【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。 傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、 數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官，讓物體慢慢變得活了起來(lái)。 在防盜系統(tǒng)中我們使用最多的就是紅外傳感器、光電傳感器和振動(dòng)檢測(cè)傳感器。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 紅外探測(cè)器 紅外探測(cè)器 [6]曾廣泛用于各種領(lǐng)域如建筑、安全、家電和工業(yè)等領(lǐng)域，功能多種多樣，包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、溫度測(cè)量、計(jì)數(shù)以及火災(zāi) /氣體檢測(cè)等，紅外探測(cè)器已從最初的僅具有基本運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能的單像素?zé)犭娞綔y(cè)器發(fā)展到可以應(yīng)用于更復(fù)雜的系統(tǒng)、更多樣化的高端設(shè)備市場(chǎng)如溫度感測(cè)或 者氣體 /火災(zāi)探測(cè)、光學(xué)檢測(cè)等。 紅外探測(cè)技術(shù)可根據(jù)其發(fā)出方式不同，可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。 1. 主動(dòng)紅外探測(cè)器的發(fā)射機(jī)發(fā)出一束經(jīng)調(diào)制的紅外光束，被紅外接收機(jī)接收，從而形成一條紅外光束組成的警戒線(xiàn)。當(dāng)遇到樹(shù)葉、雨、小動(dòng)物、雪、沙塵、霧遮擋則不應(yīng)報(bào)警，人或相當(dāng)體積的物品遮擋將發(fā)生報(bào)警。主動(dòng)紅外探測(cè)器技術(shù)主要采用一發(fā)一收，屬于線(xiàn)形防范，現(xiàn)在已經(jīng)從最初的但光束發(fā)展到多光束，而且還可以雙發(fā)雙受，最大限度的降低誤報(bào)率，從而增強(qiáng)該產(chǎn)品的穩(wěn)定性，可靠性。 2. 被動(dòng)紅外探測(cè)器在電子防盜探測(cè)器領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低 廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶(hù)和專(zhuān)業(yè)人士的歡迎。被動(dòng)紅外探測(cè)器是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線(xiàn)來(lái)進(jìn)行工作的。 探測(cè)器收集外界的紅外輻射進(jìn)而聚集到紅外傳感器上。紅外傳感器通常采用熱釋電元件，這種元件在接收了紅外輻射溫度發(fā)出變化時(shí)就會(huì)向外釋放電荷，檢測(cè)處理后產(chǎn)生報(bào)警。一旦入侵人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡而聚焦，從而被熱釋電元接收，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(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。 被動(dòng)紅外深測(cè)器最大的優(yōu)點(diǎn)是本身不發(fā)任何類(lèi)型輻射，器件功耗很小，隱蔽性較好，而且價(jià)格低廉，方便普及。但它也 存在著一些不足，比如它容易受各種熱源、陽(yáng)光源干擾；穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探測(cè)器接收；環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，從而引發(fā)誤報(bào)或漏報(bào)。 被動(dòng)式紅外探測(cè)器作為紅外技術(shù)在電子防盜探測(cè)器領(lǐng)域應(yīng)用最多的一種產(chǎn)品，已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一部分，但其不容忽視的誤報(bào)或漏報(bào)現(xiàn)象層出不窮，如何改進(jìn)將成為被動(dòng)式紅外探測(cè)器一直追尋的方向。 在防盜報(bào)警器中，紅外探測(cè)技術(shù)是被應(yīng)用的最多的一種，其方式也有不同。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 光電傳感器 光電傳感器 [7]是一種光電效應(yīng)的傳感器，主要由光源、光電 器件、光學(xué)通路組成，它能將檢測(cè)到的細(xì)微變化轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，再由光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。光電傳感器可以用來(lái)檢測(cè)引起光量變化的非電量（光照強(qiáng)度、分析氣體等）和轉(zhuǎn)化成光量變化的非電量（形狀、速度等），而且具有精度高、反應(yīng)靈活、非接觸式的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在人們的生活中得到了廣泛地應(yīng)用。 光電傳感器防盜報(bào)警系統(tǒng)采用非接觸式光電技術(shù)，具有易安裝、體積小、準(zhǔn)確性高、可靠性強(qiáng)且能實(shí)現(xiàn)大面積監(jiān)控及“一對(duì)多”的遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，使其在教室、辦公室、居民區(qū)、商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等不同場(chǎng)所有著廣泛的應(yīng)用。 