术发展速度很快，特别是一些廉价、实用的红外探测传感器的出现，使红外探测技术在各领域应用相当广泛，例如国家军事工业、情报部门、民用防盗报警等。本红外探测报警模块主要用来对家庭住宅小区的防盗监控，其是家庭防盗报警的一部分。根

33、据家庭防盗报警系统整体框架及应用，本模块具有以下一些功能：(1) 能够完成对某一监控区域非法入侵者的监控，并将非法入侵信息传递给报警主机，以使监控主机立即采取相应措施。(2) 本模块通过无线数据的收发与报警主机进行通信，用用无线收发的方式，使模块使用起来极为方便。如果想换一个监控区域，则只是把模块从监控区域拿到另一个区域的适合地方重新安置即可。(3) 整个模块电路上具有休眠功能。当红外探测传感器探测到入侵信号时，其首先启动模块主机电路，完成对报警主机的信息发送，发送后5s内若再没有监测信号，则整个模块又将进入低功耗状态，所以大部分时间，模块都工作在低功耗状态下，只是当有入侵者进入监控区域时才会

34、启动模块电路，完成报警信息的发送。3.3.2 被动式热释电红外探头的工作原理及特性人体的体温一般在37，所以会发出特定波长10m左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10m左右的红外线而进行工作的。人体发射的红外线通过菲尼尔滤光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电荷平衡，向外释放电荷，经后续电路检测处理后就能产生报警信号民。该探头具有如下特点：(1) 由于这种探头是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10m左右的红外辐射必须非常敏感。(2) 为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射面通常覆盖有特殊的菲尼

35、尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。(3) 被动红外探头的传感器包含两个互相串联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生的释电效应相互抵消，因此探测器无信号输出。(4) 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，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理后即可报警。(5) 根据性能要求不同，菲尼尔滤光片具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。3.3.3 双元热释电红传感器RE200B简介传感器采用双元热释电红外检测元件RE200B，如图3-

36、4所示。该传感器翻用热释电材料极化随温度变化的特殊探测红外辐射，并采用双灵敏元互补方法抑制干扰，以提高传感器的工作温度。其内部电路如下：1脚接工作电压，其工作电压低且范围宽（2.215V）；2脚为输出源极电压；3脚为公共地。使用时，一般在2脚与3脚之间加47K的源极电阻，但应根据实际情况，适当调整源极电阻8。 图3-4 RE200B红外检测元件内部电路图3.3.4 放大电路设计由于本模块考虑到模块实用性的问题，所以运放芯片采用低电压、单电源、低功耗LMV324芯片，如图3-5所示。LMV324功耗是比同类产品低120A；在5V时，其典型工作电流为100A。该运放芯片工作电压为2.55.5V，采

37、用轨到轨的输出。LMV324的引脚和NS、TI和Maxim的LMV3XX系列兼容，因此可直接替换。当LMV324工作在5V时，带宽为1.4MHz,转换速率为1.5V/s。 图3-5 LMV324引脚图3.3.5 红外探测信号输入电路红外探测信号输入部分由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、数字信号输入电路组成。当工作中的红外线传感器J1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由J1的S端引脚输出微弱的电信号（110Hz）,经三极管Q1等组成第一级放大电路放大（见图3-6），再通过C2输入到运算放大器U1A中进行高增益、低噪声放大（见图3-7），此时由U1A输出的信号已足够强。如图3-7所示，U

38、1B是电压比较器，二级放大信号OUT2由运放芯片U1B中5脚输入，R6、R7、R9、D1组成基准电压电路，输入信号与反向输入端基准电压比较，一旦有盗贼闯入监控的范围内，热释红外线传感器监测到信号后，发出一个微弱的交变信号，经两级交流放大后，与基准电压进行比较，此时，经过放大的信号大于基准电压9。通过U1B的比较，其输出电平为运放工作电压高电平5V，三极管Q2导通，J2输出为低电平；当OUT2端输入没有信号时，输出为0V，所以三极管Q2截止，J2引脚输出为高电平。调试时，在红外线传感器前人走动，调整R9，直到J2引脚输出为低电平。各电路如图3-6到图3-8所示。图3-6第一级放大电路图图3-6中

