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无线多路红外防盗报警器.doc

无线多路红外防盗报警器

林贵勋
2017-10-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《无线多路红外防盗报警器doc》,可适用于综合领域

无线多路红外防盗报警器齐齐哈尔大学毕业设计(论文)题目多路无线红外防盗报警器设计学院通信与电子工程学院专业班级电子信息工程班学生姓名申洋指导教师王丽成绩年月日齐齐哈尔大学毕业设计(论文)摘要现如今社会在进步生活水平也逐步提高这时人们对安全防范的意识的追求也越来越大对安全的需求也变得更大所以安防的产品和概念也就产生了。古老的那些安防措施已经不能满足现今人们追求的自动化智能化的需求了。根据现在人们的需求和市场的需要我设计了一个基于单片机的多路无线防盗报警器系统。该系统是信号处理器传感器无线传输模块报警电路集成到一个很小的系统中能实现信号检测信号处理信号传输的新一代自动智能无线防盗系统。此系统用到无线发射和接收模块将接收到的信号经过解码芯片的处理后传送给单片机由单片机进行处理后传输给报警显示电路等一系列的动作。主控制模块为。传感器是通过感应人体通过然后形成高低电平的跳变输出给单片机进行处理最终实现信号的判断、延时、显示、报警等功能。本系统用于检测报警能同时检测多个点当检测到一个或多个点有报警信号时能用声和发光二极管显示出报警地点实现了智能报警控制。它具有全集成化智能化高精度高性能高可靠性和低价格等优点。:单片机ATS传感器报警器智能控制I齐齐哈尔大学毕业设计(论文)AbstractWiththedevelopmentofsociety,livingstandardsincrease,peopletendtoenhancesafetyawarenessofsecurityrequirementswill,therefore,securityconceptandsecurityproductsonthesceneatraditionalsecuritymeasuresisnotmeetthedemandforsecurityintellectualized。Tomeetmarketdemandidevisedarevivificationofthewirelessalarmsystemthesystemistoregularizethesensor,signals,microprocessor,circuits,andtheinterfacedisplayedintegratedcircuittoaverysmall,cantheinformation,informatioicintegratedcircuits,theimplementationofthesensorjudgments,delay,display,annunciationandotherfeaturesthesystemusedtodetect,tofocusonthecontrolofatimewhentestingrealtime,whentooneormoretimeisthereawarningsignalWithsoundandlightandshowedtheplacetothepolicecontrolitisallintegration,intelligent,highprecision,highperformance,reliabilityandlowcostadvantagesareaonewayofpromoting。Keywords:singlechipsensorannounciatorintelligentcontrolII齐齐哈尔大学毕业设计(论文)目录摘要III第章绪论课题意义国内外的研究状况第章方案设计设计要求功能实现主要参数设计方案比较与确定第章系统电路设计工作原理电路设计震荡电路复位电路无线发射电路无线接收电路传感器原理显示电路设计报警电路设计报警信号电源设计CPU选择说明第章软件设计主程序工作流程图中断服务程序工作流程图PROTEUS程序的编译和下载程序的编译HEX文件的加载III齐齐哈尔大学毕业设计(论文)第章PCB板设计PCB板设计流程元件安装自动布局自动布线PCB板制作第章调试与问题调试与安装调试中出现的问题结论参考文献附录附录附录致谢IV齐齐哈尔大学毕业设计(论文)第章绪论课题意义现如今科学的进步改革的开放电子器件的快速发展人民的生活水平都有了普遍的提高。家家户户都或多或少的有些贵重物品。此时小偷也越来越多。由此就能看出人民的安防意识还是不够强使得小偷越发的猖狂因此人民对安防方面有非常大的担忧。这时防盗报警器就应运而生了可是现在市场上的报警器一般都是给一些公司或者大型机构准备的因此价格非常高昂,普通的人们根本买不起。如果能设计一个价格低廉但是性能较好的小型报警器一定会在安防方面起到更加显著的效果。红外线是不可见光隐蔽性非常好因此在安防器件上得到了广泛使用此外在电子防盗、人体探测等领域中被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。国内外的研究状况我国的安防在年代初就已经开始了,当时由于博物馆、银行等地方都非常重要所以那时都自己发明了各种防范手段那是我过安防的最初阶段。当时主要采用的手段是靠声音当小偷撬或者砸玻璃时会产生一定的声音这时值班人员就会知道有人在行窃就马上通知有关部门组织任免和警察来逮捕罪犯。到了年代人们了解到可以用东西阻挡罪犯可以在周边建立围墙、栅栏等屏障如果没有大的屏障也会利用很多小屏障或者小探测器来构成周边的防护将入侵者拒之于窗外、门外和建筑物之外。在防护区和禁区内采用种以上不同探测原理的探测器构筑多道防线与此同时防遮挡功能的探测器也问世了促进了入侵探测器技术的发展。现如今我过的安防技术已经非常先进基本和国际上的安防措施接上了轨。在现代计算机技术、自动控制技术和现代通信技术的支持下安防系统也是一个很完善的计算机控制系统防盗报警系统电视监控系统声音系统门禁系统和巡更系统统一由一台计算机进行管理标志着我国的安防事业进入了一个新阶段。对于国外安防在研究了国外的百年安防历史单报警的方式来看国外安防最先齐齐哈尔大学毕业设计(论文)是通过有线传输报警电话报警视频监控报警等方式到了现在已经发展成了有线无线多路报警远程视频监控。