【導(dǎo)讀】智能化住宅防盜防火報警系。統(tǒng)集防盜防火功能于一體，可實現(xiàn)自動檢測與自動電話撥號報警。自動檢測是指由紅外探測?；继綔y器集為一體的復(fù)合式火災(zāi)探測器完成火情檢測。多傳感器的應(yīng)用實現(xiàn)了低誤報率，增強了系統(tǒng)可靠性。電路，實現(xiàn)模擬摘機，根據(jù)險情類別，自動撥打相關(guān)部門的電話號碼。Keywords：Ft-proof，F(xiàn)ireproof，Automaticdial，Phoicalarm

　　

【正文】 號、話機號碼、報警器編號、警情代號、系統(tǒng)設(shè)置等數(shù)據(jù)信息。 VCC 監(jiān)控功能是指只要 VCC 電平降至低于最小轉(zhuǎn)換電壓或者看門狗定時器達(dá)到其 編程的超時極限值， RESET 的輸出為高電平。 第 21 頁 P1.7P1.6DLIPCSSHL1SHL2DR1DL2DR2VEECL1CL2HV1V2V3V4V5V6Y[1..40]HD44100DLIPCSSHL1SHL2DR1DL2DR2VEECL1CL2HV1V2V3V4V5V6Y[1..40]HD4410032U1:A40091?SEG[1..40]SEG[41..81]LCD1EDM0OO2 圖 顯示電路 第 22 頁 X25045 的工作原理 : X25045 包括一個 8 位指令寄存器，它可以通過 SI ()輸入來訪問，數(shù)據(jù)在 SCK ()的上升沿由時鐘同步輸入。在整個工作周期內(nèi)， /CS()必須為低電平， /WP 必須為高電平。 X25045 監(jiān)視總線，如果在預(yù)置時間內(nèi)沒有總線活動，那么它將提供 RESET信號輸出。在 SI線上輸入的數(shù)據(jù)在 /CS 變?yōu)榈碗娖胶蟮?SCK的第一個上升沿被采樣，由SCK的下降沿輸出到 SO ()線上口 SCK 是靜態(tài) 的，允許用戶停止時鐘并在其后恢復(fù)操作。所有的指令、地址和數(shù)據(jù)都以 MSB(最高有效位 )在前的方式傳送，讀和寫指令的指令格式中均包含有地址高位 Ae，此位用于選擇器件的上半部或下半部。在上電和字節(jié)、頁或狀態(tài)寄存器寫周期完成以后及 /WP 變?yōu)榈碗娖綍r，寫使能鎖存器被復(fù)位 (即禁止寫操作 )，因此寫操作前必須設(shè)置寫使能鎖存器。狀態(tài)寄存器格式如圖 所示 : 圖 狀態(tài)寄存器格式 本系統(tǒng)中對 X25045 的讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、置位寫使能的操作過程簡述如下： ? 從 X25045 中讀數(shù)據(jù)的操作為：把 /CS拉低以選擇芯片；發(fā)送 8位的讀 (READ)指令；送 8位的字節(jié)地址：將所選定地址的存儲器中的數(shù)據(jù)移到 SO線上。繼續(xù)提供時鐘脈沖可連續(xù)讀出接下的地址空間中的數(shù)據(jù)。每移出一個字節(jié)數(shù)據(jù)之后，字節(jié)地址自動增加到下一個較高地址。達(dá)到最高地址 ($1FFH)時，地址計數(shù)器翻轉(zhuǎn)至 $OOH，無限循環(huán)下去。把 /CS 置為高電平，可以中止操作。 ? 置位寫使能鎖存器操作為： /CS 先被拉到低電平：由時鐘同步送入寫使能指令；將 /CS 變?yōu)楦唠娖剑駝t寫操作忽略。 ? 寫數(shù)據(jù)到到 X25045 的操作為：拉低 /CS 并保持在低電平；發(fā)送寫指令：寫數(shù)據(jù)。可以連續(xù)寫多達(dá) 4個字節(jié) 的數(shù)據(jù)，但必須是這 4 個字節(jié)駐留在同一頁上。否則計數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到頁的首地址并重新寫可能已有數(shù)據(jù)寫入的任何單元。 翻轉(zhuǎn)到頁的首地址并重新寫可能已有數(shù)據(jù)寫入的任何單元。 X25045 具有允許簡單的三線總線工作的串行外設(shè)接口 (Serial Peripheral Interface, SPI)，最高可達(dá) 1MHz 串行時鐘頻率。這里用單片機的三根口線 ， ， 來模擬 SPI 接口。 X25045 接口電路如圖 所示， 與 X25045 的串行輸入腳SI相連，用于輸出操作碼、字節(jié)地址以及寫入數(shù)據(jù)； 與 X25045 的串行輸出引腳 SO相連，用于讀出數(shù)據(jù)； 與 X25045 串行時鐘輸入腳 SCK 相連，作為串行數(shù)據(jù)輸入和 第 23 頁 輸出的時鐘信號。由于 X25045 的復(fù)位輸出信號為高電平有效，故和 89C51 復(fù)位方式一致。