農(nóng)村大牲畜防盜設(shè)備

1、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2015-2016年度本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目報(bào)告書(shū)課題名稱000000000000農(nóng)村大牲畜防盜設(shè)備00000000000000學(xué) 院000000000000000機(jī)電工程學(xué)院00000000000000000專業(yè)班級(jí)00000000000電子信息工程2013-1班0000000000000小組成員00000000朱創(chuàng)、徐朝紅、周智鵬、宋銀平000000000學(xué) 號(hào)01304101025、1304101023、1304101027導(dǎo)老師0000000000000000000王永田000000000000000000000撰寫日期：2016年11

2、月06日承 諾 書(shū)我組全體成員承諾，本項(xiàng)目完成過(guò)程中我組成員在王永田老師指導(dǎo)下完成所選課題項(xiàng)目，自主完成本次設(shè)計(jì)、資料查找和課題實(shí)施、成果（系統(tǒng)）交流研究報(bào)告撰寫等工作。小組負(fù)責(zé)人簽字： 孫浩 宸 時(shí) 間 ：2016年6月12日目 錄0 摘要11 引言21-1 我們的“好朋友”21-2 耕牛的沒(méi)落21-3 保護(hù)朋友，刻不容緩22 課題理論42-1 單片機(jī)42-1-1 AT89S5142-1-2 AT89S51引腳52-1-3 Keil C51 軟件52-1-4 時(shí)鐘電路62-1-5 計(jì)數(shù)器62-2 通信技術(shù)82-2-1 調(diào)制82-2-2 傳輸介質(zhì)82-2-3 解調(diào)92-2-4 無(wú)線電波92-3

3、 其他器件及原理102-3-1 發(fā)光二極管（LED）102-3-2 電阻器及色環(huán)讀數(shù)102-3-3 電容器及其特點(diǎn)112-3-4 中周122-3-5 三極管123 課題設(shè)計(jì)143-1 整體思路143-2 發(fā)射部（牲畜佩戴）設(shè)計(jì)143-2-1 發(fā)射部電路設(shè)計(jì)143-2-2 項(xiàng)圈設(shè)計(jì)153-3 接收部設(shè)計(jì)153-3-1 接收部電路設(shè)計(jì)153-3-2 接收部安裝163-4 報(bào)警部設(shè)計(jì)163-4-1 報(bào)警電路設(shè)計(jì)163-4-2 報(bào)警裝置安裝164 程序分析及測(cè)試174-1 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)174-1-1 發(fā)射部51芯片程序174-1-2 接收部51芯片程序175 設(shè)備運(yùn)行與討論195-1 設(shè)備運(yùn)行情況1

4、95-2 討論結(jié)果196 結(jié)語(yǔ)20參考文獻(xiàn)211農(nóng)村大牲畜防盜設(shè)備摘要：隨著現(xiàn)代通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化正日益融入人們的生活之中。人們?cè)谏钏健⑥r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居住條件不斷提升與改善的基礎(chǔ)上，對(duì)生活、工作的質(zhì)量提出了更高的要求，智能化農(nóng)業(yè)、智能牧業(yè)與防盜就是在這一背景下產(chǎn)生的，而且其需求日益增長(zhǎng)，智能化的內(nèi)容也不斷有新的概念融入。關(guān)鍵詞：通信 農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 防盜 智能化1 引言1-1 我們的“好朋友”我國(guó)自古以來(lái)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，自我們祖祖輩輩的生活與生命里，土地是他們唯一的依賴。而在繁重的體力農(nóng)業(yè)期間，有一個(gè)詞與土地緊緊相連，有一種物成為了農(nóng)民最好、也

5、是最不可或缺的朋友，那就是牲口。牲口，一般指大型家養(yǎng)牲畜，如馬、牛、驢、騾等動(dòng)物，又因在實(shí)際生產(chǎn)生活中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)牲畜體力、耐力方面要求較高，飼養(yǎng)成本也有限制，牛這一吃苦耐勞，膘肥體壯的生物脫穎而出，成為人們不可或缺的伙伴。主張牛耕的提出是始于西漢時(shí)期，據(jù)漢書(shū)。食貨志載：西漢武帝時(shí)，搜粟都尉趙過(guò)在陜、甘一帶推廣牛耕和“以人挽犁”，提倡“代田法”，進(jìn)而各郡“遣令長(zhǎng)、三老、力田及父老善田者受田器，學(xué)耕種養(yǎng)苗狀”。這確實(shí)是我國(guó)史籍明載的第一次大規(guī)模推廣牛耕技術(shù)，東漢的王景、任延繼續(xù)在廬江郡、九真郡推廣，因而后漢書(shū)。五行志開(kāi)始有“牛疫”的記載。這表明西漢中葉以后的一段時(shí)間，由北到南，已廣泛地推廣牛耕

