范文一:小区防盗报警系统设计
1. 家庭报警系统设计
1.1概述
家庭自动化系统是适应现代生活对家庭功能逐渐增长的需求发展起来的一个系统,该 系统的内容、 构成和配置因国度、 家庭的经济实力、 家庭的知识结构以及个人喜好的不同而 不同。因此,家庭自动化系统的配置与住宅小区的定位 (安置型、实用型、舒适型还是豪华 型 ) 以及住户的类型比例 (经济实力、知识结构等 ) 有着密切的关系。
一般地,从结构上来讲,家庭自动化系统由家庭控制器、家庭布线、传感器 /执行器等 构成 ; 每一个家庭控制器作为智能小区中的一个智能节点,互联成网并上联至小区综合管理 系统 ; 从信息组成上来讲,家庭自动化系统包括语音信息、数据信息、视频信息以及控制信 息等 ; 从功能上来讲, 家庭自动化系统包括安防功能 (可视对讲、 防盗报警、 火灾探测、 煤气 泄露报警、 玻璃破碎探测以及紧急呼叫按钮 ) 、 控制功能 (灯光控制、 空调控制、 门锁控制以 及其他家用电器的控制 ) 。
家庭报警的防护区域分成两部分,即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护 是指在住宅的门、窗上安装门磁开关 ; 住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装 红外探测器。 当家中有人时, 住宅周界防护的防盗报警设备 (门磁开关 ) 设防, 住宅内区域防 护的防盗报警设备 (红外探测器 ) 撤防。当家人出门后,住宅周界防护的防盗报警设备 (门磁 开关 ) 和住宅区域防护的防盗报警设备 (红外探测器 ) 均设防。当有非法侵入时,家庭控制器 发出声光报警信号, 通知家人及小区物业管理部门。 另外, 通过程序可设定报警点的等级和 报警器的灵敏度。
在当今高速发展的中,人们对自身所处的环境越来越关心,居家安全已成为当今小康 之家优先考虑的。 当您上班家中无人, 或者仅有老人孩子在家, 或者您晚上在家熟睡, 您必 须确保家庭成员和财产的绝对安全。
,众多住宅小区的安防防犯主要倚靠安装防盗窗、防盗门以及人工防犯。这样不仅有 碍美观, 不符合防火的要求、 而且不能有效地防止坏人的侵入。 现在全国都在开展建设安全 文明的小区活动, 提出取消防盗网, “走出牢笼”的口号。 因此为配合捷报花园的现代化管 理, 担当起整个小区的安全保卫, 给住户一个安全舒适的居住环境, 本方案提供一套技术先 进、性能完善的 AURINE 家庭报警系统,组成小区内的智能安全防范系统。 AURINE 作为一家 专业安全服务公司, 采用先进的技术, 加以丰富的保安实际经验和知识, 向社会提供各种超 值安全设备服务,给用户带来安全和放心。
1.2设计思想
在小区内的每个住户单元安装一台报警主机,住户可选择安装在住户门口、窗户处安 装门磁、紧急求助按钮、烟感探头、瓦斯探头、三鉴探头等报警感知设备,报警主机通过总 线与管理中心的电脑相连接, 进行安防信息管理, 本系统具有远程报警功能, 可选并联接打 印机。如果发生盗贼闯入、抢劫、烟雾、燃气泄漏、玻璃破碎等紧急事故,传感器就会立即 获知并由报警系统即刻触发声光警报以有效阻吓企图行窃的盗贼, 而现场保安系统的密码键 盘立即显示相应报警区域,使您的家人保持警戒 ; 系统还会迅速向报警中心传送报警信息 ; 报警中心接到警情后立即自动进行分辨处理, 迅速识别判定警报类型、 地点、 用户, 电子地 图显示报警位置并瞬间检索打印用户报警信息,中心据此派出机动力量采取相应解救措施 ; 系统具备 24小时防破坏功能并自我监视,一旦有任何被破坏的迹象也会即刻报警。总之, 无论白天黑夜, 您离家在外还是在家休息, 电子保安时时刻刻保护您的安全。 这正是您能为 您的家人、家庭、财产所做的最有效的安全防盗保护措施。
1.3系统设计目标
通过在住宅内门窗及室内其他部位安装各种探测器进行昼夜控制,当监测到警情时, 通过住宅内的报警主机传送至智能管理中心的报警接收机、 接收将准确显示警情发生的住户 名称、 地址和警报类型、 提示保安人员迅速确认警情, 及时赶赴现场, 以确保住户和人身安 全。
同时,住户也可通过固定式紧急呼叫报警系统,在住宅内发生抢劫案件和病人突发疾 病时,向智能化管理中心呼叫报警,中心可根据情况迅速处理。
1.4报警设备选型原则
防盗报警系统的设计应当从实际需要出发,尽可能的使系统的结构简单、可靠,设计 时应遵循的基本原则如下:
(1)系统可靠必须高,即使工作电源发生故障,系统也必须处于随时能够工作的状态。
(2)系统应具备一定的扩充能力,以适应日后使用功能的变化。
(3)报警器应安装在非法闯入者不易察觉的位置, 和报警器相连的线路最好采用钢管暗 埋的方式进行敷设。
(4)传感器尽量安装在不显眼的地方,当受损时易于发现,且容易处理的场所。
(5)系统应当符合有关的国家和福建省地方标准, 即集散型结构通过总线方式将报警控 制中心与现场控制器连接起来, 而探测器则分别连接到现场控制器上。 在难于布线的局部区 域宜采用无线通信设备。
(6)系统应尽量采用标准产品,便于日后系统的维护和检修。
(7)系统必须采用多层次,立体化的防卫方式。目标保护不能出现控制盲区。
我们在为捷报花园进行家庭报警系统设计时,充分考虑以上原则,为住户建议和设计 最为适用的报警系统设备,安装隐蔽灵活。
1.5系统组成
根据以上对家庭报警系统的要求我们选用 AURINE 生产的家庭报警系列产品, 其系统组 成如下:
家庭报警系统由住户前端、传输和管理中心三部分组成:
1.5.1前端
系统住户前端由各种探测器、报警装置组成,它们用于提供探测范围内的各种报警信 息。
1.5.1.1报警探测器
智能电子保安设备替代传统的防盗门窗是一个必然趋势,选择智能化电子保安系统是 聪明住户和小区业主明智之举, 具体而言, 可在住宅各门窗均设置门窗传感器, 厨房设有煤 气泄漏探测器, 阳台周界设有主动红外线对射探测器, 室内空间设有移动探测器、 烟感探测 器以及玻璃破碎探测器等。在室内根据布防要求,前端选用各种类型的报警探测器:
● 瓦斯泄漏探测器
厨房内设瓦斯泄漏探测器,如发生瓦斯泄漏,并达到一定浓度时,探测器就会被触发。 ● 红外移动探测器
在阳台、窗、通道、门等位置可设置红外移动探测器,探测非法人员的入侵行为。 ● 紧急按钮
在卧室床头位置可设置一个紧急按钮,当遇到紧急情况时,可用来向控制中心报警。
● 门磁探测器
大门或窗户可设有门磁探测器,在布防的状态下,设有门磁探测器的门或窗被打开, 探测器就会被触发。
1.5.1.2现场控制器
现场控制器或防盗控制主机是带微处理器的控制器,当它接收到现场的报警信号时, 一方便对现场报警点进行操作和控制, 另一方面向控制中心传送有关的报警信息, 在控制中 心的显示屏上显示出来或在控制中心的打印机上把有关的报警信息打印记录下来。
现场控制器的主要功能有:
● 接收带地址的报警信号
● 有不同性质的防区,通过编程确定防区的性质
● 可带控制键盘和液晶显示器,控制布防和撤防,有密码操作功能
● 输出信号带动报警器和输出标准信号推动联动的设备
● 与控制中心的通信功能
我们为捷报花园住户设计的现场控制器, 即报警主机, 选用的是 AURINE 生产的报警主 机,各住户室内都装有独立的住户防盗主机 AP-KC100,它可接入 8个防区的报警信号及不 同类型的报警探测器。 报警主机可通过键盘对其进行布撤防,以及旁路等各种操作。充分 满足住户报警控制器的要求。
1.5.2传输
从小区内住户处接收的各种报警信息经过楼宇防盗服务器的收集,通过每栋的系统扩 展器进行转换,利用总线传输到控制中心主机的报警主机,本设计系统采用的总线为 CAN 总线,传输速率为 30KBPS ,整个报警系统采用独立开发的通信编码格式,并为其进行了适 当地加密, 从而保证整个系统在通信上的安全与可靠, 防止恶意的复制与侦测。 从而保证捷 报花园住户报警信号有效、快速的传输到报警中心。
1.5.3控制中心
控制中心应由高档 PC 机、高分辨率的彩色显示屏、中打印机 (可选 ) 、不间断电源 (可 选 ) 以及与现场控制器的通信联接器组成。 此外, 应有密码操作功能、 图形功能、 报警处理、 报警、报表打印、资料处理功能。
控制中心的主要功能是接受现场报警、显示及打印报警信息、显示报警现场平面图, 报警点有明显的闪烁。控制中心的另外一个主要功能是控制现场报警点的布防和撤防。 AURINE 的家庭报警系统的报警管理中心是住宅防盗报警的核心,起到对报警系统的报 警显示、处理及记录等作用。 AURINE 的家庭报警系统的报警管理中心控制是基于 PC 机,一 旦住宅内发生报警, 24小时待警工作的中心电脑立即警声大作,电脑进行处理,检索住户 的名称、地址、警情具体位置、警情类别、报警时间、负责人及联系人的姓名、电话号码等 信息, 并自动打印。 住户外出时若忘记布防, 可以通过管理中心的机对其进行远程布防。 计 算机将实时记录和储存布、撤防时间,以便事后的查询。
如图所示:
1.6系统功能
家庭报警控制器是智能小区物业集成管理系统 HI-IMS 中的智能节点, 既是家庭自动化 系统的“大脑”, 又是家庭与智能小区管理中心的联系纽带。 该控制器是采用 CAN 总线技术 开发的高性能控制器,功能模块化设计,技术先进、功能强、可靠性高, RAM 内配置高能电 池,具有防火、防盗、煤气泄露报警、紧急呼叫及多种控制功能,简单介绍如下:
功能特点:
● 完善的软件功能,可方便地根据楼栋、楼层、用户制表输出,方便了用户的查询。 ● 使用独立的用户数据处理装置, 使各用户独立运行, 不会因相互之间的干扰造成数 据丢失和混乱 ; 确保抄收及时、准确,且精度与原表相同。
●采取高可靠性的供电方式, 除平时正常交流 220V 市电供电外, 系统的不间断电源可 确保在停电时仍能安全可靠运行 ; 同时,每个用户部件有单独的电源,使得在系统连接总线 意外断路和短路情况下,用户部件仍可正常运行。
● 采用总线连接方式,各用户并接在系统总线上,集中连接用户可达万户以上。
● 独特的供电工作模式,使系统始终处于低功耗状态工作,从而减小了系统自功耗, 提高了系统的可靠性。
● 具有管理和控制功能,能随时检测系统工作情况,及时发现系统异常状况,并提供 联动其他系统的接口功能。
● 可实现多警种 (火警、盗警、天然气泄露警报、紧急呼叫等 ) 、多防区、多路报警 ; ● 火警探测, 发现火警并确认后发出声光报警, 并通过网络向相临别墅发出报警信号, 同时自动在小区地图显示火警方位 ;
● 防盗报警:可实现多种探测方式同时存在,玻璃破碎探测器、红外、双监探头、门 磁等,设防 /撤防方便 ;
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●天然气泄露报警:报警模块接到嗅敏探测器报警信号, 启动家庭报警喇叭 ; 控制模块 接到报警信号按预先编程作出相应的控制动作 ;
● 紧急呼叫按钮:紧急呼叫信号由于是人在紧急情形下的求助信号, 其误报的可能性 小, 在网络变量传输中, 它具有最高的优先级别 ; 各种报警信号都以网络变量的形式在网络 上传输,具有很高的可靠性 ; 各种险情都有自己的网络传输的优先级别,切实保证了重大警 报的及时传送。
● 报警键盘会记录并显示发生报警的防区。用户可在事后查看报警发生的位置。 ● 通过 LED 显示布撤防、报警、旁路及相应的防区号,以及报警键盘与报警主机、报 警主机与控制总线的连通状态。
● 可配多个远距离 (最远 60~80m) 遥控器,遥控采用滚动码设计,防止空中拦截。 ● 当主机或者键盘受破坏或非法打开时自动发出报警。
● 胁持报警功能
● 远程设置功能,可在管理中心对报警控制器进行编程设置。
● 报警信息显示,发生警情时,管理主机上会准确列出每个报警点的详细,并发出报 警信号提醒管理人员。
● 布撤防状态查询,在管理主机端可直接查询用户的布撤防及旁路情况。
● 多级电子地图显示,从小区级至用户级可方便地进行切换 ;
● 权限管理,多级权限设置,未授权人员不可越权操作,防止非法操作及误操作。 ● 操作日志,详细的操作日志,所有操作均有记录,方便日后查询。
● 统计查询,支持报警信息的查询、统计及打印输出。
● 系统上位机留有报警接口,可以向远程的报警中心传送报警信号。 1.7系统特点 l 反应迅速
接警时间极短, 报警主机检测到报警信号后在 0.5s 内即可将报警信息上报至控制中心。 l 高安全性
所有网络上传输的数据进行加密,防止数据泄密、伪造或窜改。
l 传输可靠性
采用 CAN 总线方式,通讯距离可达 3km 以上。报警信号的优先发送,而且数据不会互 相干扰。
l 容量大、有联网功能
一台管理主机最多可接 13860个控制器
l 直观性
通过小区的总平图 -各单元楼 -各户,三层电子地图形式,直观显示警情确切位置与报 警类型。
l 开放性
采用开放式结构,日后可容易地扩展为二级或二级以上联网方式,提供友好的报警查 询统计、警情显示、报警内容、解决等功能。
l 实时性
24小时动态显示报警情况,以图像、声音双重报警手段进行控制
l 可靠性
通过权限设置、密码工作,使得操作员与管理员各司其职,保证中心系统运作的安全
l 全中文界面
控制中心软件采用全中文图形界面,直观的屏幕提示,界面友好美观,操作方便,普 通的工作人员经过简单培训即可操作。 可任意定义每个家庭的基本情况和系统安装情况, 可 绘制电子地图, 在地图上表示所有家庭, 可对每个家庭单独绘制平面图, 方便处理报警, 多 媒体工作方式,当收到报警信号时,可用语音提示警情。可以显示报警用户的地址、姓名、 联系电话、警报的详细内容如警情类型、防区号等、以及对不同警情处理的方法。
l 报警响应
当发生报警时,控制中心电脑声光报警,并显示报警的区域,提示保安人员准确及时 出警, 自动打印出警单。 处理完警情可存档, 可按多种方式查询, 并可将警情详细内容选择 性地打印。
l; 布防方式灵活多样
住户外出,可对所有防区的报警探测器进行布防 ;
晚上可只对对阳台,门窗等周界防区的报警探测器进行布防 ;
住户外出时若忘记布防,可以通过管理中心的计算机对其进行远程布防。
l 先进性
全面考虑各种安全状况, 满足捷报花园各种安全需求, 我们选用的 AURINE 报警产品提 供的真正全方位、全功能的安全自动化系统,它是 AURINE 公司集多年安防系统设计经验整 合而成的今日市场上最为先进的人性化的国际性产品, 它是预测了 10年、 20 年后的安全需 求而设计的全新安全系统, 是迅速准确、 品质可靠、 您可以信赖的住宅安全保障系统, 是我 们一流技术与丰富经验的最新结晶。 这套系统可以将先进的设备方便地安装在任何住宅公寓 和商业场所,面对突发事件做出迅速反应,日以继夜地保障您的安全。 1.8系统主要设备性 能参数 1.8.1AP-C640 楼宇防盗服务器
AP-C640是一台基于控制局域网方式的多报警主机服务器, 即可独立工作, 也可联网工 作,具有以下特点:
(1) 电源输入:AV220V 备用电池 12VDC/6.5AH
(2) 主板上有八个可编程防区输出接口
(3) 安装方式:嵌入壁挂
(4) 主机尺寸:278×243×78(mm)1.8.2AP-KC100 防盗主机
具有以下特点:
(1) 按键声音提示
(2) 内置一组编程密码和四组用户密码,挟持报警密码
(3) 利用此键盘可进行编程操作
(4) 报警记忆功能:报警信息在撤防之前存储在主机中
(5) 外观尺寸:148×108×28(mm)
(6) 工作温度:0~70℃1.8.3AM -N1024/P64 界面器
具有以下特点:
(1) 功能:实现计算机遇 CAN 总线的通讯转换
