引言随着国家智能化建筑的推广，防盗系统已经成为智能建筑的必需设备。
在这样一个日趋高度智能化、节能化的时代，人们的设计焦点越来越集中在单片机的开发和应用上。
单片机已在工业控制、智能仪表、数控机床、数据采集和处理、通讯及多种智能家电和玩具等众多方面得到了广泛应用。
市场上的无线防盗报警器以单片机控制和无线技术居多[1]。
本设计四路防盗报警器就是基于单片机设计开发的一种实用性产品。
具有可靠性高、操作简单、监控范围广、节省人员、效率高、适用范围广等众多优点。
无线数据传输方式无需重新布线，不易被破坏，特别适合已装修用户及布线不方便的场合，能使建筑更加美观[2]。
第一章四路无线防盗报警器方案设计1.1 设计背景及意义在目前安全防范入侵报警系统的应用中，各种各样的建筑不同，安全防范的要求也不同，因此每一个安全防范入侵报警系统的构成也都不同。
从一个报警探测器和一台报警系统控制主机，到几百个以至上千个报警探测器和报警系统控制主机构成的系统都有应用。
有些大型报警系统控制器主机功能也相当丰富，除了安全防范报警以外，还可以作为自动化控制系统和门禁系统使用。
有的报警系统包括无线系统、时间表控制系统、继电器控制系统，可以方便地构成家居及办公自动化系统。
总之防盗报警系统在向多功能、大容量、智能化发展，越来越成为一套完整的集安全防范、自动化控制等为一体的综合管理系统体系[3]。
纵观当前形势，可以预计防盗报警产品即将走入千家万户的生活。
目前防盗报警产品在我国的普及率只有20%，与欧美等发达国家高达70%的普及率相比，我国防盗报警产品市场的发展才刚刚起步，潜在需求更是难于估计。
另一方面，在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术已渗透到各个领域。
然而收入差距的拉大也大大增加了犯罪机率。
相对于国外的智能建筑来说，中国的住宅、商场的防盗措施不是特别完善。
特别是住宅所局限的防盗窗和防盗门，虽然起到一定作用，但是当灾难发生时，也使逃生更加的困难了。
无线防盗报警器的应运而生使许多的问题迎刃而解。
未来发展越趋向于智能化发展，我们所生活的建筑物智能化便成为21世纪的发展主流。
其中安防系统设备是否完善、可靠将成为评价智能建筑的重要指标[4]。
1.2 功能设计四路无线防盗报警器的功能是：信号发射端感应器感应到外界的动静，将信号进行放大、比较、无线发送，信号经无线接收由单片机作出判断，使对应的灯亮，并发出声音警示。
其中发射端可以设置地址，有4个地址可选，接收端可以做出对应灯亮的判断。
当有多个这样的发射端时，将发射端移动位置时，可以对其重新设置地址。
另外这四个地址可以应用成四个不同地址的发送端，相当于四对一无线防盗报警器。
1.3 系统设计方案1.3.1 前端探测器设计方案比较主要用于防盗报警的前端探测器有：超声波、微波、被动式红外探测器。
利用超声波传感器件作为发射头和接收头，发射器向被探测区域发射幅度相等的超声波，接收器接收发射回来的超声波，在没有移动物体进入被探测区域时，接收发射回来的超声波幅度是相等的。
当有活动的物体进入探测区域时，接收到发射回来的超声波是幅度不等的，并且是不断变化的，接收电路检测到变化的信号时控制电路会触发外围报警电路来报警[5]。
微波的探测原理以多普勒效应为基础，由发射器发射高频电磁波，在监视空间建立三维的交变电磁场。
接收器与发射器安装在同一机壳内，用于接收从监视内反射回来的反射波，并将反射波的频率与发射波频率进行比较而作出判断。
微波传感器必须安装在完全没有震动的墙、柱等建筑物上。
它的特点是当高频电磁被遇到金属表面或坚硬的混凝土表面时特别容易反射，对空气的扰动、温度的变化和噪声等均不敏感。
它能够穿透许多建筑构件（如砖墙等），大多数的隔墙以及玻璃板。
它的缺点是在监视空间以外的运动物，转动的风扇或其它有较大动作的装置都可以导致防盗报警器错误报警[6]。
被动式红外探测器件通过光学系统的配合作用，它可以探测到某一个立体防范空间内的热辐射的变化。
当防范区域内没有移动的人体等目标时，由于所有背景物体（如墙、家具等）在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所有不能触发报警。
当有人体在探测区域内走动时，就会造成红外热辐射能量的变化。
红外传感器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转换为相应的电信号，经适当的处理后，送往报警控制器，发出报警信号。
红外传感器的探测波长范围是8-14μm，由于人体的红外辐射波长正好在此探测波长范围之内，因此能较好地探测到活动的人体。
红外传感器前的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量经反射镜反射或特殊的透镜透射后全都集中在红外传感器上。
这样，一方面可以提高红外传感器的热电转换效力，另一方面还起到了加长探测距离、扩大警戒视场的作用[7]。
红外探测器容易受到光照等带有移动物体的影响，所以具有误报的可能，而且在32℃-40℃时，灵敏度大幅度下降。
但是红外探测器的优点却是微波探测器不能替代的，比如省电、功耗小、价格低、安装方便等特点，另外红外探测器的可感知距离和探测的角度也远远大于微波探测器的可探测范围，可达到12ｍ，水平110度，垂直60度。
优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好、探测性能好、易于布防、价格经济、实惠被广泛应用。
缺点：容易受各种热源、光源干扰。
被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。
环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵[8]。
