基于红外探测原理的多路无线安防系统设计

图4无线接收电路原理图

2.3 LCD显示电路

本系统选用LCD显示器12864，它使用ST7920控制器，5 V电压驱动，带背光，内置8192个16×16点阵、128个字符（8×16点阵）及64x256点阵显示RAM（GDRAM）。与外部CPU接口采用并行或串行两种控制方式。LCD与MCU的通信接口设计可以使用直接或间接的访问方式。系统直接通过I/O口与ATmega16进行并行连接，12864的8位数据线直接与ATmega16的8位I/O口连接。报警信号在2个以上（包括2个）时，液晶显示器会轮流显示各个报警点的"报警序号".12864液晶显示器与ATmega16并行接口框图如图5所示。

图5 12864液晶显示器与ATmega16并行接口框图

2.4声光报警电路

当接收到系统检测到有报警信号时，定时器启动，产生周期性中断，控制ATmega16单片机的P4和P5口发出周期是1 s的脉冲信号，蜂鸣器发出蜂鸣，发光二极管闪烁。实现声光报警，当按下复位键之后，系统复位，报警解除。声光报警电路如图6所示。

图6声光报警电路

2.5电源电路

电源电路由变压器、整流滤波电路和稳压电路组成。变压器用于将220 V的交流电压转换成7.5 V和9 V低压交流电压；整流滤波电路用于将交流电整流滤波成较平滑的直流电压；然后通过稳压电路输出+5 V（Vcc）和+9 V的直流电，供系统的接收系统和发射系统使用。电源电路如图7所示。

图7电源电路原理图

3软件设计

系统软件设计主要是AVR单片机程序设计，由主程序和各种功能块子程序组成，包括LCD显示程序、外部中断服务程序、定时器中断程序等，具有结构清晰，调整改进容易的特点。该系统主要由C程序实现系统控制功能，实现系统初始化、控制功能设置和报警模式设置等，完成自动检测控制和报警任务。当热释电红外传感器检测到报警信号，无线编码发射系统开始工作，对地址信号和数据信号进行编码发射。无线接收系统接收到信号时，就对信号进行解调并将解调的信号输入到解码集成电路，若地址信号完全相符，则单片机外部中断被触发，在中断服务程序中读取报警信号并设置中断标志位，同时在12864上显示，蜂鸣器发出警报声，发光管闪烁，单片机把接收的数据通过RS-485传输给中心控制计算机。接收系统的主程序流程图如图8所示。

图8主程序流程图

3.1 LCD显示程序设计

系统上电后，首先需要对液晶初始化，12864显示器分两行，初始化时，第一行显示"采集数据：单次"，第二行显示"控制命令：等待".当下位机单次数据采集时，第一行显示单次采集的数据；当下位机连续采集数据时，12864显示的采集的数据；第二行显示PC机发出的命令，当PC机没有发送命令时，显示"等待"；当PC机发送命令后，显示"命令".可以直接使用MCU的总线方式读写液晶或者间接使用I/O软件模拟LCD时序对液晶进行读写，本设计采用间接的方式，首先ATmega16对系统进行初始化，设置I/O的状态，再初始化液晶，对液晶的显示功能设置，通过写命令控制写入数据地址。其流程图如图9所示。

图9 12864控制流程图

无线接收系统通过接收到的报警信号，将报警序号实时显示在12864上，如果有多个报警数据，则需要循环显示报警点序号，因此需要动态更新12864上显示的数据。其流程图如图10所示。

图10动态修改显示流程图

3.2外部中断服务程序设计

系统外部中断触发方式选用边沿触发方式检测无线接收系统是否接收到报警信号，这种触发方式如果相继两次采样，一个周期采样为高，下个周期采用为低，则置"1"中断申请触发器，直到CPU响应此中断才清零。这样不会丢失中断，但输入的负脉冲宽度至少需要保持12个时钟周期，才能被CPU采样到。当无线接收系统接收到报警数据时，单片机的外部中断0产生外部中断，接收报警数据，并关闭外部中断0同时启动定时器1开始计数，2 s后重新开外部中断0，以接收下次的报警数据。中断服务子程序流程图如图11所示。

图11中断服务子程序

3.3定时中断服务程序设计

本系统采用8 MHz的时钟晶振，定时器1作为外部中断响应报警数据的时间间隔计数器，避免一次报警信号使单片机产生多次中断。定时器1是16为计数器初值为3CAFH，中断5次后，开外部中断。

定时器0作为声光报警电路的脉冲发生控制器，设置初值为06H，每中断500次，控制单片机的P4和P5口改变输出电平状态，即声光报警电路发出周期为1 s的声光报警信号。定时器0和定时器1的中断子程序如图12所示。

图12定时器中断子程序

4结束语

本系统根据红外热释电传感器原理，完成了多路无线安防系统的软硬件开发。系统能够完成15路报警点的报警信息，并且使用液晶显示器循环显示报警序号，通过发光二级管和蜂鸣器进行声光报警，同时把得到的数据传输给上位机。系统具有易于操作维护、很强的实时性等优点，系统还可以对电磁干扰方面进行改进，使用单片机内部晶振可以减小系统本身的电磁干扰。