(2) 功耗:电源电压为 DC12V ,最大电流为 150mA ,最大功率为 1W
(3) 通讯速率:5Kbit/S、 10Kbit/S、 20Kbit/S、 30Kbit/S四种可选
(4) 有六种指示灯工作状态 1.8.4AP-E128/P64 扩展器
具有以下特点:
(1)功能:完成一、二级 CAN 总线上的数据转换
(2)功耗:电源电影为 AC220V ,最大电流为 150Ma, 最大功率为 1W
(3)通讯:CAN2.0B
(4)有六个指示灯显示工作状态 1.9家庭报警系统的其它实现方法
家庭报警系统除了通过每户安装报警主机, 通过报警主机接受报警信号, 然后通过 CAN 总线把数据传输给中心, 由中心进行处理的实现方法外, 还可以通过上述中的对讲系统, 更 换对讲系统中的对讲分机, 选用带有报警接口的对讲分机, 把报警传感器接到对讲分机, 由 对讲分机接收各种报警信号, 通过对讲系统线路进行传输, 把各种报警信号传输到中心, 由 中心进行处理, 此种方式节约了系统造价, 但存在着系统的报警信号和住户对讲系统的信号
通过统一系统进行传输, 信号互相干扰, 信号容易发生阻塞, 各种报警信号的不到有效的处 理,同时干扰对讲系统的功能,中心处理不直观等缺点。
2. 可视对讲系统
2.1概述
我们为捷报花园设计的楼宇可视对讲系统采用 AURINE 牌 1000A 联网型楼宇可视对讲系 统, 它可完成楼宇可视对讲、 紧急求助管理功能, 为住户的安全防范提供了一套完整的解决 方案。
在小区的楼宇入口处装置具有电控锁的安全防盗锁和可视对讲系统,住户单元内设置 楼宇访客可视对讲用户机,在小区的入口保安室和小区的物业管理中心安装可视对讲管理 机。实现了用户可与保安室、管理中心进行对话互连。
来访者可通过大门的管理主机, 次入口的门口主机, 楼梯口的门口主机呼叫楼内住户, 住户可以拿起话筒与访客通话 (可视对讲 ) , 并决定接受或拒绝来访 ; 住户同意来访者进入后, 遥控开启楼门电控锁,或者告诉管理人员允许来访者进入小区。
住户家中发生事件时,住户可呼叫小区的保安室,向保安室寻求支援。各门口主机含 有巡更打卡的功能, 并且支持小区的“一卡通”的功能。 各小区可以跟社区会所通过小区和 会所之间的可视对讲系统进行联系,实现整个捷报花园的紧密结合,更方便和快捷的管理。 每个单元梯口出入口各安置一台室外主机 (AH-V200)用于呼叫住户或管理中心, 开启电 控门锁、 门禁等操作。 每个主机采用四芯信号线加一根视频线的总线连接, 每层放置一个层 间分配器 (AH-J411)配接一至四户室内可视分机 (AH-I201V)。该梯口电源由一台不间断电源 (AH-P182)集中供给,电源采用开关电源,可满足宽电压范围内工作,同时也减少了工频对 系统的干扰。
各单元室外主机经四芯信号线加一根视频线连接至管理该区域 , 将信号传送至管理中 心 (AH-M900V)从而将各住户连成一个统一的。 2.2系统组成
小区的中心管理机、小区各分区管理中心的管理对讲分机,构成第一级结构,由小区 各分区的管理机、门口机、室内机、传输总线构成对讲管理网络的第二级结构。
我们为小区各分区设有一管理中心主机,每单元楼门口设有一台门口主机 (AH-V200), 每户室内设有可视对讲可视分机 (AH-I201V)。在小区的出入口设置入口管理主机
AH-M900V) 。
系统组成特点:
整个系统采用分级分布式控制原理,利用模块化设计技术,将众多功能有机地结合在 一起。 整个系统有两级控制, 四层设备, 构成了一个树形总线分布式的控制通讯网络。 级控 制联线均采用串行总线结构通信模式, 简化系统联线, 方便施工安装。 各层设备之间互换性 好, 具有故障检测定位及线路保护功能。 信号传输距离远, 安全可靠, 并采用无损侦听技术, 避免信令阻塞和丢失。
AURINE 生产的可视对讲系统四芯信号线加一根视频线联成一个功能完善的通讯网络。 系统的信息传输均采用无损侦听发码技术, 确保不会产生信息传送冲突、 漏失, 即使同一时 刻有多个信息竞争传输, 也会按地址 (房号 ) 的顺序先后传送, 因此不会产生对所传信息的破 坏或丢失, 保证各种信息 (尤其是求助信息 ) 不丢失。 同时在该系统中也采用了多种检错措施 (如奇偶校验, CRC 循环冗余检错 ) 使得各种信息的传递准确无误。主机与管理中心采用双信 道 (即两根控制线 ) 一个信道用于通常的呼叫联络和求助信息传输, 另一个信道用于系统巡检 信息, 电控门开启状态等信息的传输。 从而使整个小区的信息传输更合理, 以防产生重要信 息的阻塞丢失,甚至因网络负载过重而导致系统瘫痪。
整个系统信号线采用手拉手的联线方式将小区各梯口主机及管理中心连接起来, 施工、 布线方便、 简洁明了, 采用这一结构方式, 即使主机出现故障, 也能照样保持整个系统信号 传输的道畅,不其它梯口主机。
系统结构图如下:
2.3系统特点
我们为捷报花园选用的 AURINE 可视对讲系统具有以下特点:
● 系统适应于高层及多层建筑
● 系统集门铃、可视对讲、锁控、紧急报警于一体
● 同一系统可选择多个室外主机,控制不同的出入口,系统可设置小区入口主机
● 室外主机采用欧式不锈钢结构,增配免触式 IC 卡,实现“一卡通”门禁功能以及 保安在线巡更功能
● 室外可视分机无须编码、可视分机可互换,故障及短路不影像系统正常使用
● 管理中心能详细记录室外主机工作情况并可接驳微机进行综合管理, 可接多个管理 中心
● 室外主机至层间分配器及层间分配器至室内可视分机均采用四芯线加一根视频线 连接,室外主机并接后由四芯线加一根视频线送至管理中心
● 本系统支持微机联网 2.4系统功能
1、可视对讲功能:
来访者与住户通话:来访者通过门口机拨通住户分机,住户分机振铃,住户摘机或按 免提键可与来访者实现双向对讲,同时分机屏幕上显示来访者 ;
来放者与管理员通话:来访者通过门口机,可呼叫管理中心,与管理员实现双向对讲, 同时在管理机屏幕上显示来访者 ;
管理员与住户通话:管理中心有事通知住户,也可通过管理机直按“幢号 +梯口号 +住 户房间号”呼叫小区内任意住户,与住户实现双向对讲 ;
来访者、住户、管理员三方向的通话,均双向保密。
2、遥控开锁功能:
通过梯口主机键盘输入欲呼叫住户的房间号,按通以后主机有回铃提示音,住户可视 分机振铃。提机可以与之可视对讲,以确定是否开启电磁门锁让访客进入,电控开启以后, 会报告给管理中心记录, 当电控门超时未闭合时, 主机会及时发出语音提示并报告给管理中 心记录处理。
通过梯口主机按“999”即可呼叫管理中心, 值班人员提机即可与之通话, 以决定是否 开启电锁。
3、密码开锁功能:
住户通过密码即可开启本楼栋大门, 实现一户一码制, 且住户能随时更改自已的密码, 安全、方便。忘记密码通过管理中心重新设置。
4、求助报报警功能:
住户遇紧急情况或需要物业管理部门帮助时,可以通过可视分机上的紧急键或遥控紧 急按钮,向管理中心紧急求助,管理中心显示求助时间地点,并显示记录。
5、控制功能:
住户按室内可视分机监视键控制本楼栋大门口情况,管理员也可管理机对各楼栋门口 情况过行控制。 2.5系统主要设备性能指标 2.5.1单元门口主机 AH-V200
为访客或用户的操作系统的人机接口,采用合金压铸面板,并配以先进的表面处理工 艺,经久耐用,美观大方。采用大型 LED 数码管更显豪华气派。摄像机为原装 SONY 公司的 高清晰低照度黑白摄像机, 同时配以夜间红外补偿, 即使在夜间也能看到高品质的图像。 键 盘采用不锈钢按键,并配以夜光照明,方便访客使用系统。主机抗撞击,防水效果极佳。 通过室外主机键盘可以呼叫住户并与之通话,并执行用户可视分机发来的开锁指令, 开启电控门锁,允许访客进入。
通过键入“999”, 访客或住户可以直接呼叫管理中心并与之通话, 同时也可执行管理 中心发来的开锁指令,允许访客或住户进入。
通过单元门口室外主机键盘可以设定每一住户各自独立的住户密码 (或修改 ) ,该密码 能用于住户开启电控门锁,此时住户室内可视分机有提示音且向管理中心报告、记录。 每次开启电控锁,室外主机通过安装于门上的门磁开关,检测大门闭合状态,并通知 管理中心登记。 同时室外主机计时, 当超过一定时间后, 主机发出门未闭合提示音, 并报告 给管理中心记录处理。 电控门从开启到规定的闭合时间可以通过主机键盘根据需要设定。 室外主机在空闲态时定时扫描该梯口内各用户可视分机、层间分配器是否处于正常运 行状态。对于处于非正常运行状态的用户可视分机、层间分配器及时报告管理中心处理。 室外主机在任何时刻均将各用户可视分机传送来的各种报警信息、紧急求助信息传送 给管理中心, 而不中断主机的正常操作 (比如此时正和用户通话 ) , 能确保报警信号优先传送。 通过主机可以直接对各住户弹性软件编码。
技术参数:
(1)电源:DC18V/2000MA
(2)功耗:50MA/300MA
(3)失真:≤8%
(4)信噪比:≥50DB
(5)负载能力:500户
(6)工作温度:-35℃~+75℃
(7)安装方式:墙体嵌入或铁门固定
(8)主要功能:呼叫住户及中心,密码开锁,可带多主机,可配免接触 IC 卡 2.5.2; 室 内分机 AH-I104
该设备具有如下性能:
(1)电源:总线供给
(2)功耗:5MA/100MA
(3)失真:≤8%
(4)铃声:三种铃≥70DB
(5)信噪比:≥50DB
(6)工作温度:-10℃~+55℃
(7)安装方式:壁挂式
(8)主要功能:对讲、开锁、呼叫中心及门岗、紧急报警,具有红外、门磁、烟感、瓦 斯等四个报警接口 2.5.3室内可视分机 AH-I201V
为用户终端设备,其主要特点如下:
整个可视分机外观造型美观大方,制作精良。
显示器为高清晰度的 4″扁平黑白显示器,能实现高品质图像再现。
控制部份以美国 Microchip 微控制器芯片为核心,自带看门狗电路,以确保系统能长 期稳定运行,同时静态功耗极低,整机静态功耗仅 0.1W 。
该用户可视分机的安装采用带专利 (专利号:ZL99202594X) 的分体式简易安装。 可视分 机主体与接线底板分离,安装时先将底板安置于墙上(86″或 146″标准安装孔位 ) ,连好线 然后将可视分机主体轻轻挂上即可使用。 采用主体与底板的分体式简易安装, 方便工程施工, 防止在施工过程中可视分机丢失。也方便日后的维护保养。
室内可视分机能响应管理中心或梯口主机及门前铃的呼叫,并配以不同的电子铃声指 示,方便住户区别。
按下紧急求助键,可直接向管理中心报警,显示并记录该住户房间号和发生时间。紧 急求助和报警信息为最高级别优先传送信息,各节点设备和管理中心将优先传送和接受处 理。
按下呼叫中心键, 可以呼叫管理中心, 管理中心显示并记录该住户房间号和呼叫时间, 提机即可通话。
室内可视分机能在空闲态时监视梯口状况。
室内可视分机均无需编码,可通用互换。
住户门口可以安装门前铃。 (注:门前铃系安装在住户房门前的用于住户二次确认访客 的装置。可以为普通对讲门前铃 /可视门前铃 /普通门前铃,为选配件 )2.5.4层间分配器 AH-J411
为一进一出四分支,可以连接四台室内可视分机,负责为室内可视分机提供电源、视 频及控制信号。 对总线传输信号具有隔离放大作用, 可避免住户终端设备故障导致系统失常。 将用户可视分机发出的各种控制信息转换成相应格式发至主机。
将室外主机 (或管理中心 ) 发出的各种信令编码按地址和功能态进行搜索过滤加工,以 相应的信令格式发送至被寻址 (呼叫 ) 的住户。
四路至室内可视分机控制信号线,语音信号线,控制信号线彼此独立,因此某住户可 视分机故障不会其它住户可视分机及系统的使用。
四路用户可视分机供电是彼此独立,并有短路保护,当用户可视分机有电源短路的情 况发生时,会自动切断该路电源,直至短路故障清除,便自动恢复供电。
该层间分配器存放各住户可视分机的房间号及撤 /布防状态。系统采用弹性软件编码, 避免了使用机械按码开关因机械寿命而带来的隐患。
层间分配器平时以高阻状态挂接在楼梯内的系统总线。因此该层间分配器故障不会影 响系统的使用。
层间分配器定时查询用户室内可视分机,以主动询问方式向用户室内可视分机发出询 问信息,如在规定的时间无应答则视该可视分机已处于非正常状态,及时通知管理中心。 技术参数:
(1)电源:总线供给
(2)功耗:4MA/40MA
(3)分支数:一进一出,四分支
(4)主要功能:隔离保护、分配
(5)工作温度:-35℃~+75℃
(6)安装方式:壁挂式或嵌入式 2.5.5电源 AH-P182
技术参数:
(1)输入:AC220V/50HZ
(2)输出:DC18V/2A
(3)电池容量:7AH
(4)工作温度:-35℃~+55℃
(5)安装方式:壁挂式或嵌入式
2.5.6管理主机 AH-M900V
功能特点:
为系统的最高层,能记录各住户的求助、开锁信息,以及呼叫小区内任一住户。 管理中心采用黑色 ASS 机壳,并配以超薄的液晶显示屏,使之造型独特、美观、应用 方便。
图像能通过面板按键电子化调整图像的亮度,对比度,以适应不同的环境。
采用七位 LED 数码管,能显示出管理中心收到何地传送来的信息,同时还有多种彩色 发光二极管配合指明信息为何种类型,使处理这些信息一目了然。
通过管理中心能主动监视各梯口状态,扩展了小区控制区域。
在管理中心空闲时,也能启动自动模式,对小区内各梯口状况轮流监视,监视时间可 以调整。从而实现小区控制部分功能,增加控制密度。
管理中心在任何时刻均能记录小区各个地方传送来的求助、电控开启状态等信息。 管理中心可以呼叫小区的任一住户并与之通话联络。
管理中心能接收梯口主机的呼叫,并开启该梯口电控门锁。
管理中心接收到梯口电控门超时未闭合信息时,会显示该单元梯口地址并有提示音。 当有访客通过梯口主机呼叫住户时,管理中心接收并显示该信息,此时可按监视键查 看来访情况。
管理中心能通过 RS-232接口与物业管理机联接, 通过小区智能管理软件实现信息的海 量存贮,同时能通过打印机将所需信息打印出来。
小区智能管理软件采用流行的 Windows 界面,操作直观简便。值班员可作必要的文字 记录,并自动生成报表存档,以供日后查询。
技术参数:
(1)电源:总线供给
(2)功耗:50MA/500MA
(3)失真:≤8%
(4)铃声:三种电子铃≥70DB
(5)信噪比:≥50DB
(6)工作温度:-25℃~+55℃
(7)安装方式:台式
(8)主要功能:接受呼叫,可视对讲、报警、巡更、打卡、开锁、呼叫住户、记录数据、 接驳电脑
范文二:GSM汽车防盗报警系统设计
《装备制造技术》 2008年第 1期
收稿日期 :2007-10-26作者简介 :谢崇明 (1967-) , 男 , 汉族 , 广西贺州人 , 讲师。
GSM 汽车防盗报警系统设计
谢崇明
(广西机电工程学校 , 广西 南宁 530001)
摘要 :介绍了利用西门子 TC35I 工业模块而设计的一款基于 GSM 网络的汽车防盗报警系统。该系统利用 GSM 网络实现对汽车进行 远程报警、 跟踪、 控制 , 有效地解决了传统报警器存在的各种问题。 关键词 :智能防盗器 ; 定位 ; 远程控制 ; GSM ; TC35i 中图分类号 :U463.65+3
文献标识码 :A
文章编号 :1672-545X (2008) 01-0105-03
随着中国经济的蓬勃发展 , 人们的生活水平日益提高 , 汽 车的应用得到了迅猛地发展 , 汽车的普及给人们生活带来了极 大的方便 , 但同时汽车的安全也给人们提出了一大难题—— — 汽 车防盗。 目前各种汽车防盗方法和产品层出不穷 , 但是 , 汽车防 盗问题依旧没有完全解决。传统报警系统的主要缺陷是 :被动 防盗 , 车辆被偷后无法进行跟踪 , 不能远程设防撤防。 本系统设 计的 GSM 汽车防盗器 , 是依托覆盖率极高的 GSM 公众网络 , 利用 GSM 无线通讯业务和短消息增值业务 , 采用人车互动主 动防盗模式 , 可对汽车进行远程开门关门、
