黃玉祥測試技術(shù)家庭組合模塊防盜系統(tǒng)

1、測控系統(tǒng)原理與設(shè)計大作業(yè)家庭組合模塊防盜系統(tǒng)姓名：黃玉祥班級：110206 學(xué)號：1102061041設(shè)計背景隨著社會的不斷進步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，人們私有財產(chǎn)也不斷地增多，因而也對防盜措施提出了新的要求。從現(xiàn)代人們住宅發(fā)展的趨勢來看，現(xiàn)代人們住宅主要是向群體花園式住宅區(qū)發(fā)展，向高空中發(fā)展，一般都是一個住宅區(qū)有幾棟至幾十棟以上，但目前市面上所擁有的家庭電子防盜報警器，只能用于單一的住宅單元，不利于統(tǒng)一管理，而且也不能滿足現(xiàn)代住宅區(qū)的發(fā)展要求，所以很有必要對家庭電子防盜報警器進一步完善和提高。本設(shè)計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計的家庭式電子防盜系統(tǒng)。它在

2、以前的防盜器基礎(chǔ)上進行了很大的改進，不但可以用于單一的住宅區(qū)，也可以規(guī)模用于比較大規(guī)模住宅區(qū)的防盜系統(tǒng)，它的工作性能好，不易出現(xiàn)不報和誤報現(xiàn)象，安全可靠。不僅如此，它使用了單片機做信號處理器，這樣有利于與計算機相連接，利用計算機統(tǒng)一管理。1.1目前現(xiàn)狀目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報警器、開關(guān)電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都存在一些缺點：（一）壓力觸發(fā)式防盜報警器由于壓力板式安裝在墊子內(nèi)，當主機停止工作，主人在家走動時，都很容易失報和誤報，其可靠性低。（二）開關(guān)式電子防盜報警器一般只有一個定點，有效范圍小，而且各種開關(guān)也易壞，失報和誤報率就高

3、，不可靠。（三）遮光式觸發(fā)防盜報警器在受到太陽光照射就會引起誤報，同時如果由于風(fēng)吹窗簾的擺動等遮住了光也會引起誤報，所以這種報警器的可靠性也不高。再者，就閉路監(jiān)控電路防盜系統(tǒng)而言：它的安裝線路復(fù)雜，而且技術(shù)要求比較高，價格也比較昂貴，不利于廣泛利用。1.2目的意義與其他報警器不同，本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。2 總體設(shè)計：防盜報警系統(tǒng)一般是由入侵探測器、防盜報警控制器和接警中心（硬件加軟件）組成。它的最簡單形式是本地（家庭、單位）報警系統(tǒng)，它的組成部分是入侵探測器和

4、本地報警控制器，以及聲光報警器。該系統(tǒng)設(shè)計方案有以下兩種：方案一: 利用固定點電話聯(lián)網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)來實現(xiàn)家庭防盜報警，該系統(tǒng)由編程主機、探測器、門磁和遙控器組成，一旦發(fā)生警情，能把報警信息通過郵電通訊網(wǎng)絡(luò)瞬間遠程傳輸?shù)接脩粼O(shè)定的固定電話上，同時向接警中心報告，中心聯(lián)網(wǎng)電腦可通過電子地圖、數(shù)據(jù)庫、電腦語音提示、監(jiān)聽現(xiàn)場情況，顯示發(fā)生警情的單位、地址、方位、發(fā)案時間、所轄派出所（巡邏大隊）經(jīng)歷分布，及時調(diào)動警力做出快速處理。方案二: 通過傳感器檢測家庭安全隱患，把檢測結(jié)果送入單片機，通過單片機控制報警燈和高音報警器的啟動，通過gprs短彩信模塊將警情發(fā)送至戶主手機和保安室，達到預(yù)防盜竊的目的。通過

5、比較，方案二通過模塊化的組合，可以很容易實現(xiàn)不同家庭住房面積，不同戶型的防盜要求，成本低，便于大面積推廣，安裝方便，能很好地達到防盜的效果，所以選擇方案二。3硬件電路設(shè)計3.1主機組成：主機主要由單片機最小系統(tǒng)，聲光報警器模塊，gprs模塊(手機短信提醒作用)，nrf24l01短距離無線模塊（信息傳遞作用）組成。主機原理圖3.2主機工作原理概述：待機狀態(tài)時，主機中的nrf24l01短距離無線模塊一直處于接收狀態(tài)，聲光報警器不觸發(fā)，gprs模塊處于待機狀態(tài)，等待從機的nrf24l01短距離無線模塊發(fā)送警報信息。觸發(fā)狀態(tài)時，主機上的nrf24l01短距離無線模塊接收到從機發(fā)來的信息時，將信號傳給單

