基于单片机的入侵者照明系统设计（mbils）外文翻译资料
2022-09-04 07:09
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物理科学国际杂志
6（3）：185-195，20 15，文档号no.psij.20 15.044
国际标准刊号：2348-0130
国际物理科学领域
基于单片机的入侵者照明系统设计（mbils）
M. Olagunju（1） 和 O. a. Alabi（2）
（1）信息与通信技术研究所计算机科学系研究员，尼日利亚夸拉州伊洛林夸拉州理工学院讲师。
- 尼日利亚夸拉州联邦理工学院计算机系讲师。
作者的贡献：这两位作者是合作完成了这项工作。作者M. Olagunju设计研究，写了协议，并写了初稿手稿。作者O. a. Alab管理文献搜索，分析和研究并进行了光谱分析和调控的实验过程。两位作者阅读并通过了最后的手稿。
文章信息：
关键词：10.9734/psij/2015/ 15551
编辑人：（1）西吴，加州州立理工大学机械工程系，圣路易斯奥比斯波，美国。
（2）穆罕默德，布京理工学院，瑞典。
审稿人：（1）Davide Astiaso Garcia，diaee -航天部、罗马大学工程学院的机电与能源工程，意大利。（2）匿名，中国。（3）匿名，法国。（4）匿名，台湾。（5）匿名，印度。
完整的同行评审的历史：
http://www.sciencedomain.org/review-history.php？IID = 1000
amp;id=33amp;aid=8507
2014年12月3日收到
2015年2 月7 日接收
2015年3 月17日出版
摘要：
基于单片机的入侵者照明系统是一种适用于在家庭，办公室，工业，军事区等的自动照明系统的智能系统。这篇文章主要是描述基于单片机的入侵者照明系统的特征。当入侵者出现时，它能激活环境中的光并且通知用户关于入侵者的坐标位置。这个基于芯片AT89C51的单片机和其他电子设计实现了这个目的。它的接口层将采用双向通信，当入侵者阻挡信号路径时，该传感器作为输入装置接收信号并控制程序将从传感器接收到的信号转换为有用信息，同时激活照明系统和打开照相机，这个照相机会捕捉入侵者的图片并将图像存储到外部存储器。这个技术是为了节能和增强目标环境的安全强度而设计出来的。
通讯作者：电子邮件：olamukaila@yahoo.com，kitfad@yahoo.com；
psij Olagunju和alabi；psij，6（3）：185 - 195，20 15；文档号no.psij.2015.044
关键词：入侵者；光敏电阻；双向通信；控制程序。
一、介绍
现在已经有很多不同的工业技术对于入侵者系统安全性和节能模块的研究，这个基于单片机的入侵者系统设计基于简单的布尔逻辑概念，这个概念就是传感器的开关触点可以是打开或者关闭适用于信号处理和信号控制[1]。
家庭，行业和等其他方面的安全性需求逐渐变成了一个重要的优先事项。其后，安全领域技术呈指数方式发展直到发展到今天的地步，一个系统设计中如果安全性和设备需求很低的话很难给人足够的信任。对于最大限度的保证，系统应该在逻辑上包括安全协议的要求，还有可行性，可靠性，鲁棒性需要以满足原型系统设计[2]。
这个防止入侵照明技术需要有逻辑的人在装有去测量桥的安全性和可能遇到麻烦的地方激活周围光的环境中巡逻。到目前为止，它已经成为了个人，国家甚至国际上最有趣的关注点了。在这项研究中，有三个过程是很重要的，被当做整合技术组件前开辟一个家庭入侵照明系统重要的方面，（1）安装外部灯和增加一个定时器或一个运动检测器设备（2）在所有外部门和窗有装有很强的锁（3）修剪和减少可能引起阻塞的树，尤其是左右门窗。许多家庭的入侵者系统任务是简单容易的项目可提供了很高的安全性[3]。
看科学技术发展的趋势，有不同性质的基于动态系统协议的入侵系统，其中的基本类型的组件是分类如下；
1.1无线防盗报警：
因为该安全报警系统是无线的，所以它能为用户提供很宽的信号覆盖强度，适合用于家庭入侵者系统。这个系统能阻止入侵者进入，并且使得家庭立马获得帮助从而确保家庭安全。
