基于射頻芯片的無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 開題報告

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計題目： 基于射頻芯片的無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　學 院： 信息科學與工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級： 通信工程0503 </p><p>　　學生姓名：

2、</p><p>　　指導教師： </p><p>　　2009年 3月 11日</p><p>　　基于射頻芯片的無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　一、課題研究的目的和意義</p><p>　　本設(shè)計旨在制作出一種無線監(jiān)控報警系統(tǒng)，在出現(xiàn)緊急情況時能及時通知當事人，即便其不在現(xiàn)場

3、附近，并自動呼叫報警。相比普通的報警器，本設(shè)計將重點放在遠程語音報警上 ，只要接上適當?shù)膫鞲衅骶涂山M成防盜報警、火災報警、煤氣泄露報警等多功能報警系統(tǒng)，并附加實現(xiàn)一些智能控制功能，賦予報警系統(tǒng)更強大和完整的功能，以滿足人們對安全報警的需求。本系統(tǒng)基于電話網(wǎng)絡(luò)但是與電話互相獨立不會影響電話的正常使用，并通過語音提示操作，人機交互友好</p><p>　　二、課題研究的主要任務(wù)和預期目標</p><

4、;p><b>　　1．主要任務(wù)及要求</b></p><p>　　應用單片機以及射頻通信技術(shù)，設(shè)計一種基于射頻芯片的無線監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計內(nèi)容要把電源電路，數(shù)據(jù)采集電流，數(shù)據(jù)處理電路，通信電路，無線抽發(fā)電量等硬件及相關(guān)軟件設(shè)計</p><p><b>　　2．預期目標</b></p><p>　　掌握PROTEL的使用方

5、法</p><p>　　完成硬件設(shè)計，繪制原理圖</p><p><b>　　完成軟件，仿真成功</b></p><p><b>　　三、設(shè)計方案</b></p><p><b>　　1．設(shè)計思想</b></p><p>　　本設(shè)計提出了一種采用單片機A

6、T89C2051和無線通信模塊nRF2401的和熱釋電紅外檢測探頭SD02和BISS0001信號處理電路組成無線報警系統(tǒng)。設(shè)計報警系統(tǒng)的檢測收發(fā)的硬件電路和報警系統(tǒng)的軟件。</p><p><b>　　2．方案論證</b></p><p>　　本系統(tǒng)主要包括電話自動摘機和掛機電路，DTMF信號收發(fā)電路，語音提示電路，報警電路，鍵盤顯示電路，人體信號檢測電路，編碼電路，

7、無線發(fā)射電路，以及作為主核心的單片機控制電路，設(shè)定報警部分為本系統(tǒng)主體工作部分，即實時監(jiān)控房內(nèi)安全情況，在軟件上表現(xiàn)為主循環(huán)，當有振鈴信號或設(shè)定信號時才中斷去執(zhí)行相應操作。</p><p>　　3．設(shè)計中要解決的主要問題和措施 </p><p>　　在此我們需要對人體的紅外輻射敏感并且抗干擾（如小動物等）的傳感器，為此選用被動式熱釋電紅外探測器，并在它的輻射照面覆蓋特殊的菲尼爾濾光片，使環(huán)

8、境的干擾受到明顯的控制作用。 </p><p><b>　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　當紅外線人體檢測電路檢測到有人體入侵時，編碼電路將該檢測探頭的地址編碼，并且經(jīng)過無線發(fā)射電路將檢測到有人體入侵的探頭的地址發(fā)送給無線接收電路，發(fā)出聲光報警或者向主任撥打預先設(shè)定的電話進行報警。</p><p>　　信號檢測電路 　　信號檢測

9、電路主要由熱釋電紅外檢測探頭SD02和BISS0001信號處理電路組成。 　　信號檢測電路如圖所示。配以濾波鏡片和阻抗匹配用場效應管組成的熱釋電紅外傳感器，以非接觸方式檢測出來自人體的紅外輻射并將其轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)BISS0001中的運放N1的前置放大、運算放大器N2的第二級放大，將直流電位抬高為內(nèi)置電壓Um后送到由比較器N4、N5組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號Us。由于內(nèi)置電壓UH≈0.7UDD、UL≈0.3UDD，當UDD=5