6、片機，單片機處理后，通過串口通信觸發(fā)gprs模塊，將警報短信發(fā)送給主人或者轄區(qū)派出所，同時觸發(fā)蜂鳴器和警報燈以震懾犯罪分子，從而達到防盜的效果。主機硬件電路圖3.3從機組成：從機主要由單片機最小系統(tǒng)，hc-sr501人體紅外模塊（感收人體紅外線），nrf24l01短距離無線模塊組成。從機原理圖從機硬件電路圖3.4從機工作原理概述：待機狀態(tài)時，從機中的nrf24l01短距離無線模塊一直處于待機狀態(tài)，從機的mcu一直循環(huán)檢測hc-sr501人體紅外模塊是否接收到警報信息。觸發(fā)狀態(tài)時，當有人體通過hc-sr501人體紅外模塊時，人體紅外模塊就會被觸發(fā)，從機mcu檢測到有人觸發(fā)紅外模塊時，mcu隨即通

7、過nrf24l01短距離無線模塊向主機發(fā)送警報信息，從而達到防盜的目的4軟件電路設(shè)計流程圖說明：從機流程圖說明： 從機流程圖如下，程序先執(zhí)行各個模塊的初始化程序，然后檢測人體紅外端口是否是否被觸發(fā)，如果被觸發(fā)，則通過nrf20l41發(fā)送給主機警報信息，結(jié)束程序；如果沒檢測到，則一直執(zhí)行檢測程序。主機流程圖說明：主機流程圖如下，程序先執(zhí)行各個模塊的初始化程序，檢測是否有主機發(fā)送來警報信息，如果接收到從機發(fā)來的警報信息，主機則觸發(fā)警報燈和蜂鳴器，并通過gprs短信模塊向主人和轄區(qū)派出所發(fā)送警報信息，以便警情能很好地得到處理，達到防盜的目的。從機流程圖 主機流程圖 5程序編程主機程序：#includ

8、e <reg52.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*io端口定義*/*nrf24l01端口定義*sbit miso =p06;sbit mosi =p03;sbit sck =p04;sbit ce =p02;sbit csn =p01;sbit irq =p05;/*按鍵*sbit bj=p23;sbit zs0=p20;sbit zs1=p21;sbit zs2=p22;sbit led1=p11;sbit led2=p12;sbit led3=p1

9、3;/*nrf24l01*#define tx_adr_width 5 / 5 uints tx address width#define rx_adr_width 5 / 5 uints rx address width#define tx_pload_width 20 / 20 uints tx payload#define rx_pload_width 20 / 20 uints tx payloaduchar tx_addresstx_adr_width= 0x12,0x34,0x56,0x78,0x90; /本地地址uchar rx_addressrx_adr_width= 0x12

10、,0x34,0x56,0x78,0x90; /接收地址/*nrf24l01寄存器指令*#define read_reg 0x00 / 讀寄存器指令#define write_reg 0x20 / 寫寄存器指令#define rd_rx_pload 0x61 / 讀取接收數(shù)據(jù)指令#define wr_tx_pload 0xa0 / 寫待發(fā)數(shù)據(jù)指令#define flush_tx 0xe1 / 沖洗發(fā)送 fifo指令#define flush_rx 0xe2 / 沖洗接收 fifo指令#define reuse_tx_pl 0xe3 / 定義重復(fù)裝載數(shù)據(jù)指令#define nop 0xff / 保

11、留/*spi(nrf24l01)寄存器地址*#define config 0x00 / 配置收發(fā)狀態(tài)，crc校驗?zāi)Ｊ揭约笆瞻l(fā)狀態(tài)響應(yīng)方式#define en_aa 0x01 / 自動應(yīng)答功能設(shè)置#define en_rxaddr 0x02 / 可用信道設(shè)置#define setup_aw 0x03 / 收發(fā)地址寬度設(shè)置#define setup_retr 0x04 / 自動重發(fā)功能設(shè)置#define rf_ch 0x05 / 工作頻率設(shè)置#define rf_setup 0x06 / 發(fā)射速率、功耗功能設(shè)置#define status 0x07 / 狀態(tài)寄存器#define observe_t

12、x 0x08 / 發(fā)送監(jiān)測功能#define cd 0x09 / 地址檢測 #define rx_addr_p0 0x0a / 頻道0接收數(shù)據(jù)地址#define rx_addr_p1 0x0b / 頻道1接收數(shù)據(jù)地址#define rx_addr_p2 0x0c / 頻道2接收數(shù)據(jù)地址#define rx_addr_p3 0x0d / 頻道3接收數(shù)據(jù)地址#define rx_addr_p4 0x0e / 頻道4接收數(shù)據(jù)地址#define rx_addr_p5 0x0f / 頻道5接收數(shù)據(jù)地址#define tx_addr 0x10 / 發(fā)送地址寄存器#define rx_pw_p0 0x11