截停汽车和汽车的 定位、 监听现场声音、 发送报警信息、 被劫报警、 振动报警等功 能 , 使车主摆脱了看不到、
听不见的被动防盗尴尬局面 , 突破了 距离的限制 , 具有技术含量高、
智能化、 网络化的特点。 1系统结构组成与原理
系统工作示意如图 1所示。汽车防盗器检测到信号以后 , 通过 TC35I 无线通信模块 , 借 GSM 网络将报警信号传到用户 手机 , 可同时设多个手机用户 , 用户根据报警器发来的信号决 定对汽车采取各种措施 , 如监听车内动静—— — 能清晰地听到现 场的语音、 人走动、 挖、 撬等动作声音 , 向车内喊话—— — 吓阻窃 贼 , 截停汽车——
— 切断汽车的供油和电路等。 图 1系统工作示意图
其系统结构如图 2, 本系统主要由西门子工业模块 TC35I 和 M axim 公 司 的 单 片 机 M AX3238及 常 规 的 监 测 电 路 构 成 ,
TC35I 模 块 是 SIEM ENS 公 司 推 出 的 较 新 的 实 现 GSM 网 络 应
用功能的模块 , 能处理语音、 通话 , SM S 、 传真等数据 , 能完全与
GSM 网络兼容 , 而且可以在比较复杂的环境下可靠的工作 , 这
里主要应用它的 SM S 功能来实现远程控制等。
远 程 控 制 主 要 包 含 TC35I 无 线 模 块 、 SIM 卡 和 串 口 模 块
M AX3238三部分 , TC35I 无线模块功能是将数据或命令通过与
其连接天线 , 由天线发射出去 , 或接收远端用户发送的数据 , 再 将 接 收 到 的 数 据 或 命 令 进 行 相 应 的 协 议 处 理 后 ,
通 过
M AX3238送入单片机进行处理 , M X3238起电平转换和串口通
信的功能 , 由于传输数据的承载方式是 GSM 网络 , 故 SIM 卡是 不可缺少的 , 模数转换模块的功能将采集到的模拟信号转换成 数字量 , 作为单片机处理信息源。
图 2系统总体结构框图
2硬件设计
2.1系统的主要硬件结构
系统的主要硬件结构如图 3所示 , 电源电路分为充电电池 和稳压电源模块两部分 :充电电池主要为整个系统提供 3.6V 工 作 电 压 , 同 时 产 生 M AX3238所 需 要 的 高 电 平 ; 三 端 电 源 模 块 LM 7806将外部 +12V 直流电源转换为 +6V , 连到 ZIF 连接 器的 11、 12引脚 , 在充电模式下 , 为 TC35I 提供 +6V 、 500mA 的 充电电源。
启动电路由开漏极三极管和上电复位电路组成。 基带处理 器集成了一个与 ISO7816-3ICCard 标准兼容的 SIM 接口。 为了 适合外部的 SIM 接口 , 该接口连接到主接口 (ZIF 连 接 器 ) 。 在
GSM 11.11为 SIM 卡预留 5个引脚的基础上 , TC35在 ZIF 连接
器上为 SIM 卡接口预留了 6个引脚 , 所添加的 CCIN 引脚用来 检测 SIM 卡支架中是否插有 SIM 卡。 当插入 SIM 卡 , 该引脚置 为高电平时 ,
系统方可进入正常工作。
105
Equipment Manufactring Technology NO.1, 2008
2.2传感器和开关信号
传感器信号可利用热释电红外传感器或振动传感器。 热释 电红外传感器通过检测人或动物发射的红外线而输出电信号 , 作用角度为 100~120°。可使用 BISS001型红外成品组件 , 作 用距离通过菲聂尔透镜调节。振动传感器可采用 ND-l 型高灵 敏振动位移传感器。 它是一种集振动和位移测量于一身的全方 位固态控制器件 , 对振动有很高的检测灵敏度 , 对周围环境的 声音信号抑制并具有很强的抗干扰能力 , 其灵敏度通可调。开 关信号可以取至刹车灯开关、 点 火 开 关 ACC 、 边 门 开 关 、 引 擎 盖开关 , 以进一步判断汽车是否被非法使用。
2.3控制部分
汽车防盗器布防后 , 一旦有人非法触动或非法起动发动 机 , 汽车防盗器中的 GSM 模块便会向设定的手机报警 , 当用户 收到报警信息后 , 可以监听车内的声音进一步判断现场情况 , 如需采取措施 , 可以向 TC35I 模块发出控制信号。控制信号通 过运算放大后 , 继电器将点火线或燃油切断 , 同时车主还可以 利用电话向车内的窃贼喊话 , 从而保证汽车的安全。 如要恢复 , 再向 TC35I 撤防即可。
2.4报警策略
为了区分情况的紧急程度 , 可以设置多条短信。
短信一 :有 人碰触汽车 , 请查看汽车安全。短信二 :边门被打开 , 请注意汽 车安全。 短信三 :引擎盖被打开 , 请注意汽车安全。 短信四 :汽车 被非法启动。
3TC35I 简介
3.1主要技术指标
TC35I 新版西门子工业 GSM 模块是一个支持中文短信息
的工业级 GSM 模块 , 工作在 EGSM 900和 GSM 1800双频段 , 可 传输语音和数据信号 , 通过接口连接器和天线连接器分别连 接 SIM 卡读卡器和天线。其数据接口 (CM OS 电平 ) 通过 AT 命 令 可 双 向 传 输 指 令 和 数 据 , 它 支 持 Text 和 PDU 格 式 的 SM S
(Short M essage Service , 短 消 息 ) , 可 通 过 AT
命令或关断信号实现重启和故障恢复。
TC35I 模 块 有 40个 引 脚 , 通 过 一 个 ZIF(Zero Insertion Force , 零 阻 力 插 座 ) 连 接
器引出 , TC35I 的第 1~5引脚是正电源输 入脚通常推荐值 4.2V , 第 6~10引脚是电 源地。 11、 12为充电引脚 , 可以外接锂电 池 , 13为对外输出电压 (共外电路使用 ) , 14为 ACCU-TEM P 接 负 温 度 系 数 的 热 敏 电 阻 , 用于锂电池充电保护控制。 15脚是启 动脚 IGT , 16~23为数据输入 /输出 , 分别 为 DSR0、 RING0、 RxD0、 TxD0、 CTS0、 RTS0、
DTR0和 DCD0。 其 中 18脚 RxD0、 19脚 TxD0为 TTL 的串口通讯脚 , 需要和单片机
通讯 , 24~29为 SIM 卡引脚 , 30、 31、 32脚 为 控 制 脚 , 其 中 30为 RTC backup , 31为
Power down , 32为 SYNC 。 35~38为语音接
口 , 35、 36接扬声器放音。 37、 38可以直接接驻极体话筒来采集 声音
(37是话筒正端 , 39是话筒负端 ) 。 4软件设计
4.1MAX3238单片机模块对无线通信模块 TC35I 的通信协
议
GSM 引擎模块提供的命令接口符合 GSM 07.05和 GSM 07. 07规范。 GSM 07.07中定义 AT Command 接口 , 提供了一种移
动平台与数据终端设备之间的通用接口 ; GSM 07.05对短消息 作了详细的规定。在短消息模块收到网络发来的短消息时 , 能 够通过串口发送指示消息 , 数据终端设备可以向 GSM 模块发 送各种命令。与 SM S 有关的部分 GSM AT 指令如表 1所列。
表 1部分 GSM AT 指令
4.2PDU 编码规则
目 前 , 发 送 短 消 息 常 用 Text 和 PDU(Protocol Data Unit , 协 议数据单元 ) 模式。 使用 Text 模式收发短信代码简单 , 实现起来 十分容易 , 但最大的缺点是不能收发中文短信 ; 而 PDU 模式不 仅支持中文短信 , 也能发送英文短信。 PDU 模式收发短信可以 使用三种编码 :7-bit 、 8-bit 和 UCS2编码。 7-bit 编码用于发送 普 通 的 ASCII 字 符 , 8-bit 编 码 通 常 用 于 发 送 数 据 消 息
, UCS2
图 3系统的硬件结构
12
3456789
命 令
AT+CSM S AT+CM SS AT+CSM P AT+CM GD ATD ATH ATA ATS0AT+SPEAKER
功
能
选 择 消 息 服 务 。 支 持 的 服 务 有 GSM -M O 、 SM S-M T 、 SM S-C 从存储器中发送信息。 设置文本模式的参数。
删除短信息。删除一个或多个短信息。 拨号命令。 这个命令用来设置通话 , 数据或传真 呼叫
挂机命令。
接电话。 自动应答。
喇叭 /麦克风选择。这个特殊命令用来选择喇 叭和麦克风。
106
《装备制造技术》 2008年第 1期
编 码 用 于 发 送 Unicode 字 符 。 一 般 的 PDU 编 码 由 ABCDE-
FGHIJKLM 十三项组成。
A :短信息中心地址长度 , 2位十六进制数 (1字节 ) 。 B :短信息中心号码类型 , 2位十六进制数。
C :短信息中心号码 , B+C 的长度将由 A 中的数据决定。 D :文件头字节 , 2位十六进制数。 E :信息类型 , 2位十六进制数。 F :被叫号码长度 , 2位十六进制数。
G :被叫号码类型 , 2位十六进制数 , 取值同 B 。 H :被叫号码 , 长度由 F 中的数据决定。 I :协议标识 , 2位十六进制数。 J :数据编码方案 , 2位十六进制数。 K :有效期 , 2位十六进制数。 L :用户数据长度 , 2位十六进制数。
M :用户数据 , 其长度由 L 中的数据决定。 J 中设定采用 UCS2编码 , 这里是中英文的 Unicode 字符。 4.3软件流程
程序设计简介 :系统程序流程软件设计的重点在于单片机 的编程。通过向 TC35I 写入不同的 AT 指令 , 能完成多种功能 , 如自动应答、读取 SIM 卡上电话号码、发送 SM S 消息、接收 SM S 消息等。
其主程序流程如图 4所示。 其中 , 初始化的工作包 括设置串口速率、无 线 网 络 登 陆 以 及 设 置 短 信 模 式 为 PDU 。
PDU 编码包括按 PDU 的编码规则产生 PDU 串。
5结束语
本系统可广泛应用于政府、 公安、 金融、 医疗、 出租车、 汽车 租赁、 物流及个人用户等众多领域和行业。 经实验验证 , 采用基 于 GSM 网络控制汽车报警系统 , 不仅可以提高报警系统的通
信可靠程度 , 而且通信距离基本不受限制 , 从而实现用户对汽 车的长距离实时监控。 此外本系统还可对入侵的紧急程度进行 区分 , 便于用户根据情况采取措施 , 满足了汽车用户对汽车防 盗的要求 , 在开通 M PS 的地区又可对汽车具有定位功能。
图 4程序主循环
参考文献 :
[1][2][3]
The Design of Vehicle Alarming System Based on GSM
XIE Chong-ming
(Guangxi M echanical and Electrical Engineering School, Nanning 530001, China )
Abstract :A kind of vehicle alarming system based on GSM , which applies siemens TC35i, is introduced. The system realizes remote alarm, trace, and control. The problems of conventional alarm are solved. Key words :intelligent alarm; poison; remote control; GSM ;
TC35i
樊振方 , 彭爱华 , 周 健 , 周金鹏 . 基于 GSM 网络的汽车防盗报警系 统设计 [J]. 电子技术应用 2006,32(3):14-16.
潘 斌 , 郭红霞 . 短信收发模块 TC35i 的外围电路设计 [J ]. 单片机 与嵌入式系统应用 ,2004(7):38-41.
马 潮 . 嵌入式 GSM 短信息接口 121的软硬件设计 [J]. 单 片 机 与 嵌入式系统应用 ,2002(7):21-24.
107
范文三:家庭防盗报警系统设计
毕业设计 (论文 ) 报告
题目名称:家庭防盗报警系统设计
学生姓名:学 号:
二级学院(系) /专业:能源与电气工程学院 /楼 宇 智 能 化
班 级:楼宇 1313 指导教师:
2016年 5 月 17 日
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摘 要
21世纪的今天,科技日新月异,互联网信息技术迅速发展以及人们的物质生活 水平大大提高, 人们不仅仅对衣食行的要求提高, 更是对住的要求更加提高, 一个好 的居住环境, 能够让人们放松心情, 释放压力更是对生活的一种高品质追求。 与此同 时,随着人们的保护意识不断提高,人们更加看重自身的财产安全。由此,家庭防盗 报警系统而诞生。
本课题设计了家庭防盗报警系统, 由家庭防盗报警主机, 各种不同环境所使用的 探测器,来满足人们对日常生活防盗的需求,使其生活更加愉悦,轻松。本设计选用 现有的设备,为家庭设计合理的防盗措施,保证人们自身的财产安全。
关键词 :防盗报警系统设计;红外报警系统
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ABSTRACT
21 century, advances in technology, the Internet and the rapid development of information technology, people's living standards greatly improved, people not only for food and clothing line requirements increase, it is the requirement to live more improved, a good living environment that enables people to relax, release stress is a high quality of life pursuit. Meanwhile, with the continuous improvement of people's awareness of protection, people are more valued their property. Thus, the home security alarm system was born. This topic is designed home burglar alarm system, burglar alarm host a family, a variety of different environments detector used to meet the demand for security of daily life, making life more enjoyable and relaxed. The design uses existing equipment, designed for the home security measures, to ensure that people own property.
