【正文】 .............................29致 謝.......................................................................................................................................30參考 文獻(xiàn)...................................................................................................................................31 第一章 緒論改革開(kāi)放以來(lái)，在城市大發(fā)展的過(guò)程中，大量外地人口涌入城市，給社會(huì)治安帶來(lái)很大壓力。工廠(chǎng)、機(jī)關(guān)和居家失盜、失火、搶劫事件時(shí)有發(fā)生；個(gè)別地方尤為嚴(yán)重，損失驚人。由此引起公安部門(mén)的高度重視和社會(huì)各屆人士的普遍關(guān)注。有些部門(mén)和居民小區(qū)開(kāi)始派人白天守衛(wèi)、夜間巡邏，并紛紛購(gòu)置防護(hù)鐵門(mén)、鐵欄桿等被動(dòng)防范措施，將主人裝在鐵籠子中以求安全。一旦發(fā)生警性（如火警或煤氣泄漏），才發(fā)現(xiàn)鐵籠子將消防人員攔在事故現(xiàn)場(chǎng)之外，難以即時(shí)救助，實(shí)為弊端。從整頓市容角度來(lái)看，亦不雅觀。為此，政府部門(mén)提倡采用高科技手段實(shí)現(xiàn)技術(shù)防范措施。在社會(huì)治安的現(xiàn)實(shí)需求和政府部門(mén)的推動(dòng)下，市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的防盜報(bào)警應(yīng)運(yùn)而生。本文所要介紹的智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng)，正是在智能住宅蓬勃發(fā)展的背景下，為了滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)安全的強(qiáng)烈要求，而設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)的。系統(tǒng)的首要任務(wù)是根據(jù)住宅小區(qū)的類(lèi)型、使用功能及防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)等要求，為保障小區(qū)人身財(cái)產(chǎn)安全，通過(guò)運(yùn)用傳感器探測(cè)、雙音多頻遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)綜合形成智能報(bào)警系統(tǒng)，從而達(dá)到保障住宅安全的目的 [3]。雙音多頻（DTMF）信令的傳輸速度，使得它廣泛應(yīng)用于各種通信和控制系統(tǒng)中。DTMF 信號(hào)收發(fā)芯片的發(fā)送部分采用信號(hào)失真小、頻率穩(wěn)定性高的開(kāi)關(guān)電容式 D / A 變換器，可發(fā)出 16 種雙音多頻 DTMF 信號(hào)：接收部分用于完成 DT 信號(hào)的接收、分離和譯碼，并以 4 位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。當(dāng)遇到盜情、火情等各種險(xiǎn)情的時(shí)候，該系統(tǒng)可以通過(guò)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)向相關(guān)部門(mén)發(fā)出語(yǔ)音求救信號(hào)，從而達(dá)到保護(hù)用戶(hù)生命財(cái)產(chǎn)的目的。第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 智能報(bào)警系統(tǒng)的總體構(gòu)成 本防盜防火報(bào)警系統(tǒng)是一種新型的電子安全報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將電子探測(cè)、智能控制和電話(huà)通訊技術(shù)相結(jié)合，從而形成一個(gè)防盜、防火報(bào)警系統(tǒng) [5]。系統(tǒng)總體構(gòu)成包括防盜防火探測(cè)器、用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器與通訊線(xiàn)路三個(gè)模塊，系統(tǒng)組成框圖如圖 21 所示。防盜探測(cè)器 微波探測(cè)器防火探測(cè)器 溫度探測(cè)器報(bào)警開(kāi)關(guān)緊急呼救開(kāi)關(guān)指示燈控制輸出/輸入圖 21 智能住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)組成框圖用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器安裝于居民住宅，用于對(duì)居民住宅各個(gè)不同部位的不同類(lèi)型探測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，并對(duì)從各個(gè)探測(cè)器采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過(guò)家中的電話(huà)線(xiàn)路自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警，并與中央控制器建立聯(lián)系。