围栏报警系统设计论文

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1整体系统框架

本系统的整体结构框图是各个模块之间通过串口UART进行通信，固定在栅栏周围，最后与计算机相连接，利用上位机软件进行控制，既实时监测每个模块的状态，是否发生报警。

2硬件设计

围栏报警系统是由各个模块共同构成的，本节将具体介绍模块的内部结构。

2.1加速度传感器ADXL344

ADXL344是一款完整的3轴、数字输出加速度测量系统，可选择的测量范围有±2g、±8g、±16g。本设计主要利用ADXL344中的寄存器THRESH_ACT，该寄存器保存活动检测的阈值，当活动事件的幅度值（X、Y、Z轴）大于阈值就会触发活动事件Activity的置位（Activity中断已使能）。以及寄存器THRESH_INACT、TIME_INACT，用于设置静止时的阈值。设置寄存器INT_MAP的值分配相应的中断到INT1或INT2引脚，由单片机中断引脚INT0/INT1控制ADXL344产生的中断，从而判断是否发生报警。

2.2ADXL344通信接口电路

加速度传感器ADXL344既能实现I2C通信也能实现SPI通信，本文单片机C8051F020与ADXL344之间通过串口SPI进行通信，实现了单片机控制及读写加速度传感器。且将加速度传感器的中断引脚INT1/INT2分别与单片机INT0/INT1引脚相连接。

3程序设计

本程序设计主要是实现这两方面的通信，第一、C8051F020与ADXL344之间的SPI通信；第二、模块与模块之间的通信即串口UART0与串口UART1之间数据的相互转发。主要包括四大模块：主程序模块、ADXL344配置模块、SPI通信模块、中断模块。主程序模块包括了初始化和状态查询并发送两部分。ADXL344配置模块主要是对加速度传感器芯片配置。SPI通信模块包括SPI写模块和读模块。中断模块包括串口UART0中断、UART1中断、SPI中断、INT0中断。程序开始初始化直到主函数While(1)循环中进行状态查询，若加速度传感器ADXL344振动值大于活动阈值视为有效触动触发活动中断即单片机外部INT0中断触发（本设计将ADXL344所有的中断分配到单片机INT0引脚上），将报警数据处理后通过串口UART0或UART1回传。若判断UART0接收中断触发，将通过该串口完成对所有模块中ADXL344的数据配置，该模块配置完成后通过UART1下发配置命令到下一级模块（下一级模块通过UART0接收），并且UART0回传该模块的配置状态和通信状态，报警数据将通过该串口回传给前一级模块（前一级模块通过UART1接收）。若判断UART1接收中断触发，也将对所有模块中的ADXL344进行数据配置，该模块配置完成后通过UART0下发配置命令到下一级模块（下一级模块通过UART1接收），并且UART1回传该模块的配置状态和通信状态，报警数据将通过该串口回传给前一级模块（前一级模块通过UART0接收）。其实UART0与UART1接受中断数据处理下发和回传是互逆的过程。

4实验数据

通过串口助手给每个模块下发的配置命令及回传数据。模块中串口0和1的传输速率为57600bps。模块部分配置命令如，有效触动命令为：下发命令(3字节)：0xEE+0x00+0x00；上传命令(4字节)：0xEF+0x00+0x00+0x00。下发命令中0xEE为有效触动命令下发格式，后两字节为模块编号，例如下发0xEE0000，则将对所有模块有效触动进行监测，若下发0xEE0001，只对编号为1的模块的有效触动进行监测。上传命令中0xEF为有效触动命令回传格式，第二、三字节为模块编号，最后一个字节为有效触动次数，若模块没有被振动则回传触动次数为0，如EF000100；若将编号为1的模块振动一次，回传触动次数为1，如EF000101。最后，通过编写上位机应用界面，将报警位置在该界面中进行实时的显示。

5结束语

本文设计的围栏报警系统，极大地降低了生产成本，提升了可靠性，简单而快捷地开发了围栏报警系统，对于实际应用具有重要的意义。

作者:马龙李万苹黎伟单位:西安石油大学