本系統(tǒng)中自動報警器也將處理過的數(shù)據(jù)存入 X25045，以備管理中心中央控制器快速查詢。 R S TP 0. 6P 0. 4P 0. 7P 0. 5SO2VSS4V C C8S C K6SI5/C S1/ W P3R S T7U2X 25 0 4 5L1 圖 X25025 接口電路 看門狗定時器 (WDO 和 WDl)位用于設(shè)置延時時間，具體設(shè)置如表 。這些非易失性的位通過 WRSR 指令來設(shè)置。本系統(tǒng)中采用 的超時周期。 表 看門狗延時時間設(shè)置 狀態(tài)寄存器位 看門狗超時周期 WD1 WD0 典型值 0 0 0 1 600ms 1 0 200ms 1 1 禁止 通訊模塊設(shè)計 圖 通訊硬件接口電路框圖 通訊硬件接口電路框圖如圖 所示。用戶端自動報警器的通訊信號首先通過光電隔離，然后經(jīng) RS485 接口芯片將電平信號轉(zhuǎn)換成電流環(huán)信號，經(jīng)過長距離傳輸后，再 第 24 頁 通過另一 RS485 接口芯片，將電流環(huán)信號轉(zhuǎn)換成電平信號，該電平信號再經(jīng)光電隔離將信號送監(jiān)控管理中心中央控制器。由于整個傳輸通道的兩端均有光電隔離，所以不會因為數(shù)據(jù)傳輸 線上可能遭受到的高壓靜電等干擾而 出現(xiàn) “死機”現(xiàn)象。 接口電路 一般一個標(biāo)準(zhǔn)的 RS485 收發(fā)器外掛最小負(fù)載包括一個 RS485 收發(fā)器、兩個匹配電阻和兩個失效保 護電阻，但實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)即使數(shù)據(jù)率很低時，電源電流也增大到近 37mA，這主要是由于引入了匹配電阻和失效保護電阻所致。因為當(dāng) RS485 接收器輸入端電壓介于 200mV +200mV 時，輸出處于不確定狀態(tài)，接收器既可能輸出邏輯 1也可能輸出邏輯0，而且?guī)茁氏嗤?。為了保證在上述錯誤情況下輸出一個確定值，大多數(shù) RS485 收發(fā)器都需要外接失效保護 電阻。其中在線 A接上拉電阻，線 B接一下拉電阻，不過為了減小功耗，有時將失效保護電阻增大到 (當(dāng)只需要一端匹配時 )。采用 的電阻在電纜兩端進行匹配，增大了電阻雖然減小了電流消耗，但卻降低了系統(tǒng)的抗干擾能力。 MAXIM 公司開發(fā)的具有失效保護功能的 14AX3082 收發(fā)器很好的解決了失效保護問題，它通過定義一個更精確的接收器門限范圍： 50Ma～ +200mA，一方面省去了偏置電阻，同時又不違背 RS485 標(biāo)準(zhǔn)。 MAX3082在總線每一端僅采用了一個 120Ω的匹配電阻 RT，當(dāng)接收器輸 入 OV電壓時，MAX3082 保證輸出邏輯“高”電平。當(dāng)發(fā)生開路或短路情況時，接收器能保證輸出一個確定值。因此，本模塊中 RS485 收發(fā)器選擇具有失效保護功能的低功耗器件 MAX3082，可將系統(tǒng)功耗降低很多。 MAX3082 作為 RS485 通訊接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)芯片，屬于半雙工總線收發(fā)器。它具有良好的 ESD保護，且允許在一對線上同時使用 256 (32 8)個收發(fā)器，可以方便地擴大系統(tǒng)規(guī)模。 單片機側(cè) RS485 接口電路如 圖 所示，首先通過光電隔離器件 4N25 隔離，以保護單片機不受傳輸通道的干擾影響，然后驅(qū)動高速 RS485 收發(fā)器 MAX3082 的輸入進而將報警數(shù)據(jù)加以遠(yuǎn)距離傳輸。其中電路中加入晶體三極管是為了增加光隔輸入端的驅(qū)動能力。 第 25 頁 P 3 . 0P 3 . 1P 3 . 5Q12 N30 5 4A NO D E1CA T HO2 .3B A S E6CO L L E5E M I T4U14 N2 5RO1/R E2DE3DI4V C C8B7A6G ND5U3M A X 3 0 8 2R11 0 kR21 0 kR31 0 kR41 0 kC11nFQ22 N30 5 4A NO D E1CA T HO2 .3B A S E6CO L L E5E M I T4U24 N2 5R61 0 kR71 0 kR81 0 kR51 0 kR91 0 k 圖 單片機側(cè) RS485 接口電路 光電耦合器的優(yōu)點是體積小、壽命長、無觸點、抗干擾能力強、能隔離噪音、工作溫度寬，輸入輸出之間電絕緣，單向傳輸信號及邏輯電路易連接等。 