【文章內(nèi)容簡介】 寬帶網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)絡(luò)以及 GSM短信多種通訊手段以確保第一時間報案成功，但技術(shù)難度較大，且成本較高，不易實現(xiàn)。 方案選擇 為能夠適合大多數(shù)人的條件，本著簡單實用、易操作、成本低，但又有一定準(zhǔn)確度的原則，最后決定采用方案二。 第 8 頁 3 單元模塊設(shè)計 本節(jié)主要 介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時本節(jié)也會對相關(guān)電路中的參數(shù)計算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說明。 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計 本系統(tǒng)主要分為四個單元模塊，它們分別是：探測器模塊、自動報警器模塊、通訊模塊和電源模塊。各單元模塊功能及相關(guān)電路的具體說明如下。 探測器模塊設(shè)計 探測器電路設(shè)計是本課題電路設(shè)計的重點之一，探測器電路部分包括防盜探測器電路與防火探測器電路兩大部分，其中詳細(xì)設(shè)計了紅外、微波及光電感煙探測電路。由多種類型傳感器實現(xiàn)多元信號綜 合檢測是本系統(tǒng)中探測電路部分的基本設(shè)計思想，多元信號檢測一方面完成盜情與火情的實時監(jiān)測任務(wù)，另一方面大大降低了探測器部分的誤報率，提高了整個系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。 防盜探測器是由紅外與微波探測器組成的雙鑒探測器，較之以往的微波或紅外單信號探測器，其誤報率明顯下降，原理示意圖如圖 所示。 熱 釋 電 紅 外探 測 器微 波 探 測 器7 4 L S 0 0與 非 門用 戶 端 自動 報 警 器A T 8 9 C 5 1 圖 雙鑒探測器原理示意圖 雙鑒探測器工作時將探測到的紅外和微波兩種信號經(jīng)過與非門處理后送單片機(jī)，即只有同時檢測到兩個探測器輸出端口為高電平信號時，自動報警器才會響 應(yīng)盜情報警信號，否則不報警。實驗發(fā)現(xiàn)，在紅外探測器中，通過菲涅爾透鏡的分割方式的改變可以降低由于小寵物引起的誤報，從而彌補(bǔ)了微波探測器監(jiān)視面積較大的弱點；但紅外探測器對環(huán)境溫度的變化比較敏感，而微波探測器所檢測的只是活動的目標(biāo)，所以對于如果只是溫度變化引起的干擾并不會被自動報警器響應(yīng)。通過這樣雙重的檢測就進(jìn)一步減小了外界干擾，降低了報警信號誤報的發(fā)生率。 第 9 頁 熱釋電紅外探測器電路采用的器件包括紅外探測器專用芯片 —— 紅外傳感信號處理器 BISS000熱釋電紅外探頭 RE200B(傳感器 )及一些外圍元件 (電阻電容 )。它的正常工作電壓是 +(工作范圍可在 3V到 5V之間 )。 圖 所示為紅外探測器分立元件電路圖。當(dāng)熱釋電紅外探頭接收到人體發(fā)出的紅外線后，經(jīng)過內(nèi)部轉(zhuǎn)換，輸出一個微弱的低頻電信號到 BISS0001 芯片的第一級運算放大器 IC1 的同相輸入端 (14 腳 )，對信號進(jìn)行放大預(yù)處理，然后由電容耦合給第二級運算放大器 IC2，對信號再次放大，同時將直流電位抬高到 VM。再經(jīng)內(nèi)部的兩個電壓比較器(IC3, IC4)構(gòu)成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號 Vs去啟動延遲時間定時器 (只要有觸發(fā)信號 VS 的上跳沿則可啟動延遲時間定 時器 )。由于 VH=, VL=，所以當(dāng) VCC為 + 電壓時，可有效地抑制177。 (VHVL)的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 IC6是一個條件比較器，當(dāng)輸入電壓 VCVR 時， IC6 輸出為低電平，封鎖了與門 IC7,禁止觸發(fā)信號向下級傳遞：當(dāng) VC VR 時， IC6 輸出為高電平，則打開與門 IC7，此時，如果有觸發(fā)信號 Vs的上跳變沿到來，將啟動延遲時間定時器，同時 U0腳 (2 腳 )輸出高電平信號，經(jīng)與門后送單片機(jī)進(jìn)行報警處理，此時探測器進(jìn)入延時周期，延遲與封鎖時間為幾秒鐘。該設(shè)計輸出為脈沖信號 ，當(dāng)有移動物體進(jìn)入探測范圍以內(nèi)時，輸出端電平由高電平跳變至低電平，可實現(xiàn)檢測并報警。 微波探測器電路使用的主要元件是單電源通用四運算放大器 KIA324P、環(huán)形天線、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 所示。 當(dāng)有人在該微波防護(hù)區(qū)內(nèi)移動時，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)，該波動的頻率與物體運動的快慢有關(guān)，而幅度與距離有關(guān)?；祛l后高頻信號因為過高而失去作用，剩下微弱的低頻信號經(jīng) U1A 作前級放大， 10μ F電容與 電阻構(gòu)成充電電路，充電電壓作為第一級比較器 U1D 的基準(zhǔn)電壓，同時實現(xiàn)延時功能，即只有前級放大電壓高于該參考電壓時，輸出才為高電平，此時， C9015 導(dǎo)通，最后信號經(jīng) U1B、 U1C構(gòu)成的窗口比較器比較后輸出探測到的信號。實驗過程中報等范圍實測約為 78米，探測到有效信號時，有 20 秒的報警信號輸出， LED 發(fā)光做出預(yù)警指示，可有效的進(jìn)行實時探測。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，但實際可以工作在很寬的電壓范圍內(nèi) )，當(dāng)檢測到異常信號時為高電平。 第 10 頁 R1710kC9 100nR1810kC101000uC11100n123R1910kC12R2010kR2110kC13100nC1447uC16100nC17100nR2210kC19100nR2310kR2410k3 218 4IC13 218 4IC43 218 4IC23 218 4IC31 23IC53 218 4IC61 21312IC7AR1 10kC18100nR1 10k狀態(tài)控制器延遲時間定時器Tx封鎖時間定時器Ti 圖 紅外探測器電路圖 第 11 頁 R1 3.5kR3 10kR4 10kR7 10kR8 10kR910kR1010kR1110kC1 1000uC2 10uFR1210kR1310kQ1 C3355C3 100nC5 1000uQ2 C9015D1C6 1000uR1410kC7 47uQ4 2N2926R1610kD3 LED321411U1:A324P3 214 11U1:B324P321411U1:C324P3 214 11U1:D324PR2 10kR5 10kR6 10kR1510k 圖 微波探測器電路圖 第 12 頁 防火探測器是由溫度探測、光電感煙 探測和一氧化碳探測構(gòu)成的復(fù)合型火災(zāi)探測器。多傳感器設(shè)計思想解決了傳統(tǒng)防火探測器一直存在的誤報率高的問題，增強(qiáng)了火災(zāi)探測的可靠性。其中光電感煙探測器為本課題中傳感器電路的設(shè)計重點。復(fù)合型火災(zāi)探測器原理如圖 。由于單元探測技術(shù)所采用的單一參數(shù)火災(zāi)探測器 (包括閾值觸發(fā)式和模擬量式 )對火災(zāi)特征信號響應(yīng)靈敏度的不均勻性，導(dǎo)致它對實際火災(zāi)的探測能力受到了限制，尤其是用于對家庭住宅火情的準(zhǔn)確探知更是尤為重要。因此，報警系統(tǒng)中對火災(zāi)信號的檢測采用多傳感器 /多判據(jù)的火災(zāi)探測技術(shù)，將探測器探測到的多元火災(zāi)探測信息經(jīng)單片 機(jī)進(jìn)行綜合判斷。 