廣東理工學(xué)院 倪元相 方燦金

1 引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和智能化水平的提升，人們的安全意識(shí)的不斷提高，對(duì)私有財(cái)產(chǎn)保護(hù)意識(shí)不斷加強(qiáng)，對(duì)自己所處環(huán)境的安全性也提出了更高要求，重點(diǎn)防范不法分子入侵自已所居住的家庭環(huán)境。雖然我們現(xiàn)在所居住的場(chǎng)所會(huì)安裝很多的監(jiān)控和安全報(bào)警系統(tǒng)，能在一定的程度上保證我們的安全。但是防盜系統(tǒng)及防盜措施各種應(yīng)用領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜的大面積監(jiān)測(cè)和追蹤任務(wù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的需求。因此，利用紅外輻射與探測(cè)的的工作原理，開發(fā)設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)控制的紅外傳感器家庭防盜系統(tǒng)勢(shì)在必行，它能夠更好的保證家庭環(huán)境的安全，旨在滿足日夜增長(zhǎng)的現(xiàn)代住宅安全需求。

2 紅外熱釋電家庭防盜報(bào)警器可行性分析

采用傳統(tǒng)的監(jiān)控?cái)z像頭去采集圖像信息，需要通過繁瑣的計(jì)算處理后方可給出監(jiān)測(cè)結(jié)果，這已經(jīng)不能很好地適應(yīng)現(xiàn)代生活當(dāng)中多變的環(huán)境需求。同時(shí)計(jì)算過程復(fù)雜，費(fèi)用較高昂，并且容易受到環(huán)境中其他設(shè)備的影響。此外，熱釋電紅外傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展從根本上解決與紅外輻射檢測(cè)的相關(guān)問題。目前市場(chǎng)上擁有的熱釋電傳感器性能穩(wěn)定，工藝制造成熟、價(jià)格相對(duì)便宜，使其在諸如照明控制信號(hào)、火災(zāi)報(bào)警信號(hào)、防盜報(bào)警等家用領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)有不法分子進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域時(shí)，紅外熱釋電傳感器自動(dòng)識(shí)別、跟蹤和采集數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)計(jì)算處理，最后將處理好的結(jié)果經(jīng)信號(hào)放大和D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)LED燈和蜂鳴器執(zhí)行元件工作，給出報(bào)警信號(hào)。可見，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的紅外熱釋電家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)是可行的。

3 紅外熱釋電家庭防盜報(bào)警器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及組成

3.1 硬件系統(tǒng)組成

紅外熱釋電家庭防盜報(bào)警器硬件系統(tǒng)如圖1所示，主要由單片機(jī)模塊、復(fù)位電路模塊、傳感器模塊、電源模塊、按鍵模塊、LED顯示模塊和蜂鳴器報(bào)警模塊組成。

圖1 紅外熱釋電家庭防盜報(bào)警器硬件系統(tǒng)組成框圖

圖2 STC89C52單片機(jī)引腳分布

3.2 單片機(jī)模塊

紅外熱釋電家庭防盜報(bào)警器使用8位處理器的STC89C52單片機(jī)控制，其引腳分布如圖2所示。此單片機(jī)能夠?qū)⑷梭w所發(fā)出的紅外線信號(hào)首先通過傳感器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為晶體管邏輯電平，然后將晶體管邏輯電平信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)處理，最后將單片機(jī)處理好的信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED指示燈和蜂鳴器工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警的功能。

3.3 復(fù)位電路模塊

任何單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的第一步都是系統(tǒng)重置，即使系統(tǒng)回到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)下，復(fù)位電路的功能主要是確定單片機(jī)的啟動(dòng)狀態(tài)并完成單片機(jī)的正常啟動(dòng)。當(dāng)單片機(jī)開機(jī)時(shí)，復(fù)位電路給一個(gè)復(fù)位信號(hào)并驅(qū)動(dòng)單片機(jī)正常啟動(dòng)。當(dāng)單片機(jī)操作系統(tǒng)在操作運(yùn)行過程中受到外部干擾影響時(shí)，點(diǎn)擊復(fù)位按鈕執(zhí)行復(fù)位電路后，不會(huì)影響單片機(jī)內(nèi)部程序的正常運(yùn)行。

3.4 傳感器模塊

熱釋電傳感器是一種半自動(dòng)的控制產(chǎn)品被普遍運(yùn)用于各種各樣的自動(dòng)感應(yīng)設(shè)備，具有抗干擾性強(qiáng)，反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。熱釋電傳感器各項(xiàng)參數(shù)如表1所示。

表1 熱釋電傳感器參數(shù)

3.5 電源模塊

圖3 電源模塊電路圖

電源模塊的電路圖如圖3所示，主要由干電池、指示燈和電源開關(guān)組成，其中干電池電源電壓4.5V。工作的時(shí)候按下電源開關(guān)SW1，指示燈D4發(fā)光表明電源電路已接通并工作正常。

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圖4 按鍵模塊電路圖

3.6 按鍵模塊

按鈕模塊如圖4所示，主要包括布防、手動(dòng)報(bào)警和取消報(bào)警三個(gè)按鈕。出現(xiàn)緊急請(qǐng)況時(shí)，按下手動(dòng)報(bào)警按鈕，紅色信號(hào)燈閃爍，蜂鳴器會(huì)立即發(fā)出報(bào)警。當(dāng)按下布防按鈕后，綠色布防燈閃爍直至布防結(jié)束，一般布防時(shí)間設(shè)置為20-30s。當(dāng)按下取消報(bào)警按鈕后，指示燈和蜂鳴器都恢復(fù)到原始狀態(tài)。

3.7 LED顯示模塊和蜂鳴器報(bào)警模塊

LED顯示模塊和蜂鳴器報(bào)警模塊如圖5所示，主要由紅色LED燈和蜂鳴器組成。當(dāng)單片機(jī)的輸出端顯示輸出低電平時(shí)，紅色報(bào)警指示燈被驅(qū)動(dòng)并點(diǎn)亮。當(dāng)電源驅(qū)動(dòng)器S8550晶體管飽和并導(dǎo)通后，單片機(jī)P2與P3端口持續(xù)低電平，蜂鳴器給出警報(bào)信號(hào)。當(dāng)P2與P3端口顯示為高電平時(shí)，S8550晶體管被截止斷開，蜂鳴器停止報(bào)警。

圖5 LED顯示模塊和蜂鳴器報(bào)警模塊電路圖

4 結(jié)語

此次設(shè)計(jì)開發(fā)的紅外熱釋電家庭防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)，主要由單片機(jī)模塊、復(fù)位電路模塊、傳感器模塊、電源模塊、按鍵模塊、LED顯示模塊和蜂鳴器報(bào)警模塊組成。能改善傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算繁瑣、價(jià)格昂貴、監(jiān)控盲區(qū)等缺陷，較好地滿足人們?nèi)找乖鲩L(zhǎng)的現(xiàn)代家居安全需求。