基于射頻芯片的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 基于射頻芯片的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 通信工程0503 </p><p>　　學(xué)生姓名：

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

3、附近，并自動(dòng)呼叫報(bào)警。相比普通的報(bào)警器，本設(shè)計(jì)將重點(diǎn)放在遠(yuǎn)程語(yǔ)音報(bào)警上 ，只要接上適當(dāng)?shù)膫鞲衅骶涂山M成防盜報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警、煤氣泄露報(bào)警等多功能報(bào)警系統(tǒng)，并附加實(shí)現(xiàn)一些智能控制功能，賦予報(bào)警系統(tǒng)更強(qiáng)大和完整的功能，以滿足人們對(duì)安全報(bào)警的需求。本系統(tǒng)基于電話網(wǎng)絡(luò)但是與電話互相獨(dú)立不會(huì)影響電話的正常使用，并通過(guò)語(yǔ)音提示操作，人機(jī)交互友好</p><p>　　二、課題研究的主要任務(wù)和預(yù)期目標(biāo)</p><

4、;p><b>　　1．主要任務(wù)及要求</b></p><p>　　應(yīng)用單片機(jī)以及射頻通信技術(shù)，設(shè)計(jì)一種基于射頻芯片的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)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(wú)線抽發(fā)電量等硬件及相關(guān)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2．預(yù)期目標(biāo)</b></p><p>　　掌握PROTEL的使用方

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

6、T89C2051和無(wú)線通信模塊nRF2401的和熱釋電紅外檢測(cè)探頭SD02和BISS0001信號(hào)處理電路組成無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)。設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)的檢測(cè)收發(fā)的硬件電路和報(bào)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(dòng)摘機(jī)和掛機(jī)電路，DTMF信號(hào)收發(fā)電路，語(yǔ)音提示電路，報(bào)警電路，鍵盤(pán)顯示電路，人體信號(hào)檢測(cè)電路，編碼電路，

7、無(wú)線發(fā)射電路，以及作為主核心的單片機(jī)控制電路，設(shè)定報(bào)警部分為本系統(tǒng)主體工作部分，即實(shí)時(shí)監(jiān)控房?jī)?nèi)安全情況，在軟件上表現(xiàn)為主循環(huán)，當(dāng)有振鈴信號(hào)或設(shè)定信號(hào)時(shí)才中斷去執(zhí)行相應(yīng)操作。</p><p>　　3．設(shè)計(jì)中要解決的主要問(wèn)題和措施 </p><p>　　在此我們需要對(duì)人體的紅外輻射敏感并且抗干擾（如小動(dòng)物等）的傳感器，為此選用被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)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(dāng)紅外線人體檢測(cè)電路檢測(cè)到有人體入侵時(shí)，編碼電路將該檢測(cè)探頭的地址編碼，并且經(jīng)過(guò)無(wú)線發(fā)射電路將檢測(cè)到有人體入侵的探頭的地址發(fā)送給無(wú)線接收電路，發(fā)出聲光報(bào)警或者向主任撥打預(yù)先設(shè)定的電話進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　　信號(hào)檢測(cè)電路 　　信號(hào)檢測(cè)

9、電路主要由熱釋電紅外檢測(cè)探頭SD02和BISS0001信號(hào)處理電路組成。 　　信號(hào)檢測(cè)電路如圖所示。配以濾波鏡片和阻抗匹配用場(chǎng)效應(yīng)管組成的熱釋電紅外傳感器，以非接觸方式檢測(cè)出來(lái)自人體的紅外輻射并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)BISS0001中的運(yùn)放N1的前置放大、運(yùn)算放大器N2的第二級(jí)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(hào)Us。由于內(nèi)置電壓UH≈0.7UDD、UL≈0.3UDD，當(dāng)UDD=5

10、V時(shí)，可有效地抑制±1V的噪聲干擾。N3作為條件比較器，當(dāng)輸入電壓Uc小于內(nèi)置電壓UR（≈0.2UDD）時(shí)，N3輸出為低電平封住了Us向下級(jí)遞送。而當(dāng)Uc>UR時(shí)，N3輸出為高電平，打開(kāi)與門(mén)N7，此時(shí)若有觸發(fā)信號(hào)Us的上跳變前沿到來(lái)，則可啟動(dòng)延時(shí)定時(shí)器，同時(shí)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(bào)，太高則靈敏度低。 </p><p><b>　　圖2 信號(hào)檢測(cè)電路<

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

12、于重復(fù)觸發(fā)。Tx定時(shí)間隔可由BISS0001的3腳和4腳上所接的電阻和電容來(lái)確定。信號(hào)檢測(cè)探頭仰角可在120°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，并通過(guò)改變仰角來(lái)進(jìn)行實(shí)際探測(cè)距離的調(diào)節(jié)，我們可通過(guò)實(shí)際測(cè)試來(lái)調(diào)整，也可以調(diào)整信號(hào)檢測(cè)電路中的可調(diào)電阻RP來(lái)調(diào)整探頭的檢測(cè)距離。</p><p>　　編碼電路與無(wú)線收發(fā)射模塊</p><p>　　無(wú)線報(bào)警網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要由單片機(jī)AT89C51、NRF2401無(wú)線通信

