紅外線報警器的課程設計

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智能無線防盜系統的設計

摘要：系統地介紹智能無線防盜系統的基本原理、組成框圖，詳細地描述電話網路的接收方法；論述熱釋電紅外感測器、語音等電路，給出部分基本電路和軟體流程。

關鍵詞：無線防盜 報警 熱釋電紅外感測器

隨著國家智能化小區建設的推廣，防盜系統已成為智能小區的必需設備。本文利用單片機控制技術和無線網路技術，開發一種具有聯網功能的智能無線防盜系統，並開發相關的感測器。採用無線數據傳輸方式，不需重新布線，特別適用於已裝修用戶及布線不方便的場合。

1 智能無線防盜系統的基本原理

智能無線防盜系統由感測器、家庭智能報警器、物業管理中心接警主機及相關的控制管理軟體組成。圖1為家庭智能報警器方框圖，圖2為物業管理中心接警主機方框圖。

1.1 主機電路

如圖1所示，主機電路由射頻接收模塊接收傳大吃一驚器發來的報警信號，通過解碼器（PT2272）解碼後得到報警感測器的地址和數據類型只有主機和感測器地址相同時才能被主機接收。解碼輸出的數字代表感測器類型解驪輸出信號進入CPU的INT1，觸發中斷處理程序。中斷處理程序通過DTMF收發電路，撥打用戶預先設好的電話號碼（如手機號碼，辦公室號碼）進行遠程撥號報警；同時，啟動語音電路，將預先錄制好的語音信號通過電話線傳給主人，實現語音提示通信功能。CPU輸出警笛觸發信號，經放大後推動警笛或喇叭，以驅趕和震脅盜賊。用戶還可通過電話線進行遠程設/布防，及輸入遠程式控制制信號，通過8路控制輸出端控制有線連接的電器設備，也可通過編碼電路和射頻發射模塊控制無線連接的電器設備。顯示部分採用RT12232A圖形點陣LCD模塊，實現漢字顯示功能；顯示報警時間與報警類型。鍵盤可實現密碼修改、語音錄入和信息查看功能。

物業管理中心的接收主機具有家庭報警主機的功能外，還可以通過RS232實現與物業管理中心的通信 功能，實現聯網和小區控制。

1.1.1 DTMF收發電路

要實現電話線遠程通信，關鍵部分為DTMF收發電路。它將實現自動撥號、忙音識別、鈴聲識別、遠程接鍵數字信號識別等功能。我們選用MT8888雙音多頻（DTMF）收發器，與單片機及音頻放大電路組合，實現各種信號音的檢測及DTMF信號的產生，並將DTMF信號送到電話線上，如圖3所示。

MT8888是採用CMOS工藝生產的DTMF信號收發一體的集成電路。它的發送部分採用信號失真小、頻率穩定性高的開關電容式D/A變換器，可發出16種雙音多頻DTMF信號。接收部分用於完成DTMF信號的妝收、分離和解碼，並以4位並行二進制碼的方式輸出。

圖3

選擇中斷模式時，當接收或發送了有效的音頻信號後IRQ/CP腳輸出低電平，產生中斷信號供給CPU，在延遲控制電壓的跳變緣將數據鎖存至輸出端；當選擇呼叫過程（CP）方式時，只能接收250～550Hz的信號音，在拒收或無輸入時，IRQ/CP腳輸出低電平。

（1）電話信號音格式

忙音：450Hz,350ms有，350ms無。撥號音：450Hz，持續。回鈴音：450Hz，1s有，4s無。

（2）信號音的判斷方式

將MT8888的IRQ/CP腳連到AT89S52的T0腳，電話呼叫過程中的各種信號音經MT8888濾波限幅後得到方波，由MT8888的IRQ輸出到AT89S52的T0腳，對T0腳信號記數5s。計數值位於2175～2357范圍內，為撥號音；計數值位於1041～1212范圍內，為忙音；計數值位於425～475范圍內，為回鈴音。在實際編程中，考慮到計數的誤差以及程序的簡化，可將范圍適當放寬，但不能重疊。

(3)自動摘機

控制器與家裡電話並接在一條電話線上。為了實現報警放打電話共用一條線，摘機電路按如下設置：將電話振鈴信號通過光電耦合器TP521輸入到AT89S52的IT腳，進行計數。接到振鈴信號時，若連續振鈴10次用戶還沒有摘機，則自動轉到家庭智能報警器，CPU置P1.5腳為「1」，使繼電器K1吸合，實現自動摘機功能。若在這10次振鈴過程中，用戶接通了電話，則控制器不響應，這樣，使得控制器與電話不互相干擾。摘機後，檢測MT8888輸出的雙音多頻信號，以讀出用戶發來的遠程信息，實現遠程通信與控制功能。