Keywords : anti-theft alarm system, infrared alarm system
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目 录
摘 要 . ...................................................... I ABSTRACT . ............................................................ II 1 绪论 ................................................................ 1 1.1 设计背景 ....................................................... 1 1.2 设计意义 ....................................................... 1
1.3 发展概况 ....................................................... 1
2 系统设计总体思路 .................................................. 2 2.1 需求分析 ....................................................... 2 2.2 设计思路 ....................................................... 2 2.3 系统框图 ....................................................... 2 2.4 设计原则 ....................................................... 2
2.5 系统功能和特点 ................................................. 4
3 总设计方案 ......................................................... 5 3.1 方案设计 ....................................................... 5 3.2 系统构成及原理 ................................................. 5 3.3 用户需求分析及前端分布 ......................................... 5 3.4 实施方案设备选型及配置 ......................................... 6 3.4.1 探测器 ................................................... 6 3.4.2 区域控制器 ............................................... 6 3.4.3 报警控制中心 ............................................. 7 3.4.4 信号传输 ................................................. 8 3.5 主要选型设备参数和安装 ......................................... 8 3.5.1 系统报警主机 ............................................. 8 3.5.2 红外入侵探测器 ........................................... 9 3.5.3 可调磁铁卷匝式门磁 ...................................... 12 3.5.4 玻璃破碎裂探测器 ........................................ 13
3.5.5 20米红外对射器 ......................................... 14
4 工程实施管理 . ..................................................... 16 4.1 工程实施方案 .................................................. 16 4.2 施工组织架构图 ................................................ 16 4.4 系统设备订货计划 .............................................. 17 4.5 施工管理原则 .................................................. 17 4.6 施工技术要求 .................................................. 18
4.7 竣工及验收 .................................................... 18
5 售后和培训 ........................................................ 19 5.1 保修承诺 ...................................................... 19 5.2 现场培训 ...................................................... 19 结束语 ............................................................... 20 致 谢 ............................................................... 21
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参考文献 . ............................................................ 22
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1 绪论
1.1 设计背景
从改革开放以后, 人们的物质生活得到了巨大的提升, 科技水平也发展到了相当 高的水平。 人们更加注重物质生活, 家中添加各类价格高的家电产品, 家中存放大量 的贵重物品, 使得不法分子进行各类的盗窃。 它不仅影响了人们的正常生活, 对人民 的生命和财产安全的危害更大, 这类事件越来越猖獗, 很难获得一个完整的解决方案, 人们只能提高家庭防盗措施 , 才能有效的制止此类事情的发生。大多数人们采用的防 盗门防盗窗等防盗措施, 在科技日新月异的今天, 显然防盗门防盗窗等防盗措施, 不 能够有效的阻止不法分子的有效入侵。 人们对自身的家庭财产一直很重视。 因此, 人 们对家庭防盗措施提出了更高的要求。
1.2 设计意义
从人们住宅发展趋势来看, 一般家庭仅有防盗门防盗窗等措施, 很少有家庭采用 电子防盗报警器, 对人们的个人财产安全有着极大的威胁, 对于现代化住宅的发展要 求, 不仅仅采用防盗门防盗窗等措施, 很有必要安装家庭电子防盗报警器, 提高人们 私人财产安全。
1.3 发展概况
随着生活水平的提高, 特别是在科技和物质生活不断提高的今天, 人们对自身的 财产安全越发的看重。家庭安全俨然成为 21世纪最新最热门的市场需求。科技是一 把双刃剑, 在人口流动较大的今天, 给家庭防盗增加了很大的难题以及提出了更大的 要求。 传统的防盗措施, 如防盗门防盗窗已经难以满足现代社会发展的需要。 科学技 术日益发展的今天, 人们对家庭防盗措施提出了新的要求。 从传统的防盗措施到智能 家庭防盗报警, 到现在的远程智能家庭防盗报警。 人们的智能化的生活不断追求, 以 前遥不可及的科技产品, 在科技迅猛发展的今天, 都已不是问题。 家庭防盗的产品性 能优异,误报率低,质量好,价格也从天价降到了平民价格。
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2 系统设计总体思路
2.1 需求分析
人民生活水平不断提高, 对自己的财产的意识越来越强, 大部分家庭的防盗门防 盗窗等传统的防盗措施, 大多数家庭白天没人, 但是传统的防盗措施不能够很好的防 止不法分子的入侵。由此,家庭智能防盗报警在科技发达的现代而诞生。
2.2 设计思路
本项目设计指导思想是:切实从家庭防盗报警日常安全监控的需求出发, 针对本 系统的运行环境,引入当前的成熟,先进的技术,选用性能优异,质量较好的国内外 品牌设备,建设一套可靠性好、实用性强,该技术在 5年不会落后,并且符合国家标 准。
2.3 系统框图
图 2.1 家庭防盗报警系统框图
2.4 设计原则
衡量一个家庭防盗报警系统是否成功, 不仅取决于先进的系统和整合, 但对防盗 报警系统的设计和配置合理, 系统是否能正常使用。 是否使用该系统界面友好, 人们 是否方便管理和维护, 以及是否对系统或产品的技术是否成熟。 简单说, 就是如何通 过最简单的途径提高生活质量和家庭防盗安全。
为了实现上述目的,家庭防盗报警系统设计时要遵循如下原则:
① 先进性与适用性
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家庭防盗报警系统利用现代最为先进的软件技术, 便于扩展, 节约成本, 为后期 添加新的功能和设备提供便利,系统的各类指标:如性能,技术,质量均能达到国际 设备最高水准。 家庭防盗报警系统简单便利, 更符合智能化, 人们易于掌握该设备的 操作, 适合中国国情和本项目的特点。 本套系统集成了各国的设备的特点, 体现了现 代智能化的最新发展水平, 符合时代发展的需求。 与此同时, 系统能够设置不同的管 理权限, 添加了家长模式, 更加良好的督促孩子的发展, 该功能不仅仅为家庭提供了 舒适、安全、方便、快捷。
② 经济性与实用性
人们能够对家庭防盗报警系统熟练使用,人不在家中,也可以远程登录家中的防 盗报警系统, 利用网络实时监控家中安装的家庭防盗报警系统所检测的画面, 通过实 际情况用户需要和现代云网络的应用技术, 在不同的现场环境, 设备能够随时被人们 所调整。 人们还可以根据所需的环境,考虑设备的适应性,大大节约资金,为业主着 想。
③ 可靠性与安全性
该设备的硬件非常具有科技性和先进性, 其产品质量可靠, 得到大多数工程师的 推荐。其硬件能够适应所需的环境,软件均是全中文界面,经过许多工程师测试,无 明显 Bug ,有 PC , IOS ,安卓三大系统操作控制软件,方便用户使用。家庭防盗报警 系统有着事件记录功能, 能够记录记录为何发生突发事故, 记录为何重启设备, 记录 设备运行时间以及关闭时间。 可以自动重新启动修复系统, 系统都有自己的安全策略 功能,以确保系统的安全运行。
④ 开放性
该设备的设计非常成熟, 功能日益完善, 能够完美兼容各类产品, 系统代码公开。 可实现消防联动,监控和集中系统。
⑤ 可扩充性
本课题系统设计中充分考虑到科技日新月异的发展以及人们对家庭防盗的需求, 所以该系统具有更新和升级的功能, 并且能够兼容其他品牌产品, 人们对智能家居的 其他需求,该设备方便扩充,并且根据实际情况,厂商进行优化,修复,增加扩展系 统的功能。同时,本课题通过模块化,分块化,进行了深层的系统规划设计,为以后 的正常使用和故障检测以及故障修复,均带来了极大的便利。
⑥ 追求最优化的系统设备配置
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在价格,性能,质量等方面允许条件下,使其系统升级成最优配置,让用户更加 方便的使用,突出家庭防盗报警系统的人性化。
⑦ 提高监管力度与综合管理水平
家庭防盗报警系统设备最大的优点高效率、误报率低、节能、操作方便。该系统 通过家庭安防报警主机探测器的集成监控运行状况的实时掌握动态情况。 该系统具有 数据保存功能, 能够随时方便用户查看以往的记录, 完全优于人工监控, 从而减少设 备运行维护人员,节约了人工成本。另外,均按照系统最佳组合进行设计,使其设备 发挥最大的功效。在最好的情况下,可以节省能源,减少各类探测器、报警主机的损 耗,大大的减少设备维护费用,为业主节省资金。
2.5 系统功能和特点
该系统采用技术先进,性能优良,质量可靠,操作简单,可扩展性好,与各种产 品兼容。 对现场进行实时监控防盗报警系统, 控制和管理, 使设备能有效的提高用户 的便利性,最大限度的发挥智能,为用户创造一个安全,舒适,方便的生活。节约能 源和劳动力成本。 这个主题的环境要求, 和家庭安全报警系统相结合, 具体可实现如 下功能:对用户需要监控的重要门户, 车库和各种贵重物品, 并建立一个有效的入侵 安全提示等重要领域, 可以提醒各种攻击等异常行为用户, 有效保护用户的财产和生 命安全, 而且该设备具有记录存储功能, 以便日后方便用户查询。 家庭防盗报警主机 系统由家庭防盗报警主机和红外入侵探测器 , 可调磁铁卷匝式门磁 , 玻璃破碎裂探测 器 ,20米红外对射器组成。探测器使用的是红外线,红外线是不可见光,红外线是不 容易干扰,灵敏度高,安全可靠。安装此设备具有很强的隐蔽性和保密性,不易被发 现的不法分子。 在防盗中的设备已广泛应用于安全设备。 大多数红外报警和国际先进 技术的使用,质量可靠,性能测试也很好。主要设备是一个探测器和红外探测器。
总之,该家庭防盗报警系统具有高度自动化,为用户提供优雅愉悦、十分安全、 方便快捷的环境空间。
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3 总设计方案
3.1 方案设计
根据系统设计原则, 国家的设计规范和标准, 根据用户的需求,并提供合理的优 化方案,根据实际情况,设计家庭防盗报警系统的分布。
3.2 系统构成及原理
探测器、区域控制器和报警控制中心三部分构成防盗报警系统。
在系统启动后通过键盘控制面板进入保护状态。 如果一个人进入预先设定好的防 区, 将会触发正在监控的探测器, 探测器检测到的信号转为电信号, 将电信号发送到 控制面板, 家庭防盗报警主机进行报警。 防盗报警主机通过数据分析, 将紧急情况提 供给警方,以便于警察采取下一步措施。
家庭防盗报警主机能够自动检测前端设备, 当前端设备出现故障时, 家庭防盗报 警主机将提示用户, 以便于能够确保各个设备 24小时正常运行, 以保证家庭的安全。 3.3 用户需求分析及前端分布
根据用户需求, 综合考虑到家庭防盗报警系统的众多优点, 如可扩充性, 安全性, 易操作使用, 性价比较高。 设计用户所需要的防护区域, 并根据实际经验和产品的性 能参数 , 提供最优的设计方案。具体设备的需求统计如下。
◇ 我们在设计车库门的时候,我们使用一对门磁,它是可调磁铁卷匝式。这样的目 的为了防止不法分子从车库进入室内进行盗窃。
◇ 我们把被动红外对射器安装在客厅阳台,这样做当有不法分子想从客厅阳台进入 时,有效的制止了他们。
◇ 我们把玻璃破碎裂探测器分别安装在客厅的窗户和主人房的窗户,防止不法分子 从窗户进入室内进行盗窃。
◇ 我们安装了 4对红外对射器分别在别墅的四周,这样做的目的是防止外界非法分 子进入室内。
表 3.1 防盗报警系统信息点统计表
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3.4 实施方案设备选型及配置
3.4.1 探测器
1)门磁开关 :门磁探测器是使用最多的、 性能较可靠的设备, 常用的设备有带有微动 开关的,磁簧开关等各种设备,门磁探测器主要是安装在大门,窗口,卧室等。门磁 开关通常大致可以分为两种常开、 常闭的探测器。 常开通常是正常开放的探测器, 如 果环境发生异常变化 (如门、 窗户等在不被许可的情况下打开 ) , 门磁探测器的开关就 会立刻关闭, 随之会自动启动报警电路, 这种做法的优势是节约电能, 缺点是如果电 线发生故障, 该设备就失去了原本的作用, 如被人恶意破坏或者自然损坏。 反之亦然, 对常闭电路来说, 平时状态下为关闭状态。 如果发生不寻常的情况, 常闭的门磁开关 会根据情况自动使电路短路, 并且会自动报警这样的优势是, 如果电线发生故障, 该 设备将会自动报警。磁探测器一般来说,在大多数情况下,磁簧开关。
2) 光束遮断式探测器 (也称为主动红外探测器设备 ):能够检测探针光束是否受阻, 目前 最常用的红外光束。 由红外发射器和一个接收器, 其设备成对出现, 该设备自动报警。 以防止未经授权的人可能会使用红外光束拉快速检测器, 因此红外探测器必须被调制 到一个指定的频率, 然后发送和接收方必须配备一个频率。 防止被人入侵破解或者误 报。
我们不断的研发各种新型的探测器, 选择了合适的探测器, 正确的系统编程方法, 正确的布局是否合适, 这些综合因素将会直接影响到报警系统的质量。 在家庭防盗报 警系统的设计中, 分析设备安装的环境, 确定各个环境所需的探测器, 然后完成总体 规划。
不同的地方,以达到所需的特定的报警功能,探测器必须正确选择取决于环境, 以及周边的综合情况。 环境问题与设备安装是设计的重要依据。 与此同时, 产品的可 靠性、稳定性、安全性、性能,性价比是家庭防盗报警系统必须全部考虑的因素。 3.4.2 区域控制器
① 布防与撤防
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在正常操作中, 业主频繁的进出被监控区域, 探测器则会将检测到的信号传输给家庭 防盗报警主机,家庭防盗报警主机则会频繁的报警。家庭防盗报警主机则需要撤防。 下班后, 业主需要对家庭报警主机进行部分区域的撤防, 以便报警系统正常运行。 当 布防的情况下, 探测器检测到不法分子入侵, 探测器将信号反馈到报警主机, 报警主 机则自动报警。
② 布防后的延时
如果布防时, 业主正在被布防的区域, 则业主需要进行布防后的延时, 业主有充足的 时间,在布防完成后,离开被布防的区域,使系统能够正常的运行,这个就是布防后 延时的功能。
③ 防破坏
如果有不法分子破坏了电路和设备, 为了能够进入室内进行盗窃, 则家庭防盗报警主 机进行报警。 常见的方法有使家庭报警主机系统的线路进行破路和短路。 为此, 在家 庭报警主机各大线路中增加了微小的电流, 当被破坏时, 则根据预先设备的, 进行断 路报警,从而防止家庭报警主机系统被破坏。
④ 联网
在科技发达的今天, 作为一个家庭防盗报警系统设备, 它必须具有网络通信功能的报 警信息的控制中心,通过探测器检测到的数据进行电信号传输到家庭防盗报警主机, 主机通过数据分析和处理,根据预先设定的进行下一步行为。
3.4.3 报警控制中心
防盗报警系统可以有效地防止防盗装置, 在紧急情况下, 他们现在可以用声、 光报警 信号准确地显示现场的安全控制中心,所以立即采取应急措施。
家庭防盗报警主机系统通常由探测器和报警控制中心, 区域控制器三部分组成。 负责 家庭的防盗以及报警, 保证人们的财产安全。 前端探测器检测到不法分子的入侵探测 信号, 则探测器的电信号传输给区域控制器, 并将入侵信号传输给报警控制中心, 进 行报警。
(1)定期检测各个设备,以及探测器监测的区域范围,如有监测区域不对,需要及 时调整。从而提高报警的精确度,降低误报率。允许一定的偏差,检测到信号非入侵 信号,进行误报。但是不能漏报,这个是绝对不允许的。
(2)如果不法分子已经入侵到家内,应该防止用户收到威胁,家中需要安装紧急报 警按钮,以便于当业主遇到紧急情况时,及时报警。
(3)系统应根据时间,可以规划区域,或从任何设防。
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┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (4)家庭防盗报警能够显示时间以及入侵的记录,并且能够提供监控。能够扩展其 他设备, 以便更智能的生活。 最佳位置为警察多媒体实时显示现场报警及相关图片和 地图。主要用于监测的重要出入口、家庭安防报警主机,以及家庭财产的安全。
3.4.4 信号传输
① 报警信号传输
常见的报警信号是使用编码控制,编码控制是将所有的控制命令(调制),然后 传输到控制装置,控制装置进行解调,还原成直接控制量。这样的长距离传输,并为 工程。一个更可靠和廉价的电缆,使用的是非屏蔽护套软信号电缆传输。 ② 管槽敷设
为了有效的避免电磁干扰和外部电源和变频电梯的干扰, 可使用的方法:电缆应 在地面铺设好的金属管或金属桥,和 PVC 线管敷设,同时保护电缆。