13、芯片、外圍設(shè)備和開(kāi)關(guān)量輸入接口的傳感器構(gòu)成。單片機(jī)AT89C51是整個(gè)無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制部件，負(fù)責(zé)接收傳感器觸發(fā)的開(kāi)關(guān)量報(bào)警信號(hào)，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(shí)現(xiàn)無(wú)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(guò)程序配置，芯片功耗非常低,以-5dBm的功率發(fā)

14、射時(shí),工作電流只有10.5mA,接收時(shí)工作電流只有18mA,多種低功率工作模式,節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用NRF2401進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的無(wú)線傳輸。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)連接的傳感器感知外部環(huán)境異常變化。例如， 安裝在門(mén)窗位置的紅外接近開(kāi)關(guān)可以用來(lái)監(jiān)測(cè)盜竊者的非法入侵； 安裝在天花板上的煙霧報(bào)警器可以監(jiān)測(cè)到室內(nèi)出現(xiàn)的突發(fā)火災(zāi)； 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(jìn)雨，

15、60;屋頂滲漏等因素引起的室內(nèi)進(jìn)水事件； 安裝在廚房的煤氣報(bào)警開(kāi)關(guān)可以用來(lái)監(jiān)測(cè)有無(wú)煤氣泄漏。這些安全監(jiān)測(cè)</p><p>　　MT8880與AT89C51及語(yǔ)音電路的接口</p><p>　　DTMF信號(hào)發(fā)送/接收電路采用MITEL公司推出的專(zhuān)門(mén)用于處理DTNF信號(hào)的專(zhuān)用集成電路MT8880芯片，不僅具有接收和發(fā)送DTMF信號(hào)的自動(dòng)撥號(hào)功能，還可以檢測(cè)電話干線上撥號(hào)音、回鈴音和忙

16、音等信號(hào)音。適合與單片機(jī)接口，外圍電路簡(jiǎn)單。</p><p>　　軟件設(shè)計(jì) 1 信號(hào)音的識(shí)別方法 　　系統(tǒng)在巡檢到警情信號(hào)后就模擬摘機(jī)。為了識(shí)別模擬摘機(jī)后電話系統(tǒng)是否處于可撥號(hào)的狀態(tài)、電話撥完號(hào)碼后電話是否接通以及對(duì)方是否摘機(jī)接聽(tīng)電話等幾種狀態(tài)，系統(tǒng)必須進(jìn)行信號(hào)音的識(shí)別。</p><p>　　2 軟件流程圖及撥號(hào)程序 　　自動(dòng)撥號(hào)程序的流程圖如圖所示。 3 編程過(guò)程中應(yīng)注意的幾點(diǎn)

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(biāo)準(zhǔn)雙音頻信號(hào)，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(kāi)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(hào)。通過(guò)DTMF編解碼表把編碼數(shù)據(jù)寫(xiě)入MT8880發(fā)送寄存器產(chǎn)生單獨(dú)的fLOW和fHIGH，一旦編碼錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致?lián)芴?hào)失敗。 　　其次，在摘機(jī)后應(yīng)延時(shí)一段時(shí)間再去判斷

18、摘機(jī)音，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用機(jī)械繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摘機(jī)，故應(yīng)考慮繼電器的響應(yīng)時(shí)間。 　　最后，一個(gè)電話號(hào)碼撥完后不能立即撥下一個(gè)電話號(hào)碼，應(yīng)保證掛機(jī)的最短有效時(shí)間以確保前一電話號(hào)碼確實(shí)已掛機(jī)，否則撥下一個(gè)電話號(hào)碼時(shí)會(huì)沒(méi)有撥號(hào)音。 </p><p><b>　　撥號(hào)子程序流程圖</b></p><p>　　該系統(tǒng)編碼解碼都用軟件方式實(shí)現(xiàn)，傳輸方式采用雙向傳輸。如果發(fā)生警情，則

19、向主機(jī)發(fā)送一數(shù)據(jù)串，該數(shù)據(jù)串由以下幾個(gè)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(yàn)位。主機(jī)接收到數(shù)據(jù)后首先進(jìn)行校驗(yàn)，如果數(shù)據(jù)有錯(cuò)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(lái)的工作就是核對(duì)地址碼，如果地址碼與主機(jī)設(shè)置的地址相同則表明該數(shù)據(jù)可能是來(lái)自本系統(tǒng)外的設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，不進(jìn)行解碼，收到與主機(jī)設(shè)置地址相同的數(shù)據(jù)才進(jìn)行解碼</p><p><b>　　四、課題進(jìn)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(kāi)題報(bào)告，外文翻譯</p><p>　　參考文獻(xiàn)：（要求參考文獻(xiàn)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(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用．南京大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，38(1)：29～35<

21、;/p><p>　　孫炳陽(yáng)．使用89C52單片機(jī)的智能IC卡讀寫(xiě)器．華僑大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，2：164～167 </p><p>　　李朝清．單片機(jī)原理及接口技術(shù)．北京：北京航天航空大學(xué)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(rèn)證系統(tǒng)中的應(yīng)用．計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)．北京：中國(guó)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?jǐn)?shù)3000字以上）：</p><p>　　題目三號(hào)字體居中加黑宋體，段前段后0.5行。</p><p>　　一級(jí)標(biāo)題4號(hào)字，宋體，加黑。</p><p>　　二級(jí)標(biāo)題小四號(hào)字，宋體。</p><p>　　內(nèi)容小四號(hào)字，宋體，行距1.5倍行距。</p><p>　　圖表注釋5號(hào)字，宋體。</p>