39、，R1是源极电阻，其阻值可以根据实际情况进行调整；产生的微弱信号由S9014进行放大。S9014是NPN型三极管，其IC静态工作电流达100mA，放大倍数最大可达1000倍。R3给S9014提供静态基极电压。放大后的信号由C2耦合到下一级。图3-7 二级放大电路图图3-8 电压比较器电路图图3-9中，用三极管S9013把OUT3的信号转换成单片机的入口电平信号。其主要原因是，当产生报警信号后，OUT3输出约为5V的工作电压，需要用三极管将其转换成低电平。这样，当有报警信号时，J2引脚输出低电平，将给单片机一个低电平，而这样一个低电平信号将使单片机退出低功耗状态，同时唤醒整个电路；而没有报警时；

40、将输出持续的高电平。图3-9 数字信号输入电路3.4 无线收发模块的设计本方案采用无线发送、接收数据分开电路，这样便于选择，例如：主机可以做成单接收的，模块可以做成单发送的。为了方便介绍，这里将接收、发送部分电路分开介绍。首先介绍这两种无线模块使用的主要编/解码芯片。编/解码芯片采用台湾普城公司生产的PT2262/2272作为无线收发的主芯片，PT2262/2272是一款CMOS工艺制造的低功耗、低价位通用编/解码电路，最多有12位（A0A11）三态地址端引脚（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位（D0D5）数据端引脚，设定的地址码和数据码从1

41、7脚串行输出，可用于无线遥控发射电路10。编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字。解码芯片PT2272接收到信号后中，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才能输出高电平。与此同时，相应的数据脚也会输出高电平，如果发送端一直按着按键，则编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作；当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号。当17脚为高电平期间，315MHz的高频发射电路起振并发射等幅调频信号；当17脚为低电平期间，315MHz的高频发射电路停止振荡。

42、因此高频发射电路完全受控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100%的调幅。3.4.1 PT2262/PT2272芯片(1) PT2262/PT2272的特点 CMOS工艺制造，低功耗； 外部元器件少； 具有RC振荡电路； 工作电压范围宽，为2.615V; 数据最多可达6位； 地址码最多可达531441种。(2) 芯片区分接收PT2272的数据输出位根据其后缀不同而不同，数据输出具有“暂存”和“锁存”两种方式，方便用户使用。后缀为“M”为“暂存型”，后缀为“L”为“锁存型”。其数据输出又分为0、2、4、6位不同的输出，例如：PT2272-

43、M4表示数据输出为4位的暂存型遥控接收芯片。PT2272的暂存功能是指，当发射信号消失时，其对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指，当发射信号消失时，PT2272的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。(3) PT2262芯片PT2262芯片的引脚排列如图3-10所示。图3-10 PT2262/PT2272引脚图PT2262的引脚说明如表3-3所列。表3-3 PT2262的引脚说明名称管脚说明A0A1118、1013地址管脚，用于进行地址编码，可置为0、1、f(悬空)D0D51310、8、7数据输入端，其有一个为1；即有编码发出，内部下拉VCC18电源正端（+）VSS9电

44、源负端（-）14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC215振荡电阻振荡器输出端DOUT17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。一般来说，阻值起大，振荡频率越小，编码的宽度越宽，发送一帧码的时间越长。另外，值得说明的是VCC的电压范围很宽（215.0V）。 (4) PT2272芯片PT2272芯片的引脚排列如图3-10所示。PT2272解码芯片的内部原理图如图3-11所示。图3-11 PT2272内部原理图PT2272芯片的引脚定义如表3-4所列。PT2272解码芯片有不同的后

45、缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分。其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时，才能改变。M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的，而且与发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4）,对应的地址编码应该是8位；当采用6路的并行数据时（PT2272-M6），对应的地址编码应该是6位。(5) PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改 在通常的使用中，一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码电路PT2272和第18脚为地址设定脚

46、。有3种状态可供选择：悬空、接正电源、接地，3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PT2262和PT2272的8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。如果用户想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的18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，其他引脚悬空，那么接收机PT2272只要也第1脚接地，第5脚接正电源，其他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

47、控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。表3-4 PT2272的引脚说明名称管脚说明A0A1118、1013地址管脚，用于进行地址编码，可置为0、1、f(悬空)必须与PT2262一致；否则不解码D0D51310、8、7数据输出端,接收到PT2262的数据时，才能输出对应电平；否则为低电平，锁存型只有在接收到下一数据时才能转换VCC18电源正端（+）VSS9电源负端（-）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC215振荡电阻振荡器输出端VT17解码有效确认，输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）3.4.2 无线收发电路(