可见国外安防技术发展之迅速及不断完善其必将促进我国的安防技术的进一步发展。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)第章方案设计设计要求功能实现()具有布防、撤防的功能当主人进入到控防区域时只要按下撤防按键即关闭布防外出时按开始即可布防状态重新开始。()具有报警和显示哪路有警情的功能。主要参数()接收信号频率和发射信号频率均为MHz()热释电紅外线感测器型号:DB设计方案比较与确定()方案一:可编程逻辑电路控制实现此方案主要用数字逻辑芯片。本方案具有延时电路、显示电路、报警模块等多个功能模块。系统结构图如图所示。延迟程序显示模可编块程逻辑延时电路键盘控制电路报警模块图可编程逻辑电路结构齐齐哈尔大学毕业设计(论文)本方案主要是通过键盘控制信号所以键盘控制的地方非常多模块间的逻辑很转移也特别的麻烦如果只用数字电路和一些小的可编程的逻辑电路来实现本系统困难是非常的大因此需要用到打的可编程逻辑电路但是大的可编程逻辑电路等模块电路的价格都非常昂贵这样在成本方面就消耗的太大所以不建议使用此方案。()方案二:基于单片机的无线防盗报警系统基于单片机的多路无线防盗报警系统原理框图如下图所示。cATCPP高解P放大频PP接VPP码收PP整压IC音乐片功放主机图多路无线防盗报警器原理方框图该方案使用固定频率MHz的无线发射与接收模块。传感器接收到的信号经编码后经过MHz的无线信号传送给解码芯片解码芯片经过处理判断后传送给主机主机根据接收到的信号读出相应的信息经过处理一方面从显示电路中输出具体的报警区域另一方面驱动报警电路工作发出响亮的报警声。()设计方案的确定经过方案一与方案二的对比综合考虑制作、功能、实现、造价等因素方案二的防盗报警系统采用了无线遥控技术使得防盗报警系统克服了距离的限制具有安装简单使用方便隐蔽性好成本低等特点有很好的经济效益和广阔的发展前景。并且从实际出发和市场的对报警器的需求方案二比方案一的功能更优越更能满足对防盗产品的需求并且价格更低综合各方面的利与弊最终选择方案二为最终方案。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)第章系统电路设计工作原理本系统基本原理结构图如图所示。传感器电路显示电路ATS复位电路报警电路振荡电路图系统原理结构图本系统主要由无线发射模块、无线接收模块、报警电路、输出显示和电源电路组成。无线发射模块和无线接收模块采用的是现成的高频接收模块可以简化设计工作而且可靠性较好使用起来也较方便接收模块采用的是超再生接收。数据编码用PT专用芯片解码用PT专用芯片主要的驱动由ATS来完成当接收到报警信号后一方面驱动报警电路然后输入地址显示哪路有情况。电路设计震荡电路MCS内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器该高增益反相放大器的输入端为新片引脚XTAL输出端为引脚XTAL。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容就构成一个稳定的自激振荡器其电路连接图如图所示。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)XTALCCupGNDupXTAL图振荡电路根据S芯片特点其振荡频率的最佳选择范围为:M~MHZ因此晶振选用MHz频率其中C和C取pF由此可计算出系统各时钟周期的具体数值:振荡周期=μs时钟周期=×(μs)=μs机器周期(SM)=×(μs)=μs指令周期=~μs。振荡电路的输出端与单片机的XTAL、XTAL两个接口相连接。XTAL(脚)接外部晶体和微调电容的一端在片内它是振荡电路反响放大器的输入端XTAL(脚)接外部晶体和微调电容的一端在片内它是振荡电路反相放大器输出端若采用外部时钟电路则该脚悬空。在检查单片机的振荡电路是否正常工作可用示波器查看XTAL端是否有正常的脉冲信号输出。复位电路()复位状态介绍复位时单片机的初始化操作只需给MCS的复位引脚RST加上大于个机器周期的高电平就可使MCS复位。复位时PC初始化的H使MCS单片机从H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态为摆脱死锁状态也需按复位键使RST引脚为高电平使MCS重新启动。除了PC之外复位操作还对其他一些寄存器有影响这些寄存器复位时的状态如表所示。由表中可以看出复位时SP=H而个IO端口P~P的引脚均为高电平这在某些控制应用中要考虑P~P引脚的高电平对接在这些引脚上的外部电路的影响。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)由于单片机内部的各个功能部件均受特殊功能寄存器控制程序运行直接受程序计数器PC控制。表中各寄存器复位时的状态决定了单片机内有关功能部件的初始状态。表单片机复位后的初始状态寄存器寄存器寄存器复位状态PCHTHHACCHP~PFFHPSWHIPXX,BSPHIEXX,BDPTRHTMODHTCONHSCONHTLHSBUF不定THHPCONXXX,BTLH()复位电路MCS的复位是由外部的复位电路来实现的。MCS片内复位结构如图所示。复位电路接RST复位输出口。当振荡器工作时RST引脚出现两个周期以上的高电平使机器复位。图复位电路无线发射电路由PT组成的无线发射电路(图)当传感器探测到有信号时经过无线发射传输到接收模块然后经过解码传输给单片机由单片机进行处理最后传输给报警电路和显示电路。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)图无线发射电路PTPT是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路PTPT最多可有位(AA)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供地址码,PT最多可有位(DD)数据端管脚,设定的地址码和数据码从脚串行输出可用于无线遥控发射电路。