系統(tǒng)不需要另外占用電話(huà)線(xiàn)路，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，報(bào)警電話(huà)享有電話(huà)線(xiàn)路的優(yōu)先權(quán)。 報(bào)警系統(tǒng)的功能及工作過(guò)程智能住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)和功能：1. 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。前端報(bào)警器能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的異常狀態(tài)，經(jīng)確認(rèn)后及時(shí)通報(bào)給中央控制器。并能夠可靠地進(jìn)行盜情、火情報(bào)警，通過(guò)電話(huà)線(xiàn)拔打預(yù)先設(shè)置的 16 組電話(huà)／手機(jī)號(hào)碼（小區(qū)監(jiān)控管理中心電話(huà)、用戶(hù)個(gè)人電話(huà)、用戶(hù)單位用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器AT89C51密碼控制電路撥號(hào)電路 電話(huà)機(jī)接口電路語(yǔ)音檢測(cè)與報(bào)警電路電源電路電話(huà)、盜警電話(huà) 110 、火警電話(huà) 119 、緊急呼救電話(huà)），進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。報(bào)警完畢自動(dòng)回到警戒狀態(tài)，等待下一次報(bào)警。（如探頭斷線(xiàn)或掉電等）, 并可向中央控制器報(bào)告故障情況。3. 系統(tǒng)開(kāi)關(guān)機(jī)采用密碼控制且允許修改密碼，防止誤報(bào)同時(shí)增加用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器的保密性。4. 用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器內(nèi)提供備用電源，在沒(méi)有市電的情況下，交直流供電自動(dòng)切換，確保系統(tǒng)在停電時(shí)能繼續(xù)工作。系統(tǒng)的基本工作過(guò)程：用戶(hù)端的防范現(xiàn)場(chǎng)，一旦有人入侵、或發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，與之相應(yīng)的報(bào)警探測(cè)器（各種防火、防盜及手動(dòng)報(bào)警按鈕等）則立即向用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。接到警情事件后，自動(dòng)報(bào)警器立即進(jìn)行確認(rèn)（多次巡檢中斷信號(hào)），若 50s 后無(wú)人解除警情同時(shí)警情確認(rèn)無(wú)誤后，進(jìn)行事件的現(xiàn)場(chǎng)聲（蜂鳴器）、光（LED ）報(bào)警，同時(shí)用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器自動(dòng)向相關(guān)部門(mén)撥打預(yù)先設(shè)置好的報(bào)警電話(huà)號(hào)碼，進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警 [。在用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器的面板上設(shè)有 LCD 顯示器、鍵盤(pán)以及三色警燈（LED ) ，三色警燈分別指示火災(zāi)或紅外／微波雙鑒的防火防盜報(bào)警、正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的狀態(tài)，即報(bào)警燈（紅）、工作燈（綠）和故障燈（黃）。正常時(shí) LCD 顯示時(shí)間，事件發(fā)生時(shí)鎖定顯示當(dāng)時(shí)的時(shí)間。用戶(hù)端報(bào)警器同時(shí)具有探頭故障報(bào)警功能，避免由于探頭掉電而漏報(bào)，出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮故障燈；如果判斷探頭掉線(xiàn)（被剪斷），則聲光報(bào)警。