13、/ 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p1 0x12 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p2 0x13 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p3 0x14 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p4 0x15 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p5 0x16 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define fifo_status 0x17 / fifo棧入棧出狀態(tài)寄存器設(shè)置/*void delay(unsigned int s);void inerdelay_us(unsigned char n);void i

14、nit_nrf24l01(void);uchar spi_rw(uchar byte);uchar spi_read(uchar reg);void setrx_mode(void);uchar spi_rw_reg(uchar reg, uchar value);uchar spi_read_buf(uchar reg, uchar *pbuf, uchar num);uchar spi_write_buf(uchar reg, uchar *pbuf, uchar num);unsigned char nrf24l01_rxpacket(unsigned char* rx_buf);voi

15、d nrf24l01_txpacket(unsigned char * tx_buf);void delayms(unsigned int count);/*長延時*void delay(unsigned int s)unsigned int i;for(i=0; i<s; i+);for(i=0; i<s; i+);/*uchar sta; /狀態(tài)標志#define rx_dr (sta & 0x40)#define tx_ds (sta & 0x20)#define max_rt (sta & 0x10)/*毫秒延時程序*/void delayms(un

16、signed int count)unsigned int i,j;for(i=0;i<count;i+)for(j=0;j<120;j+);/*/nrf24l01初始化void init_nrf24l01(void)delayms(1);ce=0; / chip enablecsn=1; / spi disable sck=0; / spi clock line init highspi_write_buf(write_reg + tx_addr, tx_address, tx_adr_width); / 寫本地地址 spi_write_buf(write_reg + rx_ad

17、dr_p0, rx_address, rx_adr_width); / 寫接收端地址spi_rw_reg(write_reg + en_aa, 0x01); / 頻道0自動 ack應(yīng)答允許 spi_rw_reg(write_reg + en_rxaddr, 0x01); / 允許接收地址只有頻道0，如果需要多頻道可以參考page21 spi_rw_reg(write_reg + rf_ch, 0); / 設(shè)置信道工作為2.4ghz，收發(fā)必須一致spi_rw_reg(write_reg + rx_pw_p0, rx_pload_width); /設(shè)置接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為32字節(jié)spi_rw_

18、reg(write_reg + rf_setup, 0x07); /設(shè)置發(fā)射速率為1mhz，發(fā)射功率為最大值0db/*/函數(shù)：uint spi_rw(uint uchar)/功能：nrf24l01的spi寫時序/*/uchar spi_rw(uchar byte)uchar i;for(i=0;i<8;i+) / output 8-bitmosi = (byte & 0x80); / output 'uchar', msb to mosibyte = (byte << 1); / shift next bit into msb.sck = 1; / s

19、et sck high.byte |= miso; / capture current miso bitsck = 0; / .then set sck low againreturn(byte); / return read uchar/*/函數(shù)：uchar spi_read(uchar reg)/功能：nrf24l01的spi時序/*/uchar spi_read(uchar reg)uchar reg_val;csn = 0; / csn low, initialize spi communication.spi_rw(reg); / select register to read fr

20、om.reg_val = spi_rw(0); / .then read registervaluecsn = 1; / csn high, terminate spi communicationreturn(reg_val); / return register value/*/功能：nrf24l01讀寫寄存器函數(shù)/*/uchar spi_rw_reg(uchar reg, uchar value)uchar status;csn = 0; / csn low, init spi transactionstatus = spi_rw(reg); / select registerspi_rw

21、(value); / .and write value to it.csn = 1; / csn high againreturn(status); / return nrf24l01 status uchar/*/函數(shù)：uint spi_read_buf(uchar reg, uchar *pbuf, uchar uchars)/功能: 用于讀數(shù)據(jù)，reg：為寄存器地址，pbuf：為待讀出數(shù)據(jù)地址，uchars：讀出數(shù)據(jù)的個數(shù)/*/uchar spi_read_buf(uchar reg, uchar *pbuf, uchar num)uchar status,i;csn = 0; / se

22、t csn low, init spi tranactionstatus = spi_rw(reg); / select register to write to and read status ucharfor(i=0;i<num;i+)pbufi = spi_rw(0); / csn = 1; return(status); / return nrf24l01 status uchar/*/函數(shù)：uint spi_write_buf(uchar reg, uchar *pbuf, uchar uchars)/功能: 用于寫數(shù)據(jù)：為寄存器地址，pbuf：為待寫入數(shù)據(jù)地址，uchars：