编码芯片PT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PT接收到信号后其地址码经过两次比较核对后VT脚才输出高电平与此同时相应的数据脚也输出高电平如果发送端一直按住按键编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时PT不接通电源其脚为低电平所以MHz的高频发射电路不工作当有按键按下时PT得电工作其第脚输出经调制的串行数据信号当脚为高电平期间MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号当脚为低平期间MHz的高频发射电路停止振荡所以高频发射电路完全收控于PT的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%的调幅。PTPT特点lCMOS工艺制造低功耗l外部元器件少lRC振荡电阻l工作电压范围宽:vl数据最多可达位l地址码最多可达种PTPT应用范围齐齐哈尔大学毕业设计(论文)l车辆防盗系统l家庭防盗系统l遥控玩具l其他电器遥控PT引脚图:图PT引脚图PT管脚说明:名称管脚说明AA、地址管脚,用于进行地址编码,可置为“”,“”,“f”,DD、数据输入端有一个为“”即有编码发出内部下拉Vcc电源正端(+)Vss电源负端(-)TE编码启动端用于多数据的编码发射低电平有效OSC振荡电阻输入端与OSC所接电阻决定振荡频率OSC振荡电阻振荡器输出端Dout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阻值越大振荡频率越慢编码的宽度越大发码一帧的时间越长PT参数表齐齐哈尔大学毕业设计(论文)无线接收电路图无线接收电路图接收模块主要采用的是超再生接收超再生检波电路实际上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)双是在高频振荡的振荡过程中产生的反过来齐齐哈尔大学毕业设计(论文)又控制着高频振荡器的振荡和间歇。而间歇(淬熄)振荡的频率是由电路的参数决定的(一般为百~几百千赫)。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顾。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的干扰和电路自身的热搔动产生一种特有的噪声叫超噪声这个噪声的频率范围为~kHz之间听起来像流水似的“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吸合或断开(由设计的状态而定)。当有控制信号到来时电路揩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。接收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的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。如果是多通道遥控电路经超再生检波和低频放大后的信号还需经选频回路选频然后分别去控制相应的控制回路在本设计中我选用了目前无线控制方面用的很多的PT这对芯片作为数据的编、解码芯片来完成对数据的编解码工作。PT解码电路引脚图:图PT引脚图名称管脚说明AA、地址管脚,用于进行地址编码,可置为“”,“”,“f”(悬空),必须与一致,否则不解码DD、地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与一致,数据管脚才能输出与数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换齐齐哈尔大学毕业设计(论文)Vcc电源正端(+)Vss电源负端(-)DIN数据信号输入端来自接收模块输出端OSC振荡电阻输入端与OSC所接电阻决定振荡频率OSC振荡电阻振荡器输出端VT解码有效确认输出端(常低)解码有效变成高电平(瞬态)PT解码芯片有不同的后缀表示不同的功能有LMLM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改变。M表示非锁存输出数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应可以用于类似点动的控制。后缀的和表示有几路并行的控制通道当采用路并行数据时(PTM)对应的地址编码应该是位如果采用路的并行数据时(PTM)对应的地址编码应该是位。传感器原理热释电红外线感测器是利用温度变化的特徵來探测红外线的幅射採用双灵敏元互补的方法抑制温度变化产生的干扰增加了EMI元件,提高了抗电磁干扰的能力,使感测器的工作更加稳定。产品应用广泛例如保险装置防盗报警器感应门自动灯具智慧玩具等。型号DB封装TO红外接收电极×mm,个灵敏元窗口尺寸×mm接收波长μm透过率输出信号峰值VppmV灵敏度VW探测率(D*)×cmHzW杂讯峰值Vpp<mV输出平衡度<原极电压V电源电压V工作温度范围ºC保存温度范围ºC齐齐哈尔大学毕业设计(论文)入射视角图等效电路图测量条件环境温度ºC黑体温度K(C)调制频率赫茲,赫茲f,放大倍数dB双元感测器的灵敏平衡度是通过测量每个单元的灵敏度(即单个输出峰值电压)并采用下列公式计算得出。平衡度=|VAVB|(VAVB)×VA=A面的灵敏度(mVpp)VB=B面的灵敏度(mVpp)显示电路设计()选择显示器件齐齐哈尔大学毕业设计(论文)数码管按各发光二极管电极的连接方式分为共阳数码管和共阴数码管两种。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上当某一字段发光二极管的阳极为高电平时相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时相应字段就不亮。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到V当某一字段发光二极管的阴极为低电平时相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时相应字段就不亮。()段数码管工作原理介绍数码管由个发光二极管组成,行成一个日字形,它门可以共阴极,也可以共阳极通过解码电路得到的数码接通相应的发光二极而形成相应的字,这就是它的工作原理基本的半导体数码管是由个条状的发光二极管(LED)按图所示排列而成的可实现数字"~"及少量字符的显示。另外为了显示小数点增加了个点状的发光二极管因此数码管就由个LED组成我们分别把这些发光二极管命名为"a,b,c,d,e,f,g,dp"例如显示数字则要点亮A、B、G、E、D五个发光二极管即可。