光电传感区域防范系统

只看该作者 · 2009-6-4 18:31

系统特色
本系统设计独特之处在于利用软件实现了几乎所有设计功能，大大提高了系统的易移植性、易维护性和易扩充性；而且系统的防范信号、地址信号、同步信号、纠错信号合而为一，大大提高了系统易用性和可靠性；由于检测信号使用反复检测和严格对比的方法，所以大大提高了系统的准确度和抗干扰能力。
相关链接:http://h8s.net/GD.doc

只看该作者 · 2009-6-4 22:33

光电传感区域防范系统

刘耀军

本系统要解决的问题
“系统”采用单片机和简单的光电传感器，实现高可靠、低误动作的规定区域安全防范；
“系统”防范区域由一台主机和多台副机实现监控，在“系统”报警时，主机上能指示出入侵点位置；
“系统”的主机与副机、副机与副机之间，采用无线通信，以提高“系统”可靠性；
“系统”要具有防断电报警功能，且“系统”的规模可由用户自由确定。

国内研究概况、水平及发展趋势
国内对于区域报警领域的研究，主要是采用红外线传感、运动检测方式；其工作方式是：由探头对防范区域的运动进行检测，来判断是否有人入侵，达到防范目的，主机与探头之间采用“星状”拓扑结构，所以主机结构复杂，成本高昂；其防范水平主要取决于主机的复杂度和探头的灵敏度；在这种方式下，区域防范的发展水平已经接近极限，更加灵敏的探头、更加智能化的主机，是这种方式区域防范的发展趋势。
其工作原理如下：
防盗报警系统通常由:探测器（又称报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。
如图

只看该作者 · 2009-6-4 22:35

   报警探测器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，由电子和机械部件组成的装置，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。

    （1）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。

    （2）报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。

    （3）报警探测器按探测范围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探测器、面控报警探测器和空间防范报警探测器。

    除了以上区分以外，还有其他方式的划分。在实际应用中，根据使用情况不同，合理选择不同防范类型的报警探测器，才能满足不同的安全防范要求。

    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。在各种各样的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的场所很多。这些场所根据实际情况也有各种各样的安全防范目的和要求。因此，就需要各种各样的报警探测器，以满足不同的安全防范要求。

    根据实际现场环境和用户的安全防范要求，合理的选择和安装各种报警探测器，才能较好的达到安全防范的目的。当选择和安装报警探测器不合适时，有可能出现安全防范的漏洞，达不到安全防范的严密性，给入侵者造成可乘之机，从而给安全防范工作带来不应有的损失。

    报警探测器要求具有防拆动、防破坏功能。当报警探测器受到破坏、人为将其传输线短路或断路，以及非法试图打开其防护罩时，均应能产生报警信号输出；另外报警探测器还应具有一定的抗干扰措施，以防止各种误报现象的发生，例如：防宠物和小动物骚扰、抗因环境条件变化而产生的误报干扰等。

    报警探测器的灵敏度和可靠性是相互影响的。合理选择报警探测器的探测灵敏度和采用不同的抗外界干扰的措施，可以提高报警探测器性能。采用不同的抗干扰措施，决定了报警探测器在不同环境下的使用性能。了解各种报警探测器的性能和特点，根据不同使用环境，合理配置不同的报警探测器是防盗报警系统的关键环节。
由此可见，利用现有技术实现高可靠的报警系统，并非易事；而对于本课题所研究的“系统”，其工作方式独特、通信与防范合而为一、主机与副机的结构相近、采用“环状”拓扑结构成本低廉。国内还未见类似产品。
已有的研究工作基础和研究条件
我们已有基本的电路设计条件和电路设计人员：具有“汇编语言设计调试环境”、“硬件电路设计调试环境”的实验室；经过平时理论授课、实践课程辅导、以及部分老师进行电路设计的经验；加上我们对工作的积极性；我们已具有进行电子系统设计的水平。

系统电路结构设计
本系统采用ATMEL公司的AT89C51单片机，由于使用软件系统完成了大部分功能，所以电路仅用AT89C51和少量的外围电路组成，电路结构简单、工作可靠。电路框图如下：

只看该作者 · 2009-6-4 22:37

系统核心处理单元电路

只看该作者 · 2009-6-4 22:39

本电路单元特点：
以单片机AT89C51为核心。使用内部程序存储器，电路结构简捷；采用石英晶体时钟电路和RC上电复位电路使电路工作稳定；电路提供了四个接口：显示接口P2.4-P2.7（仅主机使用）、编码接口P1.0-P1.6（地址编码）、发送接口P3.0（串行输出）、接收接口P3.1（串行输入）。

接收模块电路

只看该作者 · 2009-6-4 22:41

本电路单元特点：
电路核心由U201（UA741）构成。本电路反馈元件使用C201，对交流信号来说是电压跟随器，对直流信号来说是电压比较器（放大倍数接近无穷大），由R201、D201（红外接收管）组成分压式电压输出接收电路，接收的红外信号变换为电压信号，输出电压信号由运算放大器同相输入端输入，经放大后由JS端输出到系统核心处理单元电路处理。
发送模块电路