48、1) 无线发送电路PT2262的A0A7可以接高电平、低电平或悬空(如图3-12)，这样8个地址，每个3种接法，任意组合可以提供3即6561种地址码。这些地址完全能够保证小区内每家装的无线防盗装置互不干扰。因为家庭防盗系统的无线收发局限在一个小范围内，所以传输距离肯定小于200m。假设200m内有多个防盗报警系统，数目肯定小于6561.这样只要各个报警器设一个地址，即使各个系统使用的无线频率相同，也不会互相干扰。PT2262是一款编码芯片，价格便宜，性能可靠，国内已有大部分应用资料可以查询。这里着重说明315MHz的调频电路。现在，国家对315MHz、433MHz等几个频段采取不收费的规定。图

49、3-13所示电路使用的就是315MHz频段。图3-12 PT2262模块电路图图3-13 315MHz的调频电路(2) 无线接收电路PT2272模块电路图如图3-14所示。图3-14 PT2272模块电路图关于PT2262和PT2272的OSC1和OSC2引脚电阻规定的公式如下： （3-1）假设，通信频率是315MHz,那么可以算得电阻约为51，可以选择51的电阻。接收电路采用超再生式接收电路，如图3-15所示。超再生接收机具有电路简单，性能适中，成本低廉的优点。图3-15 超再生电路图超再生接收电路主要由Q1、Q2、IC等组成。当天线ANT收到调制波时，经Q1调谐放大其低频成分，再经Q2前置

50、放大后送入IC1(LM358),进一步放大整形后由LM358第7脚输出。DATE为信号输出端，送至PT2272。三极管Q1,Q2选用2SC9018。IC选用LM358。超再生检波电路的工作原理：实际上该电路是一个受间歇振荡控制的高频振荡器，这个高频振荡器采用电容三点式振荡器，振荡频率和发射器的发射频率相一致。而间歇振荡（又称淬装饰振荡）是在调频振荡器的振荡过程中产生的，反过来又控制着高频振荡器的振荡和间歇。而间歇振荡的频率是由电路的参数决定的（一般为一百几百千赫兹）。这个频率选低了，电路的抗干扰性能较好，但接收灵敏度较低；反之，频率选高了，接收灵敏度较好，但抗干扰性能变差。应根据实际情况二者兼

51、顾。其原理示意图如图3-16所示。电路由以下几部分组成： 接收天线L1和电容器C1构成调谐回路。 场效应三极管Q1等构成第一高频放大级。 晶体管Q2等构成第二高频放大级。 电容器等构成的再生电路，可进一步提高灵敏度和选择性。 集成电路LM358等构成的低频功率放大器，将解调后的信号送出。图3-16超再生电路原理示意图超再生检波电路有很高的增益，在未收到控制信号时，由于受外界杂散信号干扰和电路自身的热骚动，产生一种特有的喊声，称为超噪声。这个噪声的频率范围为0.35kHz，听起来像流水似的“沙沙”声。在无信号时，超噪声电平很高，经滤波放大后输出噪声电压。该电压作为电路一种状态的控制信号，使继电器

52、吸合或断开（由设计的状态而定）。当有控制信号到来时，电路产生谐振，超噪声被抑制，高频振荡器开始产生振荡。而振荡过程建立的快慢和间歇时间的长短，受接收信号的振幅控制。当接收到的信号振幅大时，起始电平高，振荡过程建立快，每次振荡间歇时间也短，得到的控制电压也高；反之，当接收到的信号振幅小时，得到的控制电压也低。这样，在电路的负载上便得到了与控制信号一致的低频电压，这个电压便是电路状态的另一种控制电压。在发射和接收电路中，为了减小体积，所有电阻均选用1/8W或1/16W的金属膜电阻；电解电容亦用超小型电容，其他电容全部采用调频陶瓷电容。在焊接时，元件引脚应尽量剪短，使其紧贴电路板。电路板材料应选用高

53、频电路板。3.5 语音电路3.5.1 ISD1420芯片简述ISD1420语音芯片是由美国ISD(Information Storage Device)公司开发的高保真、不怕断电、录放一体化的单片固态语音集成电路。其片内设有时钟振荡器、128K字节E2PROM（电可编程可擦除只读存贮器）、低噪前置放大器、自动增益控制电路、反混叠滤波器、平滑滤波器、模拟转发器、差动功率放大器等高品质语音录放系统所需的全部基本功能11。ISD1420引脚排列如图3-17所示。图3-17 ISD1420引脚图ISD系列语音芯片特点：(1) 所需外围元件少，电路简单，操作方便。(2) 采用直接模拟量存贮技术DAST（