由于数码管内是没有限流电阻的在实际应用时必须对每一段发光二极管回路中串一限流电阻否则极容易损坏数码管。根据实际的需要选用两位一体的数码管即可完成显示任务。()显示电路显示电路应用的是单片机的端口PP连着ABCDEFG字选端供阳端口、分别连着放大三极管和电阻接在P和P端口如图所示齐齐哈尔大学毕业设计(论文)图显示电路报警电路设计本设计把单片机的P口作为报警控制的输出口当传感器探测到有不明物体时会有控制信号输入此时P为低电平电平三极管导通蜂鸣器工作发声P端口是一个带内部上拉电阻的位双向IO端口。P的输出缓冲期可驱动个TTL输入对端口写时通过内部的上拉电阻把端口拉倒高电位这时可用作输入口。图报警电路本设计的报警电路是由LM的引脚接通一个三极管然后再通过一个电阻接在单片机的P口。当没有警情的时候三极管处于断开状态这时的报警电路没有供电所以电路不工作当有警情时无线接收到信号进行解码然后传送给单片机单片机给三极管的基极发送一个低电平此时三极管导通报警电路开始工作电源一向功率放大集成电路LM供电另一路经R在D端形成伏的稳定电压该电压作齐齐哈尔大学毕业设计(论文)为报警电路的工作电压这两部分电路在得电后相继工作最后在扬声器中发出响亮的报警声当延时结束后控制P输出高电平Q截止扬声器停止发出声音报警结束报警电路又处于守候状态一旦再有信号时报警电路再次工作。开关三极管均选用放大倍数为的PNP型三极管三极管如果要导通就一定要处于饱和状态因此一个合适的电阻式必要的为此要对R的阻值进行正确的计算确定阻值:饱和状态时的基极电流为:Ib=Icβ==mAR的阻值确定为:R=()=KΩ只要R小于KΩQ便可以进入饱和状态。稳压二极管选择BZXCV型号的其稳压值为V通过查找气参数资料它的稳压电流为mA由此可以计算出限流电阻的阻值:R=()=KΩ只要大于KΩ就可以满足条件所以选取KΩ的电阻报警信号语音技术是一种固体录音技术即不用磁头和磁带就能实现语音录音、放音和语言合成的技术。这种固体录放音设备一般包括两部分一是语音处理器二是记录语音信息的存储器。存储器的类型和容量将决定着语音集成电路的录放音时司及质量。语音集成电路可分为三类即语言合成集成电路、一次性可编程语言集成电路以及语音录放集成电路。本设计中所用到的语音集成芯片是CK工作电压在V他可以提供给输出端种声音警车声火警声救护车声机关枪声根据本设计需要可以发出警车声因此选择此芯片比较适用。具体的实现如下齐齐哈尔大学毕业设计(论文)图CK原理图TRTR声音不接不接警车声VDD不接火警声VSS不接救护车声任意VDD机关枪声电源设计由于此电路是由单片机控制的所以稳定的电源非常重要此电源设计能非常好的满足本设计的需求有两种电压V和V在稳压电源的输入端接了两个电容C,C目的是为了改善负载的瞬间响应指示电源的正常工作。电源原理图如下齐齐哈尔大学毕业设计(论文)图电源原理图三端稳压集成电路lm电子产品中常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm××系列和负电压输出的lm××系列。顾名思义三端IC是指这种稳压用的集成电路只有三条引脚输出分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管TO的标准封装也有lm样子的TO封装。用lmlm系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路使用起来可靠、方便而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm或lm后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压如lm表示输出电压为正Vlm表示输出电压为负V。LM主要用途:适用于各种电源稳压电路。主要特点:输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。LM的外形图与LM区别不大最大电流也为A但是输出电压最多只能达V。使用LM和LM能使电源稳压。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)CPU选择说明AtS是一种低功耗、高性能CMOS位微控制器具有K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造与工业C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易适于常规编程器。在单芯片上拥有灵巧的位CPU和在系统可编程Flash使得ATS位众多嵌入式控制应用系统提高灵活、超有效的解决方案。ATS具有以下标准功能:k字节Flash字节RAM位IO口线看门狗定时器个数据指针三个位定时器计数器一ATS个向量级中断结构全双工串行口片内晶振及时钟电路。另外ATS可降至Hz静态逻辑操作支持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。掉电保护方式下RAM内容被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。位微控制器K字节在系统可编程FlashATS。ATS管脚图如图所示。图ATS管脚图齐齐哈尔大学毕业设计(论文)第章软件设计主程序工作流程图开始初始化否判断有无报警信号显示子程序是是是否为第一路报警报警子程序否是是否为第二路报警否是是否为第三路报警否是是否为第四路报警图主流程图否齐齐哈尔大学毕业设计(论文)中断服务程序工作流程图中断程序的功能是:当无线接收到传感器传来的信号时进行解码然后传送给单片机经过单片机的处理后将信号传送给报警电路报警电路开始报警同时利用中断方式可以实现用手工按键停止的声光报警的作用。手工按键停止报警中断服务程序工作流程图中断源发出中断申请关中断、保护现场INTO端有输入信号关闭报警恢复现场、开中断中断返回图中断流程图proteus程序的编译和下载程序的编译启动keil选择Projectnewproject,然后起个文件名字比如“总程序”出现选择页面选择atmelatc,然后选择Filenewfile,然后保存文件名字叫“小程序c”如果是汇编语言的话就写“小程序asm”,然后再左侧的工作栏的Sourcegroup上点击右键选择Addfilestogroup“Sourcegroup”,点击小程序确定。