只看该作者 · 2009-6-4 22:42

本电路单元特点：
电路核心由U301（UA741）构成。由运算放大组成电压比较器（放大倍数接近无穷大），由单片机输出电压信号由运算放大器同相输入端输入，经放大后由R304和Q301组成的反相电路反相，反相后输出到由R306和Q302组成的功率放大器放大，由红外发射管D301发射。D302和D302的作用是提高晶体管的导通电压，使电路工作更可靠。
地址编码模块电路

只看该作者 · 2009-6-4 22:44

本单元电路特点：
电路由7个上拉电阻R401-R407和一个拨码开关S401组成一个7位编码电路，编码数据ADDR0-ADDR6由ADDR[0..6]接口直接连接到系统核心处理单元电路，结构简单，工作可靠。
显示报警单元电路

只看该作者 · 2009-6-4 22:46

本单元电路特点：
本电路（仅主机使用）由四输入与非门电路和七段译码电路组成，当主机接收到最后一台分机的信号后，把收到的信号由XS[0..3]直接传到本单元，再由四输入与非门电路提取出报警信号，如果有入侵信号则使报警灯D501点亮（没有入侵信号时报警灯D501熄灭），另一方面由XS[0..3]直接传到本单元的信号经七段译码电路译码，译码后由LED显示屏DS501显示入侵位置（没有入侵信号时显示屏DS501显示“0”）

电源电路

只看该作者 · 2009-6-4 22:47

本单元电路特点：
本电路核心由三端稳压电路U001组成，由P001输入的9-12V直流电经C001、C002、C010、C011滤波后输入到三端稳压电路U001的输入端，由三端稳压电路U001的输出端输出5V直流电，再由C008、C009滤波后供各单元使用；C003、C004、C005、C006、C007是各单元电路的退偶电容。
整机PCB图（顶层）

只看该作者 · 2009-6-4 22:49

本电路采用双层布线，此图仅为电路PCB图顶层布线图。
系统软件设计
本系统软件设计上，在于每台单机采用同样的软件，利用不同的地址编码来进行区分，使软件设计也相对简单。软件流程图如下：

只看该作者 · 2009-6-4 22:50

电路硬件资源分配：
ADDR：P1.0-P1.6
XS：P2.4-P2.7
JS：P3.0
FS：P3.1
信号暂存：寄存器R0
存储空间分配：
0000H：入口程序及初始化
0100H：主程序
0400H：数据发送子程序
0500H：数据接收子程序
0600H：延时子程序
源程序代码（ASM汇编程序）
ORG    0000H             ;入口程序
SETB   P3.1
LJMP   STAT
；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；
ORG    0100H             ;主程序
STAT:  MOV    A,     #00H
       LCALL  JS                ；接收数据第1次
        MOV    R0,    A
        LCALL  JS                ；接收数据第2次
MOV    R1,    A
        LCALL  JS                ；接收数据第3次
        MOV    R3,    A
        XRL    A,     R1
        CJNE   A,     #0,    STA
        MOV    A,     R3
        XRL    A,     R0
CJNE   A,     #0,    STA ;完成接收和数据校验
       JNB    ACC.7  FFS        ;入侵检测
       INC    A                 ;数据处理
       CJNE   A,     P1,    CL
       LJMP   FFS
CL:    SETB   ACC.7
       MOV    R0,    A
FFS:   MOV    R1,    00         ;发送数据
FF:    LCALL  FS
DJNZ   R1,    FF
LJMP   STAT
；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；
ORG    0400H             ;数据发送子程序
FS:    MOV    R2,    #08H
       MOV    A,     R0
FSS:   CLR    P3.1
       LCALL  YS
       LCALL  YS
       JNB    ACC.0, F1
       SETB   P3.1
       LCALL  YS
       RR     A
       SJMP   FSH
F1:    LCALL  YS
       SETB   P3.1
       RR     A
FSH:   LCALL  YS
       LCALL  YS
       DJNZ   R2,    FSS
       RET
；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；
ORG    0500H             ;数据接收子程序
JS:    MOV    R2,    #08H
JSS:   SETB   P3.0
       JNB    P3.0,  JSS
       LCALL  YS
       LCALL  YS
       NOP
       NOP
       NOP
       NOP
       NOP
       SETB   P3.0
       JNB    P3.0,  J0
J1:    SETB   ACC.0
       LCALL  YS
       RR     A
       SJMP   JSH
J0:    CLR    ACC.0
LCALL  YS
       RR     A
JSH:   LCALL  YS
       LCALL  YS
       DJNZ   R2,    JSS
       RET
；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；
ORG    0600H             ;延时子程序
YS:    MOV    R5,    #0AH
YS1:   MOV    R6,    #00H
YS2:   NOP
       DJNZ   R6,    YS2
       DJNZ   R5,    YS1
       RET
；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；
END
系统单机地址编码控制
本系统编码方式采用7位二进制数直接编码，算法简单、易于实现、最多可由127台单机组成防范区域；编码由P1端口硬件实现，所以可用“跳线”或 “地址卡”方式编码(本系统实际是由上拉电阻和拨码开关实现的)，编码和更换单机都非常方便。
系统特色
本系统设计独特之处在于利用软件实现了几乎所有设计功能，大大提高了系统的易移植性、易维护性和易扩充性；而且系统的防范信号、地址信号、同步信号、纠错信号合而为一，大大提高了系统易用性和可靠性；由于检测信号使用反复检测和严格对比的方法，所以大大提高了系统的准确度和抗干扰能力。

光电传感区域防范系统

相关下载

相关帖子

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10

X11