6、。江蘇徐州、山東滕縣、陜西綏德出土的漢代牛耕畫(huà)像石，更是生動(dòng)而真實(shí)的記錄。1其后，耕牛更是被廣大人民所接受，歷來(lái)百姓的夢(mèng)想生活變?yōu)榱恕袄掀藕⒆訜峥活^，有田有犁一頭?！?。就連歷來(lái)文人墨客也對(duì)牛做過(guò)很高評(píng)價(jià)。如現(xiàn)代詩(shī)人葉千華先生曾作詠耕牛三首，“為民服務(wù)為人勤，任勞任怨系本分。模范不是誰(shuí)能做，無(wú)私奉獻(xiàn)贊精神?！本渚滟潛P(yáng)耕牛無(wú)私奉獻(xiàn)，任勞任怨的精神。1-2 耕牛的沒(méi)落隨著農(nóng)村聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的實(shí)行,耕牛于上世紀(jì)八十年代初逐步實(shí)行了作價(jià)到戶、保本保值的責(zé)任制。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐,對(duì)耕牛生產(chǎn)有何促進(jìn)與影響,按山區(qū)、丘陵和平畈的不同地理?xiàng)l件分別作了一次抽樣調(diào)查。目前耕牛生產(chǎn)情況是: 耕牛實(shí)行作價(jià)到戶以后,扭轉(zhuǎn)了

7、耕牛自六八年以來(lái)連續(xù)十五年下降的局面。2由于我省農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不高,耕牛的需要量很大。然而,我省耕牛數(shù)量與農(nóng)田對(duì)耕牛的需要極不相適,矛盾十分突出。據(jù)統(tǒng)計(jì),1982年全省耕牛存欄300.49萬(wàn)頭,其中役牛為224.3萬(wàn)頭。而全省耕地面積為5,577.3萬(wàn)畝,平均每頭役牛負(fù)擔(dān)25畝耕地。3耕牛在農(nóng)耕時(shí)代,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要?jiǎng)恿?是可再生的農(nóng)業(yè)能源,被譽(yù)為"吃草的拖拉機(jī)"它為種植業(yè)提供大量?jī)?yōu)質(zhì)肥料,一頭400 kg體重的耕牛年產(chǎn)糞肥10 000 kg之多,相當(dāng)于氮磷鉀肥97.36 kg,無(wú)異于一座活的"有機(jī)肥料廠",是用地養(yǎng)地的法寶。它役用能力散失后還可以將自

8、己的軀體貢獻(xiàn)給人類食、用,真可謂"鞠躬盡瘁。但是這個(gè)農(nóng)民眼中的寶,隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,耕牛失去了古老的用武之地,養(yǎng)殖效益下滑、養(yǎng)殖數(shù)量銳減。41-3 保護(hù)朋友，刻不容緩據(jù)陜西廣播電視臺(tái)第一新聞2015年11月19日?qǐng)?bào)道新聞冬季農(nóng)村注意防盜 小心家養(yǎng)牲畜被“順手牽羊”，“每年冬季，在一些郊縣農(nóng)村，家禽家畜被偷的案件時(shí)有發(fā)生?！薄霸谝恍┺r(nóng)村地區(qū)，就有人打起了家養(yǎng)牲畜的主意，有的小偷竟然趁著夜深人靜在農(nóng)戶墻上鑿個(gè)大洞，將家畜偷走?！?村子里養(yǎng)這些家畜的大都是年齡大的或者是沒(méi)有外出務(wù)工的留守人員，看養(yǎng)家畜是他們生活的主要來(lái)源，家畜被盜這種事對(duì)他們來(lái)講可以說(shuō)損失很大。農(nóng)戶應(yīng)該如何防盜，避免這

9、樣的事情發(fā)生，民警建議家畜養(yǎng)殖戶最好安裝監(jiān)控設(shè)施，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，也可以給公安機(jī)關(guān)提供破案線索。在我國(guó)北方廣大的農(nóng)村地區(qū)，以牛、驢、騾為主要對(duì)象的大牲畜被盜案件時(shí)有發(fā)生，特別是在冬春農(nóng)閑季節(jié)，該類案件的發(fā)案率非常高，這不僅直接損害了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)利益，也誘發(fā)許多不安定因素。因此采取有效技術(shù)手段加強(qiáng)對(duì)大牲畜的安全管理很有必要。2 課題理論2-1 單片機(jī)單片機(jī)就是在一塊半導(dǎo)體硅片上，集成了中央處理單元（CPU)、儲(chǔ)存器（RAM、ROM）、并行I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘電路及系統(tǒng)總線的用于測(cè)控領(lǐng)域的微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。單片機(jī)重要應(yīng)用于測(cè)控領(lǐng)域。由于單片機(jī)在使用時(shí)，通常處于測(cè)控系統(tǒng)的核心