将程序输入到新建的工程中保存选择buildtarget,如果没有错误在点击optionsfortarget选择Ourput点上createhexfile的勾在按确定到主工程页面重新编译就会出现我们需要的HEX文件了。HEX文件的加载在仿真图中点击ATC出现一个对话框在出现的对话框中的“ProgramFile”齐齐哈尔大学毕业设计(论文)后面双击文件图标打开一个新的对话框选择刚才生成的“Hex”文件,点击“OK”按钮这时仿真所需的文件已经加载完毕,然后就可以开始仿真了第章PCB板设计齐齐哈尔大学毕业设计(论文)PCB板设计流程绘制原理图规划电路板设置参数装入网络表及元件封装元件的布局自动布线手工调整文件保存及输出图PCB板设计流程图()电路版设计的先期工作、利用原理图设计工具绘制原理图并且生成对应的网络表当然有些特殊情况下如电路版比较简单已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计直接进入PCB设计系统在PCB设计系统中可以直接取用零件封装人工生成网络表、手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上没任何物理连接的可定义到地或保护地等将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致特别是二、三极管等()画出自己定义的非标准器件的封装库建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB库专用设计文件()柚肞CB设计环境和绘制印刷电路的版框含中间的镂空等齐齐哈尔大学毕业设计(论文)、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境包括设置格点大小和类型光标类型版层参数布线参数等等大多数参数都可以用系统默认值而且这些参数经过设置之后符合个人的习惯以后无须再去修改、规划电路版主要是确定电路版的边框包括电路版的尺寸大小等等在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘对于mm的螺丝可用~mm的外径和~mm内径的焊盘对于标准板可从其它板或PCBizard中调入注意:在绘制电路版地边框前一定要将当前层设置成KeepOut层即禁止布线层()打开所有要用到的PCB库文件后调入网络表文件和修改零件封装这一步是非常重要的一个环节网络表是PCB自动布线的灵魂也是原理图设计与印象电路版设计的接口只有将网络表装入后才能进行电路版的布线在原理图设计的过程中ERC检查不会涉及到零件的封装问题因此原理图设计时零件的封装可能被遗忘在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装当然可以直接在PCB内人工生成网络表并且指定零件封装()布置零件封装的位置也称零件布局Protel可以进行自动布局,也可以进行手动布局如果进行自动布局运行"Tools"下面的"AutoPlace",用这个命令你需要有足够的耐心布线的关键是布局多数设计者采用手动布局的形式用鼠标选中一个元件按住鼠标左键不放拖住这个元件到达目的地放开左键将该元件固定Protel在布局方面新增加了一些技巧新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件然后旋转、展开和整理成组就可以移动到板上所需位置上了当简易的布局完成后使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件提示:在自动选择时使用ShiftX或Y和CtrlX或Y可展开和缩紧选定组件的X、Y方向注意:零件布局应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑先布置与机械尺寸有关的器件并锁定这些器件然后是大的占位置的器件和电路的核心元件再是外围的小元件()根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定假如板上空间允许则可在板上放上一些类似于实验板的布线区对于大板子应在中间多加固定螺丝孔板上有重的器件或较大的接插件等受力器件边上也应加固定螺丝孔有需要的话可在适当位置放上一些测试用焊盘最好在原理图中就加上将过小的焊盘过孔改大将所有固定螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等放好后用VIEWD功能察看一下实际效果存盘齐齐哈尔大学毕业设计(论文)()布线规则设置布线规则是设置布线的各个规范(象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则可通过DesignRules的Menu处从其它板导出后再导入这块板)这个步骤不必每次都要设置按个人的习惯设定一次就可以选DesignRules一般需要重新设置以下几点:、安全间距(Routing标签的ClearanceConstraint)它规定了板上不同网络的走线焊盘过孔等之间必须保持的距离一般板子可设为mm较空的板子可设为mm较密的贴片板子可设为mm极少数印板加工厂家的生产能力在mm假如能征得他们同意你就能设成此值mm以下是绝对禁止的、走线层面和方向(Routing标签的RoutingLayers)此处可设置使用的走线层和每层的主要走线方向请注意贴片的单面板只用顶层直插型的单面板只用底层但是多层板的电源层不是在这里设置的(可以在DesignLayerStackManager中点顶层或底层后用AddPlane添加用鼠标左键双击后设置点中本层后用Delete删除)机械层也不是在这里设置的(可以在DesignMechanicalLayer中选择所要用到的机械层并选择是否可视和是否同时在单层显示模式下显示)机械层一般用于画板子的边框机械层一般用于画板子上的挡条等机械结构件机械层一般用于画标尺和注释等具体可自己用PCBWizard中导出一个PCAT结构的板子看一下、过孔形状(Routing标签的RoutingViaStyle)它规定了手工和自动布线时自动产生的过孔的内、外径均分为最小、最大和首选值其中首选值是最重要的下同、走线线宽(Routing标签的WidthConstraint)它规定了手工和自动