葡萄园防盗系统设计-毕业论文.doc

本科生毕业论文（设计）题 目: 葡萄园防盗报警系统设计 姓 名: 魏雅纯 学 院: 工学院 专 业: 农业电气化与自动化 班 级: 电气122班 学 号: 32112227 指导教师: 刘德营 职称: 副教授 2016年5月8日南京农业大学教务处制目 录摘要1关键词1Abstract1Key words11 绪论11.1 研究背景11.2 防盗报警系统的国内外研究现状21.2.1国外研究现状21.2.2国内研究现状21.3 研究目的及意义32 系统方案设计32.1 系统硬件设计32.1.1 系统硬件总体结构32.1.2 远端警情采集控制模块42.1.3 无线传输模块82.1.4 终端报警模块92.1.5系统电源112.2 系统软件设计112.2.1主程序设计112.2.2远端警情采集控制模块程序设计112.2.3无线传输模块程序设计122.2.4液晶显示模块程序设计123 系统调试133.1 nRF24l01无线模块调试133.2 震动位移传感器模块调试143.3 液晶显示模块调试143.4 红外热释电检测模块143.5 声光报警模块的调试154 结束语15致谢16参考文献17附录18葡萄园防盗报警系统设计农业电气化与自动化专业学生 学生姓名 魏雅纯指导教师 刘德营摘要：为了防止偷窃，保证葡萄园在丰收季节果实总产量的稳定性，本文介绍了一种葡萄园专用的防盗报警系统，该系统综合利用了单片机控制技术与无线传输技术。该系统具有一定的延展性，能够应用到其他的农作物防盗报警系统中，促进农业领域的现代化发展。当果园无人时，用户启动本装置，如果果园来人，装置中的常闭振动传感器检测模块和人体感应模块将会同时接收到外接的信号，并联报警逻辑被触发，51单片机负责将检测到的各路信号进行处理，触发声光报警模块报警，并由RF24L01无线收发模块完成信号的传输，再将无线接收芯片接收到的信号通过终端的51单片机进行判断处理后，触发终端报警模块报警，即蜂鸣器发出声音报警并在液晶显示器上准确显示报警地点。 关键词：防盗报警；传感器；单片机；无线传输Design of the anti-theft alarm system in the vineyardStudent majoring in Agricultural Electrification and Automation Name Wei YachunTutor Liu DeyingAbstract：To prevent theft, ensure Vineyards in harvest season fruit total output stability, this paper introduces a vineyard dedicated anti-theft alarm system, the system utilization SCM control technology and wireless transmission technology. The system has certain malleable and can be extended to other agricultural products anti-theft alarm, anti-theft alarm system so that the agricultural sector more modern. When no one orchard, the user starts the system, the system SW-4 vibration sensor module normally closed and HC-SR501 human body sensing module will enter the multiplexer state detection, once the two types of sensors simultaneously detect the corresponding external signal system is triggered, the microcontroller 51 is responsible for the detected signals are processed from various