3.5 主要选型设备参数和安装 3.5.1 系统报警主机
系统报警主机 :福科斯 DT-9556
图 3.1 福科斯 DT-9556
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8个分区:福科斯 DT-9556系统报警主机自带 8个完全独立的分区, 8个分区均有属 于自己的独立键盘。一些键盘可以被指定成系统主键盘,总共 15个键盘可以连接, 它们可以对全部的分区进行控制、编程和布防 /撤防。
事件记忆 :系统可以记录 400个操作以及历史情况,当超过 400个情况时,会自动替 换最旧的事件行为, 以便可以保存最新的情况。 根据操作日期来保存事件行为, 如系 统的布防 /撤防、报警、系统故障等。固定记忆的事件有 120个。
键盘编程:其中一个主要的优势,该系统可以充分利用键盘编程,方便快捷,不需要 昂贵的额外采集手持编程器。 液晶显示标题可编写, 当编程完成保存完毕, 标题显示 在液晶键盘上,可视化效果非常好。便于用户查看以及了解操作行为。
动布防 /延时布防:每个分区的每个自动部署的时间可以准备,你可以按照预先设定 的程序自动部署。 超级用户可以直接设定指定时间进行布防, 也可以利用预先设定的 编程进行延时布防代替系统的自动布防。
接管保护:当有人想进入超级用户信息, 系统可以锁定所有的程序或部分程序, 使它 无法改变。防接管回路中设置了密码,可防止更换控制指令。
灵活的数字通讯:福科斯 DT-9556系统报警主机支持大多数报警接收器中使用, 兼容 性非常好,性能优异,便于扩展,支持 4+2, Contact Id数字通讯格式。
表 3.1 福科斯 DT-9556电性能
3.5.2 红外入侵探测器
红外入侵探测器:福科斯 MC-55R
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图 3.2 福科斯 MC-55R
1) 安装方法
墙面或墙角安装,高度 2.1-2.7米(7-9英尺)
或选配支架安装,方向可随用户意向任意调整
2) 安装图述
① 分解步骤:如图 1。用一字螺丝刀插入梢孔
② 无支架墙面或墙角安装:离地 1.8-2.4米。如图 2。 B :标示钻孔点并在墙上 钻孔。 C :插入两枚膨胀钉并用四个螺丝将底面装在墙上。 D :将拆下的部分装回底壳。 ③ 使用支架安装(支架为选配件):可选择 45°墙角安装,墙面安装或支架安 装的一种安装方式。
图 3.3 福科斯 MC-55R 安装方法
3) 安装注意事项
① 不要对着冷热源
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② 不能正对太阳光
③ 探测器不能安装在高压线附近
④ 不要安装在基础不牢固的地方
⑤ 不要对着金属强的方向安装
4) 拨码开关功能说明
MC-55R 可选择以下三种脉冲:
一个脉冲:探测器检测到一个脉冲信号就报警。
两个脉冲:探测器检测到两个脉冲信号就报警。
三个脉冲:探测器检测到三个脉冲信号就报警。
脉冲计数越高,灵敏度便会越低,但可以减少误报。
表 3.2 脉冲信号
测试模式:探测器检测到入侵信号时,间隔 5秒以上才能再次被触发报警。每经过 65分钟发送一个监测信号 , 向家庭防盗报警主机报告探测器及电池的状态。
节能模式:探测器检测到入侵信号时,间隔 4分钟以上才能再次被触发报警。每隔 60分钟发送一个监测信号 , 向家庭防盗报警主机报告探测器及电池的状态。
两种模式各有利弊,测试模式能够高强度扫描,当业主不在家时可以使用测试模式, 保证家中财产安全。 当业主在家时, 可以部分使用节能模式, 一方面可以保护家庭财 产安全,另一方面可以节约能源。
对码模式:按住防拆开关 5秒钟以上,再松开房拆开关,发送一个识别码给接收机。 说明:本探测器带振动报譬功能,请垂直安装于墙面。
拨码开关 3和 4设置对应的各模式
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表 3.4 电性能参数
3.5.3 可调磁铁卷匝式门磁
可调磁铁卷匝式门磁:霍尼韦尔 968
图 3.4 霍尼韦尔 968
安装方法:将门磁开关所需安装的位置, 需要拿布擦拭干净, 门磁的孔需要拿笔标记, 再用手枪钻进行打螺丝孔。 将门磁对应的用螺丝固定安装好, 必须保持同一水平线上, 再装好板。发射器需要固定在门口上,则磁铁安装在活动的门上。
表 3.5 霍尼韦尔 968特性
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3.5.4 玻璃破碎裂探测器
玻璃破碎裂探测器:福科斯 JA-456
图 3.4 福科斯 JA-456
1)安装方法:将 玻璃破碎裂探测器固定在墙上或者天花板上。不被阻挡的指向被把偶
玻璃。
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3.5.5 20米红外对射器
20米红外对射器:福科斯 ABT-20
图 3.5 福科斯 ABT-20
安装方法:用卷尺良好所需要的高度,将红外对射固定好,必须水平安装,接收端一 定要接收到发射端的红外线, 才算完成。 不能被任何东西遮挡, 否则该设备在布防状 态下,一直传输给报警主机入侵信号。
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4 工程实施管理
4.1 工程实施方案
为了确保项目工程质量、进度, 组织工程技术人员实地核查、现场规划,考察。根据实
际情况,设计方案以及安装施工图,让业主更好的使用家庭防盗报警系统。
4.2 施工组织架构图
根椐项目工程的具体情况,我公司项目部组织架构图如下:
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图 4.1 施工组织架构图
4.3 安装建议
通过公司专门人员的实地考察与检测, 探测器选择的安装地点, 直接决策到它将 达到什么的效果。 家庭防盗报警系统的设备均属于高频发射的电子产品, 容易被各种 干扰信号所干扰, 导致设备不能够正常运行或者损坏。 因此安装时远离电磁辐射, 静 电感应,高压输电,雷电冲击等地方。
安装家庭防盗报警系统首先考虑的房屋外部的环境,如车库门,围墙,阳台,窗 户,正门,上下楼层等。其次考虑内部的环境,如过道和大厅等。阳台和大门是最容 易也是最直接的两个入侵地点,其次是车库门,厨房,等其他房间。故我们防范区域 的重点在阳台,大门,车库门等一楼容易进出口。根据我们的安装原则,收先安装的 地点为外部环境,安装 4个 20米红外对射器,车库门安装可调磁铁卷匝式门磁,窗 户上均安装玻璃破碎裂探测器, 客厅和阳台安装被动红外探测器。 当布防开始时, 有 人闯入, 探测器检测到入侵信号, 将信号发送给家庭防盗报警主机, 家庭防盗报警主 机进行数据处理和分析,进行报警。家庭防盗报警主机必须安装在比较隐秘的地方, 不能安装在不法分子能够轻易破坏的地方。
4.4 系统设备订货计划
客户预定的设计,我们能够按时交到客户手中,不会让整个项目收到一点影响。 我们这个工程拥有成熟的生产线和先进的生产技术, 产库库存非常丰富, 产品的制造 由商的综合实力非常的强大, 是一家值得客户信赖的公司。 这些生产上的优势, 能够 保证客户所需要的设备不会发生供应不足等影响公司形象的问题。先进的技术支持, 并且拥有良好的售后服务工作, 这些先天性的优势, 能够让客户在合同期间完全没有 对设备供应方面的一点点的担忧。 所有材料的施工应该在清单的实施的最开始。 按照 项目进度的计划, 我们设计相对应的材料采购的计划。 采购计划必须经过有专业的系 统工程师和技术主管的批准,以及审计项目总指挥官的批准后,采购部才可以接管 项目采购的产品, 必须杜绝通过非法途径获取的, 务必要走合法渠道采购。 并且采购 的产品必须含有出厂的合格证, 不能没有产品认证的相关检测报告以及相关质量检验 部门的认证。
项目采购的产品和材料在运输过程中, 要求非常的严格, 质量被格外的关注, 务必要 在运输过程中,有一些产品是不能够倒立的,还有的要另外被注意其防腐蚀性。 4.5 施工管理原则
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遵守法规以及国家设计标准,安装时,必须遵守中华人民共和国的法规,以及国 内的国家设计标准。若发生事故,可以依据法规和国家设计标准为基础。
设计必须根据实际情况,不能出现死角,或者容易被入侵的区域。
精心组织,科学施工,以合同为施工的依据,不偷工减料,按时完成工期,构筑 精品工程。
必须为经济效益为中心,在保证项目的工期,质量,安全的基础上,对施工程考 虑经济效益,节省资金。
有正规的管理规范, 对施工人员有着明确严格的要求, 强化当场施工的基础管理, 明确各个人员的管理以及工作权限,落实检查监控制度。
4.6 施工技术要求
经研究,该项目设计方案确定后,下一步是实施项目,以项目的效率,良好的质 量和时间完成项目。 不仅仅对各个人员的分工明确, 更需要对施工人员有着严格的技 术指标。
预先设计综合布线实际施工图, 以及产品安装的图, 确定布线的走向位置和产品 安装方法,给予施工人员,监督人员,以及项目经理使用。方便各个人员对项目的检 查。
制定严格的施工进度计划, 并且严格的按照施工进度表进行实施, 但是要留有适当 的余地,以便在施工过程中,发生突发的意外情况。当突发情况发生时,施工人员需 立即向在场负责人进行报告。
4.7 竣工及验收
竣工验收必须根据竣工文件, 其包括工程验收, 质量评定。 施工方必须完成工程 设计以及合同约定的各项内容。
施工方完成后, 需要对工程质量以及设备调校进行检查, 确认工程符合法规和国 家设计标准, 当确认完毕后, 需要施工方负责人进行签字。 施工方能够提供完成的技 术档案和施工管理资料,以及设备的使用中文手册。
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5 售后和培训
5.1 保修承诺
1) 保修期:2年
注:业主验工完毕,正常使用开始算起。在保修期内,如果设备出现非人的故障,本 公司无条件免费保修及更换,所有设备的配件(包括机器所有)免费维修和更换,并 提供半年一次的免费上门清洁, 检测系统设备, 校验系统文件等服务。 服务在保修期 内,免费上门服务,不收取任何费用。若过了质保期,需提供有偿上门检测,若是设 备需要维修或者更换, 用户需要支付相对应的费用, 若是更换设备,需要业主保存发 票,以便日后的维护。可加 500元,延保 2年。
2) 在线人工解答
为用户提供免费的在线系统技术咨询, 业主可以在官网售后处联系系统工程师, 系统 工程师可以在线详细解答用户对实际操作中遇到的各类情况。 本公司也提供了论坛方 式,用户也可以发帖咨询,工程师将在 2小时内为您解答。
5.2 现场培训
我方对业主进行系统的使用,各类 APP 上的操作,日常的维护和简单检测,进行系 统的讲解。在培训工作开始之前,我方会向业主免费提供中文操纵手册,维修手册,
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纸张和电子稿各一份,完全指导业主对该系统的操作以及使用。
结束语
随着社会的发展,人们的物质生活越来越好,国内家庭防盗处于发展阶段,但是 家庭安全智能化成为了我们生活中不可或缺的一部分, 我们应该加强对家庭防盗的认 识, 保护自身的财产安全, 只有在我们注重家庭财产安全, 才能推动国内家庭防盗的 发展, 以在将来不远的时间里, 赶上国外研究水平, 使中国人民更够用上更好更先进 的设备。
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致 谢
大学三年在论文结束时结束了, 在此我很感谢毕业设计指导老师张小明老师, 在百忙之中抽出宝贵的时间为我指导, 给予了我许多宝贵的经验和建议。 在本方案设 计开始到最后的定稿,张小明老师一直督促我,并鼓励我,帮助我完善此方案,在与 老师讨论的过程中, 我也扩展了自己的思路, 使我受益匪浅。 在此对张小明老师表示 崇高的敬意和由衷的感谢。
本毕业设计的顺利完成离不开院系领导老师的大力支持和帮助。也感谢在方 案设计过程中,同学们给我的支持和帮助。
由衷的感谢能电学院的所有老师,感谢这三年来每一位传授知识教我做人做 事做学的老师。 在各位老师的教诲下使我掌握了扎实的基础, 让我能够在工作中能够 学有所用,再次感谢你们!
由于时间仓促,科技日新月异,笔者水平有限,书中的失误以及不当之处,敬请 各位批评指正。
最后衷心感谢在百忙之中抽出时间来评阅我的论文和参加答辩的各位老师。
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参考文献
[1]黎连业 . 网络综合布线与施工技术 . 北京:机械工业出版社, 2005.11 [2]黎连业 . 智能大厦小区基础教程 . 北京:科学出版社, 2000.08
[3]黎连业 . 智能大厦网络实施指南 . 北京:清华出版社, 2010.03
[4]黎连业 . 光缆的品种性能 . 北京:计算机时间出版社, 2008.02
[5]黎连业 . 现代传感器原理 . 北京:清华大学出版社, 2003.11
[6]黎连业 . 传感技术与应用 . 北京:计算机世界, 2006.09
范文四:家庭防盗报警系统设计
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娄底职业技术学院
毕 业 论 文
家庭防盗报警系统设计
姓 名: 罗 斌
指导老师: 聂春雷
系 名: 电子信息工程系
专 业: 计算机网络技术
班 级: 11 计网楼宇大1 班
二0一三年十二月二十八日
摘 要
随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高与安全意识的加强,家庭、企业、机
关等场所的安全防范和自动报警系统的研究与设计日益被科研单机和生产厂商所重视。
本文介绍了入侵探测与智能报警系统的原理及组成,通过传感器的检测和电话自动
拨号实现智能报警。本系统采用红外探测元件对入侵信号进行捕获,当有入侵信号时,
由单片机控制中心(AT89S52)发出相应信号控制电话接口电路,自动拨打预设电话号
码进行报警;系统的语音电路可进行12s 录音,对警情进行说明;同时进行扬声器报警,
可以起到震慑入侵者的作用。
关键字:入侵探测;智能报警系统;自动拨号;AT89S52单片机
Abstract
According to the of science & technology, the improvementof living standard, and the
enhancementofpeople's security consciousness, the security and research &design of
automatic alarming system of such places as homes, enterprises and organshas been highly
focused on by institutes and producers.
Thispaper introduces the principle and constitution of invasive detection and automatic
alarmin order to get automatic alarm through the inspection of transducer and telephone
automatic-dial system. The system apply infrared detection component to catch invasive
signal. When a signal breaks, the relative signal sent by SCM (AT89S52) will control the
phone circle, and dial the phone automatically to alarm. The recorded circle can record for 12
seconds and describe the alarming situation. At the same time, it can alarm by loudspeaker
system, which can fear the intruder.
Key Words: invasive detection; alarming system; automatic dialing; AT89S52
目 录
前 言.........................................................1
第1章 国内外研究概况......................................2
1.1住宅智能化的概括.........................................2
1.2智能小区的重要性.........................................4
1.3我国住宅智能安全防范系统展望.............................5
1.4论文主要工作概述.........................................5
第2章 防盗报警系统.........................................7
2.1系统概述.................................................7
2.1.1系统功能.............................................7
2.1.2系统组成.............................................8
2.2防盗报警系统的总体方案设计...............................8
2.3防盗报警系统的功能及工作过程.............................9
2.4防盗报警设备安装注意事项................................10
第3章 探测器系统构成及原理........................ 11
3.1探测器..................................................11
3.2报警控制中心............................................13
3.3报警信号传输............................................13
3.4管槽敷设................................................13
第4章 防盗报警设计................................ 14
4.1防盗探测器电路设计......................................14
4.1.1热释电红外线探测器..................................15
4.1.2微波探测器..........................................19
4.2报警器硬件设计..........................................21
4.2.1主机电路设计........................................21
4.2.2报警器时钟电路......................................22
总结...........................................................23
致谢...........................................................24
参考文献.......................................................25
前 言
