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异信号，则在负载电阻上产生一个电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢。经过后级比较器与状态控制器产生相应输出信号Uo。
图3.4热释电红外线探测器原理框图
热释电红外探测器电路设计
热释电红外探测器电路采用的器件包括红外探测器专用芯片—红外传感信号处理器BISS0001、热释电红外探头RE200B(传感器)及一些外围元件(电阻电容)。它的正常工作电压是+4.5V(工作范围可在3V到5V之间)。
检测元件BISS0001是CHOS数模混合专用集成电路，具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理。另外它还具有双向鉴幅器，可有效抑制‘干扰，其内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器。管脚排列及各点波形如图3.5和3.6所示。
图3.5 BISS0001管脚排列 图3.6不可重复触发工作方式下各点波形
当A端等于“0”时，为不可重复触发工作方式，即在T时间内，任何IC7的变化都被忽略，直至延迟时间T结束。当T时间结束时，Uo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器进入封锁周期Ti。在Ti周期内，任何IC7的变化都不能使Uo为有效状态。本电路中由于BISS0001的1脚接的是低电平，即此时芯片设置为不可重复触发状态，所以在延时周期内，电路不会被重复触发，直到延时周期结束。这一功能的设置，可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。RR1, RC1为输出延迟时间T的调节端，RR2，RC2触发封锁时间Ti的调节端。
图3.7所示为红外探测器分立元件电路图。当热释电红外探头接收到人体发出的红外线后，经过内部转换，输出一个微弱的低频电信号到BISS0001芯片的第一级
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运算放大器ICl的同相输入端(14脚)，对信号进行放大预处理，然后由电容祸合给第二级运算放大器IC2，对信号再次放大，同时将直流电位抬高到VM。再经内部的两个电压比较器(IC3, IC4)构成的双向鉴幅器，检出有效触发信号VS去启动延迟时间定时器(只要有触发信号VS的上跳沿则可启动延迟时间定时器)。由于VH≈
3.15V, VL≈1.35V，所以当VCC为+4.5V电压时，可有效地抑制±0.9V
(VH-VL )的噪声干扰，提高系统的可靠性。IC6是一个条件比较器，当输入电压
VC < VR时，IC6输出为低电平，封锁了与门IC7,禁止触发信号向下级传递；当VC > VR时，IC6输出为高电平，则打开与门IC7，此时，如果有触发信号VS的
上跳变沿到来，将启动延迟时间定时器，同时UO脚(2脚)输出高电平信号，经与门后送单片机进行报警处理，此时探测器进入延时周期，延迟与封锁时间为几秒钟。该设计输出为脉冲信号，当有移动物体进入探测范围以内时，输出端电平由高电平跳变至低电平，可实现检测并报警。
Q4R110kAR7C222u10kC8U1:AZTX5001324071R10210kQ1R210k1nFQ3Q2ZTX500C11nF123C7C51nFZTX5001nFR634ABCD10kR1110kR5R310kC31nFR410k10kC61nFZTX500U2C12SAND_31nFC422u5B6ABCDC101nFR810kC922uR1210kQ5D21N914U0C13C1122u1nFZTX500R910kD11N914图3.7红外探测器电路图 3.1.2微波探测器 微波探理测器原
微波探测器为空间探测器，用于探测在防范空间内的任何运动物体。微波探测器可靠性强，无光亮和热源的要求，探测环境要求低。在微波段，当以一种频率发送时，
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在微波能量覆盖的范围内，如果有物体移动，将会以另一种频率反射，这样发射频率和反射频率有一个频率差异产生。这种频率差异与很多因素有关，其中包括移动物体的速度，与探测器的径向角度等。
实际电路中，是由振荡器电路产生并发射近微波段电磁波形成微波场，天线把电信号转换为相应的电磁波辐射到周围空间，辐射半径可达10m以上(如果想继续增大辐射半径或提高灵敏度可以通过调整天线的大小和方向来完成)。当有人在场中运动时，反射回去的微波将发生频率变化，从而使微波探测器输出一个与人体运动速度有关的低频电信号。根据该特性，也选择微波探测器用于盗情的检测。