布线时走线的宽度整个板范围的首选项一般取mm另添加一些网络或网络组(NetClass)的线宽设置如地线、伏电源线、交流电源输入线、功率输出线和电源组等网络组可以事先在DesignNetlistManager中定义好地线一般可选mm宽度各种电源线一般可选mm宽度印板上线宽和电流的关系大约是每毫米线宽允许通过安培的电流具体可参看有关资料当线径首选值太大使得SMD焊盘在自动布线无法走通时它会在进入到SMD焊盘处自动缩小成最小宽度和焊盘的宽度之间的一段走线其中Board为对整个板的线宽约束它的优先级最低即布线时首先满足网络和网络组等的线宽约束条件、敷铜连接形状的设置(Manufacturing标签的PolygonConnectStyle)齐齐哈尔大学毕业设计(论文)建议用ReliefConnect方式导线宽度ConductorWidth取mm根导线或度其余各项一般可用它原先的缺省值而象布线的拓朴结构、电源层的间距和连接形状匹配的网络长度等项可根据需要设置选ToolsPreferences其中Options栏的InteractiveRouting处选PushObstacle(遇到不同网络的走线时推挤其它的走线IgnoreObstacle为穿过AvoidObstacle为拦断)模式并选中AutomaticallyRemove(自动删除多余的走线)Defaults栏的Track和Via等也可改一下一般不必去动它们在不希望有走线的区域内放置FILL填充层如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布线层要上锡的在Top或BottomSolder相应处放FILL布线规则设置也是印刷电路版设计的关键之一需要丰富的实践经验()自动布线和手工调整、点击菜单命令AutoRouteSetup对自动布线功能进行设置选中除了AddTestpoints以外的所有项特别是选中其中的LockAllPreRoute选项RoutingGrid可选mil等自动布线开始前PROTEL会给你一个推荐值可不去理它或改为它的推荐值此值越小板越容易布通但布线难度和所花时间越大、点击菜单命令AutoRouteAll开始自动布线假如不能完全布通则可手工继续完成或UNDO一次(千万不要用撤消全部布线功能它会删除所有的预布线和自由焊盘、过孔)后调整一下布局或布线规则再重新布线完成后做一次DRC有错则改正布局和布线过程中若发现原理图有错则应及时更新原理图和网络表手工更改网络表(同第一步)并重装网络表后再布、对布线进行手工初步调整需加粗的地线、电源线、功率输出线等加粗某几根绕得太多的线重布一下消除部分不必要的过孔再次用VIEWD功能察看实际效果手工调整中可选ToolsDensityMap查看布线密度红色为最密黄色次之绿色为较松看完后可按键盘上的End键刷新屏幕红色部分一般应将走线调整得松一些直到变成黄色或绿色()切换到单层显示模式下(点击菜单命令ToolsPreferences选中对话框中Display栏的SingleLayerMode)将每个布线层的线拉整齐和美观手工调整时应经常做DRC因为有时候有些线会断开而你可能会从它断开处中间走上好几根线快完成时可将每个布线层单独打印出来以方便改线时参考其间也要经常用D显示和密度图功能查看最后取消单层显示模式存盘()如果器件需要重新标注可点击菜单命令ToolsReAnnotate并选择好方向后齐齐哈尔大学毕业设计(论文)按OK钮并回原理图中选ToolsBackAnnotate并选择好新生成的那个*WAS文件后按OK钮原理图中有些标号应重新拖放以求美观全部调完并DRC通过后拖放所有丝印层的字符到合适位置注意字符尽量不要放在元件下面或过孔焊盘上面对于过大的字符可适当缩小DrillDrawing层可按需放上一些坐标(PlaceCoordinate)和尺寸((PlaceDimension)最后再放上印板名称、设计版本号、公司名称、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工编号等信息(请参见第五步图中所示)并可用第三方提供的程序来加上图形和中文注释如BMPPCBEXE和宏势公司ROTEL和PROTELSE专用PCB汉字输入程序包中的FONTEXE等()对所有过孔和焊盘补泪滴补泪滴可增加它们的牢度但会使板上的线变得较难看顺序按下键盘的S和A键(全选)再选择ToolsTeardrops选中General栏的前三个并选Add和Track模式如果你不需要把最终文件转为PROTEL的DOS版格式文件的话也可用其它模式后按OK钮完成后顺序按下键盘的X和A键(全部不选中)对于贴片和单面板一定要加()放置覆铜区将设计规则里的安全间距暂时改为mm并清除错误标记选PlacePolygonPlane在各布线层放置地线网络的覆铜(尽量用八角形而不是用圆弧来包裹焊盘最终要转成DOS格式文件的话一定要选择用八角形)下图即为一个在顶层放置覆铜的设置举例:设置完成后再按OK扭画出需覆铜区域的边框最后一条边可不画直接按鼠标右键就可开始覆铜它缺省认为你的起点和终点之间始终用一条直线相连电路频率较高时可选GridSize比TrackWidth大覆出网格线相应放置其余几个布线层的覆铜观察某一层上较大面积没有覆铜的地方在其它层有覆铜处放一个过孔双击覆铜区域内任一点并选择一个覆铜后直接点OK再点Yes便可更新这个覆铜几个覆铜多次反复几次直到每个覆铜层都较满为止将设计规则里的安全间距改回原值()最后再做一次DRC选择其中ClearanceConstraintsMaxMinWidthConstraintsShortCircuitConstraints和UnRoutedNetsConstraints这几项按RunDRC钮有错则改正全部正确后存盘()对于支持PROTELSE格式(PCB)加工的厂家可在观看文档目录情况下将这个文件导出为一个*PCB文件对于支持PROTEL格式(PCB)加工的厂家可将文件另存为PCB二进制文件做DRC通过后不存盘退出在观看文档目齐齐哈尔大学毕业设计(论文)录情况下将这个文件导出为一个*PCB文件由于目前很大一部分厂家只能做DOS下的PROTELAUTOTRAX画的板子所以以下这几步是产生一个DOS版PCB文件必不可少的:、将所有机械层内容改到机械层在观看文档目录情况下将网络表导出为*NET文件在打开本PCB文件观看的情况下将PCB导出为PROTELPCBASCIIFILE格式的*PCB文件、用PROTELFORWINDOWSPCB打开PCB文件选择文件菜单中的另存为并选择Autotrax格式存成一个DOS下可打开的文件、用DOS下的PROTELAUTOTRAX打开这个文件个别字符串可能要重新拖放或调整大小上下放的全部两脚贴片元件可能会产生焊盘XY大小互换的情况一个一个调整它们大的四列贴片IC也会全部焊盘XY互换只能自动调整一半后手工一个一个改请随时存盘这个过程中很容易产生人为错误PROTELDOS版可是没有UNDO功能的假如你先前布了覆铜并选择了用圆弧来包裹焊盘那么现在所有的网络基本上都已相连了手工一个一个删除和修改这些圆弧是非常累的所以前面推荐大家一定要用八角形来包裹焊盘这些都完成后用前面导出的网络表作DRCRoute中的SeparationSetup各项值应比WINDOWS版下小一些有错则改正直到DRC全部通过为止也可直接生成GERBER和钻孔文件交给厂家选FileCAMManager按Next>钮出来六个选项Bom为元器件清单表DRC为设计规则检查报告Gerber为光绘文件NCDrill为钻孔文件PickPlace为自动拾放文件TestPoints为测试点报告选择Gerber后按提示一步步往下做其中有些与生产工艺能力有关的参数需印板生产厂家提供直到按下Finish为止在生成的GerberOutput上按鼠标右键选InsertNCDrill加入钻孔文件再按鼠标右键选GenerateCAMFiles生成真正的输出文件光绘文件可导出后用CAM打开并校验注意电源层是负片输出的。元件安装双击ATC出现属性对话框点击“PCBPackage”上的“?”按钮找“KEYWORDS”将其内容删掉点OK完成。用同样的方法把所有定义的元器件全都封装起来然后选择TOOLNetlistCompiler然后打开NetlistCompiler点击OK生成了网表文件啦。自动布局首先画一个板框在工具箱中选择在适当位置话一个矩形选择【Tools】【AutoPlacer】菜单项弹出“AutoPlacer”菜单点击OK则元器件都杂乱的出现在框图中。如图所示齐齐哈尔大学毕业设计(论文)图自动布局自动布线ProtuesARES给予网格的布线即灵活又快速并能使任何导线或孔径宽度以或在~层上布线。在电子世界最近的PCB软件评论上排列A类。布线参数设置好后就可以利用ProtuesARES提供的布线器进行自动布线了执行自动布线的方法如下。选择【Tools】【AutoRouter】菜单项即可弹出自动布线设置对话框。单击“OK”关闭对话框并开始自动布线布线完后的效果图如图所示。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)图自动布线PCB板制作()PCB演变PCB扮演的角色PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地以组成一个具特定功能的模块或成品所以PCB在整个电子产品中扮演了整合连结总其成所有功能的角色也因此时常电子产品功能故障时最先被质疑往往就是PCB图。PCB的演变早于年MrAlbertHanson首创利用"线路"(Circuit)观念应用于电话交换机系统它是用金属箔予以切割成线路导体将之黏着于石蜡纸上上面同样贴上一层石蜡纸成了现今PCB的机构雏型。至年DrPaulEisner真正发明了PCB的制作技术也发表多项专利而今日之printetch(photoimagetransfer)的技术就是沿袭其发明而来的PCB种类及制法在材料层次制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求以下就归纳一些通用的区别办法来简单介绍PCB的分类以及它的制造方法。PCB种类A以材质分a有机材质酚醛树脂玻璃纤维环氧树脂PolyamideBTEpoxy等皆属之。b无机材质铝CopperInvercopperceramic等皆属之主要取其散热功能。B以成品软硬区分a硬板RigidPCBb软板FlexiblePCBc软硬板RigidFlexPCBC以结构分a单面板b双面板c多层板D依用途分通信耗用性电子军用计算机半导体电测板。()基板印刷电路板是以铜箔基板CoppercladLaminate简称CCL做为原料而制造的电器或电子的重要机构组件,故从事电路板之上下游业者必须对基板有所了解:有那些齐齐哈尔大学毕业设计(论文)种类的基板,它们是如何制造出来的,使用于何种产品,它们各有那些优劣点,如此才能选择适当的基板。()钻孔主要是钻那些将来用于插原器件的孔孔径大小要求比较快这也是钻孔机的精度所决定的。()镀铜制程目的此制程或称线路电镀(PatternPlating),有别于全板电镀(PanelPlating)制作流程目前二次铜作业几乎都是以龙门式自动电镀线为主,是垂直浸镀方式,上下料则采手动或自动设备的基本介绍后面会提及另外值得一提的是为迎合buildup新式制程,传统垂直电镀线无法达到一些规格如buriedhole,throwingpower等,因而有水平二次铜电镀线的研发,届时又将是一大革命()镀锡铅和蚀刻制程目的将线路电镀完成从电镀设备取下的板子,做后加工完成线路:A剥膜:将抗电镀用途的干膜以药水剥除B线路蚀刻:把非导体部分的铜溶蚀掉C剥锡(铅):最后将抗蚀刻的锡(铅)镀层除去上述步骤是由水平联机设备一次完工()中检中测主要是检查一下前面的工艺是否有什么问题以便早发现早改正避免流到后面的流程造成不可挽回的损失。()文字印刷主要是在电路上印一些字符以便识别将来有什么今后作用插什么原器件()喷锡、捞边等外观修饰()成品检测最后一次检查整个电路板是否有什么问题如果合格的话就开始进行包装出场如果检测的问题的话能修补的修补不能修补的直接报废。第章调试与问题齐齐哈尔大学毕业设计(论文)调试与安装()安装与调试报警电路。先将这部分电子元件全部焊上然用进行调试用导线将Q基极通过一只K的电阻接地正常时在喇叭中听到响亮的警车声音可我在用导线短接后却没有声音仔细分析电路在短接时测量Q集电极电压结果为仔细检查后发现是这只管子集电极与Q基极所接的电阻虚焊补焊后再试一切正常。()无线接收部分的调试。正常情况下当无线发射部分(包括无线人体探测器和无线遥控手柄)发射信号后的脚应输出一个高电平作为解码成功的响应同时在其四位数据位上输出与发射器相对应的四位数据码。将主机电源接通后先测量了无线接收模块的工作电压和的脚电压均为V左右然后一手测的脚电压一只手按动遥控器结果按下后没反应有问题。