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基于51单片机的家庭热释红外防盗报警系统

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屏障建立周界防范,如果没有条件形成大周界也要建立建筑物的墙体、窗户、门外和建筑物之外。在防护区和禁区内采用3种以上不同探测原理的探测器构筑多道防线,与此同时防遮挡功能的探测器也问世了,促进了入侵探测器技术的发展。

目前,全国的安全技术基本上和国际接上了轨。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,安防系统也是一个很完善的计算机控制系统,防盗报警系统,电视监控系统,声音系统,门禁系统和巡更系统统一由一台计算机进行管理,标志我国的安防事业进入一个新阶段。

随着社会的发展,农村城镇化和人员流动性增大,社会治安状况更趋复杂,因此作为社会的基本单元“安全防范问题就显得尤为重要”。传统的机械式(防盗网、防盗窗)家居防卫在实际使用中暴露出一些明显的问题,如:影响楼房美观,市容整洁;影响火灾救援通道;给犯罪分子提供了便利的翻越条件;时间久了会有高空坠物的危险等。

所以作为新一代的智能安全防盗报警器系统就应运而生,并日益受到广泛的重视和运用。另外,为了进一步规范住宅小区智能化建设,建设部特别制定了智能小区的等级标准,按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。因此,小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中。

数字化、无线化、集成化是防盗报警系统进一步发展的要求,所以我们不难发现防盗报警的技术发展趋势:

(1)更稳定可靠:如探测器可抗RFI/EMI(电磁干扰/射频干扰)、防雷电等,以适应恶劣气候;

(2)更多样的功能:如探测器可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等; (3)更精美、小巧的外观:以符合品味日益提高的室内装潢需求; (4)更智能化的设计:方便地设/撤防,人性化的操作界面; (5)更强大的联网功能; (6)更方便的扩展性。

上述发展趋势,事实上都建立在数字化、无线化、集成化的三大核心技术基础上。

1.3 研究现状

当前无论国内国外对高精度实时时钟的需求仍十分巨大,国外各公司和研究机构对红外传感防盗的研究也一直在持续进行,而国内的技术还不是非常成熟,因此对于国内这样的一个技术很重要,我也觉得我们以后一定会盛行起来的。

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第2章 硬件介绍

2.1 系统功能的要求

现时社会治安问题严峻,各种入室抢窃、偷盗事件时有发生,治安问题更加突出。为了防护自己,越来越多的家庭采用智能防盗报警产品。防盗报警系统是利用探测器装置对建筑物内外重要地点和区域进行布防,探测。当探测器探测到非法入侵,报警器工作状态变为报警状态,产生报警声。本论文的目的就是设计出一种符合上述要求的防盗报警系统。本文所研制的报警器的功能要求如下:

(1)可实现非法入侵报警;

(2)采用复合式防盗传感器,热释电红外传感器和振动位移传感器并接使用,增加报警可靠性。

根据系统功能要求并且考虑产品的性价比,进行系统的整体方案设计。该方案采用模块化设计方法,以方便系统的调试和用户的使用。

系统硬件设计。包括芯片的选型、所选芯片的功能、芯片外围电路的合理设计。主要内容有单片机的选择、主机电路的设计、传感器的选择、报警电路的设计。

2.2 总体的设计方案

智能住宅安防报警系统开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况,根据我国住宅建设的实际情况,为满足新时期居民的居住要求,并充分考虑其经济性和可靠性。

系统组成框图如图2-1所示,根据系统拟达到的总体功能,将其划分为以下功能模块:电源电路、热释电红外传感器电路、振动位移传感器模块、AT89C51模块、警铃电路、数码管显示电路等。

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电源电路热释电红外传感器警铃电路自动报警器AT89C51振动位移传感器数码管显示电路

图2-2 系统组成框图

探测器安装在用户家里需要防范的部位,例如门窗、厨房,卧室等,当系统开机时,一旦有人入侵,与之相应的报警探测器立即向用户端自动报警主机发出报警信号,接到警情事件后,自动报警主机立即进行确认,确认无误后,进行事件的现场声(蜂鸣器)报警。

2.3 系统的传感器功能及单片机功能

感应器技术是信息采集技术的第一步,感应器是将能够感受到的及按规定被测量的按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成,其中敏感元件是指感应器中能直接感受或响应被测量(输入量)的部分,转换元件是指感应器中能将敏感元件感受的或响应的感应量转换成适于传输和(或)测量的电信号的部分。

感应器的作用:

A.信息的收集。对某种特定要求,需检测目标物的存在状态,把某状态信息转换为数据,对系统或装置的运行状态进行监测。

B.信息数据的交换。把以文字、符号、代码、图形等多种形式记录在纸或胶片上的信息数据转换成计算机、传真机等易处理的信号数据,或者读出记录在各种媒介上的信息并进行转换。