图3.8微波探测器原理框图
环形天线和它周围的电阻、电容和MOS场效应管组成了近微波段高频自激振荡电路(它的振荡频率在1GHz左右)，微波探测器原理如图3.8所示，当电路接通电源以后，振荡产生的单频、等幅信号通过外接天线发射到空间，产生一个立体空间微波防护区，天线既发射振荡信号，也接收回波。反射回来的微波信号与原信号之间混频后产生微弱的频移信号，该信号送放大器进行放大。放大后的信号送窗口式鉴幅比较输入端，经比较将一定强度的探测信号转换为宽度不同的等幅脉冲输出。 探测器电路设计
微波探测器电路使用的主要元件是单电源通用四运算放大器KIA324P、环形天线、微波振荡管C3355及一些外围元器件，外接+6V电源。其电路图如图3.9。
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图3.9微波探测器电路图
当有人在该微波防护区内移动时，振荡频率和幅度发生相应的变化。根据多普勒效应，该波动的频率与物体运动的快慢有关，而幅度与距离有关。混频后高频信号因为过高而失去作用，剩下微弱的低频信号经U1作前级放大，10uF电容与7.5K电阻构成充电电路，充电电压作为第一级比较器U4的基准电压，同时实现延时功能，即只有前级放大电压高于该参考电压时，输出才为高电平，此时，C9015导通，最后信号经U2, U3构成的窗口比较器比较后输出探测到的信号。实验过程中报警范围实测约为7—8米，探测到有效信号时，有20秒的报警信号输出，LED发光做出预警指示，可有效的进行实时探测。该电路可以工作在较宽的电压范围内(标准电压是32V，但实际可以工作在很宽的电压范围内)，输出数据见表2.1，当检测到异常信号时为高电平。
表3.1输出数据
1OUT(V)
2OUT(V)
3IN(V)
3OUT(V)
V0(V)
I0(mA)
无信号 有信号
0 2.9
0 4.77
0 2.35
0 4.7
0.34 4.74
0 1.06
微波灵敏度和红外灵敏度通过步测的方法要分别调整，过高或过低的灵敏度都将影响防范效果。微波探测器灵敏度通过调节比较器参考电压端电压来控制，红外探测器灵敏度通过调节输出延迟时间Ti和触发封锁时间T来控制。
3.2防火探测器电路设计
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防火探测器是由温度探测、光电感烟探测和一氧化碳探测构成的复合型火灾探测器。多传感器设计思想解决了传统防火探测器一直存在的误报率高的问题，增强了火灾探测的可靠性。其中光电感烟探测器为本课题中传感器电路的设计重点。复合型火灾探测器原理如图3.10所示。由于单元探测技术所采用的单一参数火灾探测器(包括阀值触发式和模拟量式)对火灾特征信号响应灵敏度的不均匀性，导致它对实际火灾的探测能力受到了限制，尤其是用于对家庭住宅火情的准确探知更是尤为重要。因此，报警系统中对火灾信号的检测采用多传感器/多判据的火灾探测技术，将探测器探测到的多元火灾探测信息经单片机进行综合判断，在软件设计中加入了神经网络智能算法，仿真实现了多元同步智能探测。
图3.10复合型火灾探测器原理示意图
实际上，响应各种不同类型的火灾，通常使用不同类型的火灾传感器。光电感烟探测器不仅可探测一般火情，对阴燃火尤其有极好的探测效果，主要用于火情早期各种燃烧的烟雾颗粒进行探测，这一点就弥补了感温探测器对阴燃火不敏感，响应速度慢以及不能区分是火灾的热还是空调或烹饪蒸气的热等缺点；但温度与光电感烟探测器都不能区分有些烟雾究竟是火灾的烟还是烹饪蒸汽或香烟的烟雾，由此，在设计中增加了CO探测部分，可以探知早期火灾烟雾中的CO成分，这样就大大降低了各种环境因素的干扰，提高了报警的可信度。
神经网络算法处理己实现，本系统中只取用其处理后的报警信号进行自动拨号报警处理。下面分别介绍三种传感器的电路设计。 3.2.1温度探测器
温度探测器使用数字温度传感器DS18B20, 5V直流电压供电。
DS18B20的测温原理是利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系，把温度信
号直接转换为串行数字信号，通过内部计数器对受温度影响的振荡器周期的计数可实现温度测量。探测器中DS18B20采用寄生电源供电方式，保证在有效的DS18B20时钟周期内能提供足够的电流，采用一个MOSFET管和MCU的I/0口来完成对
DS18B20的总线上拉，然后通过另一I/0对DS18B20进行控制并取得温度值。
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