断开电源仔细检查原来的与脚间的振荡电阻没焊将K的电阻焊上后再试正常同时测了四位数据位电压也正常。()传感器输出信号时电荷,在传感器信号脚和地线直接加了一个K的电阻,把它转换成电压信号然后进过级放大,输出到电压比较器通过和基准电压进行比较,如果传感器接收到信号,会输出一个低电平送到电压比较器以后,经过比较,比较器就会把结果送到发射端接收端接收到信号以后交给单片机处理。()组装与系统试机。调试中出现的问题问题一:电路工作时当有人经过时放光二极管不亮但是蜂鸣器一直响。解决方法:使电路保持工作状态用万用表测下红外传感器的信号端有没有输出电压。这样就可以判断出传感器的信号端是否接错。然后再看看传感器的资料发现把传感器的正负极和信号端接错重新连接问题得以解决。问题二:测试显示电路时有一路显示不正常初步判断是线路连接出现问题用万用表测试发光二极管发现发光二极管处于断路重新连线问题得以解决。结论本设计研究了一种基于单片机技术的无线智能防盗报警器。该防盗报警器通过以齐齐哈尔大学毕业设计(论文)ATC单片机为工作处理器核心外接热释电红传感器它是一种新颖的被动式红外探测器件能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射并将其转化为相应的电信号输出同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰。平时传感器输出低电平当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平此高电平输入单片机作为单片机的外部触发信号处理经单片机内部软件编程处理后单片机输出控制信号驱动声光报警电路开始报警。在设计的过程中由于各方面所了解的知识有限所以也遇到了很多难题通过向指导老师请教和其它各种途径这些问题基本上得到了解决最终设计出了这套多路无线防盗报警器系统本设计也基本达到了预期的效果但是在系统进行仿真的过程中声音效果没有所希望的那样完美想了很多办法做了很多的尝试但是收效甚微这也是此次设计美中不足的地方但是该设计在很多方面还是比较可取的而且产品实物的声音效果还是很不错的。将本设计的特点归纳为以下几点:实现了多方位多险情的监控且价格低廉。采用无线发射接收操作简单、方便快捷可靠性强。利用传感器和单片机结合实现报警智能化且系统稳定性好易安装。采用模块化设计使用维护方便易于普及。本设计选择以ATS单片机为核心实现了信息的快速处理和控制对多种险情能在第一时间做出报警显示的操作。该系统的应用有助于减轻工作人员的劳动强度提高安全性、准确性和工作效率并提高防盗检测管理水平防火报警等水平。适合广大消费者日常防盗的使用大大节省了人力、物力、财力。参考文献王天曦李鸿儒电子技术工艺基础北京:清华大学出版社-齐齐哈尔大学毕业设计(论文)李光飞单片机课程设计实例指导北京:北京航空航天大学出版社李华孙晓民李红青等MCS系列单片机实用接口技术北京:北京航空航天大学出版社-李朝青单片机原理及接口技术北京:北京航空航天大学出版社沈任元吴勇常用电子元器件简明手册北京:机械工业出版社张伟王力赵晶电路设计与制作ProtelDXP入门与提高北京:人民邮电出版社-邵小桃编著电磁兼容与PCB设计清华大学出版社窦建华编著《电子设计自动化》国防工业出版社唐桃波,陈玉林基于ATC的智能无线安防报警器J电子设计应用,,():~徐爱钧,彭秀华单片机高级语言C应用程序设计M北京:北京航空航天大学出版社,康华光电子技术基础(模拟部分)M北京:高等教育出版社,吴政江单片机控制红外线防盗报警器J锦州师范学院学报,宋文绪传感器与检测技术M北京:高等教育出版社,附录总程序*报警器**作者:申洋*齐齐哈尔大学毕业设计(论文)#include<ATXh>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharUcharcodetab={xC,xF,xA,xB,x,x,x,xF,x,x,xFF,xBF}sbitsen=P^sbitsen=P^sbitsen=P^sbitsen=P^sbitspeaker=P^voiddelay(uintxms)延时函数{uintx,yfor(x=xmsx>x)for(y=y>y)}main(){intcint=P=xffP=xffP=speaker=delay()delay()while(){while(cint)if(P==){齐齐哈尔大学毕业设计(论文)delay()if(P==){P=cint=}}if(sen==){delay()if(sen==){speaker=P=}}if(sen==){delay()if(sen==){speaker=P=}}if(sen==){delay()if(sen==){speaker=齐齐哈尔大学毕业设计(论文)P=}}if(sen==){delay()if(sen==){speaker=P=}}}}附录系统原理图齐齐哈尔大学毕业设计(论文)附录PCB图齐齐哈尔大学毕业设计(论文)致谢齐齐哈尔大学毕业设计(论文)本研究及学位论文是在我的导师王丽的亲切关怀和悉心指导下完成的。在老师严肃的科学态度严谨的治学精神精益求精的工作作风深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成王老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向王老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的寝室的各位同门正是由于你们的帮助和支持我才能克服一个一个的困难和疑惑直至本文的顺利完成。此次设计提供一次很好的机会让我能将知识在实践中实现也让我学到了很多东西同时也让我深深体会到了坚持学习的重要性。我所学的专业电子信息是一个发展和变化很迅猛的行业可以说每天都在发生着日新月异的变化只靠在学校学习到的书本知识在以后的社会工作中是根本不够的这就要求以后无论在以后的任何环境中都不能放弃学习这样才不会落伍于社会。在论文即将完成之际我的心情无法平静从开始进入课题到论文的顺利完成有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母谢谢你们
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