Tesis de graduación del sistema de alarma infrarroja para el hogar
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Diseño de sistema antirrobo inalámbrico inteligente
Resumen: Introducir sistemáticamente los principios básicos y diagrama de bloques del sistema antirrobo inalámbrico inteligente y describe el teléfono en detalle. El método de recepción de la red analiza el sensor de infrarrojos piroeléctrico, la voz y otros circuitos, y brinda algunos circuitos y procesos de software básicos.
Palabras clave: sensor infrarrojo piroeléctrico de alarma antirrobo inalámbrico
Con la promoción de la construcción de comunidades inteligentes nacionales, los sistemas antirrobo se han convertido en equipos necesarios para las comunidades inteligentes. Este artículo utiliza tecnología de control de microcontrolador y tecnología de red inalámbrica para desarrollar un sistema antirrobo inalámbrico inteligente con capacidades de red y desarrollar sensores relacionados. Adopta un método de transmisión de datos inalámbrico y no requiere recableado. Es especialmente adecuado para usuarios que han sido renovados y donde el cableado es inconveniente.
1 Principios básicos del sistema antirrobo inalámbrico inteligente
El sistema antirrobo inalámbrico inteligente consta de sensores, alarmas inteligentes para el hogar, un host de alarma del centro de administración de propiedades y software de control y gestión relacionado. . La Figura 1 es el diagrama de bloques de la alarma inteligente del hogar y la Figura 2 es el diagrama de bloques del host de alarma en el centro de administración de propiedades.
1.1 Circuito host
Como se muestra en la Figura 1, el circuito host utiliza el módulo receptor de radiofrecuencia para recibir la señal de alarma del transmisor y la decodifica a través del decodificador (PT2272). para obtener el sensor de alarma. La dirección y el tipo de datos solo pueden ser recibidos por el host cuando las direcciones del host y del sensor son las mismas. El número de salida decodificada representa el tipo de sensor. La señal de salida decodificada ingresa a INT1 de la CPU y activa el controlador de interrupciones. El controlador de interrupciones utiliza el circuito transceptor DTMF para marcar el número de teléfono preestablecido del usuario (como el número de teléfono móvil, el número de oficina) para marcación remota y alarma, al mismo tiempo, activa el circuito de voz y transmite la señal de voz pregrabada; el propietario a través de la línea telefónica, realizando la función de comunicación mediante mensaje de voz. La CPU emite una señal de activación de sirena, que se amplifica y luego se usa para hacer sonar la sirena o la bocina para ahuyentar y amenazar a los ladrones. Los usuarios también pueden configurar/armar remotamente a través de líneas telefónicas, ingresar señales de control remoto y controlar equipos eléctricos cableados a través del terminal de salida de control de 8 canales. También pueden controlar equipos eléctricos conectados de forma inalámbrica a través del circuito de codificación y el módulo transmisor de RF. La parte de visualización utiliza el módulo LCD gráfico de matriz de puntos RT12232A para realizar la función de visualización de caracteres chinos y muestra la hora y el tipo de alarma. El teclado puede realizar funciones de modificación de contraseña, entrada de voz y visualización de información.
Además de la función de host de alarma doméstica, el host receptor del centro de administración de propiedades también puede comunicarse con el centro de administración de propiedades a través de RS232 para lograr redes y control comunitario.
1.1.1 Circuito transceptor DTMF
Para realizar comunicación remota a través de líneas telefónicas, la pieza clave es el circuito transceptor DTMF. Realizará funciones como marcación automática, reconocimiento de tono de ocupado, reconocimiento de tono de llamada y reconocimiento de señal digital remota. Elegimos el transceptor multifrecuencia de doble tono (DTMF) MT8888, combinado con el microcontrolador y el circuito amplificador de audio, para realizar la detección de varios tonos de señal y la generación de señales DTMF, y enviar las señales DTMF a la línea telefónica, como se muestra en la Figura 3.
MT8888 es un circuito integrado transceptor de señal DTMF producido con tecnología CMOS. Su parte de envío adopta un convertidor D/A de condensador conmutado con pequeña distorsión de señal y estabilidad de alta frecuencia, que puede enviar 16 tipos de señales DTMF multifrecuencia de doble tono. La parte receptora se utiliza para completar la recopilación, separación y decodificación de señales DTMF y emitirlas en forma de códigos binarios paralelos de 4 bits.
Figura 3
Cuando se selecciona el modo de interrupción, cuando se recibe o envía una señal de audio válida, el pin IRQ/CP emite un nivel bajo, generando una señal de interrupción y suministrándola a la CPU después de retrasar el voltaje de control El borde de transición del retiene los datos a la salida; cuando se selecciona el modo de proceso de llamada (CP), solo puede recibir tonos de señal de 250 ~ 550 Hz. Cuando se rechaza o no hay entrada, el IRQ. El pin /CP emite un nivel bajo.
(1) Formato del tono de señal telefónica
Tono de ocupado: 450 Hz, 350 ms con, 350 ms sin. Tono de marcado: 450 Hz, continuo. Tono de devolución de llamada: 450 Hz, 1 s activado, 4 s desactivado.
