电子设计创新与制作 报告模板bxzk.docx

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1、20100年电子子设计创创新与制制作设计计报告题目：系 院：学生：专 业：指导教师师：20100年100月200日1. 方案的设设计与论论证宿舍智能能防火防防盗报警警系统应应用于学学生宿舍舍，能够够自动监监视宿舍舍内的安安全情况况，如有有发生火火灾、非非法入室室等异常常情况能能够立即即发出报报警和求求助信息息。如图图1所示示为该系系统的总总体设计计框图。信号1信号2信号3房间1房间2房间3总控台无线通讯ATmega16单片机热释电传感器烟雾传感器光电开关EAS声光报警显示电路无线收发ATmega16单片机无线收发声光报警显示电路上位机TC35键盘输入键盘输入图1 总总体设计计框图以总体设设计框

2、图图为根本本，按照照设计的的总体要要求和电电路功能能的实际际需要，下下面对主主要的功功能模块块的选择择应用进进行对比比与论证证。1.1稳稳压电源源模块方案一：采用LLM78805和和LM111177稳压芯芯片。优优点：LLM78805和和LM111177可以分分别提供供5V、33.3VV稳定电电压，使使用方便便，价格格便宜，输输出电压压比较稳稳定。缺缺点：输输入输出出压差大大，热稳稳定性差差。方案二：采用AAS10015开开关稳压压芯片。优优点：其其工作电电压高达达38VV，通过过精密电电阻可以以实现输输出电压压0.88V至输输入电压压可调，输输入输出出压差为为零，热热稳定性性优秀，转转换效率

3、率达955%以上上。驱动动能力强强，最大大输出电电流为55A。缺缺点：需需要考虑虑EMCC(电磁磁兼容性性)，需需配合电电感及优优质电容容（如钽钽电容）工工作。考虑以上上两种方方案的优优缺点，因因本系统统中TCC35手手机通讯讯模块对对电压稳稳定性高高，且语语音模块块BMPP50008和无无线编解解码器PPT22262/22772等工工作电压压要求多多元化。经经比较，我我们选用用了方案案二。1.2主主控器模模块方案一：采用AAT899S522单片机机作为主主控芯片片。优点点：ATT89SS52是是一种低低功耗，高高性能的的COMMS8位位微控制制器。作作为一种种比较成成熟的单单片机型型号，广广

4、泛的应应用于各各领域，技技术比较较成熟，价价格相对对便宜。缺缺点：其其内部集集成资源源偏少，功功能不够够强大，中中断源和和定时器器较少。方案二：采用AATmeega116单片片机作为为主控芯芯片。优优点：AAVR是是高速嵌嵌入式单单片机，具具有高速速、低耗耗、保密密的优点点。其内内部集成成资源丰丰富，具具有功能能强大的的定时/计数器器和A/D转换换功能及及通讯接接口。考虑到项项目的实实际需求求和可操操作性，本本系统选选用AVVR系列列中的AATmeega116作为为主控芯芯片。1.3异异地监控控电路模模块方案一：采用PPT22262/22772编解解码电路路。PTT22662/222722是一

5、种种CMOOS工艺艺制造的的低功耗耗低价位位通用编编解码电电路，其其外部元元器件少少，电压压工作范范围较宽宽，焊接接、编码码操作简简单，成成本较低低。但是是其编解解码的数数据量较较小，不不能实现现多通道道控制，抗抗干扰能能力和传传输距离离较差，相相对于单单片机的的传输速速度慢，不不适于实实时大量量的数据据传输。方案二：采用NNRF224L001射频频收发器器。NRRF244L011是一款款新型单单片射频频收发器器件,工工作于22.4 GHzz2.5 GGHz ISMM频段，内置集成成功能模模块丰富富。功耗耗低，有有多种低低功率工工作模式式使节能能设计更更方便。拥有自动应答和跳频功能，并具有CR

6、C数据校对和错包重发功能，能够很好的实现数据保护和躲避干扰的能力。在本系统统的实际际应用中中，应使使得总控控台与子子系统的的无线通通讯与控控制总控控台与子子系统的的无线通通讯与控控制，且且实时的的信息传传递需要要大量的的数据，考考虑以上上几点故故此选用用方案二二。硬件件设计2.1总总控台设设计总控台是是全系统统的控制制核心，总总控台以以ATmmegaa16为为主控芯芯片，通通过多通通道无线线射频收收发器NNRF224L001完成成了对各各房间子子系统实实时监控控。并且且以TCC35手手机通信信模块为为通信中中介实现现了手机机对本系系统的实实时监控控。可以以使用串串口通信信完成与与上位机机的连接