C.控制信息的采集。检测控制系统处于某种状态的信息,并由此控制系统的状态,或者跟踪系统变化的目标值。

现在有关家庭防盗的传感器非常多,有无线人体热释电传感器、无线门磁传

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感器、振动位移传感器、红外线反射开关无线探头、门把手人体接近感应传感器、雷达波人体检测无线探头等等。本系统考虑到不仅要满足可靠探测的需要,而且还需经济实用和安装操作简便,所以选用了无线人体热释电红外传感器完成防盗监测。当盗贼企图从门窗进入室内时,无线人体热释电传感器能检测到人体移动的红外信号。

在电子防盗、人体探测器领域中,被动式热释电红外探测器的应用非常广泛,因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户的欢迎。

被动式热释电红外探测器的工作原理:

在自然界,任何高于绝对温度的物体都将产生红外光谱,不同温度的物体,其红外能量的波长是不一样的,因此红外波长与温度的高低是相关的。人体都有恒定的体温,一般在37℃,所以会发出特定波长10um左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人体发射的10um左右的红外线通过菲泥尔滤波光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用一些热释电元件(强介电质材料如钛镐酸铅、钛酸钡等)作成。这种元件在接受到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,电荷变化最终将以电压或电流的形式输出,后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

被动式热释电红外探测器的特性:这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10um左右的红外辐射非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片,使环境的干扰受到明显的抑制作用。

被动红外探头,其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。

一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元件接收,由于两片热释电元件接收到的能量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理并报警。

抗干扰性能:

防小动物干扰:探测器安装在推荐的使用高度,对探测范围内地面上的小动物,一般不产生报警。

抗电磁干扰:探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408(安全防范国家标准)的要求,一般手机电磁干扰不会引起误报。

正确的安装应满足下列条件:

a.红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。

b.红外线热释电传感器远离空调,冰箱,火炉等空气温度变化敏感的地方。 c.红外线热释电传感器探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔

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离物。

d.红外线热释电传感器不要直对窗口,否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报,有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强

单片机的特点:

所谓单片机就是一块芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定时/计数器和多种I/O接口电路等而具有一定规模的微型计算机。单片机与通用微型计算机相比较,它在硬件结构、指令设置上均有其独到之处,主要特点如下:

a.单片机中的存储器ROM和RAM是严格分工的。ROM为程序存储器,只存放程序、常数及数据表格。而RAM则为数据存储器,用作工作区及存放变量。这样的结构主要是考虑到单片机用于控制系统中,有较大的程序存储空间,把已调试好的程序固化在ROM中,而把少量的随机数据存放在RAM中,这样,小容量数据存储器能以高速RAM形式集成在单片机内,以加快单片机的执行速度。但单片机上RAM是作为数据存储器用,而不是当作高速数据缓冲存储器(Cache)用。

b.采用面向控制的指令系统。为满足控制的需要,单片机的逻辑控制能力要优于同等级的CPU,特别是单片机具有很强的位处理能力。单片机的运行速度也较高。

c.单片机的I/O引脚通常是多功能的。由于单片机机芯上引脚有限,为了解决实际引脚和需要的信号线数的矛盾,采用了引脚功能复用的方法,引脚处于何种功能,可由指令来设置或由机器状态来区分。

d.系列齐全,功能扩展性强。单片机具有内部掩膜ROM、内部EPROM和外接ROM等形式,并可方便的扩展外部的RAM、ROM及I/O接口,与许多通用的微机接口芯片兼容,对应用系统的设计和生产带来极大的方便。

e.单片机的功能是通用的。单片机虽然主要是作控制器用,但功能上还是通用的,可以像一般微处理器那样广泛地应用在各个方面。

单片机的应用:

单片机在控制应用领域中,有如下几方面的优点:

·体积小、成本低、运用灵活、易于产品化,它能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器,做到机电仪一体化;

·面向控制,能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务,因而能获得更佳的性能价格比;

·抗干扰能力强,适应温度范围宽,在各种恶劣的环境下都能可靠地工作,这是其他机种无法比拟的;

·可以方便地实现多机和分布式控制,使整个控制系统的效率和可靠性大为

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基于51单片机的家庭热释红外防盗报警系统

屏障建立周界防范,如果没有条件形成大周界也要建立建筑物的墙体、窗户、门外和建筑物之外。在防护区和禁区内采用3种以上不同探测原理的探测器构筑多道防线,与此同时防遮挡功能的探测器也问世了,促进了入侵探测器技术的发展。目前,全国的安全技术基本上和国际接上了轨。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,安防系统也是一个很完善的计算机控制系统,防盗报警系统,电视监控系统,声
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