GMSK调制解调原理及仿真分析.doc

1、四川师范大学成都学院专科毕业设计GMSK调制解调原理及仿真分析设计学生姓名 刘俊岑学 号 2010208016所 在 系 通信工程系专业名称 计算机通信班 级 2009 级计通班指导教师 万载莲四川师范大学成都学院二一二年五月II 四川师范大学成都学院专科毕业设计I GMSK调制解调原理及仿真分析设计学生：刘俊岑 指导教师：万载莲内容摘要：随着现代通信技术的发展，许多优秀的调制技术应运而生，其中高斯最小频移键控（GMSK）技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法，它具有良好的功率谱特性和较好的抗干扰性能，特别适用于无线通信和卫星通信。目前，很多通信标准都采用了 GMSK 技术，例如，GSM

2、，DECT 等。本文首先介绍了 MSK 的一般原理以及 MSK 的调制解调方法，接着重点对 GMSK 的调制原理和调制方法进行了阐述，然后，研究了 GMSK 的差分解调方法并进行了比较，最后用 Matlab 软件进行仿真及结果分析。 关键词：高斯最小频移键控 调制 差分解调 Matlab四川师范大学成都学院专科毕业设计II Alarm circuit design, microcontroller-based securityAbstract: Along with the development of the communication technology,the mobile commu

3、nication technology has been developing rapidly.A lot of excellent modulation technology has emerged as the times require,Gaussian Minimum frequency shift keying（GMSK）is one of the most outstanding technology in radio communication.It is especially used in radio and satellite communication for its n

4、ice spectrum characteristic and anti-jamming capability. At present , many communication system has employed the GMSK,for instance,the GSM,DECT.In this paper,the MSK which is the base of GMSK was introduced firstly,and then the modulation principle and methods of GMSK was analyzed, and the several d

5、ifferentially demodulation methods of GMSK was studied and compared emphatically.Finally using Matlab software simulate and results analysis.Keywords:Gaussian Minimum Shift Keying Modulation Differential DemodulationMatlab四川师范大学成都学院专科毕业设计III 目 录前言 11 GMSK 简介及工作原理和特点 .11.1 GMSK 简介 .12 GMSK 调制原理 .52.1

6、 GMSK 调制解调的优点及应用 .52.2 GMSK 正交调制基带信号产生原理 53 GMSK 解调 103.1 GMSK 调制解调实现方法 .104 实验结果分析 114.1 原 NRZ 码与解调 NRZ 码 .114.2 I 路成型波与 I 路解调波 .124.3 Q 路成型波与 Q 路解调波 .134.4 GMSK 调制信号的频谱图 134.5 提取载波解调后的信号的频谱图 145 结束语 14参考文献： .16四川师范大学成都学院专科毕业设计1GMSK调制解调原理及仿真分析设计前言 调制是通信系统中提高通信质量的一项关键技术，调制的目的是为了使信号特性与信道特性相匹配。现代通信系统大

7、多数使用的是数字调制技术，这主要是由于数字通信网建网灵活，并且数字加密技术便于集成化。因此，通信系统都在由模拟方式向数字方式转换，这也是移动通信的发展趋势。但是，一般的数字调制技术，如振幅键控（ASK） 、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等都无法满足移动通信的要求。因此，寻找性能优越的高效调制方式以适应现代移动通信的要求，一直是重要的研究课题。 MSK 是连续相位频移键控（CPFSK）中的一种特殊形式。其调制指数 h=0.5，对于正交信号来说，MSK 在一个码元时间 T 类产生最小的频率偏移（假设为相干 解调） 。MSK信号也可视为利用正弦脉冲形成的交错四相相移键控（OQPSK） 。 尽

8、管 MSK 具有包络恒定、占用相对较窄的带宽和能进行相干解调的优点，并且功率谱在主瓣以外衰减较快。但是，在移动通信中，对信号带外辐射功率的限制十分严格，一般要求必须衰减 70dB 以上。由于 MSK 信号仍不能满足这样的要求，因此，针对上述要求，提出了高斯最小频移键控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，GMSK） 。 GMSK 是从 MSK(最小移频键控)发展起来的一种技术，GMSK 调制方式能满足移动通信环境下对邻道干扰的严格要求，它以其良好的性能而被广泛数字蜂窝移动通信系统（GSM）所采用。1 GMSK简介及工作原理和特点1.1 GMSK 简介随