如果出現(xiàn)誤觸發(fā)而報(bào)警時(shí)可以通過(guò)觸發(fā)延遲時(shí)間（505 定時(shí)器）去解除，另外用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器還具備狀態(tài)信息（如有無(wú)交流電、備用電池電量是否不足等）上報(bào)的功能，可以對(duì)預(yù)設(shè)的普通電話(huà)、手提電話(huà)實(shí)現(xiàn)報(bào)警。 本章節(jié)主要介紹了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，確定了原理框圖，對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行做了分析，并設(shè)計(jì)了防火和防盜探測(cè)器，為后續(xù)章節(jié)研究防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)打下了理論基礎(chǔ)。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 防盜探測(cè)器電路設(shè)計(jì) 實(shí)際電路中，是由振蕩器電路產(chǎn)生并發(fā)射近微波段電磁波形成微波場(chǎng)，天線(xiàn)把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁波輻射到周?chē)臻g，輻射半徑可達(dá) 10m 以上（如果想繼續(xù)增大輻射半徑或提高靈敏度可以通過(guò)調(diào)整天線(xiàn)的大小和方向來(lái)完成）。當(dāng)有人在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射回去的微波將發(fā)生頻率變化，從而使微波探測(cè)器輸出一個(gè)與人體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的低頻電信號(hào)。根據(jù)該特性，也選擇微波探測(cè)器用于盜情的檢測(cè)。天線(xiàn)比較電路微波振蕩電路前級(jí)放大兩級(jí)放大濾波電路LED電源圖 31 微波探測(cè)器原理框圖環(huán)形天線(xiàn)和它周?chē)碾娮?、電容?MOS 場(chǎng)效應(yīng)管組成了近微波段高頻自激振蕩電路（它的振蕩頻率在 1GHz 左右），微波探測(cè)器原理如圖 31 所示，當(dāng)電路接通電源以后，振蕩產(chǎn)生的單頻、等幅信號(hào)通過(guò)外接天線(xiàn)發(fā)射到空間，產(chǎn)生一個(gè)立體空間微波防護(hù)區(qū)，天線(xiàn)既發(fā)射振蕩信號(hào)，也接收回波。反射回來(lái)的微波信號(hào)與原信號(hào)之間混頻后產(chǎn)生微弱的頻移信號(hào)，該信號(hào)送放大器進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)送窗口式鑒幅比較輸入端，經(jīng)比較將一定強(qiáng)度的探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬度不同的等幅脈沖輸出。微波探測(cè)器電路使用的主要元件是單電源通用四運(yùn)算放大器 KIA324P 、環(huán)形天線(xiàn)、微波振蕩管 C3355 及一些外圍元器件，外接＋6V 電源。其電路圖如圖 32 。當(dāng)有人在該微波防護(hù)區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，振蕩頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)多普勒效應(yīng)，該波動(dòng)的頻率與物體運(yùn)動(dòng)的快慢有關(guān)，而幅度與距離有關(guān)。混頻后高頻信號(hào)因?yàn)檫^(guò)高而失去作用，剩下微弱的低頻信號(hào)經(jīng) U1 作前級(jí)放大，10 pF 電容與 電阻構(gòu)成充電電路，充電電壓作為第一級(jí)比較器 U4 的基準(zhǔn)電壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能，即只有前級(jí)放大電壓高于該參考電壓時(shí)，輸出才為高電平，此時(shí)，C9O15 導(dǎo)通，最后信號(hào)經(jīng) U2 、U3 構(gòu)成的窗口比較器比較后輸出探測(cè)到的信號(hào)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中報(bào)警范圍實(shí)測(cè)約為 78 米，探測(cè)到有效信號(hào)時(shí)，有 20 秒的報(bào)警信號(hào)輸出，LED 發(fā)光做出預(yù)警指示，可有效的進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)。該電路可以工作在較寬的電壓范圍內(nèi)（標(biāo)準(zhǔn)電壓是 32V ，但實(shí)際可以工作在很寬的電壓范圍內(nèi)），當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)為高電平。圖 32 微波探測(cè)器電路圖 防火探測(cè)器電路設(shè)計(jì)溫度探測(cè)器使用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 , 5V 直流電壓供電。