1、 本科毕业设计 （ 20 届） 无线防盗报警器设计 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 - 摘 要 随着中国经济的崛起和技术的革新，人们生活水平的不断提高，传统的防盗手段已不能满足现在防盗市场的需求，所以人们对防盗方式提出了更高 的要求。基于这种需求，我们研究了无线防盗报警系统。与以往防盗方式不同，该报警系统可远距离监控，并随时报告警情位置，从而使盗贼难以得逞。 本文介绍了一种简单有效的无线防盗系统。该系统以无线收发组件为基础，利用编码和解码芯片对信号进行加密，实现定位信息的传送。防盗系统的主要任务就是如何有效侦测到盗窃发生以及在第一时间
2、将被盗信息发送给防盗中心。无线防盗具有报警及时、准确、误报率低等特点。而且，系统的有效性、稳定性已经完全能满足现代防盗系统的要求。 最后，在完成的电路板上，进行了相应的硬件测试。测试结果证实报警功能正常。该报警系统克服了传统报警器的缺点，具有覆盖面广、成本低、无噪声污染、不受地区和线路限制等优点，因而具有一定的实用意义。 关键词： 无线防盗；编码；译码；远程监控 - 3 - Abstract Along with China economic rising and technology innovation, the Traditional means of anti-theft precau
3、tion have been unable to meet the needs of the anti-theft market now, so we need a more effective anti-theft system. Based on this demand, we study a wireless anti-theft system. Different from past anti-theft ways, this alarm system remote monitoring, and reporting the location at any time, so that
4、makes theft difficult to succeed. This paper introduces an easy effective anti-theft method. The system is based on wireless transceiver components, it uses encode and decode chip to encrypt the signal to achieve the transmission of location information. The main task of anti-theft system is how to
5、effectively detect the theft occurred and the first time, the stolen information will be sent to the anti-theft. Wireless anti-theft alarm has the characteristics of timely, accurate, low false alarm rate and so on. And the effectiveness of the system and stability has been fully able to meet the re
6、quirements of modem anti-theft system. At last, we conducted relative hardware functional test on the circuit board. Result of test show the alarm function works normally. This alarm module overcome the current alarm devices shortage, meanwhile has the advantage broad coverage, low cast, non-noise p
7、ollution, dont being restricted by location and wire-line, therefore has certain application on meaning. Key word: wireless anti-theft; coding; decoding; remote monitoring - 4 - 目 录 1 引言 . 1 2 总体设计 . 3 3 系统设计 . 4 3.1 器件选择 . 4 3.1.1 编解码芯片的选择 . 4 3.1.2 无线收发模块的选择 . 6 3.1.3 七段译码器的选择 . 9 3.1.4 LED 数码管的选择
8、 . 10 3.2 无线防盗系统的收发电路 . 11 3.2.1 无线发射电路 . 11 3.2.2 无线接收电路 . 12 4 制作和调试 . 13 5 结论 . 19 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 20 附录 1 系统实物图 . 21 附录 2 实验原理图 . 22 附录 3 毕业设计作品说明书 . 23 1 引言 随着人们生活水平的不断提高，各种机械式的防盗装置如防盗门和防盗窗，正在逐渐被淘汰，取而代之的是各种智能的，先进的电子防盗设备 1。由于电子信息行业的不断发展壮大，人们对防 盗报警器的要求也越来越高了。现在，人们需要一种安全可靠、功能齐全、使用方便、价格合理的防
