【文章內(nèi)容簡介】 。用戶端報警器具有探頭故障報警功能，避免由于探頭掉電而漏報，出現(xiàn)故障時點亮故障燈；如果判斷探頭掉線（被剪斷），則聲光報警。如果出現(xiàn)誤觸發(fā)而報警時可以通過觸發(fā)延遲時間（ 505 定時器）去解除，另外用戶端自動報警器 還具備狀態(tài)信息（如有無交流電、備用電池電量是否不足等）上報的功能，可以對預(yù)設(shè)的普通電話、手提電話實現(xiàn)報警。 防盜報警系統(tǒng)的組成 ： 家庭防盜報警系統(tǒng)主要由 4部分組成：無線防盜報警探頭、家庭主機(jī)、小區(qū)主機(jī)、地區(qū)主機(jī)。 無線防盜報警探頭一般安裝在用戶住宅的窗戶上，其外形小巧美觀，可以直接貼在窗戶上。防盜報警探頭通過對振動和紅外熱源的雙重探測原理，確認(rèn)盜賊的入侵。當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情后立即啟動自身聲光報警，震懾入侵者，同時通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式將報警信息傳送給家庭報警主機(jī)。家庭報警主機(jī)立即將報警信息通過短信的方式 發(fā)送到用戶手機(jī)、小區(qū)或地區(qū)的報警主機(jī)，同時可啟動大功率的室內(nèi)聲光報警裝置，阻止進(jìn)一步的侵犯行為。 無線防盜報警探頭 采用振動傳感器和紅外熱釋電傳感器雙重監(jiān)測原理確認(rèn)盜賊存在，保證了報警的準(zhǔn)確性。該探頭采用低功耗設(shè)計技術(shù)，功耗低，使用紐扣電池供電能夠工作一年以上。每一個無線防盜報警探頭均有唯一 ID號碼，可以與其安裝的實際位置進(jìn)行匹配。通過用戶主機(jī)可以隨時修改這些位置設(shè)置，用戶可以通過報警短信收到報警的精確位置 (具體到用戶住宅的窗戶位置 )，便于通知相關(guān)人員盡快到達(dá)事故現(xiàn)場。 家庭主機(jī) 可以發(fā)送報警短信， 而且在居室內(nèi)啟動聲光報警。預(yù)留大功率的電磁繼電器，可以驅(qū)動其他家電進(jìn)行報警等動作。報警對象可以進(jìn)行分組管理 (家人、朋友、保安等 )，以便根據(jù)優(yōu)先級通知最近人員盡快到達(dá)事故現(xiàn)場，減小用戶損失。 小區(qū)主機(jī)和地區(qū)主機(jī) 主要是根據(jù)報警短信內(nèi)容識別報警所在位置。根據(jù)報警短信內(nèi)容查詢地理信息識別系統(tǒng)，盡快派出最近的安保人員到達(dá)事發(fā)現(xiàn)場。小區(qū)主機(jī)和地區(qū)主機(jī)有用戶注冊管理功能，管理本轄區(qū)的人網(wǎng)用戶群，同時通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理報警日志。 9 傳感器簡介 熱釋電紅外傳感器簡介 : 被動式紅外探測器不需要附加紅外輻 射光源，本身不向外界發(fā)射任何能量，而是由探測器直接探測來自移動目標(biāo)的紅外輻射，因此才有被動式之稱。被動式紅外探測器是利用熱釋電效應(yīng)進(jìn)行探測的。被動式紅外探測器又稱為熱釋電紅外探測器，其主要工作原理便是熱釋電效應(yīng)。熱釋電效應(yīng)是指如果使某些強(qiáng)介電質(zhì)材料 (如欽酸鋇、欽錯酸鉛P(zT)等 )的表面溫度發(fā)生變化，則隨著溫度的上升或下降，材料表面發(fā)生極化，即表面上就會產(chǎn)生電荷的變化，從而使物質(zhì)表面電荷失去平衡，最終電荷變化將以電壓或電流形式輸出。 熱釋電紅外傳感器通過接收移動人體輻射出的特定波長的紅外線，可以將其轉(zhuǎn)化為與 人體運動速度，距離，方向有關(guān)的低頻電信號。當(dāng)熱釋電紅外傳感器受到紅外輻射源的照射時，其內(nèi)部敏感材料的溫度將升高，極化強(qiáng)度減弱，表面電荷減少，通常將釋放掉的這部分電荷稱為熱釋電電荷。由于熱釋電電荷的多少可以反映出材料溫度的變化，所以由熱釋電電荷經(jīng)電路轉(zhuǎn)變成的輸出電壓也同樣可以反映出材料溫度的變化，從而探測出紅外輻射能量的變化。紅外探測器的光學(xué)系統(tǒng)可以將來自多個方向的紅外輻射能量聚焦在探測器上，這樣紅外探測器就可以探測到某一個立體探測空間內(nèi)熱輻射的變化。 當(dāng)防范區(qū)域內(nèi)沒有移動的人體時，由于所有的背景物體 (如墻壁 、家具等 )在室溫下紅外輻射的能量比較小，而且基本上是穩(wěn)定的，所以不能觸發(fā)報警器。當(dāng)有人體突然進(jìn)入探測區(qū)域時，會造成紅外輻射能量的突然變化，紅外探測器將接收到的活動人體與背景物體之間的紅外熱輻射能量的變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號，電信號的大小，決定于敏感元件溫度變化的快慢，經(jīng)過后級比較器與狀態(tài)控制器產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號 U，送往報警器，發(fā)出報警信號。紅外探測器的探測波長為 8~14um，人體的紅外輻射波長正好處于這個范圍之內(nèi)，因此能較好的探測到活動的人體。被動式紅外探測器屬于空間控制型探測器，其警戒范圍在不同方向呈多個單 波束狀態(tài)，組成錐體感熱區(qū)域，構(gòu)成立體警戒。 