【正文】 緒論 前言隨著社會的不斷進步和科學技術、經濟的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產的保護意識在不斷的增強，因而對防盜措施提出了新的要求。本設計就是為了滿足現代住宅防盜的需要而設計的家庭式電子防盜系統。就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報警器、開關電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都存在一些缺點。本系統采用了熱釋電紅外傳感器，它制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現，同時它的信號經過單片機系統處理后方便和PC機通信，便于多用戶統一管理和用戶操作。 防盜報警器的發(fā)展前景 我國的安全防范行業(yè)是以現代科學技術為基礎的多學科、多技術相互交叉的應用，并具有安全防范典型技術特征的新興行業(yè)。經過二十多年的發(fā)展，行業(yè)產業(yè)規(guī)?？焖偬嵘?。為規(guī)范管理并促進行業(yè)的發(fā)展，公安部門相繼建立了專門的管理部門和標準、檢測、產品認證等機構；并相繼頒布實施了近100多個法規(guī)和標準，形成了完整的行業(yè)管理體系和標準體系，成為社會安全領域的重要組成部分。　　安防行業(yè)近年來一直以15%左右的年增長率快速發(fā)展，僅2004年行業(yè)總產值已經超過500億，每年新建和改建各類風險等級的安防系統超過20萬個。已建有100多萬個各類風險等級的安防系統，僅金融營業(yè)場所就有5萬多個，住宅小區(qū)有1萬多個，全國有2千多家報警運營服務企業(yè)，入網總用戶已達1百多萬戶。安防系統建設已由國家初期的要害部門擴展到了當今的公共場所、大型建筑、金融、交通、社區(qū)等各個領域。已建各類風險等級的安防系統，每年預防和破獲各類案件1萬多起，挽回直接經濟損失4億多元，在保障社會公共安全和人民生命財產安全方面發(fā)揮了巨大的作用。 隨著城鄉(xiāng)居民生活水平的提高和住房條件的改善,人們對住宅安全防范設施的需求也變得越來越迫切。 雖然目前國內外生產的用于住宅安全防范的報警裝置五花八門、品種繁多，但大多不是因價格昂貴而無法接受,就是因為質量欠佳而不敢使用，真正符合我國國情、適合我國城鄉(xiāng)居民需求的安全報警裝置卻幾乎沒有。鑒于此,我們在深入研究目前國內外各類報警裝置的基礎上，針對我國城鄉(xiāng)居民住宅區(qū)的實際情況，本著高能低價的設計思想，將相對簡單廉價的傳感信號的檢測部分（前端控制器）和整個系統中相對復雜、價格較高的控制管理部分（中央控制器）分開，兩者之間利用方便可靠的電話線路進行通訊,由一個中央控制器控制管理多個前端控制器，同時在中央控制器所在的小區(qū)，利用較大功率的無線報警探頭,直接將信號傳到中央控制器。中央控制器放在小區(qū)的管理值班部門,這樣就能控制小區(qū)的安全，有更快速的反應，實際效果很好。 在目前安全防范入侵報警系統的應用中，各種各樣的建筑不同，安全防范的要求也不同，因此每一個安全防范入侵報警系統的構成也都不同，從一個報警探測器和一臺報警系統控制主機，到幾百個以至上千個報警探測器和報警系統控制主機構成的系統都有應用。有些大型報警系統控制器主機功能也相當豐富，除了安全防范報警以外，還可以作為自動化控制系統和門禁系統使用。有的報警系統包括的無線系統、時間表控制系統、繼電器控制系統可以方便地構成家居及辦公自動化系統。防盜報警系統在向多功能、大容量、智能化發(fā)展，越來越成為一套完整的集安全防范、自動化控制等為一體的綜合管理系統體系?？v觀當前形勢，防盜報警器已是大勢所趨，可以預計防盜報警產品即將走入千家萬戶的生活。目前防盜報警產品在我國的普及率只有20%，與歐美等發(fā)達國家高達70%的普及率相比，我國防盜報警產品市場的發(fā)展才剛剛起步，潛在需求更是難于估計。 設計任務與要求 （1）該設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為數據采集、鍵盤控制、報警和顯示等模塊子函數。（2）本紅外線防盜報警系統由熱釋電紅外傳感器、家庭智能報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數據傳送、功能設定、本地顯示、本地報警等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、功能設定模塊等部分組成。（3）系統可實現功能。當人員外出時，可把報警系統設置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來。當有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL電平至AT89S51單片機，經單片機處理運算后驅動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲。（4）紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設計的要點：其一是能有效判斷是否有人員進入；其二是盡可能大地增加防護范圍。當然，系統工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標。至于報警可采用聲光信號。熱釋電紅外傳感器概述 PIR傳感器簡單介紹熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路，如作電源開關控制、防盜防火報警、自動覽測等。自然界中存在的各種物體，如人體、木材、石頭、火焰、冰等都會發(fā)出不同波長的紅外線，利用紅外傳感器可對其進行檢測。根據工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類，熱型紅外傳感器也稱熱釋電紅外傳感器或被動紅外傳感器。與量子型相比，其頻響速度較慢，靈敏度較低，但響應的紅外線波長范圍較寬，價格便宜，并可在常溫下工作。量子型與熱型的特點相反，而且要求冷卻條件。它是目前在防盜報警、火災檢測、自動門、自動水龍頭、自動電梯、自動照明及非接觸溫度測量等領域應用最廣泛的傳感器。其原因為：①被測對象自身發(fā)射紅外線，可不必另設光源；②大氣對2—、3—5lLm、8—141Lm三個被稱為“大氣窗口”的特定波段的紅外線吸收甚少，可非常容易被檢測；③中、遠紅外線不受可見光影響，可不分晝夜進行檢測。 PIR的原理特性熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學系統的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10~20米范圍內人的行動。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。人體輻射的紅外線中心波長為9~10um，~20um范圍內幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經信號處理而輸出電壓信號。在該探測技術中，所謂“被動”是指探測器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外報警器的特點是能夠響應入侵者在所防范區(qū)域內移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報警器產生報警信號，從而完成報警功能。 PIR結構特性及安裝 PIR構特性圖21是一個雙探測元熱釋電紅外傳感器的結構示意圖。使用時D端接電源正極，G端接電源負極，S端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，~20μｍ。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外，不給予吸收。圖21 雙探測元熱釋電紅外傳感器當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號先通過一個由CCRR2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有1mV左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，~10Hz左右），所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。本設計運用集成運算放大器LM324來進行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。本設計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結構。其工作電路原理及設計電路如圖22所示,在VCC電源端［2］利用C1和R2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當檢測到人體移動信號時，電荷信號經過FET放大后，經過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再經過NPN的轉化，輸出OUT為低電平。雙探測熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點 優(yōu)點：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價格低廉。 缺點 ： （1