9、盗产品，智能无线防盗报警器就是这样的产品之一。 防盗报警电路的种类繁多，广泛应用于社会的各个层面。相对其他防盗电路而言，无线电防盗报警电路有两个最大的特点：一是可以远距离对盗情进行监控；二是由于采用现代化编解码技术，可以实现对发射机的身份识别，这不但提高了报警的可靠性，更主要的是可以实现一台接收机对多台发射机进行监控 2。正因如此，无线电防盗系统得到了广泛的应用。 以下便列举几个无线防盗技术的应用。 1、钱包无线防盗报警 器：此装置由发射机和接收机两部分组成，使用者可设定预定距离，工作时发射机发出稳定的无线电波，接收机在预定距离内接收到发射机发送的无线电波后不报警，当发射机和接收机之间的距离超
10、过预定的距离时，接收机接收不到发射机的无线电信号，立即发出报警声，提醒使用者注意 3。 钱包防盗报警器质量的高低主要表现在产品的体积、功能和可靠性方面。使用时需要随身携带，所以要求体积小巧，并且能够长时间工作，因此要求耗电量少。 2、 GSM 汽车防盗报警器：汽车防盗器布防后，一旦有人非法触动或启动发动机，汽车防盗器中的 GSM 模块便会向设 定的手机报警，当用户收到报警信息后，可以监听车内的声音，进一步判断现场情况，如需采取措施，可以向 GSM 模块发出控制信号，便可控制发动机熄火，同时车主还可以利用电话向车内的窃贼喊话，起到震慑作用 4。 为了区分情况的紧急程度，可以设置多条报警短信。如短
11、信一：有人触碰汽车。短信二：门被打开。短信三：汽车发动机被启动。该装置成本低，可以充分利用中国移动现有的 GSM 网络传输数据，不受地域限制，覆盖面积广，监控及时，报警反应迅速，检测准确度高，误报率低。 3、基于 GPS-GSM 车辆防盗报警器：当汽车受被盗后，会启动 GSM 信息传输装置，利用 GPS 将汽车的位置信息传送给车主或报警中心，当车主或报警中心接收到信息后确认汽车确实已被盗，就可以采取一定的有效方式来阻止被盗行动或根据 GPS 定位信息将汽车追回，从而达到防盗目的。 基于 GPS-GSM 车辆防盗系统在监控范围、定位精确度、移植性、扩展性、稳定性、可靠性、实时性等方面都具有良好的
12、性能。 4、智能家居防盗报警器：该类系统主要由防盗探测器和报警主机组成。防盗探测器是由红外与微波探测器组成的双鉴探测器。防盗探测器安装在用户家里需要防盗的地方，如门窗、客厅、卧室等，报警主机放在家 里比较隐蔽的地方。只要有人在探测器范围内经过，而他有不能在规定的时间内输入正确的面貌进行撤防，报警探测器便会立即向报警主机发出报警信号。接到警情事件后，报警主机立即进行确认，确认无误后，通过双音多频拨号芯片自动拨打用户预先设置好的报警电话号码进行远程拨号报警 5。 该系统的防盗探测器信号线易受空间电磁波的干扰，会导致误报。因此，电路设计时，应设置滤波电路，同时在软件商设计多次检验程序，以确保既无误报
13、，也无漏报，从而提高系统的可靠性。 无线防盗产品的整体发展趋势在民用方面是向构造大系统、多用户、多功能发展。 成为可视对讲或家居智能的一个功能；从单纯的报警发展为：远端对现场喊话、远端对现场声音监听、 GPRS/3G 现场图像转发等多种功能。民用产品传输功能从针对散户（电话线制）向面对多用户、集团用户（总线制、网络制）发展。体现了产品技术从模拟向数字化、网络化、集成化的过渡。 目前，欧美防盗报警的民用市场已经成为市场主流，份额占到 60%左右，而国内民用市场已经启动 6。随着我国社会经济发展，个人对财富保护意识和消费能力的提升，民用市场的前景非常广阔。为满足市场需求，防盗报警厂商也在不断研发、
14、生产出适合家庭使用的具有人 性化界面、操作简单的智能和无线传输等民用产品。 民用市场的活跃也促进了无线报警产品快速成长。一些报警厂商结合 GPRS无线网络广覆盖特点，集成了声音、图像等多种媒介，在准确性，数据采集的多样性方面也取得突破性的进展，这种技术已经越来越多地被行业用户和个人用户采纳。 2 总体设计 本课题设计的是一个 100 路无线电防盗报警器，包括发射分机和接收分机两部分组成。发射分机共有 100 个，可设置在不同的防范地点；接收主机只有一个，设置在值班室内。发射分机与接收主机的有效传输距离可达 3km 左右。 为了完成本课题，需要用到无 线收发组件。系统框图如图 2-1所示： 编
15、码 发 送 接 收 解 码 报 警发 射 组 件 接 收 组 件无 线 传 输图 2-1 无线收发组件系统框图 发射组件主要由编码芯片和无线发射模块组成，接收组件主要由无线接收模块、解码芯片和数据显示模块组成。编解码芯片由十位三态地址编码线和八位数据编码线组成，只有地址线相同的收发组件才能正常通信，因此只要通过对地址编码线的编码即可防范同类产品的相互干扰，另外通过对数据编码线的状态控制便可实现对 100个防区的编码。 由于无线电的发射器件都工作于射频 7，因此对器件的要求也较高，一般条件下很难完成制作与调试工作，而目前无线电技术的应用越来越广 泛，尤其对于一些业 余 无线电爱好者来说，要想拥有