9、着现代通信技术的发展，移动通信技术得到快速发展，许多优秀的调制技术应运而生，其中 GMSK 技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法，它具有良好的功率谱特性和较好的抗干扰性能，特别适用于无线通信和卫星通信，目前，很多通信标准都采用了 GMSK 技术，例如，GSM，DECT 等 。 GMSK 调制方式能满足移动通信环境下对邻道干扰的严格要求，它以其良好的性能而被泛欧数字蜂窝移动通信系统（GSM）所采用。数字调制解调技术是数字峰窝移动通信系统空中接口的重要组成部分。GMSK 是从 MSK(最小移频键控)发展起来的一种技术。四川师范大学成都学院专科毕业设计2MSK 调制实际上是调制指数为 0.5

10、 的二进制调频，具有包络恒定、占用相对较窄的带宽和能进行相干解调的优点。但是 MSK 的带外辐射较高，影响了频谱效率。为了抑制带外辐射、压缩信号功率，可在 MSK 调制器前加入预调制滤波器。GMSK 调制是在 MSK 调制器之前插入高斯低通预调制滤波器这 样一种调制方式1。 高斯滤波最小频移键控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying-GMSK）调制技术是从 MSK（Minimum Shift Keying）调制的基础上发展起来的一种数字调制方式。这是 GSM 系统采用的调制方式。数字调制解调技术是数字峰窝移动通信系统空中接口的重要组成部分。GMSK 调制

11、是在 MSK（最小频移键控）调制器之前插入高斯低通预调制滤波器这样一种调制方式。GMSK 提高了数字移动通信的频谱利用率和通信质量。其特点是在数据流送交频率调制器前先通过一个 Gauss 滤波器（预调制滤波器）进行预调制滤波，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。由于数字信号在调制前进行了 Gauss 预调制滤波，调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤，因此 GSMK 调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用，如现在广泛使用的 GSM（Global System for Mobile communication）

12、移动通信体制就是使用 GMSK 调制方式1。 l979 年由日本国际电报电话公司提出的 GMSK 调制方式。有较好的功率频谱特性，较好的误码性能，特别是带外辐射小，很适用于工作在 VHF 和 UHF 频段的移动通信系统，越来越引起人们的关注。GMSK 调制方式的理论研究已较成熟，实际应用却还不多，主要是由于高斯滤波器的设计和制作在工程上还有一定的困难。 调制前高斯滤波的最小频移键控简称 GMSK，基本的工作原理是将基带信号先经过高斯滤波器成形，再进行最小频移键控（MSK）调制。由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，因此频谱特性优于 MSK 信号的频谱特性。 双极性码元通过高斯滤波器产生

13、拖尾现象，所以相邻脉冲之间有重迭。对应某一码元，GMSK 信号的频偏不仅和该码元有关，而且和相邻码元有关。也就是说在不同的码流图案下，相同码元(比如同为“+1”或“-1”)的频偏是不同的。 通常将高斯滤波器的 3dB 带宽 B 和输入码元宽度 T 的乘积 BT 值作为设计高斯滤波器的一个主要参数。BT 值越小，相邻码元之间的相互影响越大。理论分析和计算机模拟结果表明。BT 值越小，GMSK 信号功率频谱密度的高额分量衰减越快。主瓣越小，信号所占用的频带越窄，带外能量的辐射越小，邻道干扰也越小。 四川师范大学成都学院专科毕业设计3GMSK 信号具有很好的频谱和功率特性，特别适用于功率受限和信道存

