【文章內(nèi)容簡介】 傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。 傳感器的特點包括：微型化、 數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。 在防盜系統(tǒng)中我們使用最多的就是紅外傳感器、光電傳感器和振動檢測傳感器。 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 7 紅外探測器 紅外探測器 [6]曾廣泛用于各種領域如建筑、安全、家電和工業(yè)等領域，功能多種多樣，包括運動檢測、溫度測量、計數(shù)以及火災 /氣體檢測等，紅外探測器已從最初的僅具有基本運動檢測功能的單像素熱電探測器發(fā)展到可以應用于更復雜的系統(tǒng)、更多樣化的高端設備市場如溫度感測或 者氣體 /火災探測、光學檢測等。 紅外探測技術(shù)可根據(jù)其發(fā)出方式不同，可分為主動式和被動式兩種。 1. 主動紅外探測器的發(fā)射機發(fā)出一束經(jīng)調(diào)制的紅外光束，被紅外接收機接收，從而形成一條紅外光束組成的警戒線。當遇到樹葉、雨、小動物、雪、沙塵、霧遮擋則不應報警，人或相當體積的物品遮擋將發(fā)生報警。主動紅外探測器技術(shù)主要采用一發(fā)一收，屬于線形防范，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率，從而增強該產(chǎn)品的穩(wěn)定性，可靠性。 2. 被動紅外探測器在電子防盜探測器領域應用非常廣泛，因其價格低 廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。被動紅外探測器是靠探測人體發(fā)射的紅外線來進行工作的。 探測器收集外界的紅外輻射進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)出變化時就會向外釋放電荷，檢測處理后產(chǎn)生報警。一旦入侵人進入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡而聚焦，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)信號處理而報警。 被動紅外深測器最大的優(yōu)點是本身不發(fā)任何類型輻射，器件功耗很小，隱蔽性較好，而且價格低廉，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，不易被探測器接收；環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，從而引發(fā)誤報或漏報。 被動式紅外探測器作為紅外技術(shù)在電子防盜探測器領域應用最多的一種產(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或漏報現(xiàn)象層出不窮，如何改進將成為被動式紅外探測器一直追尋的方向。 在防盜報警器中，紅外探測技術(shù)是被應用的最多的一種，其方式也有不同。 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 光電傳感器 光電傳感器 [7]是一種光電效應的傳感器，主要由光源、光電 器件、光學通路組成，它能將檢測到的細微變化轉(zhuǎn)變成光信號，再由光信號轉(zhuǎn)化成電信號。光電傳感器可以用來檢測引起光量變化的非電量（光照強度、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、反應靈活、非接觸式的優(yōu)點，已經(jīng)在人們的生活中得到了廣泛地應用。 光電傳感器防盜報警系統(tǒng)采用非接觸式光電技術(shù)，具有易安裝、體積小、準確性高、可靠性強且能實現(xiàn)大面積監(jiān)控及“一對多”的遠程監(jiān)控等優(yōu)點，使其在教室、辦公室、居民區(qū)、商場、倉庫等不同場所有著廣泛的應用。 當偷竊者入侵監(jiān)測區(qū)時，會引起光量變化。光電探測器 檢測到光量變化后經(jīng)過電路處理光信號轉(zhuǎn)化成電信號，再經(jīng)過編碼譯碼觸發(fā)報警系統(tǒng)，從而實現(xiàn)防盜報警。 振動檢測傳感器 某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。依據(jù)電介質(zhì)壓電效應研制的一類 傳感器稱為為壓電傳感器 [8]。 測量時，將傳感器基座與試件剛性固定在一起。當傳感器感受到振動時，由于彈簧的剛度相當大，而質(zhì)量塊的質(zhì)量相對較小，可以認為質(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，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，因此在它的兩個表面上就產(chǎn)生了交變電荷（電壓），當振動頻率遠低于傳感器固有頻率時，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 就可以用普通的測量器測出試件的加速度，如在放大器中加進適當?shù)姆e分電路，就可以測武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 9 出試件的振動加速度或位移。 