quarters, to trigger an alarm sound and light alarm module by wireless transceiver module RF24L01 complete transmission signal, and then the wireless receiver chip signal received by the terminal will be 51 single-chip after the determination process, the terminal triggers alarm module alarm that sounds an alarm buzzer and accurately display the alarm location on the LCD monitor.Key words：anti-theft alarm；sensor；51MCU；wireless transmission1 绪论1.1 研究背景 古人云：“是故谋闭而不兴，盗窃乱贼而不作，故外户而不闭，是谓大同1。”大同社会是安居乐业，人尽其用，怡然自得的一个社会，而对于现代社会这只能是大家的乌托邦，在大同社会，不会发生频繁的犯罪，不会发生物品的盗窃，外出或睡觉时门窗也不必关闭。究其原因，一是人人收到社会的关爱，二是人人都能安居乐业，三是货尽其用，人尽其力。而随着现代化社会的发展，盗窃案件却原来越频繁，盗窃手法，盗窃物品也越来越多种多样，一旦发生盗窃案件，不仅仅造成人民群众个人财产的损失，而一旦行窃行为激化，还有可能引起杀人刑事案件的发生。 盗窃农产品在我国农村地区发生率高，但像田间地头这样特殊的盗窃场所，流动性太强，人们不能24小时注意到。如果是价值不大的农产品，农户也不会过于在乎，但是过于放纵这种行为，务必会导致累计被盗量的增加，不仅影响到总的收入更会影响到农户劳动的积极性。传统的防盗一般是以种植篱笆或四周布线的方式，阻碍盗窃者的行动，但较大的工作量和较低的实用性，不可能在农村广泛推广开来。所以，如何实现适合农村的防盗报警系统以保证农产品产量稳定至关重要。1.2 防盗报警系统的国内外研究现状 防盗报警系统在生活中具有广泛的应用领域，其功能就是在有盗贼时发出报警，并且通知用户及时做出相应措施，减少甚至避免损失。当前在农田方面的的防盗，主要还是利用传统的方式，如养狗、在农田四周种植锋利带刺的植物、四周布线等。随着技术的高速发展，在生活中对于一些科学型防盗装置已经屡见不鲜，其中用到的现代科学技术主要包括传感器技术、视频显像技术等。当前防盗报警产品的整体研究设计的方向为:国外的防盗产品能够长时间运行，稳定可靠，并且在技术方面也比国内领先，相比于国内有更高的智能化水平；中国品牌热衷于发展产品的多功能、应用的便利性和产品的工艺等。1.2.1国外研究现状 国外对于防盗报警系统的研究的起步比较早，到了现在已经能够广泛应用，有强大的功能以及完善的性能，目前的发展成果主要表现为智能化高以及集成度高。 现如今伴随着飞速的发展科学技术和经济，在防盗方面世界各国的技术水平也日趋提升。我们用瑞士的一个实例进行说明，瑞士塞基尤尔马克公司最新研制而成的 GPS，把此款GPS的Tiny electronic transmitter-receiver（微型电子收发报机）在汽车的任意一个部位进行安装，如果汽车遭遇盗窃，GPS会在所有者报案后自动进行密码信号的发射，逐步展开相应工作。警察会根据GPS发射的密码信号，利用配套的地面测量仪器设备对卫星追踪的范围内进行搜索，能够在短时间内精准无误的完成信号方位的测定2。汽车盗窃是如今车辆安防的热点，还有一个关注点就是汽车追尾事故的防治。针对这一问题目前众多汽车品牌商正在进行向前碰撞报警系统的研究，这一系统研究的关键点在于系统的两个技术指标：一是预警时间；二是驾驶者对预警信号做出反应的时间。国外一些著名的防盗公司都有着自己擅长的防盗技术和成熟的产品：比如霍尼韦尔安防公司，它在视频监控防盗技术上的研究在界内无出其右3。 1.2.2国内研究现状 当代防盗报警产品技术越来越先进，在社会生活各个领域都有利用，在社会发展的过程中起到了重要的作用。我国的防盗技术研究相比于国外起步较晚，并且技术不够先进，但由于有国内的重视以及国外的先进技术作支持，我国在防盗报警领域发展迅速，只是在农业领域的应用还不广泛。