建筑物防盗报警系统探析

2015-01-30陈海山

广东教育·职教版 2014年12期

陈海山

摘要：本文提出了一种基于单片机信号处理技术的防盗报警系统的软硬件设计方法。应用该方法设计的系统在反应速度、误报率、漏报率以及抗干扰能力方面都具有较好表现。系统利用热释电红外传感器的红外辐射与红外探测的原理设计出探测电路，并采用单片机AT89S51作为探测系统的核心。检测信号经过比较放大之后，输入单片机进行数据判断及处理。当检测到有被测物体进入测量范围时，系统自动发出声光报警信号，等待一段延迟时间后自动消除报警信号，并可手动解除报警信号。

关键词：防盗报警系统；设计方法；热释电传感器；单片机

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1005-1422（2014）12-0104-02

一、系统组成

整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经测量放大电路、比较电路至AT89S51单片机。在单片机内，经软件查询，统计平均及识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号。然后可通过LCD显示报警。同时，还可把整个系统变为自动开关灯系统，当有主人在时，可用手动解除报警功能，并且开启开关灯执行电路，在探测头感应到有人时执行电路执行开灯。此时可以使用在一些大型的公共场合，作为检测人数个数和人数的最大容量控制。

二、热释电传感器及其基本电路设计

1.热释电红外传感器

（1）热释电传感器的红外辐射与红外探测的原理。热释电元件的工作原理是基于热释电效应，即在强电介质温度变化ΔP的自然极化的存在，此时传感器有电信号输出，晶体的这种性质被称为热释电极或热释电效应。

（2）红外测温原理。红外测温是通过探测物体表面发射的能量来测量其温度，由物理学可知，处于绝对温度（-273.15℃）以上的任何物体，都要释放热能，而红外辐射温度计测量其中与温度有关波长范围内的热能，并将其转换与温度成比例的电信号，由此测出其温度。

2.热释电传感器的基本电路设计

（1）放大电路。U1使用廉价的通用四运放LM324，用其中两个运放组成放大电路。按图1所示参数计算得到，第一级放大增益为：AV1=R6/R4=220，第二级放大为：A2=R10/R8=270，总放大增益为：AV=220×270=59400=95.5dB。我们知道，在运算放大电路中，放大倍数一般不宜取得太大，否则容易引起输出端波形失真且导致电路自激振荡。故将R6改为200kΩ，将R10改为1MΩ，此时的总增益为AV=20×100=2000=66dB，比较符合实际应用，能保证电路工作可靠。

（2）电压比较器。LM324另外两个运放组成电压比较检测窗口，由R3、R5和R7、R9将高、低通放大器的3脚和5脚均设置为1/2Vcc，即2.5V。当红外传感器检测到人体的活动，其产生的微弱电压信号经过放大，传送到LM324的10、13脚时，用示波器可以检测到峰值约为5V的正弦波，即无论是信号的正半周还是负半周，两个比较器中必有一个输出为低电平。

而当红外传感器没有检测到人活动时，由静态电路可知，该3V直流信号同时加到LM324的10、13脚，又知道R11、R12、R13将窗口电压上、下限设置为2.8V和2.2V，即9脚偏置为2.8V，12脚偏置为2.2V。此时，电压比较器输出端8、14均为低电平，另一个为高电平。

图1 热释电传感器的基本电路图

（3）延时电路。电路使用51系列单片机，通过软件控制，对信号进行控制。其作用有二。一是为自己离开检测区时提供一段非报警延迟时间；二是在自己进入检测区后提供关断检测器所需的时间。延时电路工作时，输出的高电平或接通报警器电源进行报警。同时使继电器吸合。继电器工作后可控制较大的继电器以接通电灯。

三、指标测试及结果分析

（1）探测头在离被测物一定的距离时，测量出经过探测头测量范围的人数。

由测量结果可知，系统的探测头在距离被测物3m到5m的测量距离时，所测人数准确率最高。因为在热释传感器反应速度一定的情况下，被测物距离传感器距离越近时，被测物停留在传感器的探测时间就越长，因此会产生误判的情况。反之，被测物距离探测头比较远时，由于外界环境的干扰可能会产生测量不到的情况。

（2）当不同的物体放入系统的被测范围时，可知什么物体可干扰传感器的测量，并且测试系统是否报警。

由以上结论可知，由于小狗热辐射的红外线波长与人体热辐射的红外波长范围差不多，故可以探测到小狗。一些其他一些物体，即使是发光或发热，但由于他们所发射的波长与系统红外探测器的接收波长范围不同，所以探测不到其他物体。

四、总结

智能住宅小区防盗报警监控系统的开发是一个实践应用性很强的课题，要使其产品化，能够经受住实际应用的严格考验，还要进行许多深入细致的开发。

参考文献：

[1]李广弟，朱月秀，王秀山.单片机基础（第2版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001：1-221.