基于单片机家用防盗报警器设计

基于单片机家用防盗报警器设计内容摘要：

线、同轴电缆和光纤等。 ②无线传输是指在两个通信设备之间不使 用任何物理连接，而是通过空间传输的一种技术。 无线传输介质主要有电磁波、红外线和激光等。 防火防盗报警系统的功能及工作原理 用户端自动报警器安装于居民住宅，用于对居民住宅各个不同部位的不同类型探测智能化住宅防盗防火报警系统器 (红外、微波、光电感烟、温度、一氧化碳 )进行监测与控制，并对从各个探测器采集来的数据进行处理。 一旦有人非法入室、室内起火、煤气泄漏等情况发生时，与之相对应的报警探测器立即将相应的报警信号（探测器的编号）加密后传送给报警主机，报警主机对报警信号进行解码和判断，得出报警类型，确认无误后， 通过家中的电话线路自动拨号报警，并与中央控制器建立联系，将相关信息传送至中央控制器中。 该智能报警系统可以实现如下功能 :89C51 单片机对双音多频 (DTMF)编、译码器的控制，使住宅通过电话网实现与相关部门之间的数据交换， DTMF 拨号电路与 89C51 单片机通过电话网络完成住宅与外部的联络。 当探测器检测到意外情况后，就发出报警电平信号到主控制部分 89C51 单片机处，单片机通过接口电路对读取的电平进行处理，然后控制双音多频拨号芯片向电话线路拨出电话号码，与此同时控制语音芯片拨出事先录制好的语音信号到电话线路， 实现语音报警，拨号完成接听回铃声后，模拟挂机，从而完成向区域控制中心的单位保卫部门、 110/119 报警台电话机或用户发出呼叫信号，告知对方住宅被盗或有火灾发生。 报警系统在拨号报警的同时启动现场报警器，进行事件的现场南通农业职业技术学院学生毕业论文 孙晓弦：基于单片机家用防盗报警器设计 正文第 6 页 共 23 页 光（ LED）报警，并启动语音电路，播放相应警情的语音提示音。 系统不需要另外占用电话线路，当有报警信号时，报警电话享有电话线路的优先权。 本系统还配置有应急按键，当家庭出现紧急情况时可通过报警主机键盘上的应急按键直接拨号报警。 3 智能防火防盗系统的硬件设计 防火探测器的设计 防火探测器是由温度探 测、光电感烟探测和一氧化碳探测构成的复合型火灾探测器。 多传感器设计思想解决了传统防火探测器一直存在的误报率高的问题，增强了火灾探测的可靠性。 复合型火灾探测器原理如图 31 所示。 图 31 复合型火灾探测器原理示意图 由于单元探测技术所采用的单一参数火灾探测器 (包括闽值触发式和模拟量式 )对火灾特征信号响应灵敏度的不均匀性，导致它对实际火灾的探测能力受到了限制，尤其是用于对家庭住宅火情的准确探知更是尤为重要。 因此，报警系统中对火灾信号的检测采用多传感器 /多 判据的火灾探测技术，将探测器探测到的多元火灾探测信息经单片机进行综合判断，在软件设计中加入了神经网络智能算法，仿真实现了多元同步智能探测。 实际上，响应各种不同类型的火灾，通常使用不同类型的火灾传感器，它温度探测器 光电感烟探测器 CO 气体探测器 预处理 神经 网络 MC U 单片机 Alerel 南通农业职业技术学院学生毕业论文 孙晓弦：基于单片机家用防盗报警器设计 正文第 7 页 共 23 页 们有不同侧重的检测对象 [3]。 光电感烟探测器不仅可探测一般火情，对阴燃火尤其有极好的探测效果，主要用于火情早期各种燃烧的烟雾颗粒进行探测，这一点就弥补了感温探测器对阴燃火不敏感，响应速度慢以及不能区分是火灾的热还是空调或烹饪蒸气的热等缺点。 但温度与光电感烟探测器都不能区分有些烟雾究竟是火灾的烟还是烹 饪蒸汽或香烟的烟雾，由此，在设计中增加了 C0 探测部分，可以探知早期火灾烟雾中的 C0 成分，这样就大大降低了各种环境因素的干扰，提高了报警的可信度。 神经网络算法处理己实现，本系统中只取用其处理后的报警信号进行自动拨号报警处理。 