大致原因分析如下：最根本的原因便是我国人口众多，各个地区人口素质不同，并且很少有大规模的种植田，无法做到像国外一样进行大规模的现代化种植，因此科学化的种植和管理很难在农业领域推广是实施。除了国家大环境的问题，我们国家的国民思想也存在着极大的问题，百姓对于防盗报警技术应用的重要性意识不够，基本只停留在防止入室盗窃和企业防偷盗、工业生产安全防护等层次上，对于农业方面的安防技术的认知水平近乎为零。 由于政府的努力和大力支持，我国的农业科技现代化得到了长足的发展与进步。王燕，张锐等人研发的以 Zigbee 技术为基础的果园安防报警系统，他们将ZigBee技术和远距离无线传输技术集中到一个系统中，不仅能够保证报警的准确性，还能够实现远距离通知作物主，保证及时性；万频,黄锴,刘永军等人利用GSM实现了远程监测鱼塘技术，甚至都不需要专人随时随地地监控，完全解放了劳动力；刘航宇，刘智等人设计了农用大牲畜防盗器（无线遥控式）；栗秋华等人着重对以通用分组无线业务为基础的农村电力安防进行了研究与开发，经实践证明此系统能够很好地应用于此领域；项新建等人设计了基于单片机的防止偷盗农业专用电力线的报警系统；王卫兵等针对仓库粮食存放问题专门设计了相关的安防报警装置，此报警装置采用wireless transceiver module与Compiled code chip相结合的方式，这项创新技术使得报警器无识别这一技术难题迎刃而解4。 总的来说，国外在防盗报警方面的研究相对先进，国内也已经开始重视防盗报警系统在农业领域的研究和应用，已经有多种产品问世。单片机由于成本低、集成度高、轻便、功能强大等优点，已经被推广到各种系统的设计实现中。所以设计开发葡萄园防盗报警系统，与现代化农田管理的发展趋势一致，有利于我国农业现代化的发展进步。1.3 研究目的及意义 近年来，随着电力电子技术的飞速发展，电子产品在农业领域的应用也越来越宽，现代化技术在浇灌、喷药、温湿度控制等方面的使用趋于成熟。目前在家庭、银行、商场等需要高度安保的场合已有相当完善的防盗报警设备，相较之农业生产方面的产品却相当匮乏。随着越来越多的人从农村进入到城市，农田空出，大量的果农承包大面积的果园进行水果种植，因此需要更多的防盗报警措施来避免损失。传统的果园防盗报警产品由于技术的限制，无论是在智能型方面还是实用性方面，都已经显得落后，所以一个轻便使用可靠的防盗报警系统的研究具有非常实际的意义。在将无线传输与单片机技术相结合的基础上设计具有以上特点的防盗报警产品，实现农田的管理智能化。2 系统方案设计 传统的果园防盗报警多采用养狗看护、在布防对象四周种植带刺锋利的植物、拉上通电铁丝等方式，养狗防盗作用并不明显，植物防盗占用土地并且与农作物竞争养分，通电铁丝防盗容易发生重大事故。在果园防盗中最常用的是断线型防盗报警，即在果园四周顺着地势围一圈串联的防盗器布控导线，一旦线断开则马上响铃报警，但果园布线工作量繁重并且容易被入侵者发现，断线成本也相应提高5。因此在了解国内外安防技术发展状况的基础上，根据我国葡萄园的实际情况，以满足当代果农防盗要求，并充分考虑了该系统的经济适用性以及稳定可靠性，能具体实现有效报警的目的来确定的基于单片机与无线传输的防盗报警系统的设计方案。该系统主要针对葡萄园设计的，其主要实现的功能：当葡萄园有闯入者被传感器监测模块检测到时，系统被触发，然后通过无线传输的方式实现远距离报警。 总结以上，系统的功能需求如下： 1)系统应有效检测入侵者，不要将动物与人混淆，不能打扰果园正常活动，能区分风等外界因素，避免引起误报，保证报警准确率。2)系统应具备可靠性高的特点，保证系统尽可能的不发生错误，即便发生也方便恢复。 3)系统要能够实时的发送以及接收信号，当检测到警情时系统能够发出声光报警以警告入侵者，然后在用户终端发出声音报警并且显示报警具体位置。4)系统应具有一定的实时性。 5)系统的适应性和可扩展性要高，在很多场合都可以运用该防盗报警系统，所以要求能够在不同的工作环境良好的适用，可以随具体需求来选择检测传感器。 2.1 系统硬件设计 2.1.1系统硬件总体结构 该系统由可以采集远端偷盗信息的警情控制模块、传递远端警情信息的无线传输模块和以单片机为核心的终端报警模块三大部分组成。