建筑物防盜報警系統探析

陳海山

摘 要：本文提出了一種基于單片機信號處理技術的防盜報警系統的軟硬件設計方法。應用該方法設計的系統在反應速度、誤報率、漏報率以及抗干擾能力方面都具有較好表現。系統利用熱釋電紅外傳感器的紅外輻射與紅外探測的原理設計出探測電路，并采用單片機AT89S51作為探測系統的核心。檢測信號經過比較放大之后，輸入單片機進行數據判斷及處理。當檢測到有被測物體進入測量范圍時，系統自動發出聲光報警信號，等待一段延遲時間后自動消除報警信號，并可手動解除報警信號。

關鍵詞：防盜報警系統；設計方法；熱釋電傳感器；單片機

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1005-1422（2014）12-0104-02

一、系統組成

整個系統是在系統軟件控制下工作的。設置在監測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經測量放大電路、比較電路至AT89S51單片機。在單片機內，經軟件查詢，統計平均及識別判決等環節實時發出入侵報警狀態控制信號。驅動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成相應動作。當報警延遲一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號。然后可通過LCD顯示報警。同時，還可把整個系統變為自動開關燈系統，當有主人在時，可用手動解除報警功能，并且開啟開關燈執行電路，在探測頭感應到有人時執行電路執行開燈。此時可以使用在一些大型的公共場合，作為檢測人數個數和人數的最大容量控制。

二、熱釋電傳感器及其基本電路設計

1.熱釋電紅外傳感器

（1）熱釋電傳感器的紅外輻射與紅外探測的原理。熱釋電元件的工作原理是基于熱釋電效應，即在強電介質溫度變化ΔP的自然極化的存在，此時傳感器有電信號輸出，晶體的這種性質被稱為熱釋電極或熱釋電效應。

（2）紅外測溫原理。紅外測溫是通過探測物體表面發射的能量來測量其溫度，由物理學可知，處于絕對溫度（-273.15℃）以上的任何物體，都要釋放熱能，而紅外輻射溫度計測量其中與溫度有關波長范圍內的熱能，并將其轉換與溫度成比例的電信號，由此測出其溫度。

2.熱釋電傳感器的基本電路設計

（1）放大電路。U1使用廉價的通用四運放LM324，用其中兩個運放組成放大電路。按圖1所示參數計算得到，第一級放大增益為：AV1=R6/R4=220，第二級放大為：A2=R10/R8=270，總放大增益為：AV=220×270=59400=95.5dB。我們知道，在運算放大電路中，放大倍數一般不宜取得太大，否則容易引起輸出端波形失真且導致電路自激振蕩。故將R6改為200kΩ，將R10改為1MΩ，此時的總增益為AV=20×100=2000=66dB，比較符合實際應用，能保證電路工作可靠。

（2）電壓比較器。LM324另外兩個運放組成電壓比較檢測窗口，由R3、R5和R7、R9將高、低通放大器的3腳和5腳均設置為1/2Vcc，即2.5V。當紅外傳感器檢測到人體的活動，其產生的微弱電壓信號經過放大，傳送到LM324的10、13腳時，用示波器可以檢測到峰值約為5V的正弦波，即無論是信號的正半周還是負半周，兩個比較器中必有一個輸出為低電平。

而當紅外傳感器沒有檢測到人活動時，由靜態電路可知，該3V直流信號同時加到LM324的10、13腳，又知道R11、R12、R13將窗口電壓上、下限設置為2.8V和2.2V，即9腳偏置為2.8V，12腳偏置為2.2V。此時，電壓比較器輸出端8、14均為低電平，另一個為高電平。

圖1 熱釋電傳感器的基本電路圖

（3）延時電路。電路使用51系列單片機，通過軟件控制，對信號進行控制。其作用有二。一是為自己離開檢測區時提供一段非報警延遲時間；二是在自己進入檢測區后提供關斷檢測器所需的時間。延時電路工作時，輸出的高電平或接通報警器電源進行報警。同時使繼電器吸合。繼電器工作后可控制較大的繼電器以接通電燈。

三、指標測試及結果分析

（1）探測頭在離被測物一定的距離時，測量出經過探測頭測量范圍的人數。

由測量結果可知，系統的探測頭在距離被測物3m到5m的測量距離時，所測人數準確率最高。因為在熱釋傳感器反應速度一定的情況下，被測物距離傳感器距離越近時，被測物停留在傳感器的探測時間就越長，因此會產生誤判的情況。反之，被測物距離探測頭比較遠時，由于外界環境的干擾可能會產生測量不到的情況。

（2）當不同的物體放入系統的被測范圍時，可知什么物體可干擾傳感器的測量，并且測試系統是否報警。

由以上結論可知，由于小狗熱輻射的紅外線波長與人體熱輻射的紅外波長范圍差不多，故可以探測到小狗。一些其他一些物體，即使是發光或發熱，但由于他們所發射的波長與系統紅外探測器的接收波長范圍不同，所以探測不到其他物體。

四、總結

智能住宅小區防盜報警監控系統的開發是一個實踐應用性很強的課題，要使其產品化，能夠經受住實際應用的嚴格考驗，還要進行許多深入細致的開發。

參考文獻：

[1]李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機基礎（第2版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001：1-221.

[2]張培仁.MCS-51單片機原理與應用（第1版）[M].北京：清華大學出版社，2003：1-100.

[3]張洪潤，張亞凡.傳感技術與應用教程（第2版）[M].北京：清華大學出版社，2005：41-46.

[4]康華光.電子技術基礎（模擬部分）第4版[M].北京：高等教育出版社，1999：333-334.

[5]童詩白，華成英.模擬電子技術基礎（第4版）[M].北京：高等教育出版社，1998：1-100.

責任編輯 何麗華