1.2基于微型计算机的安全系统：
这个系统能够识别入侵者并且警告用户有发现入侵者，同时它也将在屏幕上呈现入侵者的位置。
1.3方位感应灯：
方位感应灯系统使得入侵者像车灯下的小鹿一样无力反抗，在一个用户拿着聚光灯的情况下去破门而入是很难的。
1.4访问控制门：
这项技术使得入侵者甚至去了解该场所都很难，更不用提进入办公室或者房子了。通过在房子的周围布上很高的栅栏和安装访问控制门，这个访问控制门能提供很准确的能进出的用户，而且能够从内部进行监控。这个门允许像家人、同事、朋友等用户进出，这个家庭入侵者照明系统能够节约能量和让犯罪分子远离私人或公共场所[4]。
1.5mbils设备框架：
基于单片机的入侵者照明系统是一种呈现全双工通信的进化界面模块，其采用在框架上用块段作为接口描述的单片机设备。
1.6概述dmbils组件：
在上面的图1中，从设计中心中能看出，单片机操作着双向模式，转换并发送智能传感器接收到的数据到输出外设（相机模块和光模块）。方框图包括三个阶段
1.6.1传感器模块：
在本设计中，这个传感器是由触摸传感器，光探测器和黑暗探测器组成，每一个报警传感单元组成了不同类型的入侵检测系统。
、
图1：mibls网络工程内部概述
这个传感器能够被紧密接触的对象激活，这个对象包含有不同的LDR内阻，其中的分压器是用来转换不同的电压的，在这个设计中的电压信号作为NPN晶体管开关的输入。
1.6.2电阻值的选择：
输出电压取决于电阻值，因此它需要一个欧姆表去测量一个传感器电阻的最大值Rmax和最小值Rmin。
在此情形下，Rmin=1.50kOmega;，Rmax=560kOmega;，
从而有hellip;hellip;hellip;hellip;hellip;hellip;（1）
由于MBILS能够从坐标点检测三个不同入侵者的位置，以上操作重复三次就能将输入传递到并行接口状态引脚。
1.6.3晶体管输入状态：
hellip;hellip;hellip;hellip;hellip;hellip;hellip;hellip; （2）
取Vin=5v，R1=4.7kOmega; R2=560kOmega; 得到Vout=4.96V，这个增加了基层电流并驱动晶体管饱和，这个光会改变到物体的距离，照亮的光像人走在一道路程中，我们得到R1=4.7kOmega;，R2=9.5kOmega;所以Vout=0.01V
1.6.4单片机（AT89C51)双工模式：
此设计的规格是AT89C51,正如图2所示，这种单片机有32位I/O口，4个中断，128字节的ROM，16MB带有2个定时器的随机存储器，通常是8051可以编程的大家庭，芯片（AT89C51）能够被编程去接收输入信号，转换并传递到连接到的接口模块[6]。
1.6.5串口中断：
这个8051大家庭用的是mbils设计，具有串行控制（SCON），并且通过写特殊功能寄存器数据X到串行接口来设置数据位（地址位）和波特率，或者读特殊功能寄存器数据R到串行接口，同时这个接口模式要设为1.外部中断1通过外部电路和后面的配置X传输，它能被连接到外部设备像通信接口，内部寄存器如图3所示[7，8]。
1.6.6mbils 周期和频率：
设计中的单片机包含有片上振动器，还需要一个外部时钟去运行它。在大多数情况下，一个石英晶体振荡器被连接到输入引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）来满足设计的要求，石英晶体振荡器被连接到XTAL1和XTAL2脚，这两个脚连接到两个33pF的电容。
每个电容器一侧连接到底正如图4所示，波纹管能确定兼容芯片响应速率的BMONS周期。
如果XTAL=11.0592MHZ,则AT89C51周期为1/11.0592MHZ=1.085mu;s， 1times;90.42ns= 90.42ns，4times;90.42 ns = 361.68 ns
不同的响应时间能被推导出来通过计算适合mbils装置的晶体周期。响应速度需要联系到晶体振荡器的最大振荡周期，12MHZ的芯片需要连接到12MHZ或者更低频率的晶体。同样，一个24MHZ的单片机需要一个振荡频率不超过24MHZ的晶体。当8051连接到晶体振荡器和动起来，通过示波器能很清楚地观察到XTAL引脚的频率。