前端警情采集控制模块主要是通过单片机根据传感器传回的偷盗信息作出相应的报警控制；无线传输模块即以无线通信的方式实现信息的传输工作6；终端报警控制模块包括单片机控制与声显报警模块，图2-1 是终端的硬件结构，图2-2是我设计的PCB原理图。传感器检测模块主要用于检测周围的偷盗信息并传送给单片机，单片机将传感器检测到的外界信号进行判断处理，信号异常则进行声光报警（蜂鸣器发出报警声、闪光灯进行频闪），再由无线收发模块进行信息的传输，终端单片机对无线传输模块送来的信号进行检测判断，异常则马上进行声显报警（蜂鸣器发出报警声、液晶显示器显示报警地点）。 传感器传感器传感器传感器信号调理信号调理信号调理信号调理 多 路 选 择蜂鸣器&闪光灯报警声光&液晶显示报警单片机89C52单片机89C52无线接收器nRF24L01无线发射器nRF24L01&SW-4常闭型震动传感器HC-SR501人体感应模块图2-1 系统总体结构图图2-2 系统硬件电路组成PCB图2.1.2 远端警情采集控制模块 采集单元主要包括SW-4常闭型震动传感器和HC-SR501人体感应模块。它们是整个防盗报警系统的最前端，完成检测报警信号并触发系统报警的工作。 控制单元选用STC89C52单片机，完成的工作主要是控制远端系统的运行并采集远端周围的偷盗信息，控制无线传输模块，使无线传输模块将信息发送到终端控制系统供其使用。图2-3 远端采集控制总电路(1)传感器选型现代葡萄园种植方式跟传统葡萄种植管理方式有所区别，葡萄园的四周和各行植株之间都会均匀埋入水泥柱，然后在水泥柱上绕上铁丝，以方便葡萄植株的攀爬以及定型，并且可以在果实成熟阶段缓解葡萄植株挂果时的承重压力，基于这样的种植模式，防盗报警的感应装置可以方便的固定于水泥柱与铁丝架上。 在该防盗报警系统设计中，传感器考虑采用 SW-4常闭型震动传感器以及HC-SR501人体感应模块，对所要采集的振动信号和人体信号进行检测。为了尽量避免误报的情况，当两种传感器均检测到相应信号时，系统才被触发。下面针对方案中所选择的SW-4常闭型震动传感器以及HC-SR501人体感应模块进行简单的介绍。 SW-4常闭型震动传感器模块可以感应各个方向的震动，并将震动转为数字信号供单片机使用。它能够工作在很宽的温度范围，基本适应所有需要用到芯片的地方；比较轻便，安装简单，方便使用；可人为调节监测范围大小。因此，此芯片具有灵敏度高、抗干扰能力强、易于安装使用等优点7，适用于各种使用震动信号作为报警信号的情况，如地震报警、智能小车、门铃等。常闭型震动位移传感器相比较于其他类型的震动位移传感器具有更多的优点，它的触发时间更长，因此该传感器的输出信号可以直接用来驱动继电器模块。SW-4常闭型震动传感器模块实物图与原理图如图2-4以及图2-5所示。图2-4 SW-4常闭型震动传感器模块实物图 图2-5SW-4常闭型震动传感器模块原理图 HC-SR501人体感应模块是以热释电红外线技术为基础的自动控制模块，它可以检测人体发射的红外线并转换成电信号输出8。探头采用的是LHI778 ，具有高的灵敏度以及可靠性，一般工作于超低的电压下，温度适应范围宽，利用红外辐射的热辐射作用引起元件本身的温度变化检测信号，灵敏度与波长无关，所以应用领域广，广泛应用在安防产品、人体感应玩具、人体感应灯具、工业自动化控制等电子产品中9，特别是由干电池供电的自动控制产品。HC-SR501人体感应模块实物图与原理图如图2-6以及图2-7所示。图2-6 HC-SR50人体感应模块实物图图2-7 HC-SR50人体感应模块原理图(2)单片机选型 单片机是一款高度集成的控制芯片，它集成了微型计算机多数的功能，由于它的高集成度使得单片机的体积小、结构紧凑。可用于众多智能化工具。单片机的特点：1)集成度高，体积小，稳定性高，可靠性强。2)在软件编写过程中使用汇编或C语言，有着好的开发性能，缩短了开发的周期，增强了控制功能。3)电能损耗低、安全的低电压，而且掉电之后具有保存功能。4)适用范围广，调试灵活度高。有较为典型并规范的系统扩展及配置，易组成各种规模的应用系统。5)具有良好的性价比。 在过去为了实现控制电路的目的，通常要使用复杂的模拟电路、数字电路和继电器组合起来，不仅体积大，组装复杂，而且缺乏一定的稳定性，单片机问世后这些问题得到了解决，使用单片机以及一些简单的外围单路就可以解决复杂的控制问题，因为现在可以使用软件改变单片机内部的程序来实现复杂的数模转换问题。