【正文】 防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用 。其中包括被動式熱釋電型紅外報(bào)警器 ,也即是本文將研究的產(chǎn)品。 防盜報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成 防盜報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號， 并提示值班人員發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取對策的系統(tǒng)。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報(bào)警信號在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，使于迅速采取應(yīng)急措施。 防盜報(bào)警系統(tǒng)由探測器、傳感器、控制器、報(bào)警器、顯示器幾部分構(gòu)成，如圖所示。 圖 11 防盜報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成圖 防盜報(bào)警器的分類 （ 1）報(bào)警探測器按工作原理主要可分為紅外報(bào)警探測器、微波報(bào)警探測器、被動式紅外 /微波報(bào)警探測器、玻璃破碎報(bào)警探測器、振動報(bào)警探測器、超聲波報(bào)警探測器、激光報(bào)警探測器、磁控開關(guān)報(bào)警探測器、開關(guān)報(bào)警探測器、視頻運(yùn)動檢測報(bào)警器、聲音探測器等許多種類。 （ 3）報(bào)警探測器按探測范圍的不同又可分為點(diǎn)控報(bào)警探測器、線控控制器 報(bào)警器 顯示器 探測器 傳感器 3 報(bào)警探測器、面控報(bào)警探測器和空間防范報(bào)警探測器。 （ 5） 從防盜探測器與報(bào)警主機(jī)（后端處理器）的連接方式可分有線與無線 。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)使用情況不同，合理選擇不同防范類型的報(bào)警探測器，才能滿足不同的安全防范要求。在各種各樣的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的場所很多。因此，就需要各種各樣的報(bào)警探測器，以滿足不同的安全防范要求。在北美，報(bào)警呼救箱放置在街頭巷尾，在呼救時發(fā)出聲響提示，以尋求附近警察的幫助；同時，這種呼救箱直接連接到附近的警局，使得稍遠(yuǎn)一些的警察也能夠收到呼救信息。而此后自動撥號系統(tǒng)的出現(xiàn)以及電話普及到千家萬戶，更使得通過電話線報(bào)警的方式得到了前所未有的發(fā)展。 國外智能監(jiān)控防盜技術(shù)發(fā)展已處于一個較高水平階段，從具有代表性的北美發(fā)展過程，可以清楚的看出世界智能監(jiān)控防盜技術(shù)的發(fā)展概況。 目前，對北美的安防產(chǎn)業(yè)來說，最成功的經(jīng)營模式就是聯(lián)網(wǎng) 報(bào)警服務(wù)模式，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警將整個北美的安防產(chǎn)業(yè)從橫向到縱向進(jìn)行整合串并，形成了一個集中許多高科技手段和產(chǎn)業(yè)化管理水準(zhǔn)的一體化綜合性產(chǎn)業(yè)。到 70年代，它對其產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展方向做了很大的調(diào)整，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)商，建立了首家網(wǎng)管中心，尤其是在年代引用了大量的網(wǎng)管技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和電子技術(shù)，現(xiàn)己成為十分先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)平臺，它在美國、加拿大、英國、香港、臺灣等多個國家 和地區(qū)都有分公司，北美的客戶數(shù)己超過 600萬， 2021年防盜報(bào)警收入總產(chǎn)值達(dá) 105億美元。其實(shí)我國的技防工作早在 60年代就開始了，那時候由于形勢所迫，博物館，銀行都自發(fā)采用各式各樣的防范手段，這是我國技術(shù)防范工作的初級階段。罪犯撬玻璃的聲音，砸展柜的聲音傳到了值班室。 82年公安部和公安部第一研究所，根據(jù)當(dāng)時的防盜報(bào)警技術(shù)的發(fā)展為故宮很多展廳安裝了主動紅外、被動紅外、微波、超聲波、聲控等防盜探測器，形成了多種探測手段的防盜報(bào)警系統(tǒng)，防盜報(bào)警技術(shù)提高到一個新水平。相繼各個博物館、銀行、商場、超市、居民小區(qū)都陸續(xù)建立了安全防范系統(tǒng)。在防護(hù)區(qū)和禁區(qū)內(nèi)采用 3種以上不同探測原理的探測器構(gòu)筑多道防線，與此同時防遮擋功能的探測器也問世了，促進(jìn)了入侵探測器技術(shù)的發(fā)展。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、 5 自動控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的支持下，安防系統(tǒng)也是一個很完善的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，防盜報(bào)警系統(tǒng)，電視監(jiān)控系統(tǒng)，聲音系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)和巡更系統(tǒng)統(tǒng)一由一臺計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，標(biāo)志我國的安防事業(yè)進(jìn)入一個新階段。傳統(tǒng)的機(jī)械式（ 防盜網(wǎng)、防盜窗）家居防衛(wèi)在實(shí)際使用中暴露出一些明顯的問題，如： 影響樓房美觀，市容整潔；影響火災(zāi)救援通道；給犯罪分子提供了便利的翻越條件；時間久了會有高空墜物的危險(xiǎn) 等。另外，為了進(jìn)一步規(guī)范住宅小區(qū)智能化建設(shè)，建設(shè)部特別制定了智能小區(qū)的等級標(biāo)準(zhǔn)，按照其要求智能小區(qū)中必須具有安全防范、信息管理、物業(yè)管理和信息網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)。 