14、在非线性、衰落以及多普勒频移的移动突发通信系统。为了适应无线信道的特性，由该调制方式所产生的已调波应具有以下两个特点：第一，包络恒定或包络起伏很小。第二，具有最小功率谱占用率。高斯最小频移键控（GMSK）调制方式正好具有上述特性。GMSK 调制使在给定的带宽和射频信道条件下数据吞吐量最大。GMSK 是当前现代数字调制技术领域研究的一个热点。采用高斯滤波器作调制前基带滤波器，将基带信号成型为高斯脉冲，再进行 MSK 调制，这种调制方式称为 GMSK。由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，经调制后的已调波在 MSK 的基础上进一步得到平滑其相位路径。因此它的频谱特性优于 MSK，但误比特率

15、性能不如 MSK。 在我国数字通信系统中,全数字接收机已经得到了广泛的应用。利用数字化方法设计通信系统中的调制解调技术是实际应用中的一项重要技术。最小高斯频移键控(GMSK)是一种典型的连续相位调制方式,具有包络恒定、频谱紧凑、抗干扰能力强等特点,可有效降低邻道干扰,提高非线性功率放大器的效率,已在移动通信(如 GSM 系统)、航天测控等场合得到广泛应用。1.2 为什么采用 GMSK 调制方式子网选择 nrf2401 射频芯片采用的通信调制方式就是 GMSK,GMSK(Gaussian filtered MSK)调制具有优良的功率谱特性:功率谱旁瓣快衰减快，在对信号频带严格限制的各种数字通信领

16、域中得到广泛的应用。为了躲避干扰，我们需要采取跳频策略，NRF2401 工作在 2.4G 的免费频段，将 2.4G-2.4835Ghz 划分为 125 个信道（而 zigbee只划分为 16 个信道） ，nrf2401 划分的信道多，必然信道带宽就小。为了防止信道之间的干扰，我们采取 GMSK 的调制解调方式。1.3 GMSK 调制方式的工作原理及特点调制前高斯滤波的最小频移键控简称 GMSK，基本的工作原理是将基带信号先经过高斯滤波器成形，再进行最小频移键控(MSK)调制(图 1.3)。由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，因此频谱特性优于 MSK 信号的频谱特性。图 1.3 GMS

17、K调制四川师范大学成都学院专科毕业设计4高斯滤波器的频率传输函数为式中 是与滤波器 3dB 带宽 B 有关的一个系数，其冲激响应为：假设输入数据流为二进制非归零信号，传输速率为 。 为码元宽度，其数学表示式为式中：或-1,其概率分别为 。GMSK 是角度调制信号，已调信号写作：式中：表示 和 的卷积。GMSK 信号的瞬时频率为： 为调制灵敏度，由下式决定：实际上(8)式是使调制指数为 的最大频偏与传信速率的约束关系。四川师范大学成都学院专科毕业设计5双极性码元通过高斯滤波器产生拖尾现象，所以相邻脉冲之间有重迭。由(6)式和(7)式知，对应某一码元，GMSK 信号的频偏不仅和该码元有关，而且和相

18、邻码元有关。也就是说在不同的码流图案下，相同码元(比如同为“+1”或“-1”)的频偏是不同的。相邻码元之间的相互影响程度和高斯滤波器的参数 有关，也就是说和高斯滤波器的 3dB 带宽 B 有关。通常将高斯滤波器的 3dB 带宽 B 和输入码元宽度 T 的乘积 BT 值作为设计高斯滤波器的一个主要参数。BT 值越小，相邻码元之间的相互影响越大。理论分析和计算机模拟结果表明 。BT 值越小，GMSK 信号功率频谱密度的高额分量衰减越快。主瓣越小，信号所占用的频带越窄，带外能量的辐射越小，邻道干扰也越小。2 GMSK调制原理2.1 GMSK 调制解调的优点及应用GMSK 调制具有较好的功率频谱特性与