快速发展的软件技术和大量出现的软件系列产品，极大地简化了硬件电路。 对于本系统来说,微控制器的选择是系统设计的主要任务之一,在现阶段市场上各种单片机器件中，51系列的微型控制器由于其操作简单，是大多数设计者的首选;像一个性能比较高的控制器如DSP等，由于成本太高基本不被使用；PIC和430等单片机也能够满足本设计的需求,但是对于我们来说，廉价的51已经足够了，为了保证不浪费10，最终决定选择使用STC89C52RC，虽然这款单片机在运行速度上不如16位的单片机，但是对于本系统来说，51单片机丰富的硬件资源已足够完成本系统的设计，而且它的成本最低，可靠性高，并且能最为有效的利用资源，因此选择 STC89C52RC作为本系统的主控芯片是最佳选择。STC89C52RC一款高性能、低成本以及广泛使用的8位主控制芯片，核心处理器单元采用 80C51，这样的处理方式使得STC89C52RC的指令代码可以很好的和51系列单片机兼容，还有8K内部数据储存以及64K外部数据存储，可随意选择机器指令周期11，完全满足本设计的要求。图2-8 单片机(3)复位电路的设计 如图2-9所示为本系统复位电路的设计，复位电路中RST与单片机的RST复位引脚相连，但整个单片机开始正常工作时，晶振起振，系统的时钟作为程序运行的时间基准，在这种情况下，如果单片机的RST引脚持续出现两个周期以上的高电平，则单片机复位，单片机系统内所有状态回到初始状态12。复位电路的具体工作原理为：电阻与电容串联，通过VCC给电容进行缓缓地充电，在一定的时间内，电容两端的电压达到VCC，此时RST引脚的电平状态为低，当按键S2按下时，电容被短路，电容开始迅速的放电，此时的RST引脚电平状态是高电平，但这个状态持续时间高于两个时钟周期时，单片机被复位，当按键松开时，电源VCC又继续通过电阻R2给电容C4充电，RST引脚恢复低电平，单片机继续正常工作，以上即单片机外围复位电路的工作原理13。复位电路的基本功能是：单片机复位电路的设计是为了保证系统的可靠运行，在系统上电的初期，电源供电不稳定，单片机的正常运行可能会受到影响，此时复位电路发挥作用，在上电的初始瞬间，单片机RST引脚保持高电平，直到整个系统的供电稳定后，复位电路的高电平信号被撤销。是单片机复位的方式有很多种，现对其中几种进行简单的介绍：第一是手动复位，所谓手动复位就是按下上述的复位电路的按键达到复位的目的；上述两种复位方式是实际工程中使用最多的方式。图2-9 复位电路(4)时钟电路 选择时钟对于系统功耗十分重要，同时可靠的时钟电路对于整个系统的正常运行也非常重要，51系列单片机的外围电路有很多种设计方式，这里我们采用外部晶振作为系统的时钟参考14。STC89C52RC 单片机和现阶段常用的一些单片机一样，自带了一个片内震荡器，通过XTAL1输入，XTAL2输出，单片机的这两个引脚与外部的11.0592MHz的振荡器以及两个33pf瓷片电容相连15，电路设计如图2-10所示。 图2-10 时钟电路2.1.3 无线传输模块 要实现远距离防盗报警的功能，则需要利用无线传输的方式来实现远距离信息的传输，本系统选用nRF2401无线收发芯片来进行无线传输。 nRF24L01是一款专门用于无线信号传输的收发芯片，由于其使用通用的工作频率，所以这款芯片在世界各地全都适用。单个收发器包括了很多功能模块，因此其工作可靠且功能强大。NRF24l01使用SPI接口和单片机进行通信，现阶段使用的所有单片机都带有SPI，所以NRF24l01可以很方便的与多数单片机相连完成数据的输出，实现双机通信16。 NRF24l01是一款超低功耗的无线收发模块，其工作电流很小，一般正常工作时的电流只有十几毫安，由于它的这个特点使得该模块可以应用于很多领域。如鼠标、防盗报警系统等。其性能参数如下：1）小体积，QFN20 4x4mm封装；2）NRF24l01工作电压一般选择1.9V3.6，其典型工作电压是3.3V，但该模块也可与51等5V单片机系统连接使用；3）可以工作在相对较宽的温度范围内：-40+80；4）能够工作在很高的频率范围内：2.400GHz2.525GHz；5）有4中发射功率可供用户选择：0dBm、-6dBm、-12dBm和-18dBm；6）该模块一共引出8个脚，第一、二脚为模块供电，其余6个脚进行数据的传输；7）数据包每次可传输132Byte的数据；8）预留SPI接口，可以方便的与各类单片机相连进行数据传输17；2.1.4 终端报警模块 终端报警即在用户端对葡萄园警情进行警示，主要包括LCD1602液晶显示屏以及蜂鸣器，完成声音报警以及显示报警地点的任务。