數(shù)字化、無線化、集 成化是防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的要求，所以我們 不難發(fā)現(xiàn)防盜報(bào)警的技術(shù)發(fā)展趨勢： （ 1） 更穩(wěn)定 可靠：如探測器 可抗 RFI/EMI（電磁干擾 /射頻干擾） 、防雷電等，以適應(yīng)惡劣氣候； （ 2） 更多樣的功能：如探測器可調(diào)頻、防遮擋、防噴蓋、防破壞等； （ 3） 更精美、小巧的外觀：以符合品味日益提高的室內(nèi)裝潢需求； （ 4） 更智能化的設(shè)計(jì)：方便地設(shè) /撤防，人性化的操作界面； （ 5） 更強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能； （ 6） 更方便的擴(kuò)展性。 設(shè)計(jì)要求與研究內(nèi)容 設(shè)計(jì)要求 現(xiàn)時社會治安問題嚴(yán)峻 ， 各種入室搶竊、偷盜事件時有發(fā)生 ,治安問題 6 更加突出。防盜報(bào)警系統(tǒng)是利用探測器裝置對建筑物內(nèi)外重要地點(diǎn)和區(qū)域進(jìn)行布防，探測。本論文的目的就是設(shè)計(jì)出一種符合上述要求的防盜報(bào)警系統(tǒng)。 研究內(nèi)容 本課題需要研究的內(nèi)容主要有以下幾個方面： 根據(jù)系統(tǒng)功能要求并且考慮產(chǎn)品的性價(jià)比，進(jìn)行系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有單片機(jī)的選擇、主機(jī)電路的設(shè)計(jì)、傳感器的選擇、報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 7 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 現(xiàn)在市場上有各種 各樣的報(bào)警器，通過對 它們進(jìn)行分析比較，根據(jù)產(chǎn)品的功能要求和性價(jià)比，決定采取以單片機(jī)為主要技術(shù)的 總體方案設(shè)計(jì)。 總體的設(shè)計(jì)方案 智能住宅安防報(bào)警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)方案是參照國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)我國住宅建設(shè)的實(shí)際情況，為滿足新時期居民的居住要求，并充分 考慮其經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 自 動 報(bào) 警 器A T 8 9 C 5 1熱 釋 電 紅 外 傳感 器振 動 位 移 傳 感器警 鈴 電 路 電 源 電 路數(shù) 碼 管 顯 示 電路 圖 21 系統(tǒng)組成框圖 探測器安裝在用戶家里需要防范的部位，例如門窗、廚房，臥室等， 8 當(dāng)系統(tǒng)開機(jī)時，一旦有人入侵，與之相應(yīng)的報(bào)警探測器立即向用戶端自動報(bào)警主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號，接到警情事件后，自動報(bào)警主機(jī)立即進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)無誤后，進(jìn)行事件的現(xiàn)場聲 (蜂 鳴器 )報(bào)警，同時顯示出出事位置。下面我們將簡要介紹 傳感器技術(shù)和單片機(jī)技術(shù) 。 感應(yīng)器的作用 ： A．信息的收集。 B．信息數(shù)據(jù)的交換。 C．控制信息的采集。 現(xiàn)在有關(guān)家庭防盜的傳感器非常多，有無線人體熱釋電傳感器、無線門磁傳感器、振動位 移傳感器、紅外線反射開關(guān)無線探頭、門把手人體接近感應(yīng)傳感器、雷達(dá)波人體檢測無線探頭等等。當(dāng)盜賊企圖從門窗進(jìn)入室內(nèi)時，無線人體熱釋電傳感器能檢測到人體移動的紅外信號。 被動式熱釋電紅外探測器的工作原理： 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。人體發(fā)射的 10um左右的紅外線通過菲泥爾濾波光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。這種元件在接受到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，電荷變化最終將以電壓或電流的形式輸出，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號。所以熱釋電元件對波長為 10um左右的紅外輻射非常敏感。 被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元件。 一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收，由于兩片熱釋電元件接收到的能量不同，熱釋電 也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理并報(bào)警。 抗電磁干擾：探測器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408（安全防范國家標(biāo)準(zhǔn)）的要求，一般手機(jī)電磁干擾不會引起誤報(bào)。 10 b．紅外線熱釋電傳感器遠(yuǎn)離空調(diào)，冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 d．紅外線熱釋電傳感器不要直對窗口， 否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。 振動位移傳感器 ： 高靈敏振動位移傳感器 ， 是一種集振動和位移測 量 于一身的全方 位 固態(tài)控制器件 ,是目前作為狀態(tài)檢測和報(bào)警的最佳選擇 ， 傳感部分采用目前先進(jìn)固態(tài)加速度檢測器件 ， 既對振動有很高的檢測靈敏度 ， 又對周圍環(huán)境的聲音信號抑制 ， 具有很強(qiáng)的 抗 干擾能力 ， 可廣泛應(yīng)用于機(jī)動車 、 保險(xiǎn)柜 、門窗等場合的防盜裝置中 ， 器件的內(nèi)部均含有專用的控制芯片 ， 應(yīng)用非常方便 ， 可直接帶動小功率負(fù)載 。單片機(jī)與通用微型計(jì)算機(jī)相比較，它在硬件結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有其獨(dú)到之處，主要特點(diǎn)如下： a． 