19、误码性能，最大优点就是带外辐射小，较适用于工作在 VHF 和 UHF 频段的移动通信系统，因此，GMSK 调制在通信领域得到了广泛的应用，例如 GSM 手机通信系统与 AIS 系统就采用这种通信调制方式。目前，GMSK 调制主要有锁相环与正交调制两种实现方式，其中前者在早前得到很大应用，但随着软件无线电的提出，正交调制实现方式逐渐得到广泛的研究与应用。2.2 GMSK 正交调制基带信号产生原理GMSK 是在 MSK 的基础上得到的，GMSK 是连续相位恒包络调制，对载波进行 GMSK调制的时域表达式如下： Wc 为载波的频率，Tb 为数据码元的周期。由上式看出，对输入的二进制码元，MSK 调制

20、后的载波在一个码元宽度内相位线性增加或减少 /2 。实验表明，如果载波的相位变化由线性变为更平滑的曲线时，则可以得到更好的频谱特性。因此在 GMSK 调制前，对二进制码元进行高斯滤波，使被调制载波的相位路径更为平滑，然后再进行 GMSK 调制，这就是 GMSK 调制的基本思想。其载波调制表达式如下：s(t)=coswct+aig(t)dt) （aig(t)dt 的结果即为 /2Tb*t）四川师范大学成都学院专科毕业设计6ai 为非归零二进制码元，g(t)dt 表示二进制码元经过高斯滤波后的积分输出,g(t)为高斯脉冲。对上式进行三角变换得到：s(t)=cos(wct)cosaig(t)dt-s

21、in(wct)sin(aig(t)dt因此采用正交调制实现 GMSK 的基带 I，Q 信号分别为I(t)=cosaig(t)dtQ(t)=sin(wct)sinaig(t)dtGMSK 调制方式，是在 MSK 调制器之前加入一个基带信号预处理滤波器，即高斯低通滤波器，由于这种滤波器能将基带信号变换成高斯脉冲信号，其包络无陡峭边沿和拐点，从而达到改善 MSK 信号频谱特性的目的。基带的高斯低通滤波平滑了 MSK信号 的相位曲线，因此稳定了信号的频率变化，这使得发射频谱上的旁瓣水平大大降低。实现 GMSK 信号的调制，关键是设计一个性能良好的高斯低通滤波器，它必须具有如下特性：有良好的窄带和尖锐的

22、截止特性，以滤除基带信号中多余的高频成分。脉冲响应过冲量应尽量小，防止已调波瞬时频偏过大。输出脉冲响应曲线的面积对应的相位为 /2，使调制系数为 1/2。以上要求是为了抑制高频分量、防止过量的瞬时频率偏移以及满足相干检测所需要的。高斯低通滤波器的冲击响应为 图 2.2-1式中，Bb 为高斯滤波器的 3dB 带宽。该滤波器对单个宽度为 Tb 的矩形脉冲的响应为四川师范大学成都学院专科毕业设计7图 2.2-2当 BbTb 取不同值时，g(t)的波形如图 2.2-3 所示图 2.2-3 高斯滤波器的矩形脉冲响应GMSK 的信号表达式为GMSK 的相位路径如图 2.2-4 所示。四川师范大学成都学院专

23、科毕业设计8图 2.2-4 GMSK的相位路径从图 2.2-3 和 2.2-4 可以看出，GMSK 是通过引入可控的码间干扰（即部分响应波形）来达到平滑相位路径的目的，它消除了 MSK 相位路径在码元转换时刻的相位转折点。从图中还可以看出，GMSK 信号在一码元周期内的相位增量，不像 MSK 那样固定为u960X/2，而是随着输入序列的不同而不同。由式 2.2-4 可得尽管 g(t)的理论是在t范围取值，但实际中需要对 g(t)进行截短，仅取(2N+1)Ts 区间，这样可以证明在码元变换时刻的取值( )( )s 是有限的。这四川师范大学成都学院专科毕业设计9样我们就可以事先制作 Cos（t）和