當(dāng)偷竊者入侵監(jiān)測(cè)區(qū)時(shí)，會(huì)引起光量變化。光電探測(cè)器 檢測(cè)到光量變化后經(jīng)過(guò)電路處理光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)編碼譯碼觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警。 振動(dòng)檢測(cè)傳感器 某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)，或稱(chēng)為電致伸縮現(xiàn)象。依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類(lèi) 傳感器稱(chēng)為為壓電傳感器 [8]。 測(cè)量時(shí)，將傳感器基座與試件剛性固定在一起。當(dāng)傳感器感受到振動(dòng)時(shí)，由于彈簧的剛度相當(dāng)大，而質(zhì)量塊的質(zhì)量相對(duì)較小，可以認(rèn)為質(zhì)量塊的慣性很小，因此質(zhì)量塊感受到與傳感器基座相同的振動(dòng)，并受到與加速度方向相反的慣性力作用。這樣，質(zhì)量塊就有一正比于加速度的交變力作用在壓電片上。由于壓電片具有壓電效應(yīng)，因此在它的兩個(gè)表面上就產(chǎn)生了交變電荷（電壓），當(dāng)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于傳感器固有頻率時(shí)，傳感器的輸出電荷（電壓）與作用力成正比，即與試件的加速度成正比。輸出電量由傳感器輸出端引出，輸入到前置放大器后 就可以用普通的測(cè)量器測(cè)出試件的加速度，如在放大器中加進(jìn)適當(dāng)?shù)姆e分電路，就可以測(cè)武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 出試件的振動(dòng)加速度或位移。 RFID 技術(shù) 射頻識(shí)別 [9]（ RFID）是一種 無(wú)線(xiàn) 通信技術(shù) ，可以通過(guò) 無(wú)線(xiàn)電 訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立 機(jī)械 或者 光學(xué) 接觸。 無(wú)線(xiàn)電 的信號(hào)是通過(guò)調(diào)成無(wú)線(xiàn)電頻率的 電磁場(chǎng) ，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo)簽上傳送出去，以自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。某些標(biāo)簽在識(shí)別時(shí)從識(shí)別器發(fā)出的電磁場(chǎng)中就可以得到能量，并不需要電池；也有標(biāo)簽本身?yè)碛须娫?，并可以主?dòng)發(fā)出無(wú)線(xiàn)電波（調(diào)成無(wú)線(xiàn)電頻率的電磁場(chǎng)）。標(biāo)簽包含了電子存儲(chǔ)的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo) 簽不需要處在識(shí)別器視線(xiàn)之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。 目前 RFID 技術(shù)應(yīng)用很廣，如：圖書(shū)館，門(mén)禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。 GPS 定位技術(shù) GPS 含義是：利用衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和測(cè)距信息采集，使得構(gòu)建成全球的定位系統(tǒng)。目前國(guó)際上都已經(jīng)公認(rèn)全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)為 GPS。 GPS[10]定位系統(tǒng)分為三部分：一是空間部分，它就是 GPS 衛(wèi)星星座；二是地面的控制部分，即地面上的監(jiān)控系統(tǒng)；三是用戶(hù)的設(shè)備部分，就是其 GPS 信號(hào)接收機(jī)。三者含有各自獨(dú)立的功能、作用。以下分別介紹三部分的組成結(jié)構(gòu)。 GPS 的偽距定位基本原理為 ：衛(wèi)星的不間斷發(fā)送星歷參數(shù)與時(shí)間信息。 GPS的接收器通過(guò)接收測(cè)量范圍的衛(wèi)星，就可以收到關(guān)于偽距的方程，把這些方程結(jié)合它所接收的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)，在通過(guò)計(jì)算處理，最后得出接收器的三維處理、三維方向還有運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。單點(diǎn)定位是指依據(jù)接收器的采集數(shù)據(jù)來(lái)確定待定點(diǎn)所在的地心坐標(biāo)的絕對(duì)位置。但它只能使用偽距測(cè)量，可以運(yùn)用車(chē)輛等的定位。 差分定位就是依據(jù)多臺(tái)接收器的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀察地點(diǎn)之間的的相對(duì)位置的方法，它既可以采用偽距測(cè)量也可以采取相位觀測(cè)量，大地測(cè)量以及工程測(cè)量都應(yīng)該采取相位觀測(cè)值再做相對(duì)定位。