【正文】 現(xiàn)自動(dòng)檢測與自動(dòng)電話撥號(hào)報(bào)警的特點(diǎn)。對(duì)住宅安防系統(tǒng)智能化的發(fā)展，滿足人們對(duì)安全的強(qiáng)烈要求方面有一定的實(shí)際意義。其中，信號(hào)的檢測由從控制器控制，可布防在各個(gè)房間內(nèi)，主控制器及其附屬設(shè)施位于管理中心，由管理人員掌控。 單片機(jī)內(nèi)置有 2K 字的 SRAM 和32K 字的內(nèi)存 FLASH，能滿足系統(tǒng)存儲(chǔ)密碼及各類數(shù)據(jù) 的要求，且 CPU 時(shí)鐘頻率高達(dá)，能保證響應(yīng)的快速性。從控制器控制的煙霧、熱釋電紅外和光電傳感器分別進(jìn)行煙霧檢測、人體紅外檢測和 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 共 50 頁 第 4 頁 人員進(jìn)出情況檢測，射頻接收器進(jìn)行貴重物品檢測。 論文主要工作概述 針對(duì)國內(nèi)外的發(fā)展情況，可見住宅智能安全防范系統(tǒng)是我國未來智 能住宅建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。 本課題所設(shè)計(jì)的防盜防火報(bào)警系統(tǒng)符合國家建設(shè)部對(duì)普及型住宅小區(qū)的要求，實(shí)現(xiàn)功能包括：能對(duì)住宅的火災(zāi)、有害氣體泄露等實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；還能對(duì)盜竊以及入室搶劫實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；住宅設(shè)置緊急呼叫系統(tǒng)；用戶端自動(dòng)報(bào)警器對(duì)各傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測和控制；用戶端自動(dòng)報(bào)警裝置對(duì) 雙音多頻 (DTMF)編、譯碼器控制，使住宅通過電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與相關(guān)部門 (小區(qū)管理中心或 110/119 報(bào)警臺(tái) )之間的數(shù)據(jù)交換。課題重點(diǎn)設(shè)計(jì)了前端探測器部分和自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警部分，詳細(xì)分析了紅外防盜探測器的工作原理，最終完成了防盜防火的自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警功能。 智能住宅防盜防火智能報(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，以及各相關(guān)方面的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r，為滿足新時(shí)期居民的居住要求，真正實(shí)現(xiàn)智能化報(bào)警的要求來確定的 系統(tǒng)總體構(gòu)成包括防盜防火探測器、用戶端自動(dòng)報(bào)警器、監(jiān)控管理中心中央控制器與通訊線路四個(gè)模塊，系統(tǒng)組成框圖如圖 21 所示。在單片機(jī)面板上有 LCD 顯示器、鍵盤以及三色警燈，三色警燈分別指示火災(zāi)或紅外 /微波雙鑒的防火防盜報(bào)警、正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的狀態(tài)，即報(bào)警燈 (紅 )、工作燈 (綠 )和故障燈 (黃 )。用戶端報(bào)警器同時(shí)有探頭故障報(bào)警功能，避免由于探頭掉電而漏報(bào)，出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮故障燈，如判斷探頭掉線，則聲光報(bào)警。 用戶端自動(dòng)報(bào)警器安裝于居民住 宅，用于對(duì)居民住宅各個(gè)不同部位的不同類型探測器 (紅外、微波、光電感煙、溫度、一氧化碳 )進(jìn)行監(jiān)測與控制，并對(duì)從各個(gè)探測器采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。系統(tǒng)不需要另外占用電話線路，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，報(bào)警電話享有電話線路的優(yōu)先權(quán)。 2）前端報(bào)警器能夠快速、準(zhǔn)確地檢測到現(xiàn)場的異常狀態(tài)，經(jīng)確認(rèn)后及時(shí)通報(bào)給中央控制器。報(bào)警完畢自動(dòng)回到警戒狀態(tài)，等待下一次報(bào)警。 4）系統(tǒng)開關(guān)機(jī)采用密碼控制且允許修改密碼，防止誤報(bào)同時(shí)增加用戶端自動(dòng)報(bào)警器的保密性。 用戶端的防范現(xiàn)場，一旦有人入侵或發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，與之相應(yīng)的報(bào)警探測器 (各種防火、防盜及手動(dòng)報(bào)警按鈕等 )則立即向用戶端自動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在用戶端自動(dòng)報(bào)警器的面板上設(shè)有 LCD 顯示器、鍵盤以及三色警燈 (LED)，三色警燈分別指示火災(zāi)或紅外 /微波雙鑒的防火防盜報(bào)警 、正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的狀態(tài)，即報(bào)警燈 (紅 )、工作燈 (綠 )和故障燈 (黃 )。