随着计算机的普及和信息技术的迅猛发展,人们己不满足于传统的居住环境,对家庭及住宅小区提出了更高的要求,智能化被引入家庭及住宅小区,并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求的日见增高,体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。家庭及住宅小区智能化的定义,在国际上至今尚无一致的定义,一般认为,在现代化的城乡住宅小区内综合采用微型计算机、自动控制、通信与网络及智能卡等技术,建立一个由住宅小区综合物业管理中心与安防系统、信息通信服务与管理系统和家庭智能化系统组成的“三合一”住宅小区服务与管理集成系统,最终目的是使每一住户得到满足其要求的最佳方案。国家建设部规定,目前住宅小区应实现六项智能化要求,其中包括实行安全防范系统自动化监控管理;住宅的火灾、有害气体泄漏实行自动报警;火灾报警系统应是以烟、温及可燃气体等探测器为主体;防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测器;系统应能与计算机安全综合管理系统联网;计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。基于此项规定,住宅防盗防火系统实现智能化势在必行。
本文所要介绍的智能防盗防火报警系统,正是在智能住宅蓬勃发展的背景下,为了满足用户对安全的强烈要求,而设计并开发的。系统的首要任务是根据住宅小区的类型、使用功能及防护风险等要求,为保障小区人身财产安全,通过运用多传感器探测、双音多频远程数据传输 (DTMF)及计算机通信等技术综合形成智能报警系统,从而达到保障小区安全的目的。双音多频 (DTMF)信令的传输速度,使得它广泛应用于各种通信和控制系统中。DTMF 信号收发芯片的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器,可发出16种双音多频DTMF 信号:接收部分用于完成DTMF 信号的接收、分离和译码,并以4位并行二进制码的方式输出。当遇到盗窃、火灾等各种险情的时候,该系统可以通过电话网络自动向相关部门发出语音求救信号,从而达到保护用户生命财产的目的。
第1章 国内外研究概况
在社会信息化进程日益发展的今天,信息技术应用己渗透到人类生存、活动的各个领域,在建筑领域,人们的现代生活、工作对居住和办公的建筑环境不仅要求前言舒适健康、安全可靠、高效便利,同时还要适应信息化社会运用科技手段和设备的要求。但是经济的发展也带来了相当大的负面影响。城乡收入差距、区域收入差距进一步拉大,以及流动人口的迅速增加,社会保障制度的不健全,盗窃、抢劫等刑事案件也呈现出了增加趋势。人们越来越渴望有一个安全生活的空间。犯罪分子的作案手段越来越高明,甚至采用一些高科技的作案手段,使得以往那种以人防为主的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求。因此,人们的日常安防工作中,引入了很多高科技手段,我们称之为技术防范。因为技术防范能够及时发现各种案情,并为案件的破获提供有力的证据,所以,越来越受到人们的重视。
与此同时,随着生活水平的提高,液化石油气、管道煤气进入了更多人的住宅里,各种家用电器也得到了广泛的使用,但是,人们在享受这些现代化设施带来的便利的时候,却也增加了火灾隐患。如果一个小区实现了智能化管理,管理人员就可以快速有效地完成对小区的智能管理,诸如各种盗窃、火灾等报警数据的采集,管理中心对各种警情的及时处理等。
1.1住宅智能化的概括
智能化住宅是信息化社会的产物,住宅智能化的内容一般包括:住宅安全自动化 (SA),通信自动化 (CA),保健自动化 (HA)和管理自动化 (MA),因此也称为4A 系统。所谓智能化小区,即是通过一个高度集成的通信和计算机网络,把住宅小区安全防范系统、物业管理系统、公共服务系统、信息系统连接起来,建立集成平台与信息处理控制中心,各个系统独立运行又共享网络硬软件资源,实施智能化与最优化,为住户营造一个安全、自由、舒适的现代居家生活环境。
智能小区是在智能化住宅的基本含义中扩展和延伸出来的,小区管理最为重要的内容之一是确保住宅、住户安全。现代居住的格局,邻里之间的来往越来越少,家庭生活隐密性、封闭性越来越强。所以说,小区的安防系统和智能管理系统是现代化小区管理不可缺少的有机组成部分。考虑设备成本与集中管理的需要,可将周界报警探测系统、
住宅联网报警系统加以集成和综合,构成综合防范体系。由此,居民住宅应当设置安全防范报警系统,对火灾、盗窃、入室抢劫等做到早发现、早报警,通过社会力量和科技手段来提高家庭抵御各种意外情况的能力。
现代安防监控系统己有了新的概念,通常称为安全。
自动化SAS(Security Automation System),并与防火自动化系统FAS.(Fire Automation System) 共同构成智能建筑系统最底层的系统。目前国外发达国家己逐渐形成一个集安防、消防、医疗救护为一体的安全保障行业。安全技术防范行业真正形成行业规模是在第二次产业革命中即1950年一1971年,首先在美国、英国等国家形成,像ADEMCO(安定宝) ; VICON(维康) ; CHUBO(集宝) ; AMERICA DYNAMIC (A.D)等。60年代视频图像技术, 70年代计算机数字技术。80年代生物识别技术以及90年代国际互联网技术的应用,使安防行业得到快速发展,
西门子楼宇科技公司针对社区住宅及分散型小型建筑安全防范的实际情况,充分结合社区住户本身,最新推出一了Guarto Easy 新型安全防范系统。西门子楼宇科技公司的最新产品Guarto Easy将视频监控、音频对讲监听、防盗报警 (有线或无线连接方式) 、火灾探测、危险气体探测等多种警告方式 (声光,无线,拨号) 结合起来,对社区住宅及分散型小型建筑进行全方位的安全防范。Guarto Easy采用总线式结构,符合安防系统的暴露线路最短的原则。通过适配器可以接入各种信号 (电压,触点等) ,可以连接防盗探测器,震动探测器,气体探测器,火灾探测器,紧急按钮,门禁触点等各种探测器,能够适应各种情况。在线路上,可以接入中继器实现探测线路的延长,从而更好的适应环境。
就智能住宅中的火灾报警而言,目前出现的大型组合火灾报警系统或智能火灾报警系统,一般是根据灾前检知的光、热、烟、气、味等个别异常或是否达到某种阈值来做出判断的多阈值系统,多传感元件火灾探测器是智能型的装置,使用三种不同类型传感元件的探测器记录模拟量火拟量转换成数字信号,然后,探测器利用数值算法判定是否存在火灾危险。现在世界各国都在致力于研究和开发能早期预报火灾的火灾探测方法和设备,如利用神经网络所具有的自学习和自适应等特点,就可组成智能火灾探测系统,提高火灾探测系统的检出率,增进系统的可靠性。
1.2智能小区的重要性
在我国,小区安全防范报警系统已成为智能小区中实现安全管理的重要系统,根据我国建设部的规定,主要包括电视监控、防盗报警、求救求助、煤气泄漏报警、消防报警等内容。该系统是一种比较完善的安全防范系统,通过在可视对讲的基础上,不断扩展主机功能,增设室内分机用于接收室内各探测器的报警信号。室内分机有多个探测器接口,可接收感烟探测器、温度探测器、红外及微波探测器、煤气泄漏探测器等传来的报警信号。
我国智能住宅安防系统相对国外来讲,是有较大差距的。现在一般居民住宅的主要防盗措施仅限于防盗窗、防盗门,虽有一定的防盗作用,在灾害发生的情况下,使逃生更加困难。另外,小区安全措施不足;居民安全意识有待增强;安全防范系统也急需普及。
在我国,以北京、深圳、上海、广州等较发达的城市为龙头在近几年内也形成了一股智能化住宅热。目前,公安部、建设部均要求智能住宅小区必须具有安防系统。大连市华乐一环海花园全部住宅均设计有国内一流的家居安防系统。家居安防系统包括四部分功能:幕帘式电子栅窗、智能门禁管理、紧急呼救和误报自解除功能。该系统采用独立的不间断电源供电。当住户家居安防系统断电时,自检系统会自动向保安中心报警。保安中心计算机还会始终记录每一户住宅的家居安防系统是否处于设防状态。室内装有震动报警头 (可以检测破坏门时的震动) 、红外微波双鉴式报警头 (可以检测室内是否有人) 及报警控制器。报警控制器以MCU 为核心,可以检测两个报警头输入信号,可以设置新密码,可以接收遥控器输入信号,可以实现声、光报警或把报警信号通过电话线送到110。系统中还配备了8Ah 的充电电池,以保证在断电或电源被破坏时系统正常工作。
可以预见,智能住宅、智能小区将成为21世纪建筑业的发展主流。特别是在我国,随着人们生活水平的日益提高,住宅小区是否智能化,安防系统是否完备、可靠将成为评价住宅小区的重要指标。
1.3我国住宅智能安全防范系统展望
智能化住宅和智能小区近几年来在全球以及在中国的快速发展是信息技术发展寻找更广阔的市场结合点的必然结果,是IT 产业向传统住宅产业以及人们生活渗透的必然结果。智能化住宅和智能小区建设目标是向人们提供“方便快捷的信息通信、安全舒适的住宅环境、高效便利的物业管理”。发展智能住宅小区是住宅产业现代化的必然选择。按智能技术开发的功能和作用的不同,智能小区中报警系统应用一般体现在探测智能、监控智能和抗干扰智能三个主要方面。以火灾报警为例,探测智能是通过探测器中的微处理器进行的,它不但对火灾信号直接进行检测、分析和信号处理,而且对环境的变化可及时做出响应,并利用软件中建立的算法进行综合比较,自动调整运行参数,做出恰当的智能判断;监控智能则是由探测器中计算机自身的软件 (程序块) 来完成的,监控程序周期地运行,使系统始终保持良好的使用和维护状态。将来的火灾探测报警系统的发展方向是智能寻址式 (也称模拟量) 系统,目前欧美已有一些国家正在大力研究无线火灾探测报警系统,随着时间的推移,这种产品在我国也会发展成为主流。
如今,随着我国经济的不断腾飞,人民生活从小康向全面小康转变,大件耐用消费品己大量进入寻常百姓家,因此人们会有更强的安全意识,逐渐接受在住宅内装设质优价廉、功能完善的安全防范系统。同时人类已经进入二十一世纪,智能住宅己开始引起人们的关注。作为智能住宅的一个组成部分,安全防范系统也必将向多功能、全方位、综合性、智能化方向发展。
1.4论文主要工作概述
针对国内外的发展情况,可见住宅智能安全防范系统是我国未来智能住宅建设的重点发展方向。本课题要设计的智能住宅防盗防火报警系统是依托公共电话网做传输媒体的电话报警系统,与传统的区域报警系统相比,它具有传输距离远、硬件简单、安装方便的优点,而对于实行物业管理的居民区以及机关、事业单位的办公区则采用分户对值班室的联网方案。
本课题所设计的防盗防火报警系统符合国家建设部对普及型住宅小区的要求,实现功能包括:能对住宅的火灾、有害气体泄露等实行自动报警;还能对盗窃以及入室抢劫实行自动报警;住宅设置紧急呼叫系统;用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制;用户端自动报警装置对双音多频 (DTMF)编、译码器控制,使住宅通过电话网实现与相关部门 (小区管理中心或110/119报警台) 之间的数据交换。用户端的智能防盗防火系统包括探测器、自动报警器及输出等组成部分,并将模块化思想引入此系统,从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调。课题重点设计了前端探测器部分和自动拨号报警部分,详细分析了红外防盗探测器的工作原理,最终完成了防盗防火的自动拨号报警功能。
第2章 防盗报警系统
2.1系统概述
用物理方法和电子技术,自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为,产生报警信
号,并辅助提示值班人员发生报警的区域部位,显示可能采取的对策的系统,称为防盗
报警系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件,
就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点,便于迅速采取应急措施。
2.1.1 系统功能
防盗报警系统功能
防盗报警器采用无线/有线传输方式,技术先进、性能可靠、使用非常方便,充分
体现人性设计的特点,它的安装使用给用户和政府指挥中心带来方便与安全。
(1)防盗、若有非法入室盗窃者,立刻现场报警,同时向外发送报警信号(同时
向政府指挥中心报警,显示画面上一目了然,城市那个地方发生了警情!) 。
(2)防窃若遭遇坏人入室抢劫,可即时发送报警信号。
(3)求助可用于家中老人、小孩意外事故和急病呼救报警。
(4)防火通过烟感探测器及时探测室内烟雾,发出失火警报(同时向政府指挥中
心报警,显示画面上一目了然,城市那个地方发生了警情!)。
(5)防可燃气体中毒能够探测到煤气、液化石油气、天然气等气体的泄露,及时
报警。
(6)全自动报警一旦发生警情,主机自动循环拨打设置电话,如联网向报警中心
报警,或者发出语音报警信号。
(7)远程监听接通报警电话后可即时监听和判断室内现场动静,以便可采取行动。
(8)异地遥控主人在异地远距离通过手机或电话对家中主机进行布防或撤防等操
作。还可以部分布防,比如人在家里客厅撤防,阳台窗户布防。
(9)城市应急中心联网报警中心可以管理100万户人家,也就是说可以管理400
万人口的城市,无论这个城市的任何一户人家和公共设施需要安全的地方放生,盗窃事
件,失火事件,公共安全事件,住户主人和城市指挥中心都可以第一时间知道警情,并
采取主动措施防犯于未然。
2.1.2 系统组成
防盗报警系统有简单系统和复杂系统之分,有多个入侵探测器加上一个报警主机构成最基本的系统。若干个基本系统通过计算机构成区域性报警网络,区域性报警网络有可互联成城市综合监控系统。系统基本组成主要有各类探测器、报警开关和按钮、报警主机、处警装置等。
2.2防盗报警系统的总体方案设计
智能住宅防盗防火智能报警系统开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况,根据我国住宅建设的实际情况,以及各相关方面的协调发展状况,为满足新时期居民的居住要求,真正实现智能化报警的要求来确定的。
本防盗防火报警系统是一种新型的电子安全报警系统,该系统的设计是将电子探测、智能控制和电话通讯技术相结合,从而形成一个两级联网通讯的防盗、防火报警系统。系统总体构成包括防盗防火探测器、用户端自动报警器、自动拨号和语音电路,系统组成框图如图5-1所示。
图5-1智能住宅防盗防火报警系统组成框图
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。当出现异常情况时,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。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。
2.3防盗报警系统的功能及工作过程
智能住宅防盗防火报警系统具有以下特点和功能:
(1)系统采用模块化设计。
(2)前端报警器能够快速、准确地检测到现场的异常状态,经确认后及时通报给中央控制器。并能够可靠地进行盗情、火情报警,通过电话线拔打预先设置的1-6组电话/手机号码 (小区监控管理中心电话、用户个人电话、用户单位电话、盗警电话110、火警电话119、紧急呼救电话) ,进行语音报警。报警完毕自动回到警戒状态,等待下一次报警。
(3)用户端自动报警器可检测探测器或传输线路发生的故障 (如探头断线或掉电等) ,并可向中央控制器报告故障情况。
(4)系统开关机采用密码控制且允许修改密码,防止误报同时增加用户端自动报警器的保密性。
(5)用户端自动报警器内提供备用电源,在没有市电的情况下,交直流供电自动切换,确保系统在停电时能继续工作。
用户端的防范现场,一旦有人入侵或发生火灾等紧急情况时,与之相应的报警探测器 (各种防火、防盗及手动报警按钮等) 则立即向用户端自动报警器发出报警信号。接到警情事件后,自动报警器立即进行确认 (多次巡检中断信号) ,若50s 后无人解除警情同时警情确认无误后,进行事件的现场声 (蜂鸣器) 、光 (LED)报警,同时用户端自动报警器自动向相关部门拨打预先设置好的报警电话号码,进行语音报警。在用户端自动报警器的面板上设有LCD 显示器、键盘以及三色警灯 (LED),三色警灯分别指示火灾或红外/微波双鉴的防火防盗报警、正常工作及系统出现故障的状态,即报警灯 (红) 、工作灯 (绿) 和故障灯 (黄) 。正常时LCD 显示时间,事件发生时锁定显示当时的时间。用户端报警器同时具有探头故障报警功能,避免由于探头掉电而漏报,出现故障时点亮故障灯;如果判断探头掉线(被剪断) ,则声光报警。如果出现误触发而报警时可以通过触发延迟时间 (50s定时器) 去解除,另外用户端自动报警器还具备状态信息 (如有无交
流电、备用电池电量是否不足等) 上报的功能,可以对预设的普通电话、手提电话实现报警。 2.4 防盗报警设备安装注意事项
(1)检查探测器的安装角度、探测范围,并进行步行测试(步行指示灯测试后应关闭) ,检查室外周界报警探测装置形成的警戒的警戒范围有无盲区。
(2)检查探测器独立防拆保护功能。
(3)检查防盗报警控制器的自检功能、编程功能、布撤防及旁路功能以及报警发生时的声光显示与记录功能。
(4)当有报警联动要求时,检查报警后对应的灯光、摄像机、录像机等相关设备的联动功能。
(5) 对已建成区域性公共安全防范报警网络的地区,检查系统是否具备直接或间接联网的条件。
(6) 检查系统与计算机集成系统的联网接口,以及该系统对防盗防入侵报警的集中管理和控制能力。
第3章 系统构成及原理
防盗报警系统分别由探测器、区域控制器和报警控制中心三部分构成。其原理如以下示意图如图3-1所示。
图3-1 智能报警原理构成图
3.1探测器概述
(1)门磁开关:是探测器最基本、最简单有效的装置,常用的有微动开关、磁簧开关等,一般装在门窗上。开关可分为常开和常闭两种。常开式常处于开路,当有情况时 (如门、窗被推开) ,开关就闭合,使电路导通启动警报,这种方式优点是平时开关不耗电,缺点是如果电线被剪断或接触不良将使其失效。常闭式则相反,平常开关为闭合,异常时打开,使电路断路而报警。该方法优点是,在线路被剪断或线路有故障时会启动报警,但当罪犯在断开回路之前选用导线将其短路,就会使其失效。一般在门磁探测器中,大多数采用磁簧开关。
(2)光束遮断式探测器: (又称为主动红外探器) :能够探测光束是否被遮断的探测器,目前用得最多的是红外线对射式。由一个红外线发射器和一个接收器,以相对方式布置组成, 当非法入侵者横跨门窗或其他防护区域时,挡住了不可见的红外光束,从而引发报警。为防止非法入侵者可能利另一个红外光束来瞒过探测器,所以探测器的红外线必须先调制到指定的频率再发送出去,而接收器也必须配有频率与相位鉴别电路来判别光束的真伪或防止日光等光源的干扰。一般较多被用于周界防护探测器。
(3)被动式红外探测器: (又称热感式红外探测器) :不需要附加红外辐射光源,本身不向外界发射任何能量,而是探测器直接探测来自移动目标的红外辐射,因此才有被动式之称。任何物体,包括生物和矿物体,因表面温度都会发出强弱不同的红外线,各种不同物体辐射的红外线波长也不同,人体辐射的红外线波长是在10/um 左右,而被动式红外探测器件的探测波范围在8~14/um ,因此能较好地探测到活动的人体跨入禁区段,从而发出报警信号。被动式红外探测器按结构、警戒范围及探测距离的不同可分为单波束型和多波束型两种。单波束型采用反射聚焦式光学系统,其警戒视角较窄一般小于50o ,但作用距离较远 (可达百米) 。多波束型采用透镜聚集式光学系统,用于大视角警戒,可达90o ,作用距离一般只有几米到十几米。一般用于对重要出入口入侵警戒及区域防护。
(4) 玻璃破碎探测器:通常利用压电式拾音器,装在面对玻璃的位置。它只对高频的玻璃破碎声音进行有效的检测,不会受到玻璃本身震动的影响。目前普遍应于玻璃门、窗的防护。
(5)振动探测器:用于铁门、窗户等通道和防止重要物品被人移动的场合,以机械惯性式和压电效应式两种为主。机械惯性式是利用软簧片终端的重锤受到振动产生惯性摆动,振幅足够大时,碰到旁边的另一金属片而引起报警;压电效应式是利用压电材料振动导致机械变形而产生电气特性变化的特性,检测电路根据其特性的变化来判断振动大小并报警。由于机械式容易锈蚀,且体积较大,已逐渐由压电式替代。
(6)视频探测器: (又称为景像探测器) :多采用电荷耦合器件CCD 作为遥测传感器,通过检测被检测区域的图像变化来报警的一种装置。由于是通过检测因移动目标闯入摄像机的监视视野而引起电视图像的变化,所以又称为视频运动探测器或动目标探测报警器。视频报警器利用模拟数字转换器,把图像的像素转换成数字信号存在存储器中,然后与以后每一幅图像相比较,如果有很大的差异,说明有物体的移动。
3.2报警控制中心
能立即通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点,使于迅速采取应急措施。
智能建筑的防盗报警系统负责对建筑内外各个点、线、面和区域实行巡查报警任务,它一般由探测器、区域控制器和报警控制中心三部分组成,最底层是探测器和执行设备,负责探测非法入侵人员,有异常情况时发出声光报警,同时向区域控制器发送信息。区域控制器负责对下层探测设备的管理,同时向控制中心传送区域报警情况。通常一个区域控制器、探测器加上声光报警设备就可以构成一个简单的报警系统,但对于智能建筑来说,必须设置安保控制中心,能起到对整个防盗报警系统的管理和安防系统集成管理的作用。
(1)对设防区域的非法入侵进行实时、可靠和正确无误的报警和复核。误报警应降低到可以接受的极低限度。漏报警是绝对不允许的。
