基于LPC900系列單片機(jī)和紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)拍照防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引言

目前市場(chǎng)上的防盜器大致可分為報(bào)警式和微機(jī)監(jiān)控式兩類。報(bào)警式防盜系統(tǒng)價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其功能只是單純的報(bào)警，盜賊還是可以逃之夭夭，系統(tǒng)無(wú)法留下有效的法律證據(jù)，正是由于它的這種失效性阻礙了其市場(chǎng)的拓展。另一種是微機(jī)監(jiān)控式，這種裝置比較先進(jìn)，但其成本高，必須在220V電壓支持下方能工作，且需要有一定技術(shù)的人員來(lái)操縱。

本系統(tǒng)主要結(jié)合這兩種裝置的弊端，應(yīng)用紅外線技術(shù)及單片機(jī)原理，將照相機(jī)應(yīng)用到了防盜系統(tǒng)中，具有經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、高效等特點(diǎn)，尤其適用于農(nóng)村畜牧防盜。

紅外線具有一定的穿透性，而且地球大氣層對(duì)紅外輻射的吸收具有明顯的選擇性，其中1～2.5μm、3～5μm、8～14μm三個(gè)大氣窗口在紅外技術(shù)中特別重要，應(yīng)根據(jù)紅外線的工作波長(zhǎng)選擇合適的紅外輻射源、接收器，以及工作距離。

LPC900系列單片機(jī)是一個(gè)基于80C51內(nèi)核的高速、低功耗Flash單片機(jī)，主要集成了I2C總線、SPI接口、UART通信接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、EEPROM、A/D轉(zhuǎn)換器、IPS/IAP在線編程和遠(yuǎn)程方式等一系列有特色的功能部件。P89LPC932是該系列當(dāng)中的一款，采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時(shí)間只需2～4個(gè)時(shí)鐘周期，集成了許多系統(tǒng)級(jí)的功能，可大大減少元件的數(shù)目和電路板面積并降低系統(tǒng)的成本，適合于許多要求高集成度、低成本的場(chǎng)合，可以滿足多方面的性能要求，在本系統(tǒng)中用來(lái)執(zhí)行控制功能。

系統(tǒng)的組成

智能防盜系統(tǒng)是以紅外發(fā)光二極管作為信號(hào)源，以光敏三極管作為紅外接收裝置，采用透鏡聚光技術(shù)提高系統(tǒng)的靈敏度和抗干擾能力，在信號(hào)處理過(guò)程中采用模擬電子電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，為了要排除其他小動(dòng)物經(jīng)過(guò)時(shí)導(dǎo)致誤報(bào)拍照現(xiàn)象，采用單片機(jī)作為控制機(jī)，集中的對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、處理和控制，能有效地排除干擾，提高了系統(tǒng)的精度。同時(shí)為防止系統(tǒng)本身被破壞，在設(shè)計(jì)時(shí)也配帶了報(bào)警器和電燈的驅(qū)動(dòng)電路，從而使該報(bào)警器結(jié)構(gòu)更加合理，功能更加完善，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

系統(tǒng)工作原理

本裝置是利用光電轉(zhuǎn)換原理，把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的核心器件是三只紅外發(fā)光二極管，在其兩端加上固定電壓產(chǎn)生連續(xù)的光信號(hào)。紅外接收裝置采用光敏三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而又能夠把紅外發(fā)光二極管所發(fā)出的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，但由于此時(shí)的電信號(hào)較弱，不足以驅(qū)動(dòng)電路及負(fù)載正常工作，故采用模擬放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，使其能夠保證后面的電路及負(fù)載正常工作。

由于紅外線發(fā)射裝置和紅外線接收裝置的有效作用距離有限，所以必須盡量減少光源能量的損失，為使發(fā)光二極管的光源能量能最大限度地被光敏三極管接收，采用透鏡聚光技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，使其作用距離可達(dá)到8～9m，甚至更遠(yuǎn)，同時(shí)采用專用電路解決了小動(dòng)物經(jīng)過(guò)時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)誤拍、誤報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生。人是引起該系統(tǒng)自動(dòng)拍照?qǐng)?bào)警的直接原因，當(dāng)至少有兩束光線被阻擋時(shí)，系統(tǒng)才報(bào)警，有效地排除其他小動(dòng)物的干擾，提高了系統(tǒng)精度。系統(tǒng)在檢測(cè)到異常情況時(shí)，發(fā)出報(bào)警，同時(shí)觸發(fā)照相機(jī)拍照。該裝置同時(shí)設(shè)有自定義功能擴(kuò)展接口，可設(shè)置電話自動(dòng)撥打110，或設(shè)置家里所有的燈都打開(kāi)等功能。系統(tǒng)電路原理圖如圖2所示，系統(tǒng)工作原理圖如圖3所示。

軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是單片機(jī)程序設(shè)計(jì)，在科學(xué)計(jì)算中采用高級(jí)語(yǔ)言，在實(shí)時(shí)控制中采用匯編語(yǔ)言。單片機(jī)常用于實(shí)時(shí)控制，而自動(dòng)控制常是實(shí)時(shí)控制，本系統(tǒng)就是利用單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制功能，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)照相機(jī)、報(bào)警器等裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

其中單片機(jī)程序設(shè)計(jì)要完成數(shù)據(jù)的采集，系統(tǒng)的自檢測(cè)、自校準(zhǔn)功能及信號(hào)的采集等，并確定是否進(jìn)行拍照和報(bào)警等。

單片機(jī)采用PL/M-96語(yǔ)言編程，它的特點(diǎn)是同時(shí)兼有高級(jí)語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，可以直接利用CPU的硬件特性進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。PL/M-96語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)塊可讀性好，可靠性高，代碼轉(zhuǎn)換質(zhì)量高，單片機(jī)程序設(shè)計(jì)框圖如圖4所示。

結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)成功地把照相機(jī)引入到了防盜系統(tǒng)中，自行研制、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)了系統(tǒng)專用電路，實(shí)現(xiàn)了三選二報(bào)警，排除了其他動(dòng)物干擾，集單片機(jī)，數(shù)字電子電路和模擬電子電路技術(shù)功能于一體，同時(shí)應(yīng)用紅外線技術(shù)和照相機(jī)原理，使系統(tǒng)具有價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

系統(tǒng)耗電量低，在十幾伏的電壓下即可正常工作，無(wú)須照明電路支持，溫度變化對(duì)系統(tǒng)影響小，尤其實(shí)用于北方溫差大的地方。

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