用戶端報(bào)警器同時(shí)具有探頭故障報(bào)警功能，避免由于探頭掉電而漏報(bào)，出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮故障燈；如果判斷探頭掉線 (被剪斷 )，則聲光報(bào)警。 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 共 50 頁 第 7 頁 第 3章 用戶端探測器設(shè)計(jì) 探測器電路設(shè)計(jì)是本課題電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn) 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(jì)了紅外、微波及光電感煙探測電路。 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(hào)探測器，其誤報(bào)率明顯下降，原理示意圖如圖 31所示。實(shí)驗(yàn)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(bào)，從而彌補(bǔ)了微波探測器監(jiān)視面積較大的弱點(diǎn)，但紅外探測器對(duì)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(dòng)的目標(biāo)，所以對(duì)于如果只是溫度變化引起的干擾并不會(huì)被自動(dòng)報(bào)警器響應(yīng)。 熱釋電紅外線探測器 在自然界，任何高于絕對(duì)溫度 (273176。 與非門 熱釋電紅外探測器 微波探測器 AT89C51 Alam0 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 共 50 頁 第 8 頁 1. 熱釋電效應(yīng) 熱釋電效應(yīng)是指如果使某些強(qiáng)介電質(zhì)材料 (如欽酸鋇、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(huì)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。另一個(gè)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(jì)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。 2. 熱釋電紅外探測器基本原理 熱釋電紅外傳感器通過接收移動(dòng)人體輻射出的特定波長的紅外線，可以將其轉(zhuǎn)化為與人體運(yùn)動(dòng)速度，距離 ，方向等有關(guān)的低頻電信號(hào)。而物體移動(dòng)速度越快，同樣的入射功率下，輸出電壓就會(huì)越小，只有達(dá)到報(bào)警閾值電平時(shí)，探測器才會(huì)有電壓信號(hào)輸出。 探測器原理框圖如圖 32所示，當(dāng)人體進(jìn)入警戒區(qū)，人體溫度會(huì)引起環(huán)境溫度輻射場的變化，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外探頭感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，則在負(fù)載電阻上產(chǎn)生一個(gè)電 信號(hào)，電信號(hào)的大小，決定于敏感元件溫度變化的快慢。 圖 32熱釋電紅外探測器原理框圖 3．熱釋電紅外探測器電路設(shè)計(jì) 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(hào)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 )。 檢測元件 BISS0001 是 CMOS 數(shù)模混合專用集成電路，具有 獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理。管腳排列及各點(diǎn)波形如圖33和圖 34所示。當(dāng) TX 時(shí)間結(jié)束時(shí)， U0 下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器進(jìn)入封鎖周期 Ti。本電路中由于 BISS0001 的 1 腳接的是低電平，即此時(shí)芯片設(shè)置為不可重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)， 所以在延時(shí)周期內(nèi)，電路不會(huì)被重復(fù)觸發(fā)，直到延時(shí)周期結(jié)束。 RR RC1 為輸出延遲時(shí)間TX的調(diào)節(jié)端， RR RC2 為觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端 ⑵ 。