【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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)行盜情報(bào)警，通過(guò)電話線拔打預(yù)先設(shè)置的 16 組電話／手機(jī)號(hào)碼（小區(qū)監(jiān)控管理中心電話、用戶個(gè)人電話、用戶單位電話、盜警電話 110 、緊急呼救電話），進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。 用戶端自動(dòng)報(bào)警器可檢測(cè)探測(cè)器或傳輸線路發(fā)生的故障（如探頭斷線或掉電等） , 并可向中央控制 器報(bào)告故障情況。 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)增加用戶端自動(dòng)報(bào)警器的保密性。 用戶端自動(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 ： 用戶端的防范現(xiàn)場(chǎng)，一旦有人入侵時(shí)，與之相應(yīng)的報(bào)警探測(cè)器則立即向用戶端自動(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)，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、光報(bào)警，同時(shí)用戶端自動(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)警電話號(hào)碼，進(jìn)行 語(yǔ)音報(bào)警。用戶端報(bào)警器具有探頭故障報(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（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、手提電話實(shí)現(xiàn)報(bào)警。 防盜報(bào)警系統(tǒng)的組成 ： 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)主要由 4部分組成：無(wú)線防盜報(bào)警探頭、家庭主機(jī)、小區(qū)主機(jī)、地區(qū)主機(jī)。 無(wú)線防盜報(bào)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(bào)警探頭通過(guò)對(duì)振動(dòng)和紅外熱源的雙重探測(cè)原理，確認(rèn)盜賊的入侵。當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情后立即啟動(dòng)自身聲光報(bào)警，震懾入侵者，同時(shí)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式將報(bào)警信息傳送給家庭報(bào)警主機(jī)。家庭報(bào)警主機(jī)立即將報(bào)警信息通過(guò)短信的方式發(fā)送到用戶手機(jī)、小區(qū)或地區(qū)的報(bào)警主機(jī)，同時(shí)可啟動(dòng)大功率的室內(nèi)聲光報(bào)警裝置，阻止進(jìn)一步的侵犯行為。 無(wú)線防盜報(bào)警探頭 采用振動(dòng)傳感器和紅外熱釋電傳感器雙重監(jiān)測(cè)原理確認(rèn)盜賊存在，保證了報(bào)警的準(zhǔn)確性。該探頭采用低功耗設(shè)計(jì)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(gè)無(wú)線防盜報(bào)警探頭均有唯 一 ID號(hào)碼，可以與其安裝的實(shí)際位置進(jìn)行匹配。通過(guò)用戶主機(jī)可以隨時(shí)修改這些位置設(shè)置，用戶可以通過(guò)報(bào)警短信收到報(bào)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(chǎng)。 家庭主機(jī) 可以發(fā)送報(bào)警短信，而且在居室內(nèi)啟動(dòng)聲光報(bào)警。預(yù)留大功率的電磁繼電器，可以驅(qū)動(dòng)其他家電進(jìn)行報(bào)警等動(dòng)作。報(bào)警對(duì)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(jí)通知最近人員盡快到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，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(bào)警短信內(nèi)容識(shí)別報(bào)警所在位置。根據(jù)報(bào)警短信內(nèi)容查詢地理信息識(shí)別系統(tǒng)，盡 快派出最近的安保人員到達(dá)事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。小區(qū)主機(jī)和地區(qū)主機(jī)有用戶注冊(cè)管理功能，管理本轄區(qū)的人網(wǎng)用戶群，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理報(bào)警日志。 10 傳感器簡(jiǎn)介 熱釋電紅外傳感器簡(jiǎn)介 : 被動(dòng)式紅外探測(cè)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(cè)器直接探測(cè)來(lái)自移動(dòng)目標(biāo)的紅外輻射，因此才有被動(dòng)式之稱。被動(dòng)式紅外探測(cè)器是利用熱釋電效應(yīng)進(jìn)行探測(cè)的。被動(dòng)式紅外探測(cè)器又稱為熱釋電紅外探測(cè)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(cuò)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(huì)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(guò)接收移動(dòng)人體輻射出的特定波長(zhǎng)的紅外線，可以將其轉(zhuǎn)化為與人體運(yùn)動(dòng)速度，距離，方向有關(guān)的低頻電信號(hào)。當(dāng)熱釋電紅外傳感器受到紅外輻射源的照射時(shí)，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(cè)出紅外輻射能量的變化。紅外探測(cè)器的光學(xué)系統(tǒng)可以將來(lái)自多個(gè)方向的紅外輻射能量聚焦在探測(cè)器上，這樣紅外探測(cè)器就可以探測(cè)到某一個(gè)立體探測(cè)空間內(nèi)熱輻射的變化。 當(dāng)防范區(qū)域內(nèi)沒(méi)有移動(dòng)的人體時(shí)，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(bào)警器。當(dāng)有人體突然進(jìn)入探測(cè)區(qū)域時(shí)，會(huì)造成紅外輻射能量的突然變化，紅外探測(cè)器將接收到的活動(dòng)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(hào)，電信號(hào)的大小，決定于敏感元件溫度變化的快慢，經(jīng)過(guò)后級(jí)比較器與狀態(tài)控制器產(chǎn) 生相應(yīng)的輸出信號(hào) U，送往報(bào)警器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。紅外探測(cè)器的探測(cè)波長(zhǎng)為 8~14um，人體的紅外輻射波長(zhǎng)正好處于這個(gè)范圍之內(nèi)，因此能較好的探測(cè)到活動(dòng)的人體。被動(dòng)式紅外探測(cè)器屬于空間控制型探測(cè)器，其警戒范圍在不同方向呈多個(gè)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(dòng)式紅外技術(shù)具有監(jiān)測(cè)距離較遠(yuǎn)，靈敏度較高，節(jié)能價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，本課題采用紅外探測(cè)器作為報(bào)警探測(cè)器，并在設(shè)計(jì)中增加了自動(dòng)聲光報(bào)警的功能，使報(bào)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(lái)的一 種新型高靈敏度探測(cè)元件。 