10、地位并嵌入其中，所以國(guó)際上通常把單片機(jī)稱為嵌入式控制器（Embedded MicroController Unit,EMCU）或微控制器（MicroController Unit,MCU）。而在我國(guó)，大部分工程技術(shù)人員則習(xí)慣于使用“單片機(jī)”這一名稱。62-1-1 AT89S5151單片機(jī)的代表產(chǎn)品。MCS-51單片機(jī)是美國(guó)INTE公司于1980年推出的產(chǎn)品，它的結(jié)構(gòu)先進(jìn)，功能強(qiáng)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加電路單元和指令,指令數(shù)達(dá)111條，MCS-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與MCS-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行

11、理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。MCS-51以其典型的結(jié)構(gòu)和完善的總線專用寄存器的集中管理，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統(tǒng)，堪稱為一代“名機(jī)”，為以后的其它單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。近年來(lái)C51獲得了飛速的發(fā)展，C51的發(fā)源公司INTEL由于忙于開(kāi)發(fā)PC及高端微處理器而無(wú)精力繼續(xù)發(fā)展自己的單片機(jī)，而由其它廠商將其發(fā)展，最典型的是PHILIPS和ATML公司，ATMEL公司推出的AT89Cxx系列兼容C51的單片機(jī)，完美地將Flash(非易失閃存技術(shù))EEPROM與80C51內(nèi)核結(jié)合起來(lái)，仍采用C51的總體結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，F(xiàn)lash的可反擦寫程序存儲(chǔ)器能有效地降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用，并能使單片機(jī)作多次重復(fù)使用

12、。AT89S51的外圍部件和特性如下：8位微處理器（CPU)；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器（128B RAM)；程序儲(chǔ)存器（4KB Flash ROM)；4個(gè)8位可編程并行I/O口；1個(gè)全雙工的異步串行口；2個(gè)可編程的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；1個(gè)看門狗定時(shí)器（WDT）；5個(gè)中斷源、中斷向量；26個(gè)特殊功能寄存器（SFR）；具有低功耗模式，且具有中斷恢復(fù)模式；3個(gè)程序加密鎖定位。2-1-2 AT89S51引腳AT89S51多采用40只引腳封裝，共分為三大類：1，電源及時(shí)鐘引腳VCC、VSS；XTAL1、XTAL2；2，控制引腳；3，I/O口引腳P0、P1、P2與P3口，為4個(gè)8位I/O口引腳。圖2.1 AT89S5

13、1雙列直插封裝方式的引腳82-1-3 Keil C51 軟件Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（Vision）將這些部分組合在一起。2006年1月30日ARM推出全新的針對(duì)各種嵌入式處理器的軟件開(kāi)發(fā)工具，集成Keil Vision3的RealView MDK開(kāi)發(fā)環(huán)境。RealView MDK開(kāi)發(fā)工具Keil Vision3源自Keil公

14、司。RealView MDK集成了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)，包括Keil Vision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境與RealView編譯器。支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器，自動(dòng)配置啟動(dòng)代碼，集成Flash燒寫模塊，強(qiáng)大的Simulation設(shè)備模擬，性能分析等功能，與ARM之前的工具包ADS等相比，RealView編譯器的最新版本可將性能改善超過(guò)20%。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，Vision與Ishell分別是C51 for Windows 和for Dos 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后

15、分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.obj）。目標(biāo)文件可由LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.abs）。abs文件由OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的hex 文件，以供調(diào)試器dScope51 或tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。7Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)

16、更加深刻。2-1-4 時(shí)鐘電路AT89S51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1（19腳），輸出端為引腳XTAL2（18腳）。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電路，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。下圖9所示為AT89S51內(nèi)部時(shí)鐘方式的電路。2-1-5 計(jì)數(shù)器AT89S51的定時(shí)器計(jì)數(shù)器有兩個(gè)：T0和T1。T0由特殊功能寄存器TH0、TL0構(gòu)成，T1由TH1和TL1構(gòu)成。T0與T1均具有定時(shí)、計(jì)數(shù)兩種工作模式，4種工作方式，且都屬于增1計(jì)數(shù)器。此外，其內(nèi)部還有一個(gè)8位的定時(shí)器方式寄存器TMOD和一個(gè)8位的定時(shí)控制寄存器TCON。這些工作方式；TCON主要是用于

17、控制定時(shí)啟動(dòng)停止，此外TCON還可以保存T0、T1的溢出和中斷標(biāo)志。TMOD的高4位用控制于T1，低4用于控制T0，每一位的具體作用如下：GATE：門控制位。GATE和軟件控制位TR0（或TR1）、外部引號(hào)的狀態(tài),共同控制定時(shí)器計(jì)數(shù)器的打開(kāi)或關(guān)閉。C/：定時(shí)器計(jì)數(shù)器選擇位。C/1，為計(jì)數(shù)器方式；C/0，為定時(shí)器方式。M1/M0：工作方式選擇位，定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作方式由M1、M0設(shè)定。在使用AT89S51的定時(shí)器計(jì)數(shù)器之前，一般完成以下幾個(gè)步驟：1，確定定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式，對(duì)TMOD賦值；2， 計(jì)算定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值，對(duì)TH0、TL0或TH1、TL1賦值；3，開(kāi)放CPU、定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，對(duì)IE