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(gè)微弱的低頻電信號(hào)到 BISS0001 芯片的第一級(jí)運(yùn)算放大器 IC1 的同相輸入端 (14 腳 )，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大預(yù)處理，然后由電容耦合給第二級(jí)運(yùn)算放大器 IC2，對(duì)信號(hào)再次放大，同時(shí)將直流電位抬高到 VM。由于 VH≈ ,VL≈ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 共 50 頁 第 10 頁 ，所以當(dāng) VCC 為 + 電壓時(shí)，可有效地抑制177。 IC6 是一個(gè)條件比較器，當(dāng)輸入電壓 VCVR 時(shí)， IC6 輸 出為低電平，封鎖了與門 IC7，禁止觸發(fā)信號(hào)向下級(jí)傳遞；當(dāng) VCVR 時(shí)， IC6輸出為高電平，則打 開與門 IC7，此時(shí)，如果有觸發(fā)信號(hào) VS 的上跳變沿到來，將啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，同時(shí) U0 腳 (2 腳 )輸出高電平信號(hào)，經(jīng)與門后送單片機(jī)進(jìn)行報(bào)警處理，此時(shí)探測器進(jìn)入延時(shí)周期，延遲與封鎖時(shí)間為幾秒鐘。 圖 35 紅外線探測器電路圖 微波探測器 1． 微波探測器原理 微波探測器為空間探測器，用于探測在防范空間內(nèi)的任 何運(yùn)動(dòng)物體。在微波段，當(dāng)以一種頻率發(fā)送時(shí)，在微波能量覆蓋的范圍內(nèi)，如果有物體移動(dòng)，將會(huì)以另一種頻率反射，這樣發(fā)射頻率和反射頻率有一個(gè)頻率差異產(chǎn)生。 實(shí)際電路中，是由振蕩器電路產(chǎn)生并發(fā)射近微波段電磁波形成微波場，天線把電R5120+ 5VDEC 16C 23C 26100pFC 1922uFC 18C 15220uFC 20C 25470uFC 22C 17C 2110uFC 2433uFR 1010KR 121KR937KR 111MR757KR634KR81MR 151MR 131KR 1451KR 111MS+I C 2VH+I C 4VL+I C 6VR+I C 3VH+I C 1I C 574 L S 32+ 5VI C 774 L S 11VC+ 5VU 01C 27R E S C TD4LEDGNDD3D I O D EAV0狀態(tài)控制器延時(shí)時(shí)間定時(shí)器 TX封鎖時(shí)間定時(shí)器 TIH on gW a i ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 共 50 頁 第 11 頁 信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁波輻射到周圍空間，輻射半徑可達(dá) 10m 以上 (如果想繼續(xù)增大輻射半徑或提高靈敏度可以通過調(diào)整天線的大小和方向來完成 )。根據(jù)該特性，也選擇微波探測器用于盜情的檢測。反射回來的微波信號(hào)與原信號(hào)之間混頻后 圖 36 微波探測 器原理框圖 產(chǎn)生微弱的頻移信號(hào)，該信號(hào)送放大器進(jìn)行放大。 2．微波探測器電路設(shè)計(jì) 微波探測器電路使用的主要元件是單電源通用四運(yùn)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。 當(dāng)有人在該微波防護(hù)區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，振蕩頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化?；祛l后高頻信號(hào)因?yàn)檫^高而失去作用，剩下微弱的低頻信號(hào)經(jīng) U1 作前級(jí)放大， 10uF 電容與 電阻構(gòu)成充電電路，充電電壓作為第一級(jí)比較器 U4 的基準(zhǔn)電壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能，即只有前級(jí)放大電壓高于該參考電壓時(shí)，輸出才為高電平，此時(shí)， C9015 導(dǎo)通，最后信 號(hào)經(jīng) U2, U3 構(gòu)成的窗口比較器比較后輸出探測到的信號(hào)。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(shí)際可以工作在很寬的電壓范圍內(nèi) )，當(dāng)檢 測到異常信號(hào)時(shí)為高電平。微波探測器靈敏度通過調(diào)節(jié)比較器參考電壓端電壓來控制，紅外探測器靈敏度通過調(diào)節(jié)輸出延遲時(shí)間 TX和觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti來控制 ⑶ 。多傳感器設(shè)計(jì)思 想解決了傳統(tǒng)防火探測器一直存在的誤報(bào)率高的問題，增強(qiáng)了火災(zāi)探測的可靠性。復(fù)合型火災(zāi)探測器原理如圖 38所示。因此，報(bào)警系統(tǒng)中對(duì)火災(zāi)信號(hào)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)探測信息溫度探測器 光電感煙探測器 CO 氣體探測器 或非門 AT89C51 Alarm1 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