(2)为预防抢劫或人员受到威胁,系统应设置紧急报警装置和留有与110公安报警中心联网的接口。
(3)系统应能按时间、按部位、区域任意编程、设防或撤防。
3.3报警信号传输
报警信号常用编码控制,编码控制是将全部控制命令数字化 (调制) 后再传输,到控制设备后再解调,还原成直接控制量,可节约线缆。这种方式传输距离长,目前工程中采用较多。采用了较为可靠又廉价的线缆,即用非屏蔽护套软信号电缆传输。
3.4 管槽敷设
为防止电磁干扰和外电源及变频电梯等干扰,电缆应敷设在接地良好的金属管或金属桥架,以及PVC 线管敷设,同时保护线缆。
第4章 防盗报警设计
探测器电路设计是本课题电路设计的重点之一,探测器电路部分包括防盗探测器电路与防火探测器电路两大部分,其中详细设计了红外、微波及光电感烟探测电路。由多种类型传感器实现多元信号综合检测是本系统中探测电路部分的基本设计思想,多元信号检测一方面完成盗情与火情的实时监测任务,另一方面大大降低了探测器部分的误报率,提高了整个系统的可靠性和抗干扰性。
4.1防盗探测器电路设计
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4-1所示。
图4-1 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。
4.1.1热释电红外线探测器
在自然界,任何高于绝对温度 (-273°) 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。
(1)热释电效应
热释电效应是指如果使某些强介电质材料 (如钦酸钡、钛锆酸铅 (PZT)等) 的表面温度发生变化,则随着温度的上升或下降,材料表面发生极化,即表上就会产生电荷的变化,从而使物质表面电荷失去平衡,最 终电荷变化将以电压或电流形式输出。
在热释电红外探测器中有两个关键性的元件,一个是热释电红外传感器 (PTR), PTR 能将红外信号变化转变为电信号,并能对自然界中的白光信号具有抑制作用。另一个是菲涅尔透镜,菲涅尔透镜是一种由塑料制成的特殊设计的光学透镜,它用来配合热释电红外线传感器,以达到提高接收灵敏度。用菲涅尔透镜配合放大电路将信号放大60 -70db,就可以检测10-20m 处人的活动。
(2)热释点红外线探测器基本原理
热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线,可以将其转化为与人体运动速度,距离,方向等有关的低频电信号。由于传感器的电压响应度与入射光辐射变化的频率成反比,因此,当恒定的红外辐射照射在探测器上时,探测器没有电信号输出,所以恒定的红外辐射不能被检测到;而物体移动速度越快,同样的入射功率下,输出电压就会越小,只有达到报警阈值电平时,探测器才会有电压信号输出。根据该特性,选择热释电红外探测器适用于盗情信号的检测。
当人体进入警戒区,人体温度会引起环境温度辐射场的变化,通过菲涅尔透镜,热释电红外探头感应到的是人体温度与背景温度的差异信号,则在负载电阻上产生一个电信号,电信号的大小,决定于敏感元件温度变化的快慢。经过后级比较器与状态控制器产生相应输出信号Uo 。探测器原理框图如图4-2所示
图4-2 热释电红外探测器原理框图
(3)热释电红外探测器电路设计
热释电红外探测器电路采用的器件包括红外探测器专用芯片——红外传感信号处理器BISS0001、热释电红外探头RE200B(传感器) 及一些外围元件 (电阻电容) 。它的正常工作电压是+4. 5V(工作范围可在3V 到5V 之间) 。检测元件BISS0001是CMOS 数模混合专用集成电路,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。管脚排列及各点波形如图4-3和图4-4所示。
图4-3 BISS0001管脚排列图
图4-4 不可重复触发工作方式下各点波形
范文五:红外防盗报警系统设计
青岛理工大学
毕 业 论 文
题目:红外防盗报警系统设计
学生姓名: 江良猛
学生学号: 201089035 院系名称: 机电工程系 专业班级: 机电一体化 102 指导教师: 刘鸣涛
2013 年 6
月 15
日
毕业设计 (论文 ) 任务书
青岛理工大学毕业论文评阅意见表
注:1. 请按照 A 级标准,评出设计各项目的具体得分,并填写在相应项目的评分栏中; 2. 计算出总分。若总分 <60分, “="" 设计质量="">60分,><24分,建议不能提交论文评阅乃至答辩。>24分,建议不能提交论文评阅乃至答辩。>
3. 评阅意见栏不够可另附页。
摘 要
随着国民经济的发展 , 社会安全保障的需要 , 电子报警这门综合技术正在不 断地发展。 与同时, 红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分, 由于红外 线是不可见光, 因此用它进行红外探测监控, 具有良好的隐蔽性, 白天和黑夜均 能使用, 而且其抗干扰能力强。 防盗报警系统利用单片机控制技术, 自动探测发 生在布防监测区域内的侵入行为,产生报警信号,并提示发生报警的区域部位, 显示可能采取对策的系统。 一旦发生突发事件, 就能通过声光报警信号在安保控 制中心准确显示出事地点, 使于迅速采取应急措施。 本设计正是基于此, 设计了 主动式、被动式红外防盗报警系统。
本文系统地介绍了红外线防盗系统的基本原理、 组成框图, 详细地叙述了红 外技术的发展及应用,描述了各项元器件的原理及构造,并给出部分基本电路。 本文还细致地描述了利用单片机控制的软件流程、 程序设计及调试, 罗列了防盗 报警器误报的分析及解决方法。
关键词 :红外探测;单片机;声光报警
ABSTRACT
Along with the development of national economy, social security needs, electronic alarm this comprehensive technology is developing. And at the same time, infrared technology has become advanced science and technology, the important part due to the infrared is not visible light, and therefore use it for infrared detection monitoring, has the good concealment, day and night, and all can use its anti-interference ability. Anti-theft alarm system using single-chip microcomputer control technology, automatic detection occurred in protection monitoring area, have a warning signal intrusive behavior and suggest the regional parts, happened alarm display may take countermeasures system. Once, accidents, they can pass the acousto-optic alarm signal in security control center show crash site, make to quickly take emergency measures. This design was based on this, design the active and passive infrared anti-theft alarm system.
This paper introduces the basic principle of infrared alarm systems composed diagram, detailed, account of the infrared technology development and application of the various components, describes the principle and structure, and gives some basic circuit. This paper also careful to describe the microcontroller control software process, program design and commissioning, listing the alarm system misstatement analysis and solution.
Keywords : Infrared detection; microcontroller; sound-light alarm
目 录
前言 ........................................................... 1第 1 章 绪论 ................................................... 2 1.1 课题背景 ............................................... 2 1.2 目的和意义 ............................................. 3 1.3 发展现状 ............................................... 3第 2 章 红外线 ................................................. 5 2.1 红外线简介 ............................................. 5 2.1.1 红外线 ........................................... 5 2.1.2 红外辐射 ......................................... 5 2.1.3 红外辐射原理 ..................................... 6 2.2 红外技术 ............................................... 6 2.2.1 红外技术定义 ..................................... 6 2.2.2 红外技术的影响 ................................... 7 2.2.3 红外技术的发展趋势 ............................... 7第 3 章 红外探测器 ............................................. 9 3.1 红外探测器 ............................................. 9 3.2 红外探测器原理及分类 ................................... 9 3.2.1 红外探测器原理 ................................... 9 3.2.2 红外探测器分类 .................................. 10 第 4 章 主要元器件介绍 ........................................ 12 4.1 单片机 AT89C2051 ....................................... 12 4.2 电源电路 .............................................. 13 4.2.1 固定三端稳压器 .................................. 13 4.2.2 78系列应用电路 .................................. 13 4.2.3 78系统 L05 ...................................... 14 4.3 555定时器 ............................................. 14
4.3.1 555定时器简介 ................................... 14 4.3.2 555时序电路的电路结构和逻辑功能 ................. 15 4.3.3 555定时器的应用 ................................. 16 4.4 COMS反相器结构电路及其工作原理 ........................ 18 4.4.1 COMS 反相器 ...................................... 18 4.4.2 反相器 CC4069 .................................... 20 4.4.3 CC4069其他应用 .................................. 20 4.4.4 模拟声响发生器 (扬声器 ) .......................... 21 4.5 传感器组成 ............................................ 21 4.6 红外发光二极管 ........................................ 22 第 5 章 声光报警电路 .......................................... 24 5.1 555定时器组成的声光报警电路 ........................... 24 5.1.1 发射器原理 ...................................... 24 5.1.2 接收器原理图:AT89C2051红外接收电路图 ........... 24 第 6 章 单片机控制红外防盗报警系统 ............................ 26 6.1 实验装置 .............................................. 26 6.2 硬件电路 .............................................. 26 6.3 软件设计 .............................................. 28 6.4 系统调试 .............................................. 29 第 7 章 防盗报警器误报的分析与解决方法 ........................ 30 7.1 防盗报警器故障引起的误报警 ............................ 30 7.2 报警器设计引起的误报警 ................................ 30 7.3 报警器安装引起的误报警 ................................ 31 7.4 用户使用不当引起的误报警 .............................. 31 7.5 环境引起的误报警 ...................................... 31 结论 .......................................................... 33 致谢 .......................................................... 34 参考文献 ...................................................... 35
附录 A ......................................................... 36
前 言
科技发展到今天, 人们的生活中涌现出各种各样的科技产品, 各种各样的电 子产品更是花样百出、 遍及人们生活中的每一部分。 现在人们更是感觉到了科技 给人们带来的巨大发展, 科学技术作为第一生产力, 在人类社会的发展中起了很 大的推动作用, 人类从原始向先进的发展都伴随着科学的发展, 从原始的手工到 现在的智能控制都是科技发展的结果, 先进的科技能减轻人体劳动量、 能更合理 地利用时间完成任务, 可以说科技的微小发展都会给人类带来很大的好处。 当代 生活中的人们越来越感觉到了社会的飞跃发展,科技的飞速发展给人们很多实 惠、生活、学习、工作中都渗透着科技,都能明显地感受到它发展地威力。安全 防范技术是以电子技术为主体的一门综合性技术。 它的特点是灵敏度高、 反映迅 速、具有极高的准确性、可靠性、客观性及时间上的连续性。随着国民经济的发 展 , 社会安全保障的需要 , 电子报警这门综合技术也在不断地发展。
有一个安定、 和谐的家庭氛围和社会气息是人们的基本要求, 在无人看守的 家庭、银行、仓库、商店、重要财经部门等一些重要的部门实施自动监测报警的 要求就变得更必要、更重要了,它会使家庭、银行等重要部门的财产免受损失。 针对这一要求人们研制了一系列自动报警系统。报警器为人们解决了不少问题 . 但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。由于红外线是不见 光, 有很强的隐蔽性和保密性, 因此在防盗、 警戒等安保装置中得到了广泛的应 用,此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价 格低廉、 技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。 红外技术已经 成为先进科学技术的重要组成部分, 它在各领域都得到广泛的应用。 由于它是不 可见光, 因此用它作防盗监控报警器, 具有良好的隐蔽性, 白天和黑夜均能使用, 而且抗干扰能力强防盗报警系统是用物理方法或电子技术, 自动探测发生在布防 监测区域内的侵入行为,产生报警信号,并提示值班人员发生报警的区域部位, 显示可能采取对策的系统。 防盗报警系统是预防抢劫、 盗窃等意外事件的重要设 施。 一旦发生突发事件, 就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地 点,使于迅速采取应急措施。本设计正是基于此,设计了主动式、被动式红外防 盗报警系统。
第 1 章 绪论
随着经济的发展,人们对防盗、防劫、防火保安设备的需求量大大增加。针 对偷盗、抢劫、火灾、煤气泄漏等事故进行检测和报警的系统,其需求也越来越 高。 本设计运用单片机技术设计了一款新颖红外线防盗报警器。 而本设计中的输 入部分主要是各种各样的传感器。 不同类型的探测器用不同的手段探测各种入侵 行为;不同作用的传感器,也可检测出不同类型的情况。
本章节主要介绍了本设计的选题背景、目的意义、解决方法。
1.1课题背景
单片机现在已越来越广泛地应用于智能仪表、 工业控制、 日常生活等很多领 域, 可以说单片机的应用已渗透到人类的生活、 工作的每一个角落, 这说明它和 我们每个人的工作、 生活密切相关, 也说明我们每个人都有可能和有机会利用单 片机去改造你身边的仪器、产品、工作与生活环境。
红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分, 他在各领域都得到广泛的 应用。由于他是不可见光,因此用他做防盗报警监控器,具有良好的隐蔽性,白 天黑夜均可使用, 而且抗干扰能力强。 这种监控报警装置广泛应用与博物馆、 单 位要害部门和家庭的防护。
当我们考虑的范围广一点:若是在小区每一住户内安装防盗报警装置。 当住 户家中无人时, 可把家庭内的防盗报警系统设置为布防状态, 当窃贼闯入时, 报 警系统自动发出警报并向小区安保中心报警。 周界报警系统:在小区的围墙上设 置主动红外对射式探测器, 防止罪犯由围墙翻入小区作案, 保证小区内居民的生 活安全。
有的防盗报警系统还连有上位机。 将探测器发回的现场信号按防区的类型与 主机的工作状态 (布防、 撤防 ) 作出逻辑判断, 进而发出报警。 一个防盗系统的功 能主要体现在报警主机的功能上。
1.2目的和意义
随着社会的不断进步和科学技术不断发展,人们生活水平得到很大的提高, 对私有财产的保护手段在不断的增强, 对防盗设施的智能化提出了新的要求。 本 设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。 它在以前 的防盗器基础上进行了很大的改进, 由于使用了单片机做信号处理器, 不但可以 用于单一的住宅区,也可以用于较大规模住宅区的防盗系统。它的工作性能好, 不易出现不报和误报现象,安全可靠。