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 3 章 防 盜系統(tǒng) 總體 設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò) 防盜 系統(tǒng) 主要有 三 部分組成： 控制中心 ，前端探測(cè)器，傳輸設(shè)備。防盜系統(tǒng)的功能的實(shí)現(xiàn)并不是由單一安防產(chǎn)品所能完成，它必須借助一整套的安防設(shè)施來(lái)完成。 控制 中心主要是管理和接受各類(lèi)信號(hào)，并進(jìn)行及時(shí)處理和存儲(chǔ)，并輸出相應(yīng)的報(bào)警聲光電的信號(hào)，及通過(guò)電話(huà)，網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)等傳輸出去報(bào)警的具體信息，起著重要的處理分析和判斷功能。 前端探測(cè)器是防盜系統(tǒng)中最重要的部分之一，報(bào)警的發(fā)生和誤報(bào)率的降低都是有前端探測(cè)器性能所決定，只有前端探測(cè)器性能優(yōu)越才可以實(shí)現(xiàn)高性能的防盜系統(tǒng)的警戒作用，也是減低誤報(bào)率的關(guān)鍵 。 網(wǎng)絡(luò) 傳輸設(shè) 備是防盜系統(tǒng)中重要部分之一， 本系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)模塊，利用成熟的網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó)甚至全世界 ， 24 小時(shí)在線(xiàn)，通過(guò)程序控制可以在任何地方完成對(duì)失竊物品的鎖定。 該系統(tǒng)在不使用時(shí)不產(chǎn)生任何費(fèi)用，適用于普通大眾。 防盜總體設(shè)計(jì) 該防盜報(bào)警系統(tǒng)是依托 GSM 網(wǎng)，利用 GSM 無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù)及短消息服務(wù)業(yè)務(wù)，對(duì)物品進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。主控裝置采用單片機(jī)的控制，功能由軟件編程實(shí)現(xiàn)： GSM手機(jī)控制方式有兩種方式，一種是模擬鍵盤(pán)控制方式，采用雙 DTMF雙音信號(hào)編解碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送接收。一種是采用 GSM手機(jī)串行數(shù)據(jù)接口，利用GSM網(wǎng)絡(luò)消息服務(wù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送接收。采用 GSM手機(jī)串行數(shù)據(jù)接口方式，控制方便簡(jiǎn)單，是首選方案。本系統(tǒng)選定西門(mén)子 TC35i手機(jī)模塊，并提供了數(shù)據(jù)接口協(xié)議。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理方框圖如圖 。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 系統(tǒng)原理方框圖 防盜報(bào)警系統(tǒng)的主要工作原理：當(dāng)接入電路時(shí)，若警情檢測(cè)電路檢測(cè)到警情信號(hào)時(shí)，輸入 AT89S52單片機(jī)，通過(guò)判斷處理后 ， AT89S52通過(guò)無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器接入數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（ GSM），撥打預(yù)存電話(huà)號(hào)碼。 硬件 系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì)方案是根據(jù) 系統(tǒng) 功能的要求和系統(tǒng)構(gòu)成的需要來(lái)設(shè)計(jì)防盜系統(tǒng)，其總體設(shè)計(jì)方案如 。根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，選用 Atmel 公司生產(chǎn)的 8位單片機(jī) AT89S52，作為系統(tǒng)的控制器，配有無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào) GSM模塊、警情檢測(cè)電路 主 控 中心 主控系統(tǒng)是整個(gè)防盜系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)選用 Atmel公司 生產(chǎn)的 AT89S52微處理芯片作為控制器?？刂葡到y(tǒng)主要完成以下工作。 1. 處理傳感器采集到的報(bào)警信息，對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行綜合判斷，確定警情，從而做出正確的判斷。 2. 與 GSM模塊建立通訊，完成對(duì) GSM模塊的初始化以及報(bào)警 系統(tǒng)的設(shè)置。 3. 完成單片機(jī)系統(tǒng)， GSM模塊之間的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換，包括將報(bào)警信息轉(zhuǎn)換成符合 SMS協(xié)議的數(shù)據(jù)格式并傳遞給 GSM模塊進(jìn)行發(fā)送，以及將 GSM模塊收到的短信控制命令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信號(hào)。 