18、中的EA、ET0、ET1賦值；4，啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器，對(duì)TCON中TR1或TR0位賦值。在不同工作方式下計(jì)數(shù)器位數(shù)不同，最大計(jì)數(shù)值也不同。現(xiàn)假設(shè)最大計(jì)數(shù)值為M，那么各方式下的最大值M值如下：方式0：M=213=8192方式1：M=216=65536方式2：M=28=256方式3：定時(shí)器0分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，所以兩個(gè)M均為256。因?yàn)槎〞r(shí)器/計(jì)數(shù)器是作“加1”計(jì)數(shù)，并在計(jì)數(shù)滿溢出時(shí)產(chǎn)生中斷，因此初值X可以這樣計(jì)算：X=M-N/(12/fosc) 其中N為定時(shí)時(shí)間，fosc為晶振頻率。在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常采用16位的方式1，下面以16位的方式1說(shuō)明如何確定初值。例如，T0選用方式1用于定時(shí)，外接晶振頻率

19、12MHz，定時(shí)時(shí)間為10ms，計(jì)算過(guò)程如下：方式1時(shí)，M=65536，定時(shí)時(shí)間N=10(-3)s，fosc=12MHz=12*106 HzX=M-N/(12/fosc)=65536-10*10-3 /(12/12*106)=65536-10000=55536=D8FO拆分X的高八位D8送TH0，低八位F0送TL0。2-2 通信技術(shù)通信技術(shù)，又稱通信工程（也作信息工程、電信工程，舊稱遠(yuǎn)距離通信工程、弱電工程），是電子工程的重要分支，同時(shí)也是其中一個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科。該學(xué)科關(guān)注的是通信過(guò)程中的信息傳輸和信號(hào)處理的原理和應(yīng)用。通信工程研究的是，以電磁波、聲波或光波的形式把信息通過(guò)電脈沖，從發(fā)送端 （信源）

20、傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)接受端（信宿）。接受端能否正確辨認(rèn)信息，取決于傳輸中的損耗功率高低。信號(hào)處理是通信工程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其包括過(guò)濾，編碼和解碼等。2-2-1 調(diào)制信號(hào)調(diào)制是使一種波形的某些特性按另一種波形或信號(hào)而變化的過(guò)程或處理方法。在無(wú)線電通信中，利用電磁波作為信息的載體。信息一般是待傳輸?shù)幕鶐盘?hào)（即調(diào)制信號(hào)），其特點(diǎn)是頻率較低、頻帶較寬且相互重疊，為了適合單一信道傳輸，必須進(jìn)行調(diào)制。所謂調(diào)制，就是將待傳輸?shù)幕鶐盘?hào)（調(diào)制信號(hào)）加載到高頻振蕩信號(hào)上的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是將基帶信號(hào)搬移到高頻載波上去，也就是頻譜搬移的過(guò)程，目的是把要傳輸?shù)哪M信號(hào)或數(shù)字信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)母哳l信號(hào)。人耳能聽(tīng)到的聲

21、音的頻率范圍大約在300Hz到3000Hz間，通常把這一頻率范圍叫作音頻。聲波在空氣中傳播很慢，約為340m/s,且衰減很快，不會(huì)傳播很遠(yuǎn)。我們知道，交變的電磁場(chǎng)可以利用天線向天空輻射。但要做到有效的輻射，天線的尺寸應(yīng)和電磁波的波長(zhǎng)相比擬音頻的波長(zhǎng)在106105m，要制造尺寸相當(dāng)?shù)奶炀€顯然是不可能的。因此不能直接將音頻信號(hào)輻射到空中。為了減少在傳輸時(shí)的耗損，人們一般是先對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行特殊處理，然后再傳遞。把原始的待傳信號(hào)托附到高頻振蕩的過(guò)程稱為調(diào)制，調(diào)制技術(shù)主要用來(lái)將模擬或數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成特殊的模擬信號(hào)。調(diào)制的種類很多，分類方法也不一致。按調(diào)制信號(hào)的形式可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。用模擬信號(hào)調(diào)制稱