由于被動式紅外技術(shù)具有監(jiān)測距離較遠(yuǎn)，靈敏度較高，節(jié)能價廉等優(yōu)點，本課題采用紅外探測器作為報警探測器，并在設(shè)計中增加了自動聲光報警的功能，使報警系統(tǒng)更加趨于完善。 熱釋電紅外傳感器電路圖： 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(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便 可驅(qū)動各種控制電路。 圖 為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖。 圖 熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖 10 被動式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性： 人體的體溫一般在 37℃，所以會發(fā)出特定波長 10um 左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的 10um 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的紅外線通過菲尼爾濾光增強(qiáng)后聚焦到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，經(jīng)后續(xù)電路檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號民。該探頭具有如下特 點： 由于這種探頭是以探測人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對波長為 10um 左右的紅外輻射必須非常敏感。 為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射面通常覆蓋有特殊的菲尼爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。 被動紅外探頭的傳感器包含兩個互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生的釋電效應(yīng)相互抵消，因此探測器無信號輸出。 一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收，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(jīng)信號處理后即可報警。 根據(jù)性能要求不同，菲尼爾濾光片具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴(yán)密。 51 系列單片機(jī)的內(nèi)部組成 51 系列單片機(jī) ： AT89C51 單片機(jī)是美國 Atmel 公司生產(chǎn)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置 通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大。 AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 MCS51 單片機(jī)是在一塊芯片中集成了 CPU， RAM， ROM、定時器 /計數(shù)器和多種功能的 I/O 線等一臺計算機(jī)所需要的基本功能部件。 MCS51 單片機(jī)內(nèi)包含下列幾個部件： ? MCS— 51 系列單片機(jī)的典型芯片是 89C51，所以以 89C51 為例來介紹 MCS— 51 系列單片機(jī)。 8 位的 CPU，片內(nèi)有振蕩器和時鐘電路 ,工作頻率為 1～ 12MHz（ Atmel 89Cxx 為 0～ 24MHz） ? 片內(nèi)有 128/256 字節(jié) RAM ? 片內(nèi)有 0K/4K/8K 字節(jié) 程序存儲器 ROM ? 可尋址片外 64K 字節(jié) 數(shù)據(jù)存儲器 RAM ? 可尋址片外 64K 字節(jié) 程序存儲器 ROM ? 片內(nèi) 21/26 個 特殊功能寄存器（ SFR） ? 4 個 8位 的并行 I/O 口（ PIO） ? 1 個 全雙工串行口（ SIO/UART） ? 2/3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器（ TIMER/COUNTER） ? 可處理 5/6 個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級 ? 內(nèi)置 1個布爾處理器和 1個布爾累加器（ Cy） ? MCS51 指令集含 111 條指令 11 89C51 單片機(jī)的內(nèi)部組 成 : 圖 畫出了 89C51 單片機(jī)的內(nèi)部系統(tǒng)組成的基本框圖： 外時鐘源 外部事件計數(shù) 內(nèi)中斷 INT0 INT1 控制 并行口 串行通訊 圖 MCS— 51 單片機(jī)系統(tǒng)組成基本框圖 由圖 可以看出， MCS— 51 系列單片機(jī) 89C51 是由中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器 ROM、輸入 /輸出（ I/O）口電路、定時器 /計數(shù)器等若干部件組成，再配置一定的外圍電路，如時鐘電路、復(fù)位電路等，即可構(gòu)成一個基本的微型計算機(jī)系統(tǒng)。 