主控系統(tǒng)的單片機(jī)選用 Atmel 公司 生產(chǎn)的 AT89S52微處理芯片，該芯片 與射頻識(shí)別 主控中心 電源 GSM 模塊 用戶(hù) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器 、 1000次擦寫(xiě)周期 、 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz、 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、 32個(gè)可編程 I/O口線(xiàn) 、三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 八個(gè)中斷源 、 全雙工 UART串行通道 、 低功耗空閑和掉電模 式 、 掉電后中斷可喚醒 、 看門(mén)狗定時(shí)器 、 雙數(shù)據(jù)指針 、 掉電標(biāo)識(shí)符 。 GSM 部分 利用通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，就是將數(shù)據(jù)體作為短消息的內(nèi)容，從發(fā)送方的通訊模塊發(fā)送出去，通過(guò)短消息中心進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，接收方通訊模塊收到此短消息后即存儲(chǔ)在 SIM卡上，模塊外接的控制器（單片機(jī)）從模塊中讀取短消息后，根據(jù)需要將無(wú)用的信息去除，取出有效信息，然后將 SIM卡中的短消息刪除，這樣就完成一次單向數(shù)據(jù)的傳輸。利用通信模塊的短消息方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收具有通信成本低、系統(tǒng)容量大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且短消息經(jīng)過(guò)服務(wù)中心再到 達(dá)目的地的特點(diǎn)使通信模塊無(wú)需 24小時(shí)開(kāi)機(jī)，降低了系統(tǒng)功耗。 目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始使用的 GSM模塊有 CENTELPIML的 2D系列、西門(mén)子的 TC35系列、 Wave的 WMOZ系列、愛(ài)立信的 DMIOIDM20系列、中興的 ZXGM18系列等，這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門(mén)子的 TC35系列模塊性?xún)r(jià)比很高，并且已經(jīng)有國(guó)內(nèi)的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備入網(wǎng)證。所以本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用的是西門(mén)子 TC35系列的 TC35i。這是西門(mén)子推出的較新的無(wú)線(xiàn)模塊，功能上與 TC35i兼容、設(shè)計(jì)緊湊，大大縮小了用戶(hù)產(chǎn)品的體積。 TC35i與 GSM 2+兼容、雙頻（ GSM900/GSMI800） ,RS232數(shù)據(jù)口、符合 ETSI標(biāo)準(zhǔn)。 ，且易于升級(jí)為 GPRS模塊。 TC35i模塊同時(shí)還支持 RTSO/CTSO的硬件握手和XONIXOFF的軟件流控制。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)餓AT指令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、 短信息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶(hù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì) 。 射頻識(shí)別部分 報(bào)警信息通過(guò) 應(yīng)答器 可以直接安裝在系統(tǒng)板上， 若發(fā)射器接收到尋址信號(hào)，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)反饋應(yīng)答信息，則說(shuō)明物品沒(méi)有被盜 的可能，反之，物品被盜或遠(yuǎn)武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 離安全距離，應(yīng)答器發(fā)出警情信號(hào)，以提示用戶(hù)。 軟件 系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件包括三個(gè)方面內(nèi)容， 警情信號(hào) ，單片機(jī)對(duì)輸入輸出信號(hào)處理，通過(guò)單片機(jī)控制 GSM模塊向手機(jī)發(fā)送短信。 如圖 ： 圖 軟件 系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì) 物品被盜或遠(yuǎn)離安全距離，應(yīng)答器發(fā)出 警情信號(hào)， 主控中心檢測(cè)到有效信號(hào)經(jīng) A／ D 轉(zhuǎn)換后輸入到微處理器中進(jìn)行處理和判斷， 通過(guò)解調(diào)器將 評(píng)判結(jié)果經(jīng)GSM 的 AT 指令 發(fā)送至用戶(hù)手機(jī)。 射頻識(shí)別 主控中心 GSM模塊 用戶(hù)手機(jī) 警情信號(hào) 處理 解調(diào)器 短信 電話(huà) A/D 轉(zhuǎn)換器 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第 4 章 防盜系統(tǒng) 硬件 實(shí)現(xiàn) 本文設(shè)計(jì)的防盜系統(tǒng)是一種能與手機(jī)實(shí)現(xiàn)互相通信的裝置。裝置由單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成，它的輸入口與被檢測(cè)的對(duì)象相連接、只要被檢測(cè)對(duì)象的平衡點(diǎn)被破壞，