圖4

（4）自動報警

當接收到熱釋電感測器等發來的無線報警信號後，CPU立即發出報警信號，通過電話線傳到遠程用戶。報警方式如下：用戶通過面板設備10個報警電話，將它們存入24C04存儲器中。當接到警情後，從第1個電話開始撥號，一直撥到第10個，來回撥3遍。如果任意一個電話回送了「#」鍵確認信號，即意味著報警已收到，不再繼續撥號。每個號碼需撥號。每個號碼需撥號時間100ms，號碼之間留500ms間隔。撥號時，先檢測24C04中存儲的電話號碼。若為空，即未設此電話，跳過不撥，繼續撥下一個電話號碼。這樣，用戶可隨意設置數個報警電話號碼。我們規定號碼長度最多不超過4位，以便存在24C04中。

1.1.2 語音電路

為了便於通信，採用了語音晶元，實現語音指示和報警功能。ISD1420為單片語音記錄、回放一體化晶元，記錄時長為20s；可被劃分為160小段，每段125ms。當REC腳為低電平時，進行錄音，PLAYE或PLAYL為低時進行放音，ISD1420可進行連續錄音，也可進行分段錄音。

分段放音：先送停止錄放音碼P1.2～P1.4=000，再送放音首地址A7～A0，P1.3或P1.4為低電平（PLAYE或PLAYL）開始放音；延時進行放音，最後送停止錄放音碼P1.2～P1.4=000，完成本段放音。重復上述過程，可分段放出數段語音。圖4為語音電路原理。

1.1.3 編/解碼電路

PT2262/2272是台灣普城公司生產的一種CMOS工藝製造的低功耗、低價位、通用編解碼電路。PT2262/2272最多可有12位（A0～A11）三態地址端引腳（懸空、接高電平、接低電平），任意組合可提供531441地址碼。

PT2262最多可有6位（D0～D5）數據端引腳，設定的地址碼和數據碼從17腳串列輸出。編碼晶元PT2262發出的編碼信號由地址碼、數據碼、同步碼組成一個完整的碼字。地址碼必須與家庭控制主機內解碼晶元PT2272編址相同，以區分家庭控制器；數據碼可用於區分感測器類型。當有報警信號時，PT2262的14腳為低電平，使能PT2262，從17腳輸出編碼信號，通過射頻模塊發射出去。

解碼晶元PT2272接收到信號後，其地址碼經過兩次比較核對，VT腳才輸出高電平，送到89S52的INT1，觸發中斷處理程序，以讀取D0～D3的數據碼，得知報警感測器狀態和報警類型。圖5為編/解碼電路原理。

1.1.4 射頻發射模塊與射頻接收模塊

射頻發射模塊與射頻接收模塊原理如圖6和圖7所示，工作頻率為433MHz。最大傳輸距離可達1000m。

1.2 感測器設計

1.2.1 被動紅外熱釋電感測器

人體有恆定的體溫，一般在37℃，所以會發出特定波長為10μm左右的紅外線。被動式紅外探頭就是靠探測人體發射的10μm左右的紅外線而進行工作的。人體發射的10μm左右的紅外線，通過菲涅爾濾光片增強後，聚集到紅外感應源上。紅外感應源泉通常採用熱釋電元件。這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時將會失去電荷平衡，向外釋放電荷，後續電路經檢測處理後產生報警信號。

圖8為雙元熱釋電紅外檢測元件LHI968的內部電路。它由兩個雙元熱釋電陶瓷，感應紅外信號，再經場效應管放大輸出。D端的電阻和S端的電容具有抗電磁干擾能力。

圖7

信號從S端引出經前級放大，通過47μF電容後再次放大，與設定門限電壓進行比較，獲得報警輸出信號。47μF電容能夠除直流成分，從而消除了使用環境（陽光、燈光、火源泉等）對探測器的影響，後面再加一延時觸發電路以便主人設防與撤防。現在已有專用集成晶元BISS0001實現以上功能。為了適應主人進門時撤防的需要，設計一報警延時電路。延時長度須滿足：當人以1m/s的速度從探測器的正前方移動0.2m，不產生報警；但移動3m應報警，測試速度應能檢測0.3～3m/s或更寬的速度范圍。

1.2.2 門磁傳大吃一驚器

無線門磁感測器一般案卷在門內側的上方。它由兩部分組成：較小的部件為永磁體，內部有一塊永久磁鐵，用來產生恆定的磁場；較大的是無線門磁主體，內部有一個常開型的干簧管。當永磁體和干簧管靠得很近時（小於5mm），無線門磁感測器處於工作守候狀態；當永磁體離開干簧管一定距離後，無線門磁感測器立即發射包含地址編碼和自身識別碼（也就是數據碼）的433MHz的高頻無線電信號。主機通過識別這個無線電信號的地址碼，判斷是否為同一個報警系統，然後根據自身識別碼（也就是數據碼），確定是哪一個無線門磁報警。

2 網路中心控制主機設計

網路中心控制主機設計與家庭控制器基本相同，只是加了一個RS232介面，實現與PC機相連。通過放在物管中心的PC機實現小區網路監控功能。

結語

採用現有電話網路，結合射頻無線通信技術和單片機網路控制技術，使本防盜報警系統經濟、可靠，組網靈活；家庭無需為感測器布線；具有廣泛的市場發展前景。

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