龍艦涵　曾德貴

【摘要】現(xiàn)代家庭安防系統(tǒng)廣泛采用電子防范技術(shù)。本系統(tǒng)針對家庭非法入侵，采用紅外熱釋電傳感器進(jìn)行入侵信號檢測，以stm8L151K4作為處理器，采用CC1101無線傳輸模塊與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在家庭無人值守時進(jìn)行非法入侵檢測。該系統(tǒng)采用低功耗技術(shù)、成本低、誤報率低，報警實時性能好。

【關(guān)鍵詞】熱釋電stm8L151K4 低功耗

0引言

現(xiàn)代家庭安防系統(tǒng)是電子、通信、計算機(jī)與信息處理及其相關(guān)技術(shù)測綜合應(yīng)用。家庭入侵報警系統(tǒng)以家庭安全防范為目的，對非法進(jìn)入防區(qū)的行為進(jìn)行信息處理、實時報警、發(fā)出并記錄報警信息。

家庭入侵報警系統(tǒng)系統(tǒng)由入侵探測器進(jìn)行感應(yīng)；傳輸方式采用有線傳輸或無線傳輸；系統(tǒng)主機(jī)具有人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲、及遠(yuǎn)程報警等功能。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)處理器采用意法半導(dǎo)體的低功耗芯片stm8L151K4，待機(jī)電流可達(dá)1uA。采用紅外熱釋電傳感器進(jìn)行入侵信號檢測判斷，經(jīng)過放大處理后由單片機(jī)進(jìn)行綜合判斷，通過CC1101無線傳輸模塊在433MHz頻段與主機(jī)進(jìn)行通訊。主機(jī)采用GPRS上傳數(shù)據(jù)并實時報警。系統(tǒng)框圖如下圖1。

系統(tǒng)電源采用3V電池供電，對系統(tǒng)進(jìn)行電源監(jiān)測，欠電壓（低于2.2V）時報警并停止運(yùn)行。防拆裝用彈簧壓按鍵的方式，當(dāng)裝置被破壞時，彈簧失效，按鍵松快，信號由低電平變?yōu)楦唠娖健?/p>

1.1探頭信號處理

紅外探頭采用雙元熱釋電D203S，內(nèi)帶前置放大器。當(dāng)有人闖入時，原有的熱平衡被打破，根據(jù)闖入的方向不同，場效應(yīng)管的柵源電壓（熱釋電極化后轉(zhuǎn)換的電壓）為正壓與負(fù)壓。由此，根據(jù)最初進(jìn)入的脈沖波形邊沿檢測能初步判別入侵方向。前置放大選用NMOS耗盡型的JFET，封裝在探頭內(nèi)取源極信號輸出，工作電流在10uA左右。

中間級信號經(jīng)放大處理，將信號放大到0-3V之間，通過雙限比較器，輸出數(shù)字信號進(jìn)入單片機(jī)（0.7VDD 2.1v為高電平，0.3VDD 0.9V為低電平）。噪聲容限設(shè)置為1V。

1.2光學(xué)系統(tǒng)

為擴(kuò)大人體感應(yīng)距離，在探頭前端加裝菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡型號為7626，長形雙區(qū)多段，段數(shù)越多，靈敏度越高。實驗證明如果對鏡片進(jìn)行裁剪或遮擋，還能再進(jìn)一步收斂角度，但該鏡片的15度在遠(yuǎn)距離探測時效果不明顯，與紅外探頭焦距及紅外輻射衰減有關(guān)。實際調(diào)試時需要彎曲成圓弧形，滿足焦平面25mm的要求。

2入侵檢測與報警

單片機(jī)采用捕獲模式捕獲脈沖寬度，并對脈沖計數(shù)。在程序中通過捕獲測量脈寬，脈沖個數(shù)結(jié)合判定是否入侵者，降低誤報率。通過闖入防區(qū)的首個脈沖波形邊沿組合可進(jìn)行入侵方向識別，也可進(jìn)行闖入防區(qū)靜止后再移動的方向進(jìn)行判別。采用多個探頭組成陣列合理布局可進(jìn)一步提高識別度。

入侵檢測認(rèn)定后，通過CC1101將報警信號及記錄傳輸至主機(jī)，主機(jī)通過GPRS上傳數(shù)據(jù)至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，并向用戶手機(jī)進(jìn)行短信及電話報警。

3低功耗處理

低功耗與電池供電是現(xiàn)代安防系統(tǒng)的趨勢，系統(tǒng)設(shè)計的平均工作電流在50uA左右。系統(tǒng)電流如下表1所示：

4小結(jié)

系統(tǒng)采用紅外熱釋電探頭作為傳感器進(jìn)行家庭入侵防盜系統(tǒng)檢測具有低功耗、低成本、待機(jī)時間長的特點；根據(jù)實際環(huán)境進(jìn)行防區(qū)布局，組成探頭陣列，能較準(zhǔn)確地識別人類非法入侵行為；采用無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸節(jié)省網(wǎng)絡(luò)布線，主機(jī)與外網(wǎng)互聯(lián)進(jìn)行實時報警。

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