張玥雯 姜珊 鄢佳玲 程元元

摘要：本文闡述了壓電式的玻璃破碎報警系統(tǒng)的設(shè)計方案，詳細(xì)給出了系統(tǒng)的方案框圖、傳感器選型、調(diào)理電路的設(shè)計以及報警系統(tǒng)的設(shè)計以及電源選擇。目的是為了能夠及時的報警，并不受切斷電源的影響，在通用電源不能正常工作提供工作電壓時及時轉(zhuǎn)換備用電源。 此方案設(shè)計出的玻璃破碎報警器主要有五個部分：電源供電，壓電陶瓷片將碎片發(fā)出的振動信號轉(zhuǎn)換成電信號，直耦式放大器，倍壓整流，單向可控硅導(dǎo)通并鎖存，最后經(jīng)過揚(yáng)聲器發(fā)出清晰響亮的報警聲。并持續(xù)一段時間，只有當(dāng)人為的按下開關(guān)后，報警才會停止。

關(guān)鍵詞：玻璃破碎;傳感器;報警系統(tǒng)

一、前言

很多貴重物品柜臺如珠寶店、櫥窗、博物館等場合為防盜和防搶劫，希望安裝一種玻璃破碎能自動報警的裝置。這種報警裝置需要能夠最大限度的防止誤報警，并且準(zhǔn)確的將報警信號傳達(dá)到中央控制室甚至警方，以保證貴重物品的安全。我們提供的玻璃破碎報警系統(tǒng)的方案，可以高效的收集危機(jī)信號，并且以最快速度報告給中央控制中心，并且考慮到了斷電這一不確定因素對報警的影響，為貴重物品安全提供了一個非常強(qiáng)力的保障。

（一）設(shè)計背景

在很多安全場合，比如文物防盜、博物館防盜和重要機(jī)密或重要文件保存，都需要設(shè)置玻璃破碎報警器來保證其安全，當(dāng)然，現(xiàn)在很多家庭也裝玻璃破碎報警器來防盜。目前采用最多的就是壓電式玻璃破碎報警器， 它具有使用頻帶寬、靈敏度高、 結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、質(zhì)量輕、測量范圍廣等許多優(yōu)點(diǎn);考慮到現(xiàn)代犯罪通常會切斷通用電源，報警系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)需要能夠在通用電源不能正常提供工作電壓（電壓過低或斷電）時及時切換備用電源;對于一些比較敏感的場合（重要展覽館或展廳）需要將報警信號與警方聯(lián)動，達(dá)到真正意義上保護(hù)貴重物品的要求。

（二）設(shè)計目標(biāo)

為了能夠及時的報警，并不受切斷電源的影響，在通用電源不能正常工作提供工作電壓時及時轉(zhuǎn)換備用電源，并且將報警信號與警方聯(lián)動，達(dá)到真正意義上保護(hù)貴重物品的要求。

二、總體方案設(shè)計

通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實際知識，我主要提出了兩種技術(shù)方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理分別進(jìn)行說明，并分析比較它們的特點(diǎn)，然后闡述我最終選擇方案的原因。

（一）方案比較

查閱資料后，設(shè)計出以下兩種方案。

1、方案一

如圖1方案一的原理框圖

此方案設(shè)計出的玻璃破碎報警器主要有五個部分：電源給除了信號以外的各部分供電，先通過信號進(jìn)行觸發(fā)，壓電陶瓷片將碎片發(fā)出的振動信號轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過由兩個三極管構(gòu)成的直耦式放大器放大信號，通過電解電容從集電極取出信號后經(jīng)過二極管倍壓整流使第三個三極管導(dǎo)通。在電阻兩端產(chǎn)生的壓降使單向可控硅導(dǎo)通并鎖存，最后經(jīng)過揚(yáng)聲器發(fā)出清晰響亮的報警聲。并持續(xù)一段時間，只有當(dāng)人為的按下開關(guān)后，報警才會停止。

2、方案二

用51單片機(jī)或者STM32來做控制系統(tǒng)。直接通過軟件的形式發(fā)送信號。當(dāng)有人觸動報警裝置時，產(chǎn)生一個高電平信號，使得裝在蜂鳴器旁的Led燈亮起，此時蜂鳴器也開始工作，發(fā)出報警聲。

（二）方案論證

方案一：目前采用最多的就是壓電式玻璃破碎報警器，它具有使用頻帶寬、 靈敏度高、 結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、質(zhì)量輕、測量范圍廣等許多優(yōu)點(diǎn)。在目前只學(xué)習(xí)了數(shù)字電子技術(shù)以及模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)上，方案一無疑是可操作性和邏輯性最強(qiáng)的。

方案二：因為單片機(jī)的存在功能會更強(qiáng)大，很多功能可以直接通過軟件實現(xiàn)而不需要用到復(fù)雜的邏輯。在實踐中運(yùn)行會更加方便快捷，并且運(yùn)用范圍會更加廣泛。

（三）方案選擇

第一是由于我們現(xiàn)階段的數(shù)電和模電知識面還不夠?qū)挿?，我們只能掌握一些較為簡單的邏輯電路，第二是我們還沒有接觸過單片機(jī)，單片機(jī)成本較高。從認(rèn)識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和制造成本考慮，選擇方案二是最具有合理性和價值性的。

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