综合这几种前端探测器的优缺点和市场上应用广泛度，选择被动式红红外探测器。
本设计选择热释电红外传感器RE200B。
1.3.2 信息传输模块设计方案比较红外线：只能沿直线传播，不能有阻挡，所以若在不同房间就传输不了信息，且距离太近，适合遥控电视机等家用电器，而不是防盗报警器。
微波：传输距离远，穿透能力强，性能优越[9]。
比较这两种方案，选择微波传输。
本设计选NRF905无线收发模块来传输信息。
1.3.3 整体设计方案本系统采用以单片机为核心的热释电红外报警，设计了报警器的硬件系统和软件系统，实现了系统的智能化控制。
红外热释电传感器将接收到的红外光转换为电信号，用无线电微波发送信号。
接收端便可将接收到的无线报警信号通过单片机进行判断，使蜂鸣器鸣叫和对应报警地点的LED灯亮，系统组成如图1-1所示。
图1-1 四路无线防盗报警器的组成框图第二章硬件电路设计2.1 发送端2.1.1 热释电红外感器及其周边电路图2-1电路的功能是感应外界的红外辐射并将信号转化为电信号传输到放大电路，该电信号为脉冲信号。
图2-1 热释电红外感器及其周边电路2.1.2 放大电路LM324系列由四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器组成。
运算放大器1，2，3脚是一组，5，6，7脚是一组，8，9，10脚是一组，12，13，14脚是一组，剩下的两个脚是电源，1，7，8，14是各组放大器的输出脚，其它的就是输入脚[10]。
其管脚排列见图2-2。
图2-2 LM324管脚图图2-3电路的功能主要是对红外热释电所接受的信号进行两级放大，增大信号幅值，使接收端的现象反应得更加清楚。
图2-3 放大电路图2.1.3 比较电路运放LM393是双电压比较器集成电路，即将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路，用来对输入波形进行整形[11]。
管脚如图2-4所示。
图2-4 LM393管脚图图2-5电路的功能是对输入信号进行整形比较。
3脚信号输入，经过比较由1脚输出。
当有信号时，则1脚输出高电平，LED灯由原来的亮变为灭，但由于信号只是很短时间的，所以LED出现的现象便是闪一下。
图2-5 比较电路2.1.4 单片机模块图2-6电路主要是将P3.2口进来的处理过的热释电信号和四位拨码开关（与P2.0-P2.3相连）的按键状态送到无线发送模块发送。
信号经过比较从单片机12脚输入，根据单片机STC89C52RC的程序进行判断，由P1.0-P1.7脚输出到无线发送模块NRF905。
图2-6 单片机模块2.1.5 无线发送模块NRF905单片无线收发器工作于433/868/915MHz的ISM（工业、科学和医学）频道，频道之间的转换时间小于650μs。
工作电压为1.9-3.6V，32引脚QFN封装。
自动产生前导码和CRC校验码，可以很容易通过SPI接口进行编程配置。
外围器件连接简单，无需外部SAW滤波器。
NRF905有两种工作模式和两种节能模式。
两种工作模式分别是ShockBurst TM发送模式和ShockBurst RM接收模式，两种节能模式分别是掉电和SPI编程模式、STANDBY和SPI编程模式。
NRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP三个引脚的设置来决定，详见表2-1。
表2-1 NRF905的工作模式PWR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式0 X X 关机模式1 0 X 空闲模式1 1 0 射频接收模式1 1 1 射频发送模式NRF905芯片可以选择多种形式的天线作为无线传输的途径。
对于低损耗、小尺寸的无线模块来说，具有T型匹配网络的环形天线是一个很好天线的解决方案。
本系统采用此种天线解决方案，使用的是差分环形天线。
PCB板上环形天线具有成本低，方向性较好，对人体不敏感，但增益较低的特点。
通常应用于带宽较窄的场合，有利于抑制强的干扰。
NRF905的外部电路主要由三个部分组成：VC0的外部电路，天线和接口驱动电路。
该模块具有超小体积（33mm×19mm）、性能稳定且不受外界干扰、对电源不敏感、传输距离远（无障碍200m）等优点。
最大发射功率＋10dBm，高抗干扰GFSK调制、可跳频、最大数据传输数率50kbps、独特的载波检测输出、地址匹配输出、数据就绪输出。
其中管脚MISO为SPI输出，MOSI为SPI输入，CSN 为SPI使能端，低电平有效。
而CD、AM、DR三个管脚分别为载波检测输出、地址匹配输出、数据就绪输出[12]。
NRF90无线发送模块电路连接见图2-7。
图2-7 NRF905无线发送模块电路连接SPI接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器5个寄存器组成。
状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态信息；射频配置寄存器包含收发器配置信息，如频率和输出功能等；发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数；发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息，如字节数等；接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息[13]。
2.2 接收端2.2.1 无线接收模块无线接收模块和发送模块的管脚接连方式一样，如图2-7。
无线接收模块接收信号后，将信号传给单片机进行相应处理。
接收时单片机将PWR_UP，TRX_CE置1，TX_EN置0，信号由mosi脚输出到单片机并进行判断和处理。