23、寫入數(shù)據(jù)的個數(shù)/*/uchar spi_write_buf(uchar reg, uchar *pbuf, uchar num)uchar status,i;csn = 0; /spi使能 status = spi_rw(reg); for(i=0; i<num; i+) /spi_rw(*pbuf+);csn = 1; /關(guān)閉spireturn(status); / /*/函數(shù)：void setrx_mode(void)/功能：數(shù)據(jù)接收配置 /*/void setrx_mode(void)ce=0;spi_rw_reg(write_reg + config, 0x0f); / irq收

24、發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位crc ，主接收ce = 1; delayms(1);/*/函數(shù)：unsigned char nrf24l01_rxpacket(unsigned char* rx_buf)/功能：數(shù)據(jù)讀取后放如rx_buf接收緩沖區(qū)中/*/unsigned char nrf24l01_rxpacket(unsigned char* rx_buf)unsigned char revale=0;sta=spi_read(status); / 讀取狀態(tài)寄存器來判斷數(shù)據(jù)接收狀況if(rx_dr) / 判斷是否接收到數(shù)據(jù)ce = 0; /spi使能spi_read_buf(rd_rx_pload

25、,rx_buf,tx_pload_width);/ read receive payload from rx_fifo bufferrevale =1; /讀取數(shù)據(jù)完成標志spi_rw_reg(write_reg+status,sta); /接收到數(shù)據(jù)后rx_dr,tx_ds,max_pt都置高為1，通過寫1來清除中斷標志return revale;/*/函數(shù)：void nrf24l01_txpacket(unsigned char * tx_buf)/功能：發(fā)送 tx_buf中數(shù)據(jù)/*/void nrf24l01_txpacket(unsigned char * tx_buf)ce=0; /

26、standby i模式 spi_write_buf(write_reg + rx_addr_p0, tx_address, tx_adr_width); / 裝載接收端地址spi_write_buf(wr_tx_pload, tx_buf, tx_pload_width); / 裝載數(shù)據(jù) spi_rw_reg(write_reg + config, 0x0e); / irq收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位crc，主發(fā)送ce=1; /置高ce，激發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送delayms(1);/*主函數(shù)*void main(void)unsigned char rxbuf20=0;delayms(100);init_n

27、rf24l01() ; /初始化函數(shù) bj=1; while(1) setrx_mode(); nrf24l01_rxpacket(rxbuf); if(rx_dr=0) /接收完畢 if(rxbuf1=0x01) /一號傳感器 zs0=0; bj=0; led1=0; if(rxbuf1=0x02) /二號傳感器 zs1=0; bj=0; led2=0; if(rxbuf1=0x03) /三號傳感器 zs2=0; bj=0; led3=0; 從機程序：#include <reg52.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned

28、 int#define uchar unsigned char/*io端口定義*/*nrf24l01端口定義*sbit miso =p06;sbit mosi =p03;sbit sck =p04;sbit ce =p02;sbit csn =p01;sbit irq =p05;/*按鍵*sbit key1=p34;/*nrf24l01*#define tx_adr_width 5 / 5 uints tx address width#define rx_adr_width 5 / 5 uints rx address width#define tx_pload_width 20 / 20 u

29、ints tx payload#define rx_pload_width 20 / 20 uints tx payloaduchar tx_addresstx_adr_width= 0x12,0x34,0x56,0x78,0x90; /本地地址uchar rx_addressrx_adr_width= 0x12,0x34,0x56,0x78,0x90; /接收地址/*nrf24l01寄存器指令*#define read_reg 0x00 / 讀寄存器指令#define write_reg 0x20 / 寫寄存器指令#define rd_rx_pload 0x61 / 讀取接收數(shù)據(jù)指令#def

30、ine wr_tx_pload 0xa0 / 寫待發(fā)數(shù)據(jù)指令#define flush_tx 0xe1 / 沖洗發(fā)送 fifo指令#define flush_rx 0xe2 / 沖洗接收 fifo指令#define reuse_tx_pl 0xe3 / 定義重復(fù)裝載數(shù)據(jù)指令#define nop 0xff / 保留/*spi(nrf24l01)寄存器地址*#define config 0x00 / 配置收發(fā)狀態(tài)，crc校驗?zāi)Ｊ揭约笆瞻l(fā)狀態(tài)響應(yīng)方式#define en_aa 0x01 / 自動應(yīng)答功能設(shè)置#define en_rxaddr 0x02 / 可用信道設(shè)置#define setup_a

