信息工程学院 家用多功能报警器的设计
波监测的测量精度，而且还能设计出友好的人机界面。
超声波传感器是当前应用较多的非接触型传感器。该技术基于超声波在空气中的传播速度及遇到被测物体表面产生反射的原理。可实现非接触监测、测量范围宽、并且测量量不受其他因素的影响，因此它的适用范围非常广泛，超声传感器监测技术在越来越多的领域发挥其重要作用。
由于超声波传感器没有可动部件，不存在机械磨损、机械故障，因而其可靠性和使用寿命比多数接触型传感器要高。该监测装置结构简单，不需要其它附加设施，且安装、使用和维护都较方便。随着电子技术的发展。单片机嵌入应用，超声波液位计的精度有了进一步的提高，功能更加齐全[9]。
目前，在现代计算机技术、自动控制技术和现代通信技术的支持下，电子地图、多媒体操作、管理与控制软件引入到防盗报警系统中。这种新的系统采用多媒体技术同时处理多种信息，并使信息之间、信息与设备之间、设备与设备之间建立逻辑联系，集成为一个交互式的系统，从而达到自动识别、自动预测、自动处理警情，使整个安防系统成为一种具有智能化的“活”的系统，让它发挥巨大、有效、可靠、灵活的系统功能。
1.3 研究的目的和意义
随着微电子技术与网络技术的飞速发展，人们对于居住环境的安全、方便、舒适提出了越来越高的要求，因此智能化住宅随之出现，也随着改革开放的深入和市场经济的迅速发展、提高，城市外来流动人口大量增加，带来许多不安定因素，刑事案件特别是入室盗窃、抢劫居高不下，因此家庭智能安全防范系统是智能化社区建设中不可缺少的一项，而以往的做法是安装防盗门、防盗网，但普遍存在有碍美观，不符合防火要求，而且不能有效地防止犯罪分子对住宅的入侵，故利用高科技的电子防盗报警系统也就应运而生。
目前家庭住宅的主要防范措施是利用防盗门，商店的防盗措施主要是监控器和出门口的红外报警器。随着人们认识的深入，利用智能防盗、防火、防煤气将成为人们的首要选择，智能安防也是安防行业的发展趋势。
本系统采用常用的AT89S52单片机系列作为系统的核心控制部分，是一个利用红外传感器作为信号输入控制部分的多路智能报警器。当有不明物体经过某一发射器与接收器中间时，会有控制信号输入单片机，进而输出刺耳的报警声来引起相关人员的注意，同时利用显示器来显示不明物体的地理位置，这样很大程度
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上减少了搜索时间，从而提高了实效性。达到了信号接收灵敏度高，显示反映快，报警声音响的效果。
2 系统的总体设计
2.1 总体设计思想
以单片机为控制中心，外部传感器为检测元件，通过按键控制其报警温度与传感器的开关，输出由LED显示数码管与声光报警电路组成，其中温度传感器使用数字化的一线总线技术的传感器DS18B20作为检测器件，烟雾传感器使用检测烟雾气体的凯聪BS03作为烟敏器件，红外传感器JS-311作为人体热释电检测器件，单片机I/O口通过接收各个传感器的返回状态值来判断是否进行报警，报警电路由单片机控制输出信号，蜂鸣器产生蜂鸣，对应报警指示灯点亮，且数码管可以显示实时温度，整个系统设计简单合理，通过单片机控制其外围器件，更加简单可靠，防盗控制系统的总体设计框图如图2.1所示。
按键输入 红外检测 温度检测 单 片 机 显示输出 烟感检测 声光报警
图2.1 防火防盗报警系统框图
2.2 系统总机构
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为了实现设计要求的基本功能，本系统必须包含四个基本功能模块： 1.单片机控制模块 2.传感器模块 3.报警模块 4.显示模块
其中单片机控制模块主要用于回应传感器信号和进行显示程控；传感器模块主要用于感应是否有物体通过，并形成电平信号输出；报警模块主要用于报警声响提示；显示模块主要用于显示报警地点。
为完善系统的功能同时能够达到系统的设计指标，本系统必须包含以下功能模块：
1.复位电路：实现单片机的复位控制 2.振荡电路：提供所需的单片机时钟频率
2.3 系统设计原理图
本系统基本原理结构图如图2.2所示。
图2.2 系统基本原理结构图