DS18BZO 的測(cè)溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系，把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)受溫度影響的振蕩器周期的計(jì)數(shù)可實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。探測(cè)器中 DS18B20 采用寄生電源供電方式，保證在有效的 DS18B2O 時(shí)鐘周期內(nèi)能提供足夠的電流，圖 33 中采用一個(gè) MOSFET 管和 MCU 的 I/O 口來(lái)完成對(duì) DS18B2O 的總線(xiàn)上拉，然后通過(guò)另一 I/O 對(duì) DS18B2O 進(jìn)行控制并取得溫度值。圖 33 溫度探測(cè)器電路 用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器總體設(shè)計(jì)用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器是本課題的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，自動(dòng)報(bào)警器組成框圖如圖 34 所示，主要包括撥號(hào)模塊、語(yǔ)音模塊、電話(huà)接口模塊、鍵盤(pán)／密碼顯示模塊以及電源模塊。報(bào)警器功能已在 節(jié)具體描寫(xiě)過(guò)，這里不再詳述，本節(jié)著重介紹與自動(dòng)撥號(hào)功能相關(guān)的硬件電路設(shè)計(jì)。微波防盜探測(cè)器溫度探測(cè)器用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器CPUAT89C51看門(mén)狗電路EEPROMDTMF 撥號(hào)電路語(yǔ)音檢測(cè)電路電話(huà)接口電路開(kāi)關(guān)電路輸入輸出控制電路備用電源圖 34 用戶(hù)端自動(dòng)報(bào)警器組成框圖 自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警器電路見(jiàn)圖 35 。時(shí)鐘電路由兩個(gè) 30P 的電容和 12MHz 的晶振構(gòu)成。復(fù)位電路由電阻、電容、二極管和按鍵開(kāi)關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的功能。單片機(jī)的 INTO 、INT1 分別與盜警、火警傳感器相連，實(shí)現(xiàn)各種警情的采集。為防止環(huán)境干擾信號(hào)對(duì)觸發(fā)中斷的影響，當(dāng)響應(yīng)中斷后，對(duì)中斷信號(hào)多次（如 5 次）巡檢，確認(rèn)是中斷信號(hào)時(shí)，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認(rèn)為是外界干擾信號(hào)不執(zhí)行報(bào)警處理，有效降低誤報(bào)幾率。圖 35 自動(dòng)報(bào)警器電路 與語(yǔ)音電路相連，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的回放控制。 接通訊接口轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收片選端／RE (DE）。 與電話(huà)接口電路相連，實(shí)現(xiàn)模擬摘掛機(jī)的控制。 接探頭掉線(xiàn)檢測(cè)端，單片機(jī)對(duì)該口定時(shí)查詢(xún)，正常時(shí)為高電平，當(dāng)檢測(cè)到低電平即發(fā)出掉線(xiàn)警報(bào)。 接交流電源掉電報(bào)警信號(hào)（交流斷電后由直流電源繼續(xù)供電，直流電源放電低于預(yù)警值后向自動(dòng)報(bào)警器發(fā)直流斷電預(yù)警信號(hào)。 、 、 為接鍵盤(pán)電路的三根 I/0 口線(xiàn)， 接緊急呼救按鍵。 接液晶顯示器的串行時(shí)鐘輸入端， 接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端。 接多路開(kāi)關(guān) CD4O51 的片選端 INH , 、 分別接多路開(kāi)關(guān)的輸入端 A 、B 。多路開(kāi)關(guān)輸出分別接報(bào)警 LED 、蜂鳴器，有警報(bào)發(fā)生時(shí)開(kāi)關(guān)的輸出 I/O 口給出高電平信號(hào)。 、 、 和 分別與 MT8888 的 DO 、Dl 、D2 和 D3 相連，用作數(shù)據(jù)總線(xiàn)。 與 MT8888 的 RSO 相連，控制 MT8888 內(nèi)部寄存器的選擇。 與 MT8888 的 CS 相連，控制 MT8888 的選通。 、 分別與 MT8888 的 WR 和 RD 相連，控制 MT8888 的讀寫(xiě)。 、 接 EEPROM 的串行輸入和串行輸出端， 、 分別接 EEPROM 的串行時(shí)鐘輸入和片選輸入端