31、w 0x03 / 收發(fā)地址寬度設(shè)置#define setup_retr 0x04 / 自動重發(fā)功能設(shè)置#define rf_ch 0x05 / 工作頻率設(shè)置#define rf_setup 0x06 / 發(fā)射速率、功耗功能設(shè)置#define status 0x07 / 狀態(tài)寄存器#define observe_tx 0x08 / 發(fā)送監(jiān)測功能#define cd 0x09 / 地址檢測 #define rx_addr_p0 0x0a / 頻道0接收數(shù)據(jù)地址#define rx_addr_p1 0x0b / 頻道1接收數(shù)據(jù)地址#define rx_addr_p2 0x0c / 頻道2接收數(shù)據(jù)地址

32、#define rx_addr_p3 0x0d / 頻道3接收數(shù)據(jù)地址#define rx_addr_p4 0x0e / 頻道4接收數(shù)據(jù)地址#define rx_addr_p5 0x0f / 頻道5接收數(shù)據(jù)地址#define tx_addr 0x10 / 發(fā)送地址寄存器#define rx_pw_p0 0x11 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p1 0x12 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p2 0x13 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p3 0x14 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p4 0x15 / 接

33、收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define rx_pw_p5 0x16 / 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度#define fifo_status 0x17 / fifo棧入棧出狀態(tài)寄存器設(shè)置/*void delay(unsigned int s);void inerdelay_us(unsigned char n);void init_nrf24l01(void);uchar spi_rw(uchar byte);uchar spi_read(uchar reg);void setrx_mode(void);uchar spi_rw_reg(uchar reg, uchar value);uchar spi_

34、read_buf(uchar reg, uchar *pbuf, uchar num);uchar spi_write_buf(uchar reg, uchar *pbuf, uchar num);unsigned char nrf24l01_rxpacket(unsigned char* rx_buf);void nrf24l01_txpacket(unsigned char * tx_buf);void delayms(unsigned int count);/*長延時*void delay(unsigned int s)unsigned int i;for(i=0; i<s; i+

35、);for(i=0; i<s; i+);/*uchar sta; /狀態(tài)標志#define rx_dr (sta & 0x40)#define tx_ds (sta & 0x20)#define max_rt (sta & 0x10)/*毫秒延時程序*/void delayms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=0;i<count;i+)for(j=0;j<120;j+);/*/nrf24l01初始化void init_nrf24l01(void)delayms(1);ce=0; / chip enab

36、lecsn=1; / spi disable sck=0; / spi clock line init highspi_write_buf(write_reg + tx_addr, tx_address, tx_adr_width); / 寫本地地址 spi_write_buf(write_reg + rx_addr_p0, rx_address, rx_adr_width); / 寫接收端地址spi_rw_reg(write_reg + en_aa, 0x01); / 頻道0自動 ack應(yīng)答允許 spi_rw_reg(write_reg + en_rxaddr, 0x01); / 允許接收地

37、址只有頻道0，如果需要多頻道可以參考page21 spi_rw_reg(write_reg + rf_ch, 0); / 設(shè)置信道工作為2.4ghz，收發(fā)必須一致spi_rw_reg(write_reg + rx_pw_p0, rx_pload_width); /設(shè)置接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為32字節(jié)spi_rw_reg(write_reg + rf_setup, 0x07); /設(shè)置發(fā)射速率為1mhz，發(fā)射功率為最大值0db/*/函數(shù)：uint spi_rw(uint uchar)/功能：nrf24l01的spi寫時序/*/uchar spi_rw(uchar byte)uchar i;for

38、(i=0;i<8;i+) / output 8-bitmosi = (byte & 0x80); / output 'uchar', msb to mosibyte = (byte << 1); / shift next bit into msb.sck = 1; / set sck high.byte |= miso; / capture current miso bitsck = 0; / .then set sck low againreturn(byte); / return read uchar/*/函數(shù)：uchar spi_read(uch

39、ar reg)/功能：nrf24l01的spi時序/*/uchar spi_read(uchar reg)uchar reg_val;csn = 0; / csn low, initialize spi communication.spi_rw(reg); / select register to read from.reg_val = spi_rw(0); / .then read registervaluecsn = 1; / csn high, terminate spi communicationreturn(reg_val); / return register value/*/功能：nrf24l01讀寫寄存器函數(shù)/*/uchar spi_rw_reg(uchar reg, uchar value)uchar status;csn = 0; / csn low, init spi transactionstatus = spi_rw(reg); / select registerspi_rw(value); / .and write value to it.csn = 1; / csn high again待添加的隱藏