RFID 技術(shù) 射頻識別 [9]（ RFID）是一種 無線 通信技術(shù) ，可以通過 無線電 訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立 機械 或者 光學 接觸。 無線電 的信號是通過調(diào)成無線電頻率的 電磁場 ，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。某些標簽在識別時從識別器發(fā)出的電磁場中就可以得到能量，并不需要電池；也有標簽本身擁有電源，并可以主動發(fā)出無線電波（調(diào)成無線電頻率的電磁場）。標簽包含了電子存儲的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標 簽不需要處在識別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。 目前 RFID 技術(shù)應用很廣，如：圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。 GPS 定位技術(shù) GPS 含義是：利用衛(wèi)星進行實時測量和測距信息采集，使得構(gòu)建成全球的定位系統(tǒng)。目前國際上都已經(jīng)公認全球定位系統(tǒng)的簡稱為 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)；三是用戶的設備部分，就是其 GPS 信號接收機。三者含有各自獨立的功能、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)與時間信息。 GPS的接收器通過接收測量范圍的衛(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)，在通過計算處理，最后得出接收器的三維處理、三維方向還有運動速度和時間信息。單點定位是指依據(jù)接收器的采集數(shù)據(jù)來確定待定點所在的地心坐標的絕對位置。但它只能使用偽距測量，可以運用車輛等的定位。 差分定位就是依據(jù)多臺接收器的觀測數(shù)據(jù)來確定觀察地點之間的的相對位置的方法，它既可以采用偽距測量也可以采取相位觀測量，大地測量以及工程測量都應該采取相位觀測值再做相對定位。 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 第 3 章 防 盜系統(tǒng) 總體 設計 網(wǎng)絡 防盜 系統(tǒng) 主要有 三 部分組成： 控制中心 ，前端探測器，傳輸設備。防盜系統(tǒng)的功能的實現(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施來完成。 控制 中心主要是管理和接受各類信號，并進行及時處理和存儲，并輸出相應的報警聲光電的信號，及通過電話，網(wǎng)絡，無線電話網(wǎng)絡等傳輸出去報警的具體信息，起著重要的處理分析和判斷功能。 前端探測器是防盜系統(tǒng)中最重要的部分之一，報警的發(fā)生和誤報率的降低都是有前端探測器性能所決定，只有前端探測器性能優(yōu)越才可以實現(xiàn)高性能的防盜系統(tǒng)的警戒作用，也是減低誤報率的關(guān)鍵 。 網(wǎng)絡 傳輸設 備是防盜系統(tǒng)中重要部分之一， 本系統(tǒng)采用網(wǎng)絡模塊，利用成熟的網(wǎng)絡覆蓋全國甚至全世界 ， 24 小時在線，通過程序控制可以在任何地方完成對失竊物品的鎖定。 該系統(tǒng)在不使用時不產(chǎn)生任何費用，適用于普通大眾。 防盜總體設計 該防盜報警系統(tǒng)是依托 GSM 網(wǎng)，利用 GSM 無線通信業(yè)務及短消息服務業(yè)務，對物品進行遠程監(jiān)控。主控裝置采用單片機的控制，功能由軟件編程實現(xiàn)： GSM手機控制方式有兩種方式，一種是模擬鍵盤控制方式，采用雙 DTMF雙音信號編解碼實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號發(fā)送接收。一種是采用 GSM手機串行數(shù)據(jù)接口，利用GSM網(wǎng)絡消息服務業(yè)務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號發(fā)送接收。采用 GSM手機串行數(shù)據(jù)接口方式，控制方便簡單，是首選方案。本系統(tǒng)選定西門子 TC35i手機模塊，并提供了數(shù)據(jù)接口協(xié)議。系統(tǒng)實現(xiàn)原理方框圖如圖 。 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 圖 系統(tǒng)原理方框圖 防盜報警系統(tǒng)的主要工作原理：當接入電路時，若警情檢測電路檢測到警情信號時，輸入 AT89S52單片機，通過判斷處理后 ， AT89S52通過無線調(diào)制解調(diào)器接入數(shù)字移動通信系統(tǒng)（ GSM），撥打預存電話號碼。 硬件 系統(tǒng) 總體設計方案是根據(jù) 系統(tǒng) 功能的要求和系統(tǒng)構(gòu)成的需要來設計防盜系統(tǒng)，其總體設計方案如 。