(2) Cómo juzgar el tono de señal
Conecte el pin IRQ/CP de MT8888 al pin T0 de AT89S52, y los distintos tonos de señal durante la llamada telefónica se filtrarán y limitado por MT8888 Finalmente, se obtiene una onda cuadrada, que sale desde la IRQ de MT8888 al pin T0 de AT89S52, y la señal del pin T0 se cuenta durante 5 segundos. Si el valor del conteo está en el rango de 2175 a 2357, es un tono de marcado; si el valor del conteo está en el rango de 1041 a 1212, es un tono de ocupado si el valor del conteo está en el rango de 425 a 475; , es un tono de devolución de llamada. En la programación real, considerando el error de conteo y la simplificación del programa, el rango se puede relajar adecuadamente, pero no se puede superponer.
(3) Descolgar el teléfono automáticamente
El controlador y el teléfono de casa están conectados a la misma línea telefónica. Para utilizar una línea para alarmas y llamadas telefónicas, el circuito de descolgado se configura de la siguiente manera: la señal de timbre del teléfono se ingresa al pin IT de AT89S52 a través del acoplador fotoeléctrico TP521 para contar. Al recibir una señal de timbre, si el usuario no ha levantado el teléfono después de sonar 10 veces consecutivas, cambiará automáticamente a la alarma inteligente del hogar. La CPU configura el pin P1.5 en "1", lo que provoca que el relé K1 se cierre. realizando la función de descolgado automático. Si el usuario contesta el teléfono durante estos 10 timbres, el controlador no responderá, de modo que el controlador y el teléfono no interfieran entre sí. Después de levantar el teléfono, se detecta la salida de señal multifrecuencia de doble tono del MT8888 para leer la información remota enviada por el usuario para realizar funciones de control y comunicación remota.
Figura 4
(4) Alarma automática
Después de recibir la señal de alarma inalámbrica del sensor piroeléctrico, etc., la CPU envía inmediatamente una señal de alarma al usuario remoto a través de la línea telefónica. El método de alarma es el siguiente: el usuario realiza 10 llamadas de alarma a través del dispositivo del panel y las almacena en la memoria del 24C04. Después de recibir la información policial, comience a marcar desde el primer número de teléfono, continúe marcando el décimo número y llame de un lado a otro tres veces. Si algún teléfono devuelve una señal de confirmación con la tecla "#", significa que se recibió la alarma y no se continuará marcando. Es necesario marcar cada número. Cada número requiere 100 ms para marcarse y hay un intervalo de 500 ms entre números. Al marcar, primero detecte el número de teléfono almacenado en 24C04. Si está vacío, significa que este número de teléfono no está configurado, omita la marcación y continúe marcando el siguiente número de teléfono. De esta forma, el usuario podrá configurar tantos números de teléfono de alarma como desee. Estipulamos que la longitud del número no debe exceder los 4 dígitos para poder almacenarse en 24C04.
1.1.2 Circuito de voz
Para facilitar la comunicación, se utiliza un chip de voz para implementar instrucciones de voz y funciones de alarma. ISD1420 es un chip integrado de grabación y reproducción de voz de un solo chip con un tiempo de grabación de 20 segundos; se puede dividir en 160 segmentos cortos, cada segmento tiene una duración de 125 ms; Cuando el pin REC está bajo, se realiza la grabación, y cuando PLAYE o PLAYL está bajo, se realiza la reproducción. El ISD1420 puede realizar una grabación continua o una grabación segmentada.
Reproducción de segmentos: primero envíe el código de parada de grabación y reproducción P1.2~P1.4=000, y luego envíe la dirección de reproducción A7~A0, P1.3 o P1.4 en nivel bajo (PLAYE o PLAYL) para iniciar la reproducción; retrasar la reproducción y finalmente enviar el código de parada de grabación y reproducción P1.2~P1.4=000 para completar la reproducción de esta sección. Repita el proceso anterior para reproducir varios segmentos del discurso en segmentos. La Figura 4 muestra el principio del circuito de voz.
1.1.3 Circuito de codificación/decodificación
PT2262/2272 es un circuito de codificación y decodificación de uso general, de bajo consumo y precio, fabricado por Taiwan Pucheng Company utilizando tecnología CMOS. PT2262/2272 puede tener hasta 12 bits (A0~A11) pines de dirección de tres estados (flotante, conectado a nivel alto, conectado a nivel bajo) y cualquier combinación puede proporcionar 531441 códigos de dirección.
PT2262 puede tener pines de terminal de datos de hasta 6 bits (D0~D5), y el código de dirección establecido y el código de datos se emiten en serie desde el pin 17. La señal de codificación enviada por el chip de codificación PT2262 consta de código de dirección, código de datos y código de sincronización para formar una palabra de código completa. El código de dirección debe ser el mismo que la dirección del chip decodificador PT2272 en el host de control del hogar para distinguir el controlador del hogar; el código de datos se puede utilizar para distinguir el tipo de sensor.