7、接，实现现上位机机控制。并并配有声声光报警警电路和和显示电电路，以以完成对对子系统统的全局局掌控与与定位。2.1.1电源源电路设设计在本系系统中采采用了以以AS110155开关稳稳压芯片片的电源源电路，由由于ASS10115稳压压芯片对对电路的的EMCC(电磁磁兼容性性)要求求较高，我我们配合合使用了了电感及及准确度度高、滤滤高频谐谐波性能能极好的的钽电容容工作。实实现了高高稳定性性、高开开关频率率和高转转换效率率的高品品质稳压压电源。图2 AS110155稳压电电源电路路图由理论推推导可得得电路的的输出电电压表达达式如下下：系统需要要3.33v、55v、112v优优质电压压源，另另据技术术文

8、档RR3选用用1k金金属膜电电阻，RR1选用用15kk的精密密可调电电阻调制制出上述述电压。蓄能电感感的选定定是开关关电源电电路的设设计关键键。控制制开关关关断期间间才产生生反电动动势向负负载提供供能量，因因此，流流过负载载的电流流只有流流过储能能电感电电流的四四分之一一。(K关短短前的瞬瞬间)式中输出出电流IIo为流过过负载的的电流，当当占空比比D = 0.55时，其其大小等等于最大大电流IILM的四四分之一一；T为开关关电源的的工作周周期，TT正好等等于2倍倍Ton。由由此求得得：(D = 0.5)根据芯片片资料得得知T=3.33uus；输输入电压压Ui=122v；要要求输出出电流IIo=

9、2AA,求得得L=2.4 uuH。故故在此电电感选用用10 uH。2.1.2 AATmegga166总控制制电路的的设计图3 ATmmegaa16总总控制电电路电路路图ATmeega116作为为总控台台主控芯芯片，处处理来自自宿舍监监控子系系统的各各类有效效信号数数据，同同时接受受上位机机和运程程控制手手机控制制命令，并并将处理理的数据据发送给给输出设设备或将将控制命命令发送送回子系系统，实实现了信信息的实实时监控控与处理理。2.1.3无线线通讯GGSM模模块TCC35的的应用GSM是是全球移移动通讯讯系统，采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。且其防盗拷

10、能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。本系统在在总控台台部分创创新使用用了无线线通讯GGSM模模块TCC35，其其自带RRS2332通讯讯接口，可可以方便便地与PPC机和和单片机机联机通通讯。可可以快速速、安全全、可靠靠地实现现系统数数据传输输、语音音传输、SSMS（短短消息服服务）和和传真。在在本系统统中TCC35实实现了系系统与手手机的GGSM通通讯。完完成了短短信报警警、短信信控制等等功能。2.1.4总控控台的输输入输出出设备人机界面面输入设设备为矩矩阵键盘盘，其功功能是实实现了按按键控制制、密码码解警等等。输出出设备主主

11、要包括括声光报报警和显显示电路路。声光光报警电电路实现现了异常常情况的的及时报报警，显显示电路路实现了了详细情情况的显显示和异异常情况况发生房房间的追追踪定位位。2.2宿宿舍监控控子系统统的设计计宿舍监监控子系系统是该该报警系系统的基基础监控控部分，子子系统以以ATmmegaa16为为主控芯芯片，通通过烟雾雾传感器器、热释释电传感感器、光光电开关关和EAAS系统统对安全全情况实实时监测测，并将将异常情情况和统统计数据据通过nnRF224L001传送送给总控控台，同同时控制制声光报报警电路路报警，并并在误报报的情况况下可以以实现密密码解警警功能。2.2.1 贵贵重物品品检测电电路的设设计在子系统

12、统中，应应用了以以PT222622/22272为为检测器器和解码码器组成成的EAAS（电电子商品品防窃（盗盗）系统统）来实实现贵重重物品的的监控。编编码芯片片PT222622发出的的编码信信号由：地址码码、数据据码、同同步码组组成一个个完整的的码字，解解码芯片片PT222722接收到到信号后后，其地地址码经经过两次次比较核核对后，VVT脚才才输出高高电平，与与此同时时相应的的数据脚脚也输出出高电平平，如果果发送端端一直按按住按键键，编码码芯片也也会连续续发射。图5 PT2272工作原理图图4 PT2262工作原理图图4为子子系统的的PT222622实际应应用电路路图。PPT22262作作为信号