22、為模擬調(diào)制；用數(shù)據(jù)或數(shù)字信號(hào)調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)制。按被調(diào)信號(hào)的種類可分為脈沖調(diào)制、正弦波調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制（如對(duì)非相干光調(diào)制）等，調(diào)制的載波分別是脈沖、正弦波和光波等。正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制（調(diào)幅ASK）、頻率調(diào)制（調(diào)頻FSK）和相位調(diào)制（調(diào)相PSK）三種基本方式，后兩者合稱為角度調(diào)制。102-2-2 傳輸介質(zhì)無(wú)線傳輸介質(zhì)：指我們周圍的自由空間。我們利用無(wú)線電波在自由空間的傳播可以實(shí)現(xiàn)多種無(wú)線通信。在自由空間傳輸?shù)碾姶挪ǜ鶕?jù)頻譜可將其分為無(wú)線電波、微波、紅外線、激光等，信息被加載在電磁波上進(jìn)行傳輸。無(wú)線傳輸?shù)慕橘|(zhì)有：無(wú)線電波、紅外線、微波、衛(wèi)星和激光。在局域網(wǎng)中，通常只使用無(wú)線電波和紅外線作為傳輸介質(zhì)。

23、無(wú)線傳輸介質(zhì)通常用于廣域互聯(lián)網(wǎng)的廣域鏈路的連接。無(wú)線傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于安裝、移動(dòng)以及變更都較容易，不會(huì)受到環(huán)境的限制。但信號(hào)在傳輸過(guò)程中容易受到干擾和被竊取，且初期的安裝費(fèi)用較高。不同的傳輸介質(zhì)，其特性也各不相同。他們不同的特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信質(zhì)量和通信速度有較大影響！2-2-3 解調(diào)解調(diào)是從攜帶消息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息的過(guò)程。在各種信息傳輸或處理系統(tǒng)中，發(fā)送端用所欲傳送的消息對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生攜帶這一消息的信號(hào)。接收端必須恢復(fù)所傳送的消息才能加以利用，這就是解調(diào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。調(diào)制方式不同，解調(diào)方法也不一樣。與調(diào)制的分類相對(duì)應(yīng)，解調(diào)可分為正弦波解調(diào)（有時(shí)也稱為連續(xù)波解調(diào)）和脈沖波解調(diào)。正

24、弦波解調(diào)還可再分為幅度解調(diào)、頻率解調(diào)和相位解調(diào)，此外還有一些變種如單邊帶信號(hào)解調(diào)、殘留邊帶信號(hào)解調(diào)等。同樣，脈沖波解調(diào)也可分為脈沖幅度解調(diào)、脈沖相位解調(diào)、脈沖寬度解調(diào)和脈沖編碼解調(diào)等。從攜帶消息的調(diào)幅信號(hào)中恢復(fù)消息的過(guò)程。這種方式應(yīng)用得最早，現(xiàn)代仍廣泛地用于廣播、通信和其他電子設(shè)備。早期的鍵控電報(bào)是一種典型的調(diào)幅信號(hào)。對(duì)這類信號(hào)的解調(diào)，通?？捎门念l振蕩器(BFO) 產(chǎn)生的正弦振蕩信號(hào)在一非線性器件中與該信號(hào)相乘（差拍）來(lái)實(shí)現(xiàn)。差拍輸出經(jīng)過(guò)低通濾波即得到一斷續(xù)的音頻信號(hào)。這種解調(diào)方式有時(shí)稱為外差接收。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)可以不用拍頻振蕩器。調(diào)幅信號(hào)中的載波實(shí)際上起了拍頻振蕩波的作用，利用非線性元件

25、實(shí)現(xiàn)頻率變換，經(jīng)低通濾波即得到與調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出。這種方法屬于非相干解調(diào)。112-2-4 無(wú)線電波無(wú)線電波是一種電磁波，以橫波的形式傳播。類似于池塘的波紋，在傳播過(guò)程中波的能量會(huì)逐漸減弱。在不同的波段內(nèi)的無(wú)線電波具有不同的傳播特性。頻率越低，傳播損耗越小，覆蓋距離越遠(yuǎn)，繞射能力也越強(qiáng)。但是低頻段的頻率資源緊張，系統(tǒng)容量有限，因此低頻段的無(wú)線電波主要應(yīng)用于廣播、電視、尋呼等系統(tǒng)。高頻段頻率資源豐富，系統(tǒng)容量大。但是頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近，繞射能力越弱。另外，頻率越高，技術(shù)難度也越大，系統(tǒng)的成本相應(yīng)提高。2-3 其他器件及原理2-3-1 發(fā)光二極管（LED）是半導(dǎo)體二極管

26、的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換

27、為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。發(fā)光二極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)接電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長(zhǎng)，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。LED只能往一個(gè)方向?qū)ǎㄍ姡?，叫作正向偏置（正向偏壓），?dāng)電流流過(guò)時(shí)，電子與空穴在其內(nèi)復(fù)合而發(fā)出單色光，這叫電致發(fā)光效應(yīng)。與白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流