10、V時，可有效地抑制±1V的噪聲干擾。N3作為條件比較器，當輸入電壓Uc小于內(nèi)置電壓UR（≈0.2UDD）時，N3輸出為低電平封住了Us向下級遞送。而當Uc>UR時，N3輸出為高電平，打開與門N7，此時若有觸發(fā)信號Us的上跳變前沿到來，則可啟動延時定時器，同時Uo輸出為高電平。比較器的域值選取很重要，域值太低易誤報，太高則靈敏度低。 </p><p><b>　　圖2 信號檢測電路<

11、/b></p><p>　　在定時周期Tx內(nèi)，BISS0001的輸出端2為高電位，則晶體管VT1飽和導通，其集電極為低電位，將這一信號送到由單片機及無線發(fā)射電路組成的編碼及無線發(fā)射電路，接到編碼用的單片機的 P0.0口，單片機將該探頭編碼后通過無線發(fā)射；在Tx結(jié)束時，BISS0001進入封鎖周期Ti，其輸出端變?yōu)榈碗娖剑w管截止，其集電極為高電平。BISS0001的1腳（A端）與電源相連，使信號檢測電路處

12、于重復觸發(fā)。Tx定時間隔可由BISS0001的3腳和4腳上所接的電阻和電容來確定。信號檢測探頭仰角可在120°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，并通過改變仰角來進行實際探測距離的調(diào)節(jié)，我們可通過實際測試來調(diào)整，也可以調(diào)整信號檢測電路中的可調(diào)電阻RP來調(diào)整探頭的檢測距離。</p><p>　　編碼電路與無線收發(fā)射模塊</p><p>　　無線報警網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主要由單片機AT89C51、NRF2401無線通信

13、芯片、外圍設(shè)備和開關(guān)量輸入接口的傳感器構(gòu)成。單片機AT89C51是整個無線監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制部件，負責接收傳感器觸發(fā)的開關(guān)量報警信號，發(fā)送NRF2401通信命令，控制信息的傳輸。Nordic公司的單片射頻收發(fā)芯片NRF2401是實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵器件。NRT2401工作于2.4~2.5GHzISM頻段,芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊,輸出功率和通信頻道可通過程序配置，芯片功耗非常低,以-5dBm的功率發(fā)

14、射時,工作電流只有10.5mA,接收時工作電流只有18mA,多種低功率工作模式,節(jié)能設(shè)計更方便。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采用NRF2401進行數(shù)據(jù)傳輸，來實現(xiàn)報警信息的無線傳輸。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過連接的傳感器感知外部環(huán)境異常變化。例如， 安裝在門窗位置的紅外接近開關(guān)可以用來監(jiān)測盜竊者的非法入侵； 安裝在天花板上的煙霧報警器可以監(jiān)測到室內(nèi)出現(xiàn)的突發(fā)火災； 安裝在地板上的水浸傳感器， 可以感知到因水管爆裂、窗戶進雨，

15、60;屋頂滲漏等因素引起的室內(nèi)進水事件； 安裝在廚房的煤氣報警開關(guān)可以用來監(jiān)測有無煤氣泄漏。這些安全監(jiān)測</p><p>　　MT8880與AT89C51及語音電路的接口</p><p>　　DTMF信號發(fā)送/接收電路采用MITEL公司推出的專門用于處理DTNF信號的專用集成電路MT8880芯片，不僅具有接收和發(fā)送DTMF信號的自動撥號功能，還可以檢測電話干線上撥號音、回鈴音和忙