24、 Sin（t）两张表，根据输入数据读出相应的值，再进行正交调制就可以得到 GMSK 信号，如图 2.2-5 所示图 2.2-5 GMSK数据图图 2.2-6 描述出了 GMSK 信号的功率谱密度。图中，横坐标的归一化频率（ffc）Ts） ，纵坐标为谱密度，参变量 BsTs 为高斯低通滤波器的归一化 3dB 带宽 Bs 与码元长度 Ts 的乘积。BsTs= 的曲线是 MSK 信号的功率谱密度，由图可见，GMSK 信号的频谱随着BsTs 值的减小变得紧凑起来。需要说明的是，GMSK 信号频谱特性的改善是通过降低误比特率性能换来的。前置滤波器的带宽越窄，输出功率谱就越紧凑，误比特率性能变得越差。不过

25、当时，误比特率性能下降并不严重。四川师范大学成都学院专科毕业设计10GMSK信号数据图 2.2-6 GMSK信号的功率谱密度在本实验中，不采用硬件构成高斯低通滤波器进行调制的方法，而是将 GMSK 的所有组合波形数据（高斯滤波后的）计算出来，然后将得到的数据输入 EEPROM 中，最后通过数据（ 、IQ）进行寻址访问，取出相应的 GMSK 成形信号。3 GMSK解调3.1 GMSK 调制解调实现方法GMSK 本是 MSK 的一种，而 MSK 又是是 FSK 的一种，因此，GMSK 检波也可以采用FSK 检波器，即包络检波及同步检波。而 GMSK 还可以采用时延检波，但每种检波器的误码率不同。G

26、MSK 非相干解调原理图如图 3.1，图中是采用 FM 鉴频器（斜率鉴频器或相位鉴频器）再加判别电路，实现 GMSK 数据的解调输出。图 3.1 GMSK解调原理图GMSK 信号的解调与 FSK 信号相似，可以采用相干解调，也可以采用非相干解调方式。本实验模块中采用一种相干解调的方式。带通滤波器限幅器 判决器鉴频器四川师范大学成都学院专科毕业设计11已知： tSMK kI）（ tTs2cotc kQ）（ tTs2intci把该信号进行正交解调可得到：Ik 路 kI）（ tTs2cotc k）（ ts2intci tcos= 21）（ ts+ 41kItT）（ + 41kIT）（ 2 4kQtT

27、sc）（ 2o+ kQtsc）（ 2osQk 路 kI）（ ts2cotc k）（ tTs2intci tcsin= 21kQ）（ tTsin+ 41kItc）（i+ 41kItTsc）（ 2 4ktc）（ 2i+ 41kQtTsc）（ 2sin我们需要的是 kI）（ tTso、 k）（ ti两路信号，所以必须将其它频率成份）（ Tsc2、）（ c2通过低通滤波器滤除掉，然后对 21kI）（ tTsco、 21kQ）（ tsin采样即可还原成 kI、 Q两路信号。将得到的 GMSK 调制信号正交解调，通过低通滤波器得到基带成形信号，并对由此得到的基带信号的波形进行电平比较得到数据，再将此数据经

28、过 CPLD 的数字处理，就可解调得到 NRZ 码。4 实验结果分析4.1 原 NRZ 码与解调 NRZ 码四川师范大学成都学院专科毕业设计124.2 I 路成型波与 I 路解调波四川师范大学成都学院专科毕业设计134.3 Q 路成型波与 Q 路解调波这是将基带信号改成 20Hz 后的实验结果。4.4 GMSK 调制信号的频谱图四川师范大学成都学院专科毕业设计144.5 提取载波解调后的信号的频谱图5 结束语整个专业课程设计中遇到的最大问题就是 FFT 频谱仪的参数设置及仿真参数的设四川师范大学成都学院专科毕业设计15置，总是 solver options 得选择时出问题，把握不好固定步长和可

29、变步长的选择，以及固定步长时连续求解器的选择。经实践证明，GMSK 的调制与解调因选择固定步长Fixed-step,由于传输的是数字信号，所以选择离散求解器（discrete solver） 。设计中主要研究 GMSK 的调制特性，通过不同信噪比时的误码率绘制误码率曲线分析与比较为信号选择合适的调制、解调方式。尽管本设计能完成调制信号频谱、眼图及波形观察以及误码率曲线的绘制，但由于频谱仪参数设置方面的问题，使得频谱图与理想形态有所差别，有待改进。本论文是在万老师的指导下完成的,在论文选题的时候,万老师询问了我们的意见,看我们对哪些方面感兴趣,建议我们选这些方面作为我们毕业设计的主要方向,我从选