28、很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。LED使用低壓電源，供電電壓在直流3-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，也有少數(shù)DC36V、DC40V等，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。122-3-2 電阻器及色環(huán)讀數(shù)用電阻材料制成的、有一定結(jié)構(gòu)形式、能在電路中起限制電流通過(guò)作用的二端電子元件。阻值不能改變的稱為固定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。理想的電阻器是線性的，即通過(guò)電阻器的瞬時(shí)電流與外加瞬時(shí)電壓成正比。一些特殊電阻器，如熱敏電阻器、壓敏電阻器和敏感元件，其電壓與電流的關(guān)系是非線性

29、的。電阻器是電子電路中應(yīng)用數(shù)量最多的元件，通常按功率和阻值形成不同系列，供電路設(shè)計(jì)者選用。 電阻器在電路中主要用來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電流與電壓，可作為分流器和分壓器，也可作電路匹配負(fù)載。根據(jù)電路要求,還可用于放大電路的負(fù)反饋或正反饋、電壓-電流轉(zhuǎn)換、輸入過(guò)載時(shí)的電壓或電流保護(hù)元件，又可組成RC電路作為振蕩、濾波、旁路、微分、積分和時(shí)間常數(shù)元件等。電阻的阻值和允許偏差的標(biāo)注方法有直標(biāo)法、色標(biāo)法和文字符號(hào)法。用數(shù)字或色標(biāo)在電阻器上標(biāo)志的設(shè)計(jì)阻值。單位為歐、千歐、兆歐、太歐。將不同顏色的色環(huán)涂在電阻器(或電容器)上來(lái)表示電阻(電容器)的標(biāo)稱值及允許誤差，各種顏色所對(duì)應(yīng)的數(shù)值見(jiàn)下圖。固定電阻器色環(huán)標(biāo)志讀數(shù)識(shí)別

30、規(guī)則如圖所示。讀數(shù)舉例：紅藍(lán)綠黑棕=265*100=265(±1%)2-3-3 電容器及其特點(diǎn)電容器，通常簡(jiǎn)稱其容納電荷的本領(lǐng)為電容，用字母C表示。電容器，顧名思義，是裝電的容器，是一種容納電荷的器件。英文名稱：capacitor。電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路， 能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。任何兩個(gè)彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體（包括導(dǎo)線）間都構(gòu)成一個(gè)電容器。電容器特點(diǎn)：1，它具有充放電特性和阻止直流電流通過(guò)，允許交流電流通過(guò)的能力；2，在充電和放電過(guò)程中，兩極板上的電荷有積累過(guò)程，也即電壓有建立過(guò)程，因此，電容器上的電壓不能突

31、變；電容器的充電：兩板分別帶等量異種電荷，每個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值叫電容器的帶電量。電容器的放電：電容器兩極正負(fù)電荷通過(guò)導(dǎo)線中和。在放電過(guò)程中導(dǎo)線上有短暫的電流產(chǎn)生。3，電容器的容抗與頻率、容量之間成反比。即分析容抗大小時(shí)就得聯(lián)系信號(hào)的頻率高低、容量大小。電容器的作用：耦合：用在耦合電路中的電容稱為耦合電容，在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路，起隔直流通交流作用；濾波：用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容，在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路，濾波電容將一定頻段內(nèi)的信號(hào)從總信號(hào)中去除；退耦：用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容，在多級(jí)放大器的直流電壓供給電路中使用這種電

32、容電路，退耦電容消除每級(jí)放大器之間的有害低頻交連；高頻消振：用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容，在音頻負(fù)反饋放大器中，為了消振可能出現(xiàn)的高頻自激，采用這種電容電路，以消除放大器可能出現(xiàn)的高頻嘯叫；諧振：用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容，LC并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路中都需這種電容電路；旁路：用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容，電路中如果需要從信號(hào)中去掉某一頻段的信號(hào)，可以使用旁路電容電路，根據(jù)所去掉信號(hào)頻率不同，有全頻域（所有交流信號(hào)）旁路電容電路和高頻旁路電容電路；中和：用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機(jī)高頻和中頻放大器，電視機(jī)高頻放大器中，采用這種中和電容電路，以消除自激；定

33、時(shí)：用在定時(shí)電路中的電容器稱為定時(shí)電容。在需要通過(guò)電容充電、放電進(jìn)行時(shí)間控制的電路中使用定時(shí)電容電路，電容起控制時(shí)間常數(shù)大小的作用；積分：用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢(shì)場(chǎng)掃描的同步分離電路中，采用這種積分電容電路，可以從場(chǎng)復(fù)合同步信號(hào)中取出場(chǎng)同步信號(hào)；微分：用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發(fā)器電路中為了得到尖頂觸發(fā)信號(hào)，采用這種微分電容電路，以從各類（主要是矩形脈沖）信號(hào)中得到尖頂脈沖觸發(fā)信號(hào)；補(bǔ)償：用在補(bǔ)償電路中的電容器稱為補(bǔ)償電容，在卡座的低音補(bǔ)償電路中，使用這種低頻補(bǔ)償電容電路，以提升放音信號(hào)中的低頻信號(hào)，此外，還有高頻補(bǔ)償電容電路；自舉：用在自舉電路中的電容器稱為自