是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。 它能以非接觸形式檢測(cè)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(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)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 11 被動(dòng)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(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng) 10um 左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)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(guò)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(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，經(jīng)后續(xù)電路檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)民。該探頭具有如下特點(diǎn)： 由于這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為 10um 左右的紅外輻射必須非常敏感。 為了僅僅對(duì)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(dòng)紅外探頭的傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個(gè)電極化方向 正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)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(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。 一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)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(hào)處理后即可報(bào)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(chǎng)，視場(chǎng)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(guó) 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(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。 AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)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(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種功能的 I/O 線等一臺(tái)計(jì)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(gè)部件： ? MCS— 51 系列單片機(jī)的典型芯片是 89C51，所以以 89C51 為例來(lái)介紹 MCS— 51 系列單片機(jī)。 8 位的 CPU，片內(nèi)有振蕩器和時(shí)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(chǔ)器 ROM ? 可尋址片外 64K 字節(jié) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM ? 可尋址片外 64K 字節(jié) 程序存儲(chǔ)器 ROM ? 片內(nèi) 21/26 個(gè) 特殊功能寄存器（ SFR） ? 4 個(gè) 8位 的并行 I/O 口（ PIO） ? 1 個(gè) 全雙工串行口（ SIO/UART） ? 2/3 個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器（ TIMER/COUNTER） ? 可處理 5/6 個(gè)中斷源，兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí) ? 內(nèi)置 1個(gè)布爾處理器和 1個(gè)布爾累加器（ Cy） ? MCS51 指令集含 111 條指令 12 89C51 單片機(jī)的內(nèi)部組成 : 圖 畫(huà)出了 89C51 單片機(jī)的內(nèi)部系統(tǒng)組成的基本框圖： 外時(shí)鐘源 外部事件計(jì)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(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、輸入 /輸出（ I/O）口電路、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等若干部件組成，再配置一定的外圍電路，如時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等，即可構(gòu)成一個(gè)基本的微型計(jì)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(gè) 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(shí)，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(shí)： ： 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(jì)數(shù)器 0輸入 ： T1，計(jì)數(shù)器 1輸入 ： WR，“寫(xiě)”控制信號(hào)線 ： RD，“讀”控制信號(hào)線 時(shí)鐘電路 4KB ROM 256B RAM 2X16 位定 時(shí) /計(jì)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 13 (2) 電源線：共 2條， VCC、 VSS(GND)。 (3) 控制線：共 6條，傳送控制信號(hào)。 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(wèn)外程序存儲(chǔ)器。 EA=0/1：片外 /片內(nèi)存儲(chǔ)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(hào)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(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。 主要特點(diǎn)為：?jiǎn)?+5V電源供電；低功耗時(shí)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(dòng)器有過(guò)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(dòng)能力限制） 最大電纜長(zhǎng)度 4000 英尺（ 1219 米） 最高數(shù)據(jù)速率 10Mbps 最小驅(qū)動(dòng)輸出電壓范圍 177。 最大驅(qū)動(dòng)輸出電壓范圍 177。 5V 14 最大輸出短路電流 250mA 最大輸入電流 驅(qū)動(dòng)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(jì) 主要硬件 ： 本系統(tǒng)有安防控制主機(jī)，各種報(bào)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(lái)自各報(bào)警探頭和按鈕發(fā)來(lái)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，將報(bào)警信號(hào)通過(guò)電話線對(duì)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(mén)磁： 是利用一對(duì)磁控開(kāi)關(guān)，一旦安裝于 門(mén)框上的磁控