30、题到开题报告以及论文的完成都得到了万老师的大力支持和指导,万老师治学严谨,对学生严格要求,通过每周的例会来检查同学的论文完成和准备情况,她对我们给予了莫大的关心和帮助,我要真心的对万老师说一声谢谢,谢谢你对我的严格要求和在毕业设计期间对我的关怀和照顾.感谢班级同学在我毕业设计过程中对我的帮助,感谢学校对我的培养和教育。四川师范大学成都学院专科毕业设计16参考文献：1 王福昌，通信原理M，北京：清华大学出版社，2006、3，页码：P63-P71。 2 吴迪，GMSK 解调理论的研究和无线调制解调器的设计D，山东：东北大学， 2001、6、1，页码：P54-P58，P277-P293。3 王光亮，

31、通信系统原理教程M，西安：西安电子科技大学出版社，2007、3，页码：P167-P185。 4 张平川，现代通信原理与技术简明教程M，北京：北京大学出版社，2006、1，页码：P134-P151。 5 陶亚雄，现代通信原理(第 2 版)M，北京：电子工业出版社，2006、8，页码：P209-P223 6 啜钢、王文博、常永宇、全庆一，移动通信原理与系统(第 2 版)M，北京：北京邮电大学出版社，2009、2，页码：P38-P82。7 熊于菽， GMSK 调制解调技术研究D，重庆：重庆大学，2007、9，页码：P24-P76。8 娄莉，GMSK 数字调制的仿真与分析D，西安：西安石油大学，200

32、4、6，页码：P197-P223。四川师范大学成都学院专科毕业设计毕业设计任务书学生姓名 刘俊岑 学 号 2010208016 指导教师 万载莲系 名 称 通信工程系 专业名称 计算机通信设计题目 GMSK 调制解调原理及仿真分析设计 题目来源 教师指定一、基本任务与要求任务：对 GSMK 调制解调的原理进行解剖，并对其在社会中的应用进行分析与简答。要求： 该设计包括调制解调及原理仿真分析两个部分 设计能完成调制信号频谱、眼图及波形观察以及误码率曲线的绘制系统 设计中主要研究 GMSK 的调制特性，通过不同信噪比时的误码率绘制误码率曲线分析与比较信号选择合适的调制解调方式二、工作内容及时间安排

33、1、选题： 2012 年 01 月 01 日 2012 年 01 月04 日2、开题报告： 2012 年 01 月 05 日 2012 年 01 月10 日3、收集资料、确定实施方案： 2012 年 01 月 11 日 2012 年 02 月11 日4、模块设计与系统设计： 2012 年 02 月 12 日 2012 年 04 月10 日四川师范大学成都学院专科毕业设计5、整理资料、编写设计报告： 2012 年 04 月 11 日 2012 年 04 月21 日6、完成定稿、打印、交付设计报告： 2012 年 04 月 21 日 2012 年 05 月07 日7、评审: 2012 年 05 月

34、 08 日 2012 年 05 月10 日 三、需要提供有关材料1、毕业设计任务书；2、毕业设计开题报告；3、毕业设计实施过程记录表；4、设计报告正文 严格按照四川师范大学成都学院毕业设计规范要求撰写 ；5、毕业设计评审表（指导教师） ；6、毕业设计评审表（评阅人 1、2） ；7、毕业设计成绩登记表。四川师范大学成都学院专科毕业设计毕业设计开题报告学生姓名 学 号设计题目 基于单片机的安全防范报警电路设计四川师范大学成都学院专科毕业设计1、选题背景（含国内外相关研究综述及评价）与意义。随着时代的不断进步, 人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速

35、之客。现在很多小区都安装了智能报警系统, 因而大大提高了小区的安全程度 , 有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光, 有很强的隐蔽性和保密性, 因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。目前，国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，国内防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在 2000 年以后，特别是在 2004 年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。但是与国外厂商相比还有很大差距。就目前市面上装备主要有压力触发式防