13、号发射源源，持续续的发射射编码信信号。本本电路可可以通过过调节电电位器RRadjj改变了了发射天天线的功功率，进进而实现现了信号号覆盖范范围可调调节功能能。图5为为子系统统中PTT22772的实实际应用用电路图图。PTT22772作为为信号接接收器和和检测器器，实时时接收编编码信号号，并在在信号强强度小于于限定值值即离开开设定距距离时时时触发MMCU发发生警报报信息。2.2.2 宿宿舍监控控子系统统的输入入输出设设备宿舍监控控子系统统的输入入设备主主要包括括热释电电传感器器BISS0011、烟雾雾传感器器MQ-2、光光电开关关E3FF-5NN1、矩矩阵键盘盘、1228644LEDD及EAAS检

14、查查装置。热热释电传传感器BBIS0001的的最远检检测距离离大于55m，实实现了55m左右右范围的的人体检检测；烟烟雾传感感器MQQ-2可可以有效效地检测测可燃气气体和3000 too 1000000ppmm范围的的烟雾，实实现火灾灾时的异异常安全全情况信信号报警警；光电电开关EE3F-5N11的最大大对射检检测宽度度为5mm，通过过两组光光电开关关的先后后检测，完完成人体体进出的的情况检检测，并并将数据据保存于于ATmmegaa16内内部EEEPROOM，进进而实现现了人数数记录功功能；矩矩阵键盘盘，实现现了按键键控制和和密码解解警的相相关功能能；EAAS系统统的主要要功能见见2.22.2

15、的的详细介介绍。2.3无无线通讯讯电路设设计nRF224L001射频频收发器器作为本本系统的的无线通通讯设备备，有效效地将总总控台和和宿舍监监控子系系统连接接起来。其其强大的的CRCC数据校校对、错错包重发发和跳频频功能，使使得两者者之间的的无线通通讯快速速、高效效、免干干扰的进进行。同同时其多多通道无无线通讯讯功能实实现了总总控台对对多个宿宿舍监控控子系统统的网络络管理，形形成了一一个以总总控台为为中心的的小型的的局域监监控网。图6 nRFF24LL01射射频收发发器电路路图3软件件设计全系统的的软件设设计流程程如下所所示。分分别为宿宿舍子系系统控制制流程和和总控台台控制流流程。图7 宿舍子

16、系统程序流程图图8 总控台程序流程图4系统统测试4.1测测试仪器器：米尺，万万用表4.2测测试方法法a) 将热释电电传感器器固定于于密闭无无人的环环境中，人人由远及及近靠近近，分别别在一天天的不同同时刻用用米尺测测出热释释电传感感器的66组最大大检测距距离。b) 使用万用用表测得得图4中中的滑动动变阻器器Radjj的阻值值，并用用米尺测测得不同同阻值下下的EAAS发射射接收器器的有效效感应距距离。4.3测测试数据据a) 热释电传传感器的的最大检检测距离离实际测测量表:次数123456最大检测测距离（mm）474.95.25.14.95.3b) Radjj与感应应距离的的对应关关系图（XX轴为R

17、Radjj的阻值值，单位位欧姆；距离：米）4.4误误差分析析 1) 热释电传传感器容容易受外外界环境境的光强强和温度度的影响响，使其其灵敏度度和精确确度下降降。2) 测量工具具的精确确度的局局限造成成了一部部分的偶偶然误差差，再者者PT222622信号发发射电路路发射的的能量强强度在空空间中随随距离的的扩大而而衰减形形成了一一部分不不可避免免的系统统误差。5设计计总结该系统统成功实实现了宿宿舍防火火、防盗盗、报警警及异地地监控等等功能。大大量传感感器的使使用实现现了外界界安全环环境的实实时监测测。并以以其独特特的无线线控制实实现了异异地控制制网络化化。通过过对上位位机技术术的应用用成功实实现了

18、PPC机对对系统的的智能管管理和控控制。同同时创新新使用了了GSMM网络完完成了系系统与手手机的SSMS通通信，实实现了目目的手机机对系统统的实时时监控。本本系统在在实现基基本要求求功能的的基础上上实现了了多元远远程控制制、无线线防丢等等创新。6参考考文献1 全国大学学生电子子设计竞竞赛组委委会.全全国大学学生电子子设计竞竞赛获奖奖作品选选编MM.北北京理工工大学出出版社.200072 刘海成.AVRR单片机机原理及及测控工工程应用用M.北京京航空航航天大学学出版社社.200083 凌振宝, 王君君. 基于于GSMM 技术术的智能能家居系系统的设设计与实实现, 自动化化与仪器器仪表J. 20005(9)4 崔逊学，左左从菊.无线传传感器网网络简明明教程M. 清华华大学出出版社.200095 ANISSEM Proopriietaary Infformmatiion. ASS10115 PPrellimiinarryPP.22008812