16、所有高频调试的设备几乎是不现实的，因为这些设备价格昂贵。针对这些实际情况，许多专业生产厂家专门生产了用于无线数据传输的无线收发模块，将对高频部分的安装与调试工作全部在专业生产场所内完成，用户只要为其提供电源和所要发送的编码数据，就可以在接收端的数据输出端得到发送端的原始数据，这样就可以将无线电技术的应用得到推广。 系统工作原理：当有警情时，发射组件就会把当前编码地址信号发送到接收组件，经过译码电路，即可在 LED数码管上显示报警地点的序号，这样就实现了100路无 线防盗报警的功能。 100个设防场地中，“ 00”拥有最高优先级，“ 99”最低，因此，在多地同时发生警情时， LED数码管率先显示
17、更高优先级的设防场地号，避免了冲突。 此外，触发发射组件工作的防盗探头可根据防范现场的需要而定，可以是红外线探测器、机械式按钮、温度、水温探测器等 8，因此大大增加了该防盗系统的应用范围。 3 系统设计 在总体设计的基础上，需要一个能满足预订目标的系统设计。本论文 的 系统设计主要包括器件选择和无线防盗系统的发射、接收电路设计。以下便详细地介绍系统设计的各部分。 3.1 器件选择 3.1.1 编解码芯片的选择 编解码芯片采用 UM3758-108A，如图 3-1 所示。该芯片具有编码、解码双重功能 9。器件本身具备 10位三态地址输入端和 8 位二态数据输入端。目前此器件以其独特的双身遥控和双
18、工收发功能被广泛应用于汽车、保险柜、移动电话及军事通讯等方面的遥控、报警及密码控制等电路中。 VDD24T X /R X23IN22T /R21V SS20O SC19D818D717D616D515D414D313D212D111A 1 010A99A88A77A66A55A44A33A22A11图 3-1 UM3758-108A 芯片管脚图 UM3758-108A 芯片的 主要电气参数为：工作电压范围 3-12V，典型应用电压为 6V 或 9V；接收输入高电平最小值为 4V，低电平最大值为 2V；其它输入电平VIH=(VDD-0.5V) VDD， VIL=0.5V，输出电平 VOH=(VD
19、D-0.5V) VDD， VOL=0 1V；数据输出电流为 10mA(电平为 VDD/2 时 )； TX/RX 端输出电流可达 -40mA 或 20mA，芯片工作时钟振荡频率为 160kHz。 UM3758-108A 各引脚的功能如表 3-1 所示。 单片 UM3758-108A 芯片是一个完整的接口电路，集编码发送和解码输出于一身。当 T/R 端接高电平时，地址码 A1 A10 和数据码 D1 D8 构成一个 18 位的数据帧，从 TX/RX 端循环不断地串行发送出去；当 T/R 端接低电平时，编 码脉冲由IN端输入，如果接收的地址码连续两次与本地地址码一致，接收数据将按位传 表 3-1 U
20、M3758-108A 各引脚功能 引脚 名称 功能描述 1 A1 三态地址选择线 2 A2 三态地址选择线 3 A3 三态地址选择线 4 A4 三态地址选择线 5 A5 三态地址选择线 6 A6 三态地址选择线 7 A7 三态地址选择线 8 A8 三态地址选择线 9 A9 三态地址选择线 10 A10 三态地址选择线 11 D1 二态锁存式编码数据输入或输出 12 D2 二态锁存式编码数据输入 或输出 13 D3 二态锁存式编码数据输入或输出 14 D4 二态锁存式编码数据输入或输出 15 D5 二态锁存式编码数据输入或输出 16 D6 二态锁存式编码数据输入或输出 17 D7 二态锁存式编码
21、数据输入或输出 18 D8 二态锁存式编码数据输入或输出 19 OSC 外接振荡电阻和电容，其值决定发送频率 20 VSS 电源负极 21 T/R 编码发送与解码接收选择引脚，接高电平时为编码发送，低电平时为接收译码 22 IN 编码脉冲输入引脚（接收解码时） 23 TX/RX 外接驱动 电路，为编码发送输出端 24 VDD 电源正极 送到输出锁存器中，由 D1 D8 引脚输出。同时 TX/RX 引脚输出低电平，表示接收正确。 3.1.2 无线收发模块的选择 1、无线发射模块 无线发射模块选用 FST-4 发射头，该 发射头采用声表（ SAW）振荡，频率稳定、温漂小，当环境温度在 25 85
22、度之间变化时，频漂仅为 3ppm/度。特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体振荡器，而一般的 LC 振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的 频点不会发生偏移。而声表谐振器即使用手摸天线频率也不会偏移，并且现在价格非常低廉，已经全面的取代了 LC 振荡电路。发射头的频率误差范围很小，一般在 75kHz 以内，不像 LC 振荡电路有500kHz 的频率误差，这样就保证了发射头的可靠性。正常情况下，发射头的静态电流非常小，几乎为零。发射头有很宽的工作电压，一般为 DC3V DC12V。发射头的频率一般为 315 或 433MHz，通讯方式为调幅 AM。图 3-2是 FST-4 发射头模块的电路原理图。 图 3-2 FST-4 发射头模块原理图 发射头一般有四个外部接口，“ VCC”接电源正极，“ TXD”接数据输入端，“ GND”接电源负极，“ ANT”接天线。使用前建议最好接上 50欧姆 1/4波长的天线，并且