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由以上系统基本原理框架图可以看出，本系统的外围电路相对比较简单，功能的实现主要是从外部获取控制信号之后在单片机中进行数据处理，数据处理完毕之后单片机便将控制信号输出到报警电路进行报警，将显示数据输出到显示电路进行显示。所以本系统的单片机数据处理方面的程序相对比较复杂一些，所有的感应信号和显示数据的处理和输入控制都是在单片机中进行处理，这就要求在设计程序的时候要认真思考单片机存储空间的合理分配和管脚的分配问题。
系统基本原理利用单片机监控传感器信号来判断防火以及防盗事务发生并做出相应的反映，以到达时刻预防意外发生并在乎外发生时作出及时的调停办法。设计分为3个部门：信号监视部门，信号处理部门以及调停实行部门。信号监视部门由于设计的要求，分为两个分离的小部门，1个用于防火的烟雾传感器，1个是用于防盗的红外线发生器以及吸收器。烟雾传感器有1个极限值，当烟雾浓度超过这个极限时检验测定电路就会输出1个低电平的烟雾信号。红外线发生器以及红外线吸收器是一路事情的，红外线发生器拍发某频率的红外线信号给红外线吸收器，一般情况下，发生器以及吸收器中间是没有反对物体的，吸收器吸收到的信号是连续的，而当她们中间有物体颠末反对时，吸收器吸收到的信号就会有1个跳变，这里吸收器就会输出1个低电一般信号给单片机申明有物体进入该区域。信号处理部门是1个承结上下两个部门的存在，它的事情是单片机接收到监视部门发过来的信号来做出相应的处理，并调用相应的程序来处理事务。调停实行部门就是连结在单片机上的以及种应急开关跟着单片机程序的执行而进行捭阖，比如预防火灾的喷泉开首以及防盗防火共用的警报开首。设计简单但很实用，它在只管即便削减生产力的情况下可以时刻保证监控区域的安全。
3 检测信号放大电路设计
红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，他在各领域都得到广泛的应用。由于他是不可见光，因此用他做防盗报警监控器，具有良好的隐蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干扰能力强。而本设计输入部分主要是各种各样的传感器，不同类型的探测器用不同的手段探测各种入侵行为；若更换其他的传感器，该系统还可以用于火灾报警、煤气泄漏等报警。
本章节主要介绍几种不同的利用红外线检测报警的电路，并由此得出检测信
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号放大电路。
3.1 热释红外线传感器典型电路
热释红外线传感器由于具有独特的优异功能，被广泛应用在国防和民用领域，作遥控、遥测、防盗、警戒、放火及自动化设施，其原理及典型应用电路如图3.1所示。 热释红外线传感器主要由高热系数的锆钛酸铅系陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘钛等配合滤光镜片窗口组成，它能以非接触形式，检测出物体放射出来的红外能量变化，并将其转换成电信号输出[5]。
金属、塑料封装热释红外传感器，内装有变换阻抗用的场效应晶体管，输出阻抗一般为10～47kΩ，顶端或侧面装有滤光镜片，用来选择接收不同波长的热释红外线。人体辐射的红外线中心波长为9～10μm,而这种探测元件的波长灵敏度特性在0.2～20μm,范围几乎是稳定不变的.在硅片表面上截止波长7～10μm的滤光片,使波长超过7～10μm的红外线通过,而小于7μm的红外线被吸收,于是就得到只对人体敏感的热释红外线。如果用菲涅耳透镜配合放大电路，将检测出来的红外信号放大60～70dB，则可检测出10～20m处人的行动。热释红外线传感器的文字符号为AT。
图3.3为热释红外线传感器的典型应用电路。若AT为双元件热释红外线传感器其内部电路见图3.1，其接收波长为6.5~14μm，适用于防盗报警系统，输出阻抗为10kΩ;若AT为单元件热释红外线传感器其内部电路如图3.2所示，接收波长为1~20μm，适用于温度遥测，但同样亦可用于防盗及自动控制系统。 在这例电路中，当AT接收到人体信号时，输出一个微弱的低频信号，其频率约为0.3～3Hz。经晶体管VT1和运算放大器A1组成的两级放大器将信号放大至70～75dB。由A2等组成的电压比较器，设定一个参考电压。在无目标进入时，末级无输出；一旦有目标进入探测范围，AT则有信号输出，经放大后，电压高于比较器设定电压时，A2输出高电位，VT2导通，继电器K吸合，其触点接通报警电路或控制电路，实现热释红外线探测之目的。