34、舉電容，常用的OTL功率放大器輸出級(jí)電路采用這種自舉電容電路，以通過(guò)正反饋的方式少量提升信號(hào)的正半周幅度；分頻：在分頻電路中的電容器稱為分頻電容，在音箱的揚(yáng)聲器分頻電路中，使用分頻電容電路，以使高頻揚(yáng)聲器工作在高頻段，中頻揚(yáng)聲器工作在中頻段，低頻揚(yáng)聲器工作在低頻段；負(fù)載電容：是指與石英晶體諧振器一起決定負(fù)載諧振頻率的有效外界電容。負(fù)載電容常用的標(biāo)準(zhǔn)值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負(fù)載電容可以根據(jù)情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，通過(guò)調(diào)整一般可以將諧振器的工作頻率調(diào)到標(biāo)稱值。132-3-4 中周是中頻變壓器（俗稱中周），是超外差式晶體管收音機(jī)中特有的一種具有固定諧振回路的變壓器，但諧振回

35、路可在一定范圍內(nèi)微調(diào)，以使接入電路后能達(dá)到穩(wěn)定的諧振頻率（465kHz）。微調(diào)借助于磁心的相對(duì)位置的變化來(lái)完成。收音機(jī)中的中頻變壓器大多是單調(diào)諧式，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，占用空間較小。由于晶體管的輸入、輸出阻抗低，為了使中頻變壓器能與晶體管的輸入、輸出阻抗匹配，初級(jí)有抽頭，且具有圈數(shù)很少的次級(jí)耦合線圈。雙調(diào)諧式的優(yōu)點(diǎn)是選擇性較好且通頻帶較寬，多用在高性能收音機(jī)中。晶體管收音機(jī)中通常采用兩級(jí)中頻放大器，所以需用三只中周進(jìn)行前后級(jí)信號(hào)的耦合與傳送。實(shí)際電路中的中周常用BZ1、BZ2、BZ3等符號(hào)表示。在使用中不能隨意調(diào)換它們?cè)陔娐分械奈恢谩?-3-5 三極管三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶

36、體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)， 也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管，（其中，N表示在高純度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電，而p是加入硼取代硅，產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電）

37、。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。對(duì)于NPN管，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e （Emitter）、基極b (Base)和集電極c (Collector)。當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Eb。在制造三極管時(shí)，有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射

38、結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）及基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地越過(guò)發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過(guò)發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流子。143 課題設(shè)計(jì)3-1 整體思路針對(duì)本課題，我組成員做出討論，為實(shí)現(xiàn)牲畜防盜，就要能保證牲畜不會(huì)（主動(dòng)或被動(dòng)）超出飼養(yǎng)區(qū)域，或是說(shuō)當(dāng)牲畜超出飼養(yǎng)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提出報(bào)警信息?；谏鲜鏊悸罚医M認(rèn)為系統(tǒng)應(yīng)滿足幾個(gè)條件：1，系統(tǒng)分塊，即分為子母塊（發(fā)射/接收），獨(dú)立供電，獨(dú)立工作；2，塊間通信，即發(fā)射端與接收端能匹配，也就既需要發(fā)射端與接收端能實(shí)現(xiàn)通信，又要保證接收端能分析識(shí)別出發(fā)射段的發(fā)出信息；3，警報(bào)信息明顯，牲畜

39、丟失是大事，應(yīng)及時(shí)、明確地通知主人；4，合理，本系統(tǒng)是要使用于生活，所以理論基礎(chǔ)滿足，實(shí)際使用也要考慮清楚，應(yīng)符合實(shí)際。針對(duì)系統(tǒng)要求，我組做出如下計(jì)劃：1，設(shè)備分為三部分：發(fā)射部（牲畜佩戴）、接受部（固定）、報(bào)警部（養(yǎng)殖人員住處）；2，塊間通信采用無(wú)線電波通信，主要原因?yàn)椋耗軣o(wú)線通信、可攜帶信息、隨距離增加信號(hào)衰減；3，原始信號(hào)產(chǎn)生與信號(hào)識(shí)別均使用單片機(jī)作為主體；4，牲畜位置狀況采用LED燈表示，直觀醒目；5，發(fā)射部在給牲畜佩戴時(shí)，采用項(xiàng)圈形式，同時(shí)為牲畜舒適和進(jìn)一步防脫落、防破壞，在項(xiàng)圈上添加前腿腿環(huán)。3-2 發(fā)射部（牲畜佩戴）設(shè)計(jì)3-2-1 發(fā)射部電路設(shè)計(jì)本機(jī)發(fā)射部分電路共分為三部分，按設(shè)

