智能型住宅安防报警系统改1(2)

中北大学信息商务学院2014届毕业设计说明书

2 智能报警系统总体设计方案

2.1 智能报警系统的总体构成

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,能真正实现智能化报警的要求来确定的。根据系统拟达到的总体功能,将其划分为以下功能模块：各前端探测器和传感器、自动报警主机、语音电路、电话接口电路、各输入输出设备等。系统组成框图如图2.1所示。

图2.1 智能住宅安防报警系统组成框图

单元模块的功能如下：

各前端探测器/传感器完成对住宅里不同探测区域内的各种灾情发生前的各种参数(如门的开关状态、人体热释电红外信号、火灾烟雾浓度、可燃性气体浓度、有害气体浓度等)的可靠监测工作,所谓无线式智能报警系统,就是采用高可靠性的,性价比较高的无线式智能传感器,它将数据采集、A\\D转换、比较判断等功能集成在一体,输出报警开关量,即只有实际参数达到用户设定的报警值时,才输出报警开关信号和探测器编号,然后通过无线传输的方式送给自动报警器主机。自动报警主机的核心器件是单片机,它是整个系统的“心脏”,由它来接收报警信号并控制、协

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调各功能模块的正常工作,考虑到系统的功能和经济性等因素,采用的是当今流行的性价比较高的AT89C51单片机。

输入输出设备包括键盘、报警蜂鸣器、按钮或开关、各类指示灯等。键盘用于用户密码的输入、修改、预存电话号码的输入等；报警蜂鸣器和各类指示灯用于声音报警和系统不同工作状态的指示；按钮或开关用于系统电路调试工作或一些用到手工触发的场合。

考虑到系统使用时的安全性和保密性,特设计了密码控制电路,只有主人才可以通过密码验证来控制系统的运行和停止。

看门狗电路完成对系统电源电压的监测工作,EEPROM中存储系统的一些原始参数、重要数据(预存电话号码、系统密码等)。

拨号电路主要采用MITEL公司的编/译码集成芯片MT8888来完成电话号码的发送、配合单片机完成电话线上各种信号音的监测等工作。

语音电路采用美国ISD公司的高保真录放一体化语音芯ISD1420来完成报警时进行语音提示的预存工作,根据警情的不同进行相应的提示语音录存。 2.2 智能报警系统的基本工作过程

各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,报警主机放在家里比较隐蔽的区域,当系统设定为布防状态时,一旦有人入侵、或将要发生火灾等紧急情况时,与之相应的报警探测器(各种防盗、防火探测器等)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(多次巡检中断信号),确认无误后,进行事件的现场声(蜂鸣器)、光(LED)报警,同时用户端自动报警器自动向相关部门拨打预先设置好的报警电话号码,进行语音报警。用户端自动报警器的面板上的三色灯(LED)用来指示系统的工作状态,红色警灯指示系统处于布防状态、绿色等指示系统处于报警状态、白色灯来指示系统电源电池电量是否充足。与此同时,该自动报警器还预留有与上位机进行通讯的接口线。

3 用户端探测器设计

探测器电路部分包括防盗探测器电路、防火探测器电路、有害气体泄露三大部分,其中详细设计了无线门磁传感器、无线人体热释电红外传感器、无线火灾烟雾浓度传感器、无线式有害气体浓度传感器。由多种类型传感器实现多元信号综合检

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测是本系统中探测电路部分的基本设计思想,多元信号检测一方面完成灾情的实时监测任务,另一方面大大降低了探测器部分的误报率,提高了整个系统的可靠性和抗干扰性。

3.1 防盗探测器电路设计

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,所以选用了无线门磁传感器和无线人体热释电红外传感器来共同工作完成防盗监测。当盗贼企图从门窗进入室内时,为防止盗贼撬开门窗,特选择了无线门磁传感器,当门被打开时,门和门框必然有一定的相对位移,这时高灵敏的无线门磁传感器便可以监测到这个相对位移,并将报警信息送给自动报警主机进行自动报警,拨打用户手机并进行譬如“有人撬门,门将被打开”的语音提示,这样做会将入室盗窃消灭在“萌芽”状态。而无线人体热释电传感器能检测到人体移动的红外信号。这样,即使盗贼己经设法逃过门窗上安装的无线门磁传感器,也逃不出人体热释电传感器的监测,保证了系统的可靠性,不会出现漏报现象。在使用时,将无线门磁传感器安装在居室的门窗上,将无线人体热释电传感器安装在人进入房间后必须经过方位的墙壁上。 3.1.1 无线门磁传感器

无线门磁传感器是一种在保安监控、安全防范系统中非常常用的器件,它工作可靠、体积小巧,通过无线方式工作,安装和使用非常方便、灵活。

无线门磁传感器用来监控门的开关状态,当门不管何种原因被打开后,无线门磁传感器立即发射特定的无线电波,远距离向主机报警。无线门磁的无线报警信号在开阔地能传输200米,在一般住宅中能传输20米,和周围的环境密切相关。无线门磁一般采用省电设计,当门关闭时它不发射无线电信号,此时耗电只有几个微安,当门被打开的瞬间,立即发射无线报警信号,然后自行停止，这时就算门一直打开也不会再发射了,这是为了防止发射机连续发射造成内部电池电量耗尽而影响报警,无线门磁还设计有电池低电压检测电路,当电池的电压低于工作电压时,下方的LED发光二极管就会点亮,这时需要立即更换电池,否则会影响报警的可靠性。

无线门磁传感器一般安装在门内侧的上方,它由两部分组成：较小的部件为永

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磁体,用来产生恒定的磁场,较大的是无线门磁主体,它内部有一个常开型的干簧管。当永磁体和干簧管靠得很近时(小于5毫米),无线门磁传感器处于工作守候状态,当永磁体离开干簧管一定距离后,常开型干簧管立即吸合,内嵌的无线发射模块启动工作,发射内容包含地址编码和自身识别码(也就是数据码)的315MHZ的高频无线电信号,接收板就是通过识别这个无线电信号的地址码来判断是否是同一个报警系统的,然后根据自身识别码(也就是数据码),确定是哪一个无线类探测器报警。关于无线发射模块和无线接收模块的原理说明,将在3.4节一并详细介绍。应该注意的是,无线门磁传感器的地址码必需和报警器主机的地址码完全一致。 无线门磁传感器的外形图如图3.1所示。其参数如下： 外形尺寸：71×36×l5.4毫米 工作电流：10毫安 发射功率：30毫瓦 工作电压：7-10V 电池性号：9V锂电池

如图3.1所示,无线门磁内部左侧上方有一个8排3列的地址码跳线设置区,中间的跳线柱直接和PT2262的地址码1-8脚相连接,L和地相连,H和正电源相连,如果将第一排中间的跳线柱用跳线帽和L连同,那么就是将PT2262的第一个地址码设置成0,同理如果和H用跳线帽连同,那么就是将PT2262的第一个地址码设置成1。

图3.1右图右侧下方是数据码设置区,共有4组,它只有两个状态：如果将中间的跳线柱用跳线帽和L连同,那么就是设置成O,同理如果和H用跳线帽连同,那么就是设置成1。

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图3.1无线门磁传感器的外形图和内部结构图

3.1.2 无线人体热释电红外传感器

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头的工作原理：

在自然界,任何高一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(强介电质材料如钦酸钡、钦错酸铅(PZT)等)作成,这种元件在接收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,最终电荷变化将以电压或电流形式输出,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头的特性：

1.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。

2.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。

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