單片機(jī)中的存儲器 ROM和 RAM是嚴(yán)格分工的。而 RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放變量。但單片機(jī)上 RAM是作為數(shù)據(jù)存儲器用，而不是當(dāng)作高速數(shù)據(jù)緩沖存儲器（ Cache）用。為滿足控制的需要，單片機(jī)的邏輯控制能力要優(yōu)于同等級的 CPU，特別是單片機(jī)具有很強(qiáng)的位處理能力。 c． 單片機(jī)的 I/O引腳通常是多功能的。 d． 系列齊全，功能擴(kuò)展性強(qiáng)。 e． 單片機(jī)的功能是通用的。 單片機(jī)的應(yīng)用 ： 單片機(jī)在控制應(yīng)用領(lǐng)域中，有如下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： 面向控制，能針對性地解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲 得更 佳的性能價(jià)格比； 可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個控制系統(tǒng) 的 效率和可靠性大為提高。 ① 工業(yè)控制 數(shù)控機(jī)床，溫度控制，可編程順序控制，電機(jī)控制，工業(yè)機(jī)器人，智能傳感器 ， 離散與連續(xù)過程控制； ② 儀器儀表 智能儀器，醫(yī)療器械，液體和氣體色譜儀，數(shù)字示波器； ③ 電訊技術(shù) 調(diào)制解調(diào)器，聲象處理，數(shù)字濾波，智能線路運(yùn)行控制； ④ 辦公自動化和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備 12 圖形 終端機(jī)，傳真機(jī)，復(fù)印機(jī)，繪圖儀，磁盤 /磁帶機(jī)，智能終端機(jī)； ⑤ 導(dǎo)航與控制 導(dǎo)彈控制，魚雷制導(dǎo)，智能武器裝置，航天導(dǎo)航系統(tǒng)； ⑥ 汽車與節(jié)能 點(diǎn)火控制，變速控制，防滑車控制，排氣控制，最佳燃料控制，計(jì)費(fèi)器，交通控制； ⑦ 商用產(chǎn)品 自動售貨機(jī)，電子收款機(jī)，電子秤，銀行統(tǒng) 計(jì) 機(jī)； ⑧ 家用電器 微波爐，電視機(jī)，錄像機(jī)，音響設(shè)備，游戲機(jī)。 4K字節(jié)閃爍存儲器 (FLASH)，可進(jìn)行 1000次寫、擦除操作。 靜態(tài)操作，外接 OHZ24MHZ晶振。 三層程序存儲器瑣。 128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)。 32跟可編程輸 /輸出線。 兩個 6位定時 /計(jì)數(shù)器。 六個中斷源。 一個可編程串口。 支持低功耗模式和掉電模式。 GND： 接地。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 l時，被定義為高阻輸入。在 FLASH編程時， PO口 13 作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時， PO輸出原碼，此時 PO外部必須被拉高。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口 ： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 1/O口 ， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3口 ： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 1/O口，可接收輸出 4個 14 TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流 (ILL)這是由于上拉的緣故。 RXD(串行輸入口 ) /INTO(外部中斷 0) TO(記時器 0外部輸入 ) /WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 XTAL2： 來自反向振蕩器的輸出。 圖 31 電源原理圖 主機(jī)電路設(shè)計(jì) 報(bào)警器的 主機(jī)采用 AT89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 現(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司能夠生產(chǎn)單片機(jī)，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的功能也日漸強(qiáng)大，運(yùn)算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了 32位和 64位單片機(jī)，但根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價(jià)比，本文選用ATMEL公司生產(chǎn)的 8位單片機(jī) AT89C51，構(gòu)成系統(tǒng)的主機(jī)。引腳 ，用以檢測異常情況，以便進(jìn)行報(bào)警處理。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧 振回路。 外部方式的時鐘電路如圖 34所示， XTAL1接地， XTAL2接外部振蕩器。 片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1和 P2，供單片機(jī)使用。其主要功能是把 PC初始化為0000H，使單 片機(jī)從 0000H單元開始執(zhí)行程序。 除 PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 21所示。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24個振蕩周期 (即二個機(jī)器周期 )以上。 整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。 復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。這佯，只要電源 Vcc的上升時間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 36(b)所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖36(c)所示。 本系統(tǒng)中的復(fù)位電路如圖 37所示，利用的是單片機(jī)復(fù)位監(jiān)控芯片IMP81