40、計(jì)流程可表示為：調(diào)制發(fā)送部分、信號(hào)發(fā)生部分、電源部分。1，調(diào)制發(fā)送部分。該部分的重要作用是信息的傳遞，所以滿足的第一個(gè)條件應(yīng)該是信息能傳出去。由無(wú)線電波的性質(zhì)分類，我們挑選超短波（30300MHz）作通訊。工作電壓1.54.5V。2，信號(hào)發(fā)生部分。采用以AT89S51單片機(jī)為主體，通過(guò)芯片、晶振、電容組成時(shí)鐘電路，產(chǎn)生一個(gè)1000Hz的信號(hào)在P11口輸出到調(diào)制發(fā)送部分。工作電壓3.35.0V。3，（發(fā)射部）電源部分。綜合調(diào)制發(fā)送部分與信號(hào)發(fā)生部分，電源部分采用三節(jié)可充電池供電（4.5V）。該電路設(shè)計(jì)圖如下：3-2-2 項(xiàng)圈設(shè)計(jì)因發(fā)射部總體規(guī)格限制，易做成項(xiàng)圈形式佩戴于牲畜脖子上，故我們有此設(shè)計(jì)

41、想法。具體做法：1，取80cm、30cm、30cm軟管各一根，在80cm軟管壁上，距管子兩端分別15cm、18cm處，打四個(gè)直徑與軟管外徑一致的洞；2，將電源正極到單片機(jī)VCC引腳之間電源線傳入軟管。具體穿法：從80cm管一端傳入，第一個(gè)洞處穿出并穿入一段30cm軟管中，后穿入第二個(gè)洞，同理另一端的兩個(gè)洞和另一根30cm管用線連到一塊，最后電線從80cm管末端穿出；3，用膠槍將軟管連接處密封粘牢。項(xiàng)圈成品大致形狀可參考下圖：3-3 接收部設(shè)計(jì)接收部?jī)纱笾攸c(diǎn)：一，能收到發(fā)射部發(fā)出的無(wú)線電波，并將其解調(diào)出所需要的信息；能對(duì)接收信息作出處理，判斷是否發(fā)出警報(bào)。對(duì)此，我們決定采用類同無(wú)線收音設(shè)備的設(shè)計(jì)

42、思路，對(duì)無(wú)線電波進(jìn)行俘獲解析。解調(diào)結(jié)果輸入單片機(jī)中，由51單片機(jī)做出判斷。3-3-1 接收部電路設(shè)計(jì)該部分為四塊：接收解調(diào)塊、3V電源、信息處理塊、4.5V電源。1，接收解調(diào)塊，負(fù)責(zé)接收無(wú)線電波、解析信息。2，以單片機(jī)為主的信息處理塊，負(fù)責(zé)信息判斷（即統(tǒng)計(jì)50ms內(nèi)是否有大于40個(gè)脈沖出現(xiàn)，有的話繼續(xù)保持，當(dāng)接收不到或接收小于40脈沖時(shí)，報(bào)警）。3，兩路獨(dú)立電源。3-3-2 接收部安裝接收部應(yīng)固定安裝在牛舍中，如墻壁、木樁、窗臺(tái)等位置，同時(shí)視家庭情況引出一510m細(xì)導(dǎo)線到住宿屋內(nèi)（細(xì)導(dǎo)線一端連在接收部單片機(jī)P0.0口，另一端連警報(bào)部的三極管基極）。3-4 報(bào)警部設(shè)計(jì)報(bào)警，是該課題，或該設(shè)備最表

43、象的表達(dá)，也是人們看重的一點(diǎn)。在本設(shè)備中，我組經(jīng)過(guò)商議，決定用聲光組合的方式來(lái)傳遞報(bào)警信息。3-4-1 報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路采用獨(dú)立供電，但使用三極管作為警報(bào)開(kāi)關(guān)。三極管基極與接收部AT89S51芯片的P0.0口鏈接。具體電路如圖所示：3-4-2 報(bào)警裝置安裝顯眼，便于觀察，是報(bào)警裝置安裝的基本要求，一般設(shè)置在床頭，電視旁等位置。4 程序分析及測(cè)試4-1 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)本設(shè)備使用兩片獨(dú)立的AT89S51芯片，因使用不同，故也有不同的被燒錄其中程序。4-1-1 發(fā)射部51芯片程序根據(jù)設(shè)計(jì)設(shè)想，發(fā)射部51芯片的工作為持續(xù)產(chǎn)生一個(gè)1000Hz的信號(hào)，所以程序可設(shè)為：#include<reg51.h> /*加載頭文件*/#define uint unsigned int /*設(shè)置宏*/sbit P0_0=P00; /*位變量定義*/void ms(uint x) /*延時(shí)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)功能為延時(shí)（x/2）ms*/ uint i,j; for(i=x;i>0;i-) for(j=12;j>0;j-); /*晶