图2：单片机8051/AT89C51的引脚显示图、
图3:8051/AT89C51单片机的内部寄存器显示
正如[7.9]所叙述的，经过实验后推断AT89C51和DS89C4XO单片机的数字信号处理芯片处理一条程序所花费的时间是不一样的[7，9]。
1.7照明模块：
在设计的输出接口中，继电器是用来控制灯泡照亮环境的，因为继电器是由电磁材料制成的，所以其从单片机中接收数据有单刀单掷和双刀双掷两种调控方式，它的输出接口有三个引脚来控制开关ON和OFF。
COM:它是通用的，经常被连接到NC引脚，它也是开关中可以活动的部分。
NC:它通常是开关关闭的引脚。当继电器线圈关闭时，COM引脚是连接着它的。
NO=它通常是开关打开的引脚。当继电器线圈打开时，COM引脚是连接着它的。
灯泡被连接到继电器和单片机通信接口0（P3.2引脚），一旦继电器从单片机上接收到高强度的信号或者低强度的信号，继电器会分别的打开或者关闭输出端子(NO,COM)。在图5中能看到对这种设计的描述，它显示了单片机AT89C51的单向通信。
在mbils输出设备接口的其它部分有摄像头显示模块，它是用的智能4.5像素来从摄像的角度显示入侵位置。他的电路图设计显示了IP摄像机开放式的终端输出而且它的单片机上的引脚在P0.1脚，其它开放的端口（P3.6和P3.7）被用于光照系统。设计中使用的显示单元使得安全人员和用户更容易地用这个系统去定位入侵者的位置[10]。
图4：晶体振荡器示意图
图5：摄像头和照明模块
1.8电源传输模式：
电源设计规范是将由公用事业单位或者电网中输入的220V(交流)转换为12V/5V(直流)输出电压。这个电源是用的220V/12V的用于转换交流信号的降压器，采用桥式整流二极管in4141整流；其中的电容器（16V/100mu;f，0.01mu;f）被当做滤波器，阻断直流成分，允许交流成分通过；最后的电压调节器LM705是用来调节输出电压到 5V的[11]。这个电源能产生12V的直流电，它常常只用于驱动继电器和调节5V直流电去驱动接口元件（摄像头，分隔层和处理模块），正如图6所示。
1.9 mbils装置的收益：
当移动的物体在探测覆盖区域时，Mbils能检测到未经许可的进入目标环境的移动的物体，进而发送信号到监控中心或者安全模块。监控中心会当担当安全代理人或者所有者的角色，它会接收入侵而发送的警报，而且这个设计会捕捉到受害人记忆中的图片，在必要的时候可以作为调查的证据[10，12]。
1.10设计与分析：
单片机设计中所采用的设计方法和分析方法是基于输入和输出之间的双工通信的。为了让设备效率更高，在分析时我们需要选取正确的组件数值，分析分为四个模块：1电源模块2光探测模块3黑暗探测模块4处理模块5摄像机模块
1.11 光探测器模块的设计：
这个光探测器功能的实现是依靠光敏电阻LDR,这个光敏电阻连接到的是定时器NE555的接口，当入侵者在监控区域用发光设备时，这个光敏电阻就会在黑暗的环境中发现光照，从而使得光敏电阻电阻减小，通过引脚2触发NE555，通过引脚3将输出传递到单片机的高电平引脚中[14]。
光探测器探测入侵者的方法是是将要保护安全的区域保持黑暗，并打开一扇门，所以一旦有光线被探测到，就会激活或者触发摄像头去拍摄照片，或者初始化视频功能去激活光照模块确保清晰的摄影。（如图4所示）
1.12 黑暗探测器的设计模块：
黑暗探测器元件的设计和功能是依靠光敏电阻LDR实现的，光敏电阻连接一个NE555定时器去探测黑暗，当入侵者去阻挡照明点或者投向阴影去阻挡了落到传感器的光线的照射就会激活LDR，进而LDR会发射信号到单片机同时通过引脚 P29激活光照模块，如图11所示[14，15]。
1.13处理器模块的设计：
这个设计用到了连接LDR和光照模块的AT89C51的单片机，单片机处理从LDR传感器中传输过来的信号，和根据输入来设置输出模块（光照模块和摄影模块）。照相机会显示入侵点或者使光照系统能清晰地成
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