89C51 單片機(jī)引腳及功能 : 共 40 條引腳，分為端口、控制、電源三類： (1) 端口線： 4 個 8 位端口共 32 條引腳，用于傳輸數(shù)據(jù)、地址、控制、狀態(tài)等信息。 P0口（ ~ ） :多功能端口，用于傳輸數(shù)據(jù)、地址。 P0 口在傳輸數(shù)據(jù)信息時，輸入帶緩沖、輸出帶鎖存，使用非常方便。 P1口 （ ~ ）： 單功能端口，用于數(shù)據(jù)輸入 /輸出傳輸。 P2口（ ~ ）：多功能端口，用于傳輸?shù)刂沸畔⒒蜃鳛槠胀?I/O 端口。 P3口（ ~ ）：多功能端口，用于傳輸控制信息或作為普通 I/O 端口。傳輸控制信息時： ： RXD，串口輸入 ： TXD，串口數(shù)出 ： INT0，外部中斷 0輸入 ： INT1，外部中斷 1輸入 ： T0，計數(shù)器 0輸入 ： T1，計數(shù)器 1輸入 ： WR，“寫”控制信號線 ： RD，“讀”控制信號線 時鐘電路 4KB ROM 256B RAM 2X16 位定 時 /計數(shù)器 89C51 單片機(jī) 中斷控制 64KB 總線控制器 并行接口 串行接口 12 (2) 電源線：共 2條， VCC、 VSS(GND)。 (3) 控制線：共 6條，傳送控制信號。 ALE：地址鎖存，用于區(qū)分在多功能端口傳送的數(shù)據(jù) /地址信息， ALE=0/1：數(shù)據(jù) /地址。 EA：允許訪問外程序存儲器。 EA=0/1：片外 /片內(nèi)存儲器有效。 PSEN：片外 ROM 選通。 RST：芯片復(fù)位線。 XTAL XTAL2：外接石英晶體輸入線。 圖 為 89C51 單片機(jī)的引腳圖： 圖 89C51 單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu) RS485 接口 : RS485采用差分信號負(fù)邏輯，＋ 2V～＋ 6V 表示 “1”， 6V～ 2V 表示 “0”。 RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制是全雙工通訊方式，兩線制是半雙工通訊方式。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個主機(jī)帶多個從機(jī)。 主要特點為：單 +5V電源供電；低功耗時工作電流 120～ 500uA，靜態(tài)電流 120uA；關(guān)閉方式，由低電流關(guān)機(jī)模式，靜態(tài)電流為 ；驅(qū)動器有過載保護(hù)功能；共模輸入電壓范圍 7～ +12V。 RS485總線電氣性能如下表 ： 表 RS485總線具體參數(shù) 性能指標(biāo) RS485 總線 工作模式 差分傳輸（平衡傳輸） 允許 的收發(fā)器數(shù)目 32（受芯片驅(qū)動能力限制） 最大電纜長度 4000 英尺（ 1219 米） 最高數(shù)據(jù)速率 10Mbps 最小驅(qū)動輸出電壓范圍 177。 最大驅(qū)動輸出電壓范圍 177。 5V 13 最大輸出短路電流 250mA 最大輸入電流 驅(qū)動器輸出阻抗 54歐 輸入端電容 ≤ 50pF 接收器輸入靈敏度 177。 200mV 接收器最小輸入阻抗 12k 接收器輸入電壓范圍 7V~ +12V 接收器輸出邏輯高 200mV 接收器輸出邏輯低 200mV 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 主要硬件 ： 本系統(tǒng)有安防控制主機(jī)，各種報警探頭和按鈕、以及服務(wù)器和相關(guān)的軟件組成。下面就一些重要元器件予以介紹： 控制主機(jī)： 可接收來自各報警探頭和按鈕發(fā)來的開關(guān)信號，將報警信號通過電話線對外發(fā)送出。它由微電腦控制器，內(nèi)置電話線防剪感應(yīng)器、內(nèi)置喇叭等組成。 門磁： 是利用一對磁控開關(guān)，一旦安裝于門框上的磁控開關(guān)錯位離開，則立即發(fā)出報警信號。主要用于當(dāng)門及保險柜等門框結(jié)構(gòu)的物品被撬時，門磁立即發(fā)出報警信號。 紅外探頭 : 采用了先進(jìn)的脈沖計數(shù)技術(shù)，大大降低了誤報率；并且有低壓顯示功能。主要用于非法歹徒入侵時空間探 測報警。在指定探測區(qū)域內(nèi)，一旦有人體移動的紅外輻射被測器感應(yīng)后，立即對主機(jī)發(fā)射編碼信號。 煙霧探測器： 當(dāng)探測到有害氣體和煙霧時 ,煙霧探測器立即對主機(jī)發(fā)射編碼信號。主要用于探測火情 ,并及時可靠地報警。 防有害氣體探測器： 探測到有害氣體（如煤氣、天然氣、液化氣）泄漏時，此探測器立即鳴叫，并同時對主機(jī)發(fā)射編碼信號。 緊急按鈕 ：在發(fā)現(xiàn)異常的情況下，如有人近身襲擊、突發(fā)病情、出現(xiàn)險情、傷情等需要緊急求助時，可以通過觸發(fā)緊急按鈕及時報警。 服務(wù)器及相關(guān)軟件 ：服務(wù)器（個人 PC）裝上安防系統(tǒng)軟件，就可以實時通知管理人員和預(yù) 處理各種警情。 電源電路設(shè)計 ： 電源電路的功能介紹：此電路在整個設(shè)計中起著很重要的作用，是提供器械運轉(zhuǎn)的原動力。此電源為直流穩(wěn)壓電源包