圖 4N25 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的 4N25 型光電禍合器屬于三極管輸出型光電耦合器，這種光電耦合器具有很高的輸入、輸出絕緣性能，其頻率響應(yīng)可達(dá) 300KHz 而開關(guān)時間只有 幾微秒。圖 為 4N25 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。在電路工作中，當(dāng)輸入端加有一定的電信號時，發(fā)光二極管發(fā)光，工作電流 If 大，發(fā)光強。光敏三極管受光照之后產(chǎn)生光電流，受光強， 第 26 頁 輸出電流 Ic大，即在一定范圍內(nèi)輸入工作電流 If與輸出電流 Ic 之間成線性關(guān)系。當(dāng)在集電極串接一個負(fù)載電阻 R后，即可得輸出電壓，完成“電 — 光 — 電”的轉(zhuǎn)換。 電源模塊設(shè)計 5V6VT R 1T RA N 2 P 2 SC11uFC31uFD5L E DVI1VO3GND2U17 8 0 5VI1VO3GND2U27 8 0 6Q22 N39 0 4L S 1S P E A K E RD6L E DCURRENT OUTPUT1REF CURRENT2FREQ OUTPUT3GND4VS8COMP INPUT7THRESHOLD6R/C5U3L M 3 9 3R11 0 kR31 0 kR41 0 kS W 1S W S P S T 圖 電源模塊電路圖 本系統(tǒng)電源采用直流電源 5V 和 6V 供電，原理圖如圖 所示。電源部分電路為典型的 7805/7806 應(yīng)用電路，具有兩路電源輸出。該電路具有短路保護功能 ，變壓器輸出 第 27 頁 7V交流電，經(jīng)橋路整流，電容濾波，送入 7805/7806 輸入端，最后輸出 5V/6V 直流電。電阻與紅色 LED 構(gòu)成電源工作指示電路，綠色 LED和蜂鳴器用于短路報警指示。電路圖見如圖 所示。 橋 式整 流濾 波電 路穩(wěn) 壓 塊7 8 0 6穩(wěn) 壓 塊7 8 0 5比 較 器 蜂 鳴 器報 警 器 L E D6 V5 V 圖 電源原理圖 特殊器件的介紹 本系統(tǒng)中主要使用了如下一些功能器件：各種探測器， BIS0001， MT8888， ISD1420。下面就這些器件的功能特點、主要參數(shù)和使用方法作相應(yīng)說明。 熱釋電紅外探測器 在自然界，任何高于絕對溫度的物體都將產(chǎn)生紅外 光譜，不同溫度的物體其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。 熱釋電效應(yīng)是指如果使某些強介電質(zhì)材料 (如鈦酸鋇、鈦鋯酸鉛 (PZT)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。 在熱釋電紅外探測器中有兩個關(guān)鍵性的元件，一個是熱釋電紅外傳感器 (PTR)， PTR能將紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用。另一個是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡是一種由塑料制 成的特殊設(shè)計的光學(xué)透鏡，它用來配合熱釋電紅外線傳感器，以達(dá)到提高接收靈敏度。用菲涅爾透鏡配合放大電路將信號放大 6070d6，就可以檢測 1020 米處人的活動。 熱釋電傳感器具有自極化效應(yīng)，晶體處于低于 Curie 溫度的恒溫環(huán)境時，其自極化強度保持不變，即極化電荷面密度保持不變。這些極化電荷被空氣中的帶電粒子中和，如圖 所示，當(dāng)紅外輻射入射晶體，被晶體吸收后，晶體溫度升高，自極化強度變小，即電荷面密度變小。這樣，晶體表面存在多余的中和電荷，這些電荷以電壓或電流的形 第 28 頁 式輸出，該輸出信號可用來探測輻射。相反 ，當(dāng)截斷該輻射時，晶體溫度降低，自極化強度增大，由相反方向的電流或電壓輸出。 圖 熱釋電效應(yīng)示意圖 熱釋電傳感器通常包括熱釋電晶體、電極、氧化膜、襯底、 FET 和負(fù)載電阻幾個組成部分，熱釋電晶體一般是 PZT或其他材料，在晶體上下表面分別設(shè)置電極，在上表面再加一層黑色氧化膜以提高其轉(zhuǎn)換效率。如圖 為熱釋電紅外線傳感器 RE200B 的結(jié)構(gòu)圖。 熱釋電晶體的等效電路是一個在負(fù)載電阻上并聯(lián)一個電容的電流發(fā)生器，其輸出阻抗很高，一般為 10K47K，而且輸出電壓信號又極其微弱，故在管內(nèi)附有 FET 放大器及厚膜電阻，以達(dá)到阻抗變換的目的。 圖 熱釋電傳感器結(jié)構(gòu)圖 在管殼頂端裝有濾光鏡片及窗口，用以選擇接收不同的波長。在窗口上