图2-11 终端报警总电路(1)液晶显示模块选型 由于一般葡萄园的面积都比较大，为了及时阻止偷盗、减少损失，将葡萄园依次分为A区、B区、C区、D区等，在终端通过液晶显示屏迅速掌握警情发生的位置，达到更高效的防盗效果。选用LCD1602为该系统的终端显示屏。 LCD1602 是一种常见的液晶显示器，由于其工作模式简单、价格低廉，所以使用范围十分的广泛18。1602不可以显示汉字，但可以用来显示各类字符。由5V 电压驱动，能够显示两行一共32个字符，只有并行接口，无串行接口。1602可以直接与单片机相连，所需外围电路简单，单片机可以通过对液晶显示器写命令和写数据完成对液晶显示模块的控制19。 LCD1602 液晶显示模块的特性如下：1)1602显示模块是以两行16 个点阵字符组成；2)3.3V或5V工作电压，对比度可调，低功耗、长寿命、高可靠性；3)显示器内部自带复位功能；4)可以识别自带的清屏、显示等控制指令20；5)有80字节的空间用于存储显示字符；(2)液晶显示电路 液晶显示模块电路如图2-12所示。接口电路说明如下：LCD1602 的 7-14脚通过 10K 的排阻与单片机 P0 口相连21，单片机的 P2.6、P2.5、P2.7口分别接 LCD1602 的 4 脚、5 脚、6 脚，LCD1602的第一、二脚为显示器的供电引脚，第三脚接一个20K的电位器来调节显示器的亮度。图2-12 单片机与液晶显示器接口电路(3)声光报警电路 图2-13为声光报警电路，其构成比较简单。左图为单片机与蜂鸣器接口电路，它由三极管、电阻和蜂鸣器三者组成，发光二极管和电阻组成，主控芯片通过它的P2.3口为蜂鸣器提供控制控制信号，图2-13所示即为整个防盗报警系统的声光报警模块。P2口的低三位提供控制信号，控制LED灯的亮灭，P2.3口控制NPN型三极管的通断来控制蜂鸣器报警22。图2-13 声光报警电路2.1.5系统电源 供电单元对于系统的正常工作相当重要，因此必须考虑的问题就是电源的选用。有很多种供电方式可供我们选择，最常见的是使用电池供电和适配器供电。由于51系列芯片和无线收发芯片的工作电压都为5V，所以我们选择市场上购买的5V适配器作为系统的电源。但是使用后发现市场上的适配器基本都不能精确地提供5V电压，最后我们选择使用电池供电。电池供电则可以避免纹波效应，并且可以持续的为系统供电。综上选择9V电池通过7805稳压模块输出5V电压作为系统电源。 2.2 系统软件设计 单片机为该防盗报警系统的主控制器，传感器检测系统采集的外界信号经过74LS04进行信号调理，将调理后的电平状态传输到主控芯片通过多路选择进行判断处理23，然后控制无线收发模块的发送与信息接收，当无线模块接收到信号后，主控芯片输出高低电平控制声光报警模块以及液晶显示模块动作，进行报警并显示发生报警的位置。系统软件设计主要是对主程序、控制程序、采样程序、无线传输模块程序和显示程序的设计编写。2.2.1主程序设计 主程序里主要需要完成的工作是：要完成系统初始化以及实现各个子模块的调用，将其成为一个整体。主程序流程路如下：图2-14 主程序流程图2.2.2远端警情采集控制模块程序设计 单片机通过多路选择对葡萄园各个区域的传感器检测信号进行轮流取样，一旦有目标信号输入，则控制声光报警模块动作并向无线收发模块发送命令。图2-15报警信号采集模块程序流程图2.2.3无线传输模块程序设计 在单片机的命令下无线收发芯片NRF24L01进行远距离的信号传输，并将信号传输给接收机，让接收机进行动作。图2-16 NRF24l01模块程序流程图2.2.4液晶显示模块程序设计 单片机控制液晶显示模块初始化，并且根据传输的信号判断具体报警位置，然后在液晶显示屏上显示，方便用户采取措施以减少损失。图2-17 液晶显示模块程序3 系统调试3.1 nRF24l01无线模块调试nRF24l01无线传输模块有多种工作模式，其中包括：第一，它可以实现PC机与PC机之间的双向通信；第二，nRF24l01可以实现PC机与单片机之间的双向通信；第三，使用nRF24l01可以实现两片单片机之间的通信。