16、音等信號音。適合與單片機接口，外圍電路簡單。</p><p>　　軟件設(shè)計 1 信號音的識別方法 　　系統(tǒng)在巡檢到警情信號后就模擬摘機。為了識別模擬摘機后電話系統(tǒng)是否處于可撥號的狀態(tài)、電話撥完號碼后電話是否接通以及對方是否摘機接聽電話等幾種狀態(tài)，系統(tǒng)必須進行信號音的識別。</p><p>　　2 軟件流程圖及撥號程序 　　自動撥號程序的流程圖如圖所示。 3 編程過程中應注意的幾點

17、　　首先，MT8880的DTMF產(chǎn)生器是發(fā)送部分的主體，它產(chǎn)生全部16種失真小、精度高的標準雙音頻信號，這些頻率均由3.579545MHz晶體振蕩器分頻產(chǎn)生。電路由數(shù)字頻率合成器、行/列可編程分頻器、開關(guān)電容式D/A變換器組成。行和列單音正弦波經(jīng)混合、濾波后產(chǎn)生雙音頻信號。通過DTMF編解碼表把編碼數(shù)據(jù)寫入MT8880發(fā)送寄存器產(chǎn)生單獨的fLOW和fHIGH，一旦編碼錯誤就會導致?lián)芴柺　?　　其次，在摘機后應延時一段時間再去判斷

18、摘機音，因為本系統(tǒng)采用機械繼電器實現(xiàn)自動摘機，故應考慮繼電器的響應時間。 　　最后，一個電話號碼撥完后不能立即撥下一個電話號碼，應保證掛機的最短有效時間以確保前一電話號碼確實已掛機，否則撥下一個電話號碼時會沒有撥號音。 </p><p><b>　　撥號子程序流程圖</b></p><p>　　該系統(tǒng)編碼解碼都用軟件方式實現(xiàn)，傳輸方式采用雙向傳輸。如果發(fā)生警情，則

19、向主機發(fā)送一數(shù)據(jù)串，該數(shù)據(jù)串由以下幾個部分組成:4位地址碼，8位數(shù)據(jù)碼，1位起始位，1位奇偶校驗位。主機接收到數(shù)據(jù)后首先進行校驗，如果數(shù)據(jù)有錯則要求重新發(fā)送剛才的數(shù)據(jù)，直到正確。接收到正確的數(shù)據(jù)信息后，接下來的工作就是核對地址碼，如果地址碼與主機設(shè)置的地址相同則表明該數(shù)據(jù)可能是來自本系統(tǒng)外的設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，不進行解碼，收到與主機設(shè)置地址相同的數(shù)據(jù)才進行解碼</p><p><b>　　四、課題進度安排

20、</b></p><p>　　1、第一周至第三周：熟悉課題、查閱資料</p><p>　　2、第四周 完成開題報告，外文翻譯</p><p>　　參考文獻：（要求參考文獻不少于15篇，外文資料不少于4篇）</p><p>　　尹義龍，寧新寶，張曉梅．自動指紋識別技術(shù)的發(fā)展與應用．南京大學學報，2002，38(1)：29～35<

21、;/p><p>　　孫炳陽．使用89C52單片機的智能IC卡讀寫器．華僑大學學報，2002，2：164～167 </p><p>　　李朝清．單片機原理及接口技術(shù)．北京：北京航天航空大學出版社，1999．13～109</p><p>　　彭曙蓉，彭楚武，蘇深廣，等．指紋IC卡在考試身份認證系統(tǒng)中的應用．計算機與現(xiàn)代化，2003，3(10)：85～87</p>

22、;<p>　　楊光友，朱宏輝，等．單片微型計算機原理及接口技術(shù)．北京：中國水利水電出版社，2004</p><p>　　Coetzee L．a(chǎn)nd Botha E．C．Fingerprint recognition in low quality images．Proceedings of The IEEE，1993，10(26)：1441～1460 </p><p>　　排版

23、要求（總字數(shù)3000字以上）：</p><p>　　題目三號字體居中加黑宋體，段前段后0.5行。</p><p>　　一級標題4號字，宋體，加黑。</p><p>　　二級標題小四號字，宋體。</p><p>　　內(nèi)容小四號字，宋體，行距1.5倍行距。</p><p>　　圖表注釋5號字，宋體。</p>