下面分别介绍三种传感器的电路设计。 ⑴ 温度探测器 温度探测器使用数字温度传感器 DS1820，它只有三个引脚，是将温度传感器和信号调理电路集成在一块芯片中，节省了外围硬件，应用非常方便。 DS1820的测温原理是利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系，把温度信号直 接转换为串行数字信号，通过内部计数器对受温度影响的振荡器周期的计数可实现温度测量。 ⑵ 光电感烟探测器 整个电路主要分为红外线脉冲发射部分和接收部分，一旦发生火灾，烟雾中的细微颗粒将对红外线脉冲发生漫反射，并变换成相应的电信号，该信号由运放交流放大后经比较器送单片机处理并报警 [4]。 电路原理如图 32 所示。 南通农业职业技术学院学生毕业论文 孙晓弦：基于单片机家用防盗报警器设计 正文第 8 页 共 23 页 图 32 光电感烟探测器原理图 红外发射电路中的 555 电路用于产生频率可调的脉冲波形，使用 555 电路的一个主 要优点是输出脉冲的占空比可调，便于设计不同要求的驱动输出。 比较器的反相端接电阻器和可调电阻器，这样就可以根据探测器所需要的不同灵敏度来调节比较电位 [5]. ⑶ CO 气体探测器 CO 气体探测器是采用 MGS1100 一氧化碳传感器作为 CO 敏感元件，对 CO 响应的选择性好，并具有灵敏度高，稳定性好等特点。 在信号采集的同时加以温度补偿，最后利用 MCU 单片机进行实时控制和特性修正 [6]。 防火探测器电路由上述三种传感器组成，克服了环境因素的干扰。 单片机进行处理时可采用多循环检测，在达到了规定 检测次数 (如 20 次 )，并且每次均检测到了烟雾信号和 CO 气体信号，测量温度也超出报警温度上限时， MCU 发出火灾报警信号，否则认为没有火灾发生。 防盗探测器的设计 防盗探测器是由红外与微波探测器组成的双鉴探测器。 较之以往的微波或红外单信号探测器，其误报率明显下降，原理示意图如图 33 所示。 555 振荡电路 红外 发射管 光电接受三极管 比较 电路 运算放大电路 U 南通农业职业技术学院学生毕业论文 孙晓弦：基于单片机家用防盗报警器设计 正文第 9 页 共 23 页 图 33 双鉴探测器原理示意图 双鉴探测器工作时将探测到的红外和微波两种信号经过与非门处理后送单片机，即只有同时检测到两个探测器输出端口为高电平信号时，自动 报警器才会响应盗情报警信号，否则不报警。 实验发现，在红外探测器中，通过菲涅尔透镜的分割方式的改变可以降低由于小宠物引起的误报，从而弥补了微波探测器监视面积较大的弱点 :但红外探测器对环境温度的变化比较敏感，而微波探测器所检测的只是活动的目标，所以对于如果只是温度变化引起的干扰并不会被自动报警器响应。 通过这样双重的检测就进一步减小了外界干扰，降低了报警信号误报的发生率，下面详细介绍本系统中红外与微波探测器电路的设计原理、特点以及实际的工作过程。 （ 1）热释电红外线探测器 在自然界，任何高于绝对温度 (零下 摄氏度 )的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。 热释电红外线防盗探测器中的检测元件是 BISS0001，该器件是 CMOS 数模混合专用集成电路，多用为红外专用芯片，它具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理。 另外它还具有双向鉴幅器，可有效抑制干扰，其内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器。 （ 2）微波防盗探测器 微波防盗探测器是由 MOS 场效应管 C335电阻和电容组成的高频振荡电路，电路产生微波信号后经过。