上述几种方式是nRF24l01无线收发模块最常见的工作模式，本系统设计所使用的nRF24l01是让其工作在第三种模式，即实现两个单片机之间的通信24。nRF24l01无线模块在调试时有两点需要注意，第一，nRF24l01是收发双发都需要编程来控制的，这对调试就提出了一定的要求，当整个系统搭建完成时，一个模块一个模块的调，切记不要两个模块一起调试，因为如果两块一起调试时，如果通信不成功，很难确定是发送模块的问题还是接受模块的问题。第二，nRF24l01要求的供电电压是1.9V-3.6，而本系统所使用的单片机系统电源为5V，所以如果直接对24l01进行供电可能会导致模块的烧毁，但是由于51单片机的输出电流很低，所以也可直接用5V对其供电25。图3-1是无线收发模块的调试图，当P3.0检测到低电平时，无线发射模块发送一个字符，当接收模块接收到该字符时用液晶显示接收到信号的位置。图3-1无线收发模块的调试图3.2 震动位移传感器模块调试本系统所使用的振动位移传感器是SW-420 常闭型震动传感器，本模块可用于各种震动触发的领域，该模块输出信号干净，如果与继电器相连不会造成继电器的误触发26。SW-420 常闭型震动传感器有三个接口，一个接电源的正一个接电源的负，还有一个脚输出数字信号0和1。当系统不震动时输出引脚输出低电平，模块上的绿色指示灯亮，当系统震动时输出引脚输出高电平，此时模块上的绿色指示灯不亮。图3-2是振动位移传感器模块的调试图。图3-2震动位移传感器模块调试图3.3 液晶显示模块调试本系统使用的显示模块是LCD1602,1602可以显示字母、符号，并且LCD1602操作简单、成本较低，符合本系统的设计要求。本系统使用P0口作为向1602传输数据的数据口，P2口的高三位用来控制1602的使能与读写。图3-3是液晶显示模块的调试图。图3-3液晶显示模块调试图3.4 红外热释电检测模块人体有恒定的体温，所以会发出恒定波长的红外线，热释电红外检测模块就是通过检测人体发出的红外线来工作的，单独的传感器模块检测距离有限，所以一般在使用时都会在热释电探头前加一个菲涅尔透镜以增加该模块的检测距离。红外热释电检测模块的检测距离在7米以内，检测角度小于120度，并且该模块的检测时间以及输出时间都可以通过调节电位器来调节，当该模块检测到人体时输出由高电平变为低电平。图3-4人体红外检测模块调试图3.5 声光报警模块的调试本系统的声光报警模块使用蜂鸣器与LED等模拟声光报警系统。当人体红外检测模块与震动位移传感器模块同时检测输入信号时，声光报警模块报警，LED闪烁且蜂鸣器响。图(3-5)所示为声光报警模块的调试图。图3-5声光报警模块的调试图4 结束语 基于防盗报警产品的需求及应用，并结合当前农业生产在社会现状下的实际需求，设计开发了以单片机和无线传输为基础的葡萄园防盗报警系统。 设计选择STC89C52单片机作为总系统的主要控制单元，对葡萄园各个区域的外界入侵信号进行采集处理、控制信号的传输以及报警。单片机将传感器检测模块检测到的目标信号进行判断处理，触发声光报警模块动作，并命令无线收发芯片进行数据传输，控制芯片将引脚收到的电平状态进行判断处理然后触发报警装置报警并通过1602显示确定具体地点。该系统的设计研究完成了以下任务： 1)将无线传输应用到了系统当中，完成了远距离防盗报警功能。 2)远端和终端模块完全分离，易于安装维护。 3)建立以单片机为控制中心，震动位移传感器与人体感应传感器共同检测，将采集到的偷盗信息分别传输给远端控制模块以及终端控制模块，实现在远端和终端均发出灯光报警信号和语音报警信号。 4)软件设计时将各个模块明确分开，方便调试和扩展。 本设计还存在一些不完善的地方需要改进： 1)在警情采集模块，要以葡萄园实地情况为基础进行分区并按照需求增加两种传感器的数量，同时对程序在多路选择部分进行改进，使报警准确率提高。 2)在无线传输部分，可以考虑使用蓝牙进行信号传输，操作更加简单。3)进一步研究设计系统的供电电源以及提高抗干扰能力的最优方式。 智能化已经成为了当代社会人类生活的基本需求，本系统针对葡萄园这一特定的环境，提出了防盗报警的基本思路并基本实现了防盗报警的智能化，但如果要在实际中应用仍存在一定的局限性，需要后续继续研究，逐步在各个方面完善该系统。 致谢 在即将毕业之际，我要感谢我的学校南京农业大学，给我提供良好学习环境和实验场所，并且给予我优等的教育。在此次毕