Cuando hay una señal de alarma, el pin 14 de PT2262 tiene un nivel bajo, lo que habilita PT2262, emite la señal codificada desde el pin 17 y la transmite a través del módulo de radiofrecuencia.
Después de que el chip decodificador PT2272 recibe la señal, su código de dirección se compara y verifica dos veces antes de que el pin VT genere un nivel alto y se envíe a INT1 de 89S52 para activar el controlador de interrupciones para leer los datos D0~D3. Código para conocer el estado del sensor de alarma y el tipo de alarma. La Figura 5 muestra el principio del circuito de codificación/decodificación.
1.1.4 Módulo transmisor de RF y módulo receptor de RF
Los principios del módulo transmisor de RF y del módulo receptor de RF se muestran en la Figura 6 y la Figura 7, y la frecuencia de funcionamiento es de 433 MHz. La distancia máxima de transmisión puede alcanzar los 1000 m.
1.2 Diseño del sensor
1.2.1 Sensor piroeléctrico infrarrojo pasivo
El cuerpo humano tiene una temperatura corporal constante, normalmente a 37°C, por lo que emite una Longitud de onda específica de los rayos infrarrojos de alrededor de 10 μm. Las sondas infrarrojas pasivas funcionan detectando rayos infrarrojos de aproximadamente 10 μm emitidos por el cuerpo humano. Los rayos infrarrojos de aproximadamente 10 μm emitidos por el cuerpo humano son realzados por el filtro Fresnel y luego enfocados en la fuente de detección de infrarrojos. Las fuentes de detección de infrarrojos suelen utilizar elementos piroeléctricos. Cuando este tipo de elemento recibe cambios en la temperatura de la radiación infrarroja del cuerpo humano, perderá su equilibrio de carga y liberará cargas hacia el exterior. El circuito posterior generará una señal de alarma después de la detección y el procesamiento.
La Figura 8 muestra el circuito interno del elemento de detección de infrarrojos piroeléctrico de doble elemento LHI968. Consiste en dos cerámicas piroeléctricas binarias que detectan señales infrarrojas y luego las amplifican y las emiten a través de un tubo de efecto de campo. La resistencia en el terminal D y el capacitor en el terminal S tienen la capacidad de resistir interferencias electromagnéticas.
Figura 7
La señal se extrae del terminal S y se amplifica mediante el preamplificador, y luego se amplifica nuevamente después de pasar por el condensador de 47 μF y se compara con el voltaje umbral establecido. para obtener la señal de salida de alarma. El condensador de 47μF puede eliminar componentes de CC, eliminando así el impacto del entorno de uso (luz solar, luz, fuentes de fuego, etc.) en el detector. Posteriormente se agrega un circuito de disparo de retardo para facilitar el armado y desarmado del propietario. Ahora hay un chip integrado dedicado BISS0001 para lograr las funciones anteriores. Para satisfacer la necesidad del propietario de desarmarse al entrar por la puerta, se diseña un circuito de retardo de alarma. La duración del retardo debe cumplir los siguientes requisitos: cuando una persona se mueve 0,2 m desde el frente del detector a una velocidad de 1 m/s, no se producirá ninguna alarma, pero si una persona se mueve 3 m, se producirá una alarma. Ser capaz de detectar un rango de velocidad de 0,3 ~ 3 m/s o más.
1.2.2 Sensor magnético de puerta
Los sensores magnéticos inalámbricos de puerta generalmente están ubicados encima del interior de la puerta. Consta de dos partes: la parte más pequeña es un imán permanente, con un imán permanente en su interior para generar un campo magnético constante; la parte más grande es el cuerpo principal del imán inalámbrico para puerta, con un interruptor de lengüeta normalmente abierto en su interior; Cuando el imán permanente y el interruptor de láminas están muy cerca (menos de 5 mm), el sensor de puerta inalámbrico está en estado de espera; cuando el imán permanente abandona el interruptor de láminas a cierta distancia, el sensor de puerta inalámbrico emite inmediatamente un código de dirección y; Su propio código de identificación (es decir, código de datos) señal de radio de alta frecuencia de 433MHz. El host determina si se trata del mismo sistema de alarma identificando el código de dirección de la señal de radio y luego determina qué alarma del sensor de puerta inalámbrico se basa en su propio código de identificación (es decir, el código de datos).
2 Diseño del host de control del centro de red
El diseño del host de control del centro de red es básicamente el mismo que el del controlador doméstico, excepto que se agrega una interfaz RS232 para conectarse a la PC. La función de monitoreo de la red comunitaria se realiza a través de la PC ubicada en el centro de administración de la propiedad.
Conclusión
Utilizando la red telefónica existente, combinada con tecnología de comunicación inalámbrica por radiofrecuencia y tecnología de control de red informática de un solo chip, este sistema de alarma antirrobo es económico, confiable y flexible. en la creación de redes; no es necesario cablear sensores en el hogar; tiene amplias perspectivas de desarrollo en el mercado.
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