付競楠

河北聯(lián)合大學(xué)、唐山市財政局，河北唐山 063000

0 引言

近年來，隨著生活水平的不斷提高，人們對家庭安全的重視程度日益提高，很多小區(qū)都安裝了家居防盜系統(tǒng)[1]。本文旨在設(shè)計一種高性能低價格的安保系統(tǒng)，使得普通家庭也能方便安裝和使用，享受科技帶來的安全保障。

本安保系統(tǒng)包括：電源模塊、紅外傳感器模塊、控制系統(tǒng)模塊、報警模塊等。

1 STC15F100微控制器簡介

控制芯片采用STC15F100微控制器，該芯片是我國宏晶公司自主知識產(chǎn)權(quán)的一種新型單片機(jī)，它具有高速度、高可靠性、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，采用第八代加密技術(shù)、加密型超強(qiáng)，指令代碼兼容51單片機(jī)，但運(yùn)行速度快6倍～12倍。內(nèi)部集成高精度R/C時鐘，溫飄，5MHz～35MHz寬范圍內(nèi)部晶振可選，可徹底省掉昂貴的外部晶振。內(nèi)部高可靠復(fù)位，8級可選復(fù)位門檻電壓，可徹底省掉外部復(fù)位電路。和傳統(tǒng)微控制器比較更加適合在安保系統(tǒng)中應(yīng)用。

圖1 STC15F100管腳圖

2 電源模塊設(shè)計

可靠的系統(tǒng)必須有要有安全穩(wěn)定的電源為其供電，經(jīng)分析該系統(tǒng)應(yīng)采用+5V直流電源[2]。

圖2 電源模塊電路圖

如圖2所示電路，利用一種三端集成穩(wěn)壓器7805設(shè)計該電源，7805集成穩(wěn)壓電源提供穩(wěn)定的5V工作電壓，且具有體積小、精度高、使用方便、多功能保護(hù)、輸出電流可擴(kuò)展等特點(diǎn)，內(nèi)部有過流、過熱和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，以防過載而損壞。經(jīng)過降壓、穩(wěn)壓、濾波等步驟，使得系統(tǒng)能夠持續(xù)獲得+5V的直流電。

3 熱釋電紅外傳感器模塊

熱釋電紅外傳感器由 P Z T材料作為傳感器的敏感元件， 在它的上下兩面制作電極， 并在表面涂敷一層黑色氧化膜以提高其轉(zhuǎn)化效率。它的等效電路是一個在負(fù)載電阻Re上并聯(lián)一個電容器的電壓發(fā)生器。它的輸出阻抗極高，而且輸出電壓也很微弱，故在器件 內(nèi)附有一個場效應(yīng)管（FET） 加以放大， 并達(dá)到阻抗變換的目的。產(chǎn)生電壓輸出的原因是PZT材料有紅外線照射時，其表面溫度發(fā)生變化，晶體內(nèi)部原子排列也隨之發(fā)生變化，因而引發(fā)極化電荷。為了探測移動人體，通常使用雙元件型熱釋電紅外傳感器，在這種傳感器內(nèi)部，兩個敏感元件反相連接，當(dāng)人體靜止時兩元件極化程度相同，互相抵消。但人體移動時， 兩元件極化程度不同，凈輸出電壓不為0 ，從而達(dá)到了探測移動人體的目的[3]。其等效電路如圖3。

圖3 傳感器等效電路

系統(tǒng)采用較為先進(jìn)的雙探測元熱釋電紅外傳感器。利用內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理，給出了一種被動型熱釋電紅外報警器的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)用電路。這種電路把紅外線的隱蔽性很好地應(yīng)用于報警系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)了防盜、報警功能， 達(dá)到了安全防護(hù)之目的。

圖4 雙探測元熱釋電紅外傳感器電路

4 結(jié)論

由于采用了較為先進(jìn)的STC15F100智能控制器，經(jīng)多次測驗(yàn)，此安防系統(tǒng)探測移動人體靈敏度高、聲光報警劇烈，是家庭安全的得力助手。省去了晶振電路和復(fù)位電路，使得整個系統(tǒng)成本大大降低。下一步編寫一上位機(jī)軟件，利用電腦和該系統(tǒng)相連，可以聲、光、聲響頭三位一體進(jìn)行防控，做到安全萬無一失。

[1]顧牧君.智能家居設(shè)計與施工[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004.

[2]惠仇.手把手教你學(xué)單片機(jī)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3]吳英才.熱釋電紅外傳感器的在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].傳感器技術(shù)，2002.