36、盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近 80%的市场份额。这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防

37、盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟，产品功能稳定、性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。智能化住宅保安系统具有较高的自动化技术水平及完善的功能，安全性、可靠性高。每个住户单元的防盗、防灾报警装置通过网络系统与小区管理中心的监控计算机连接起来，实现不问断监控。安防报警包括：门禁系统、红外门磁报警、火灾报警、煤气泄漏报警、紧急求助、闭路电视监控、周边防越报警、对讲防盗门系统等。应用十分广泛。四川师范大学成都学院专科毕业设计2、选题研究的方法与主要内容。研究方法：首先进行 AT89C51 单片机搭载热释电红外传感原理的研究，并对其进行模块化设计，再利用仿真实验的工

38、具采用 Proteus、Keil 等软件对开锁过程和报警过程等仿真并进行实验分析。主要内容：介绍 AT89C51 单片机和热释电红外传感器基础上，重点阐述热释电红外传感器探测红外波段并且通过 51 单片机程序控制，进行声光报警并提出具体方案，再对其进行模块化的编程，进而仿真验证。3、研究条件和可能存在的问题。研究条件：电脑一台、Protel 软件、Proteus 软件、Keil 软件、图书馆的图书、网上资料。可能存在的问题：热释电红外传感器无法探测人体红外、对编程知识的欠缺，可能使程序无法通过仿真实现功能。4、拟解决的主要问题和预期的结果。拟解决的主要问题：因为电路设计问题是电压等参数达不到标

39、准热释电红外传感器对外界干扰过于敏感，不能在仿真环境中对目标红外进行感应。预期的结果：经过多次修改、调试。基于单片机的热释电红外传感器在仿真环境中能够完全实现其设计功能。四川师范大学成都学院专科毕业设计5.指导教师意见。指导教师签名： 20 年 月 日四川师范大学成都学院专科毕业设计6、教学单位意见。教学单位负责人签名（公章）： 20 年 月 日毕业设计实施过程记录表学生姓名 学 号设计题目 基于单片机的安全防范报警电路设计开题阶段进展情况记录：根据设计任务书的要求，在图书馆和网上查阅了与设计报告相关的信息，了解了本题目的背景、意义及国内外的现状，并在有这方面设计经验的同学那里了解了红外警报器

40、的发展前景，了解了几种热释电红外报警器的设计方案，完成了开题报告的填写。四川师范大学成都学院专科毕业设计指导教师意见：指导教师签名： 20 年 月 日进展情况记录：在图书馆借了大量有关的书籍，并在网上下了相关资料，还在阅览室里看了一些相关的杂志，还记录了一些重要的东西。通过阅读大量的相关文献，使我对本设计有了更为明确的认识。这样自己就对将要进行的设计报告有了一个大体的框架结构，然后又去找导师沟通，又得到了不少指点，自己在电脑上安装所需软件后来又不断的去熟练软件，然后展开了设计报告的初步撰写。资料收集和实施方案研究阶段指导教师意见：指导教师签名： 20 年 月 日四川师范大学成都学院专科毕业设计

41、进展情况记录：对热释电红外硬件电路进行了反复的设计与修改，然后对四种电路做了一种最佳的选择，并对这种电路做模块化设计与编程，运用 Proteus 软件、Keil 软件进行调试与仿真，不懂的模块参数及时向导师请教，有时也向有经验的同学请教。程序部分得以基本完成。模块和系统设计阶段指导教师意见：指导教师签名： 20 年 月 日整理资料和完成说明书阶进展情况记录：完成初稿并查看以前的资料对初稿中有错的地方进行不断的推敲修改和完善，再交由导师复查，并在导师的指导下对设计报告进行更近一步的完善。最后，对论文的整体格式及排版按照学院的要求进行修改，并认真检查设计报告中是否有错别字、标点符号、图表编号等是否正确。检查开题报告，填写封面，完成附表的填写。最终完成论文的论文书写。