54、Direct Analog Storage Technology）,再现优质原声。(3) 零功率信息存贮，省掉备用电源。(4) 信息可保存10年以上，可反复录放达10万次之多。(5) 易于使用，语音固化无需专用编程或开发装置，可随意改变录音内容。(6) 较强的选址能力，可进行分段管理和分段存储多段信息。(7) 具有自动省电模式，录音和回放后即刻进入等待模式，此时仅需0.5的维持电流。(8) 自带时钟源，高抗干扰性能。(9) 可直接驱动816喇叭工作，输出不失真功率大于50mW。也可作激励信号单端输出，外接功率放大器，输出功率为额定输出功率的1/4，约为120mW左右。(10) 采用总线技术，适

55、于同单片机接口。3.5.2 芯片工作原理录音过程中，ISD1420在进行存储操作之前，要分几个阶段对信号进行调整。首先要输入信号放大到存储电路动态范围的最佳电平，这个阶段由前置放大器、放大器和自动增益控制部分来完成。前置放大器通过隔直流电容与麦克风连接，隔直流电容用来去掉交流小信号中的直流成分(大约2mV20mV)。信号的通路要在模拟输出端（ANA OUT）和模拟输入端（ANA IN）两个管脚之间连接一个电容器。自动增益控制电路动态地监控放大器输出的信号电平并发送增益控制电压到前置放大器。前置放大器增益自动调节以便维持进入滤波器的信号为最佳电平，这样录音的信号能得到最高电平又使削减至最小。我们

56、可以通过选择连接到AGC管脚的电阻和电容值来调节描述自动增益电路特性的两个时间常量，即响应时间和释放时间。下一个阶段的信号调整是由输入滤波器完成的。由模拟信号的存储仍然是采用取样技术，因此还需要一个抗混淆滤波器以去掉（或至少减到可忽略不计的程度）取样频率1/2以上的输入频率分量。这样就满足了所有数据采集系统都遵循的奈奎斯特取样定律。语音的质量要想优于电话的音质，取样频率要用8kHz。低通滤波器的调频频限选在3.4kHz，可满足奈奎斯特取样定律，而且仍有足够宽的频带以得到高音质的语音。滤波器是一个连续时间五极点低通滤波器，在3.4kHz每个倍频程衰减40dB。信号的调整完成后，将输入波形通过模拟

57、收发器写入模拟存储阵列中。由8kHz取样时钟取样，并且经过电平移位而产生不挥发写入过程所需要的高电压，同时补偿与Fowler-Nordheim隧道效应相关的一些实际因素。取样时钟也用于存储阵列的地址译码，以便输入信号顺序的写入存储阵列。放音时，录入的模拟电压在取样时钟的控制下顺序地从存储阵列中读出，恢复成原来的取样波形。输出通道上的平滑滤波器去掉取样频率分量并恢复原始波形后，平滑滤波器的输出通过一个模拟多路开关连接到输出功率放大器，两个输出管脚直接驱动扬声器。3.5.3 芯片工作模式ISD1420具有多种工作模式，其地址输入端具有双重功能。它可以根据地址中的A6、A7的电平状态决定A0A7的功

58、能。如果A6、A7有一个低电平，A0A7输入全解释为地址位，即作为起始地址用，此时地址线仅作为输入端，在操作过程中不能输出内部地址信息。根据、或的下降沿信号，地址输入被锁定。如果A6、A7同为高电平时，它们即为模式位。操作模式可以方便的与微控制器一起使用，也可通过硬件连线得到所需系统操作。地址0是ISD1420存储空间的起始端，所有初始操作都是从0地址开始，后面的操作可根据模拟模式的不同，而从不同的地址开始工作。当电路中的录、放音转换将进入省电状态时，地址计数器复位为0.当、或变为低电平，同时A6、A7为高电平时， 执行地址线所对应的操作模式。这种操作模式一直执行到下一个低电平控制输入信号出现为止。3.5.4 语音芯片及外围电路本系统的语音电路如图3-18所示。这是应用ISD1420芯片作为基本录放音的电路，所有的地址线均设置为“0”，所以