根據(jù)實際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價比，選用 Atmel 公司生產(chǎn)的 8位單片機 AT89S52，作為系統(tǒng)的控制器，配有無線調(diào)制解調(diào) GSM模塊、警情檢測電路 主 控 中心 主控系統(tǒng)是整個防盜系統(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警信息，對報警信號進行綜合判斷，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 GSM模塊的初始化以及報警 系統(tǒng)的設置。 3. 完成單片機系統(tǒng)， GSM模塊之間的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換，包括將報警信息轉(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)換成相應的控制信號。 主控系統(tǒng)的單片機選用 Atmel 公司 生產(chǎn)的 AT89S52微處理芯片，該芯片 與射頻識別 主控中心 電源 GSM 模塊 用戶 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 12 MCS51單片機產(chǎn)品兼容 、 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器 、 1000次擦寫周期 、 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz、 三級加密程序存儲器 、 32個可編程 I/O口線 、三個 16位定時器 /計數(shù)器 八個中斷源 、 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 、 看門狗定時器 、 雙數(shù)據(jù)指針 、 掉電標識符 。 GSM 部分 利用通訊模塊進行數(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，通過短消息中心進行轉(zhuǎn)發(fā)，接收方通訊模塊收到此短消息后即存儲在 SIM卡上，模塊外接的控制器（單片機）從模塊中讀取短消息后，根據(jù)需要將無用的信息去除，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、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且短消息經(jīng)過服務中心再到 達目的地的特點使通信模塊無需 24小時開機，降低了系統(tǒng)功耗。 目前國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM模塊有 CENTELPIML的 2D系列、西門子的 TC35系列、 Wave的 WMOZ系列、愛立信的 DMIOIDM20系列、中興的 ZXGM18系列等，這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門子的 TC35系列模塊性價比很高，并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設備入網(wǎng)證。所以本系統(tǒng)的設計選用的是西門子 TC35系列的 TC35i。這是西門子推出的較新的無線模塊，功能上與 TC35i兼容、設計緊湊，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。 TC35i與 GSM 2+兼容、雙頻（ GSM900/GSMI800） ,RS232數(shù)據(jù)口、符合 ETSI標準。 ，且易于升級為 GPRS模塊。 TC35i模塊同時還支持 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，向用戶提供標準餓AT指令接口，為數(shù)據(jù)、語音、 短信息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應用開發(fā)及設計 。 射頻識別部分 報警信息通過 應答器 可以直接安裝在系統(tǒng)板上， 若發(fā)射器接收到尋址信號，在設定時間內(nèi)反饋應答信息，則說明物品沒有被盜 的可能，反之，物品被盜或遠武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 13 離安全距離，應答器發(fā)出警情信號，以提示用戶。 軟件 系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件包括三個方面內(nèi)容， 警情信號 ，單片機對輸入輸出信號處理，通過單片機控制 GSM模塊向手機發(fā)送短信。 如圖 ： 圖 軟件 系統(tǒng) 總體設計 物品被盜或遠離安全距離，應答器發(fā)出 警情信號， 主控中心檢測到有效信號經(jīng) A／ D 轉(zhuǎn)換后輸入到微處理器中進行處理和判斷， 通過解調(diào)器將 評判結(jié)果經(jīng)GSM 的 AT 指令 發(fā)送至用戶手機。 射頻識別 主控中心 GSM模塊 用戶手機 警情信號 處理 解調(diào)器 短信 電話 A/D 轉(zhuǎn)換器 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 第 4 章 防盜系統(tǒng) 硬件 實現(xiàn) 本文設計的防盜系統(tǒng)是一種能與手機實現(xiàn)互相通信的裝置。裝置由單片機及其外圍電路構(gòu)成，它的輸入口與被檢測的對象相連接、只要被檢測對象的平衡點被破壞，