圖 復(fù)合型火災(zāi)探測器原理示意圖 表 MC34063A的參數(shù)表 傳感器類型 單傳感器元件閾值探測器 多傳感元件探測器 試驗火類型 光電感煙 探測器 差溫探 測器 離子感煙 探測器 光電和差溫復(fù)合探測器 木材明火 TF1 不適合 最佳 最佳 很適合 木材熱解火 TF2 最佳 不適合 適合 最佳 棉繩陰燃火 TF3 最佳 不適合 很適合 最佳 聚胺酷塑料火 TF4 很適合 適合 很適合 很適合 正庚烷火 TF5 很適合 很適合 最佳 最佳 無煙液體火 TF6 不適合 最佳 不適合 很適合 實際上，響應(yīng)各種不同類型的火災(zāi)，通常使用不同類型的火災(zāi)傳感器，比較實驗結(jié)果如表 中所示。光電感煙探測器不僅可探測一般火情，對陰燃火尤其有極好的探測效果，主要用于火情早期各種燃燒的煙霧顆粒進(jìn)行探測，這一點就彌補(bǔ)了感溫探測器對陰燃火不敏感，響應(yīng)速度慢以及不能區(qū)分是火災(zāi)的熱還是空調(diào)或烹飪蒸氣的熱等缺點；但溫度與光電感煙探測器都不能區(qū)分有些煙霧究竟是火災(zāi)的煙還是烹飪蒸汽或香煙的煙 第 13 頁 霧，由此，在設(shè)計中增加了 CO探測部分，可以探知早期火災(zāi)煙霧中的 CO成分，這樣就大大降低了各種環(huán)境因素的干擾，提高了報警的 可信度。 在本設(shè)計中選用的溫度探測器是 DS18B20，光電感煙探測器是 OPTEK 公司的 OP231和 OP801SL 光電組合套件作為發(fā)射管和接收管， CO 探測器是 MQ7。 自動報警器模塊設(shè)計 自動報警器模塊框圖如圖 所示。 自 動報 警 器A T 8 9 C 5 1探 測 器顯 示 電 路鍵 盤 電 路看 門 狗 電路密 碼 控 制 電 路撥 號 電 路語 音 檢 測與 報 警電 路電 話 機(jī) 接口 電 路輸 入 輸 出控 制 電 路通 訊接 口緊 急 呼 叫蜂 鳴 器L E D 指 示 燈 圖 自動報警器框圖 自動報警器電路如圖 所示。時鐘電路由兩個 30P 的電容和 12MHz 的晶振構(gòu)成。復(fù)位電路由電阻、電容、二極管和按鍵開關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動復(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 現(xiàn)各種警情的采集。為防止環(huán)境干擾信號對觸發(fā)中斷的影響，當(dāng)響應(yīng)中斷后，對中斷信號多次 (如 5 次 )巡檢，確認(rèn)是中斷信號時，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認(rèn)為是外界干擾信號不執(zhí)行報警處理，有效降低誤報幾率。 第 14 頁 I /O 1I /O 2I /O 3AP 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7RX DT X DP 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 2 . 0V O I CE/RE ( DE )H/ PDE T E CT O N O F FDC O F F P O W E RBP 2 . 7RS TSISOS C KCSHE L PX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1V C CR11 0 kC13 0 PC23 0 PX11 2 .0 M H zR21 0 kC31uFD1 圖 自動報警器電路 與語音電路相連，實現(xiàn)語音的回放控制。 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)。 與電話接口電路相連，實現(xiàn)模擬摘掛機(jī)的控制。 接探頭掉線檢測端，單片機(jī)對該口定時查詢，正常時為高電平，當(dāng)檢測到低電平即發(fā)出掉線警報。 P2. 5 接交流電源掉電報警 信號。 ， ， 為接鍵盤電路的三根 I/0 口線， 接緊急呼救按鍵。 接液晶顯示器的串行時鐘輸入端， 接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端。 接多路開關(guān) CD40