在我国, 目前市面上报警器主要有压力触发式防盗报警器开关电子防盗报警 器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器, 但这几种比较常见的报警器都存 在一些缺点。 本系统采用了人体热释电红外传感器, 在人体探测器领域中, 被动 式热释电红外探测器因其价格低廉、制作简单、成本低,安装比较方便,防盗性 能比较稳定,灵敏度高、安全可靠等特点,备受广大家庭用户的欢迎。而且防盗 器安装隐蔽,不易被盗贼发现。
1.3发展现状
目前, 国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌, 如:早期的美国安定 保、 C&K、日本艾礼富、以色列 EL 等,近几年进入中国市场的加拿大枫叶、德国 博世、美国 GE 等,这些厂商无论是在资金和技术上,都具备很强的优势,对国 内厂商的发展形成巨大的竞争压力; 国内防盗报警产品厂商发展时间比较短, 真 正取得长足发展也是在 2000年以后,特别是在 2004年国内有些厂商迅速成长, 投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。但是与国外厂商相比还有很大差距。 现阶段, 大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌, 其中, 安装的 国外产品主要来自美国、 日本和韩国, 这三个国家的产品占据我国报警市场的近 80%的市场份额。这主要是因为,在产品供给市场上,绝大部分国外品牌来自美 国和日韩, 防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟, 产品功能稳定、 性能 完善,再加上进入我国是时间较早,所以在我国市场上占有相当大的份额。 现阶段国内使用的各类防盗、 保安报警器基本都是以超声波、 主动式红外发 射和接收以及微波等技术为基础。 而这里所涉及的被动式报警器则采用了美国的
传感元件—热释电传感器。 这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐 射的红外线, 并将其转变为电压信号, 同时它还能鉴别出运动的生物与其它非生 物。 随着国家智能化小区建设的推广, 防盗系统已成为智能小区的必需设备。 利 用单片机控制技术和无线网络技术,开发一种具有联网功能的智能无线防盗系 统,并开发相关的传感器。采用无线数据传输方式,不需重新布线,特别适用于 已装修用户及布线不方便的场合。
系统的信号发射部分主要采用热释电红外传感器, 目前红外传感器有热释电 型和量子型两种。其中热释电型是基于温度测量的工作方式。一般采用 LiTaO3作为热释电材料,它在温度限定范围内稳定性好且价格低廉。 LiTaO3热释电材 料处于自发极化状态。 当红外线入射吸收后, 结晶的温度改变, 自发极化也发生 变化结晶表面的电荷变得不平衡。 把这种不平衡电荷以电压变化的形式取出, 便 可检测红外线。 因此, 热释电材料只有在温度变化时才产生电压。 如果红外线一 直照射,无不平衡电荷,电压的变化为零。没有红外线照射时,结晶表面电荷同 样呈现为不平衡状态。 热释电红外传感器因红外线照射 (或遮挡 ) 而产生 (或失去 ) 热量才有输出,因此,从原理上讲,它和波长没有什么关系,但应选用合适测定 波长的滤光器作为窗口材料,才能实现其应有的功能。
量子型红外传感器的特点是检测灵敏度高, 响应速度快, 响应的灵敏度与波 长有关。
信号接收部分采用的是 AT89C2051单片机, 现在常规的单片机普遍都是将中 央处理器 (CPU)、随机存取数据存储 (RAM)、只读程序存储器 (ROM)、并行和串行 通信接口,中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的 单片机集成了如 A/D转换器、 PMW(脉宽调制电路 ) 、 WDT(看门狗 ) 、 有些单片机将 LCD(液晶 ) 驱动电路都集成在单一的芯片上, 这样单片机包含的单元电路就更多, 功能就越强大。 甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做, 制造出具有自 己特色的单片机芯片。
此外, 现在的产品普遍要求体积小、 重量轻, 这就要求单片机除了功能强和 功耗低外,还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式,其中 SMD(表面封装 ) 越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。
第 2 章 红外线
2.1红外线简介
2.1.1红外线
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由德国科学家霍胥尔于 1800年发现,又称为红外热辐射 , 他将太阳光用三棱镜分解开,在各种不同颜色 的色带位置上放置了温度计, 试图测量各种颜色的光的加热效应。 结果发现, 位 于红光外侧的那支温度计升温最快。红外线具有:1. 有热效应 2. 穿透云雾的能 力强因此得到结论:太阳光谱中, 红光的外侧必定存在看不见的光线, 这就是红 外线。 也可以当作传输之媒界。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线, 波长为 0.75~1000μm 。红外线可分为三部分,即近红外线,波长为 0.75~1.50μm 之 间;中红外线,波长为 1.50~6.0μm 之间;远红外线,波长为 6.0~l000μm 之间。“ 555”时基集成电路 A1与外围元件构成了自激多谐振荡器 , 其振荡频率 约为 30kHz, 占空比为 1:10?远红外线的功能简介。
2.1.2红外辐射
红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波 (电磁辐射 ) 。 1666年,英 国物理学家 I. 牛顿发现,太阳光经过三棱镜后分裂成彩色光带──红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫。 1800年,英国天文学家 F.W. 赫歇耳在用水银温度计研究太阳 光谱的热效应时, 发现热效应最显著的部位不在彩色光带内, 而在红光之外。 因 此, 他认为在红光之外存在一种不可见光。 后来的实验证明, 这种不可见光与可 见光具有相同的物理性质 , 遵守相同的规律 , 所不同的只是一个物理参数──波 长。这种不可见光称为红外辐射,又称红外光、红外线。
17~18世纪,许多物理学家认为,光 (包括红外光和紫外光 ) 具有波动的性 质 , 有一定的传播速度 , 波长是它的特征参数并可以测量。 可见光的彩色不同, 反 映了它们的波长不同。 紫光的波长最短, 红光的波长最长, 红外辐射的波长则更 长,紫外光的波长比紫光更短。 1864年,英国物理学家 J.C. 麦克斯韦从理论上
总结了当时已有的电磁学规律 , 提出了存在电磁波的可能性 , 它的传播速度可用 纯电学量计算出来。后来的实际测量证明,其传播速度就是光速。因而猜想,光 波就是电磁波。 1887年,德国科学家 H.R. 赫兹用实验证实了这一猜想。已知带 电体受到扰动就发射出电磁波。 扰动越强烈, 发射出电磁波的能量就越大, 波长 就越短。
2.1.3红外辐射原理
在某些应用现场, 检测器要接触被测物是不实际或者是不可能的。 而红外检 测器可以在短时间内远距离测量温度, 因此在某些情况下它是非常实用的。 辐射 原理 所有的物体都是由不断震动的原子构成的,高能量的原子震动频率越高。 所有微粒的震动,包括这些原子,生成电磁波谱。物体的温度越高,它的震动就 越快, 因此光谱的辐射能量就越高。 结果, 所有物体都不停的以自身的波长频率 向外辐射, 而其波长和频率又取决于物体自身的温度和它的光谱比辐射率。 视觉 范围比率和到直径距离的比率 视觉范围是指仪器操作的角度,它是由该个体的 视度所决定的。 视觉范围是仪器和目标物距离与目标物直径的比率。 目标物越小, 你就应该靠它更近一些。 当目标物的直径很小时, 那么将温度计靠目标物近一些 就显得很重要, 这样可以确保只是在测量该目标物, 而不包括周围环境。 视度操 作 D :S 是指视点直径距离的比率,它包括目标物前面最大限度接受辐射的 90%。 激光可视激光点是用来显示测量区域的点,而不是散发出某种东西要测量。
2.2红外技术
2.2.1红外技术定义
红外技术是研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。 红外技术的内容包含四个主要部分:
1. 红外辐射的性质,其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的 分布;辐射在媒质中的传播特性 --反射、折射、衍射和散射;热电效应和光电效 应等。
2. 红外元件、部件的研制,包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤 光电等。
3. 把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械。
4. 红外技术在军事上和国民经济中的应用。由此可见,红外技术的研究涉 及的范围相当广泛,既有目标的红外辐射特性,背景特性,又有红外元、部件及 系统;既有材料问题,又有应用问题。与红外线相关的技术还有:探测技术 ; 精 确制导技术 ; 光电子技术;先进材料技术。
2.2.2红外技术的影响
物理学的研究告诉我们,在自然界中,任何温度高于绝对零度 (0°K 或 -273℃ ) 的物体都在向外辐射各种波长的红外线,物体的温度越高,其辐射红外 线的强度也越大。 我们根据各类目标和背景辐射特性的差异, 就可以利用红外技 术在白天和黑夜对目标进行探测、 跟踪和识别, 以获取目标信息。 在现代战争中, 获取战场信息的优势已经成为掌握战争主动权的关键, 红外技术是从空中和空间 获取战场信息的关键技术之一, 因此, 许多国家均投入很大的人力和物力去研究 红外技术,并将其广泛地应用于军事领域,并产生巨大影响。
红外技术已成为军事目标的侦察、 监视、 预警与跟踪的重要手段。 一切军事 目标,如海洋中的舰船、地面部队行动及各种装备、空中的飞机、导弹,都散发 热量, 发出大量的红外辐射。 利用红外技术装备, 就可以从空中和空间对这些目 标进行侦察、 监视与跟踪。 如侦察卫星依靠红外成像设备和多光谱仪可以白天黑 夜地获取大量的军事情报。装有红外探测器的导弹预警卫星从 70年代以来,一 直监视着世界各国的弹道导弹发射, 为国家及军事指挥部门提供警报, 如目前美 国国防支援计划中的预警卫星在几十秒钟内,就可以鉴别来袭导弹的发射和方 向,据说将来美国的天基红外系统可在 20秒内,提供有关导弹发射和方向方面 的精确信息,为拦截来袭导弹提供宝贵的预警时间。
2.2.3红外技术的发展趋势
红外技术的发展关键在于红外材料的研制、 红外设备的制冷、 红外设备向更 长波段发展、红外焦平面阵列器件的研制和红外设备与数据处理设备的结合等。 红外技术的发展以红外探测器的发展为标志, 可以从红外探测器的发展来推断其 发展趋势。
1. 红外焦平面器件发展到高密度、 快响应、 元数达到 106— 108元以上的大
规模集成器件, 由二维向三维多层次结构发展, 在应用上就可以实现高清晰度热 像仪,极大地缩小整机体积,增强功能。
2. 双色、多色红外器件的发展使整机可同时实现不同波长的多光谱成像探 测,成倍扩大系统信息量,成为目标识别和光电对抗的有效手段。
3. 探测器在焦平面上实现神经网络功能,按程序进行逻辑处理,使红外整 机实现智能化。
4. 提高探测器工作温度,高性能室温红外探测器和焦平面器件是发展重点 之一,不需要制冷器,将会使整机更精巧、更可靠,从而实现全固体化。 5. 提高成品率,降低价格。
第 3 章 红外探测器
3.1红外探测器
红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。 要察觉这种 辐射的存在并测量其强弱, 必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。 一般 说来,红外辐射照射物体所引起的任何效应,只要效果可以测量而且足够灵敏, 均可用来度量红外辐射的强弱。 现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光 电效应。 这些效应的输出大都是电量, 或者可用适当的方法转变成电量。 一个红 外探测器至少有一个对红外辐射产生敏感效应的物体, 称为响应元。 此外, 还包 括响应元的支架、 密封外壳和透红外辐射的窗口。 有时还包括致冷部件、 光学部 件和电子部件等。
从目前应用的情况来看, 红外探测有如下几个优点:环境适应性优于可见光, 尤其是在夜间和恶劣天候下的工作能力; 隐蔽性好, 一般都是被动接收目标的信 号, 比雷达和激光探测安全且保密性强, 不易被干扰; 由于是目标和背景之间的 温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测, 因而识别伪装目标的能力优于可 见光;与雷达系统相比,红外系统的体积小,重量轻,功耗低;由于红外探测技 术有其独特的优点从而使其在军事国防和民用领域得到了广泛的研究和应用, 尤 其是在军事需求的牵引和相关技术发展的推动下, 作为高新技术的红外探测技术 在未来的应用将更加广泛, 地位更加重要。 红外探测器是将不可见的红外辐射能 转变成其它易于测量的能量形式的能量转化器, 作为红外整机系统的核心关键部 件,红外探测器的研究始终是红外物理与技术发展的中心。
3.2红外探测器原理及分类
3.2.1红外探测器原理
红外探测器是一种辐射能转换器, 主要用于将接收到的红外辐射能转换为便 于测量或观察的电能, 热能等其他形式的能量。 根据能量转换方式, 红外探测器
可分为热探测器和光子探测器两大类。 热探测器的工作机理是基于入射辐射的热 效应引起探测器某一电特性的变化, 而光子探测器是基于入射光子流与探测材料 相互作用产生的光电效应, 具体表现为探测器响应元自由载流子 (即电子和 /或空 穴 ) 数目的变化。由于这种变化是由入射光子数的变化引起的,光子探测器的响 应正比于吸收的光子数。 而热探测器的响应正比与所吸收的能量。 热探测器的换 能过程包括:热阻效应,热伏效应,热气动效应和热释电效应。光子探测器的换 能过程包括:光生伏特效应,光电导效应,光电磁效应和光发射效应。探测器已 经有了 20多年的发展历史,但是基于探测器本身的原理,目前还存在很多不尽 人意的地方。 例如, 被动红外探测器受外界环境的影响就比较大, 当外界温度较 高,接近人体温度时,就容易发生误报现象;而当温度较低时,探测器则可能因 为感应不到人体的存在又发生漏报的情况; 另外被动红外入侵探测器还无法分清 人的移动、微风、空调的运转以及小动物的活动,容易发生误报现象。
3.2.2红外探测器分类
红外探测器制备涉及物理、材料、化学、机械、微电子、计算机等多学科, 是一门综合科学。 热探测器吸收红外辐射后, 温度升高, 可以使探测材料产生温 差电动势、电阻率变化,自发极化强度变化,或者气体体积与压强变化等,测量 这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。 分别利用上述不 同性能可制成多种热探测器:
1. 液态的水银温度计及气动的高莱池 (Golay cell):利用了材料的热胀冷 缩效应。
2. 电偶和热电堆:利用了温度梯度可使不同材料间产生温差电动势的温差 电效应。
3. 石英共振器非制冷红外成像列阵:利用共振频率对温度敏感的原理来实 现红外探测。
4. 测辐射热计:利用材料的电阻或介电常数的热敏效应—辐射引起温升改 变材料电阻—用以探测热辐射。 因半导体电阻有高的温度系数而应用最多, 测温 辐射热计常称“热敏电阻”。另外,由于高温超导材料出现,利用转变温度附近 电阻陡变的超导探测器引起重视。如果室温超导成为现实,将是 21世纪最引人 注目的一类探测器;
5. 热释电探测器:有些晶体,如硫酸三甘酞、铌酸锶钡等,当受到红外辐 射照射温度升高时, 引起自发极化强度变化, 结果在垂直于自发极化方向的晶体 两个外表面之间产生微小电压,由此能测量红外辐射的功率。
6. 光子探测器:光子探测器吸收光子后,本身发生电子状态的改变,从而 引起内光电效应和外光电效应等光子效应, 从光子效应的大小可以测定被吸收的 光子数。
7. 光电导探测器:又称光敏电阻。半导体吸收能量足够大的光子后,体内 一些载流子从束缚态转变为自由态, 从而使半导体电导率增大, 这种现象称为光 电导效应。利用光电导效应制成的光电导探测器分为多晶薄膜型和单晶型两种。 8. 光伏探测器:主要利用 p-n 结的光生伏特效应。能量大于禁带宽度的红 外光子在结区及其附近激发电子空穴对。 存在的结电场使空穴进入 p 区, 电子进 入 n 区, 两部分出现电位差, 外电路就有电压或电流信号。 与光电导探测器比较, 光伏探测器背景限探测率大 40%, 不需要外加偏置电场和负载电阻, 不消耗功率, 有高的阻抗。
9. 光发射 -Schottky 势垒探测器:金属和半导体接触, 形成 Schottky 势垒, 红外光子透过 Si 层被 PtSi 吸收, 使电子获得能量跃迁至费米能级, 留下空穴越 过势垒进入 Si 衬底, PtSi 层的电子被收集,完成红外探测。
10. 量子阱探测器 (QWIP):将两种半导体材料用人工方法薄层交替生长形成 超晶格, 在其界面有能带突变, 使得电子和空穴被限制在低势能阱内, 从而能量 量子化形成量子阱。 利用量子阱中能级电子跃迁原理可以做红外探测器。 因入射 辐射中只有垂直于超晶格生长面的电极化矢量起作用, 光子利用率低; 量子阱中 基态电子浓度受掺杂限制,量子效率不高;响应光谱区窄;低温要求苛刻。
第 4 章 主要元器件介绍
4.1单片机
AT89C2051
图 4-1 AT89C2051单片机
如图 4-1所示, AT89C2051是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能 CMOS8位单片机, 片内含 2k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器 (PEROM)和 128bytes 的随机数据存储器 (RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生 产, 兼容标准 MCS-51指令系统, 片内置通用 8位中央处理器和 Flash 存储单元, 功能强大 AT89C2051单片 机 可为您 提 供许多高 性价比 的应用场合 。同时 AT89C2051的时钟频率可以为零,即具备可用软件设置的睡眠省电功能,系统的 唤醒方式有 RAM 、定时 /计数器、串行口和外中断口,系统唤醒后即进入继续工 作状态。省电模式中,片内 RAM 将被冻结,时钟停止振荡,所有功能停止工作, 直至系统被硬件复位方可继续运行。
1. 程序保密:89C2051设计有 2个程序保密位,保密位 1被编程之后,程 序存储器不能再被编程除非做一次擦除, 保密位 2被编程之后, 程序不能被读出。 2. 软硬件的开发:89C2051可以采用下面 2种方法开发应用系统。
(1) 由于 89C2051内部程序存贮器为 Flash , 所以修改它内部的程序十分方 便快捷, 只要配备一个可以编程 89C2051的编程器即可。 调试人员可以采用程序 编辑 -编译 -固化 -插到电路板中试验这样反复循环的方法,对于熟练的 MCS-51程序员来说, 这种调试方法并不十分困难。 (2) 将普通 8031/80C31仿真器的仿
真插头中 P1.0~P1.7和 P3.0~P3.6引出来仿真 205T , 这种方法可以运用单步、 断点的调试方法,但是仿真不够真实,比如, 2051的内部模拟比较器功能, P1口、 P3口的增强下拉能力等等。
4.2电源电路
4.2.1固定三端稳压器
如图 4-2所示,三端稳压器,主要有两种,一种输出电压是固定的,称为 固定输出三端稳压器, 另一种输出电压是可调的, 称为可调输出三端稳太器, 其 基本原理相同, 均采用串联型稳压电路。 在线性集成稳压器中, 由于三端稳压器 只有三个引出端子,具有外接元件少,使用方便,性能稳定,价格低廉等优点, 因而得到广泛应用。三端稳压器,主要有两种,一种输出电压是固定的,称为固 定输出三端稳压器, 另一种输出电压是可调的, 称为可调输也三端稳太器, 其基 本原理相同, 均采用串联型稳压电路。 在使用时必须注意:(VI)和 (Vo)之间的关 系, 以 7805为例, 该三端稳压器的固定输出电压是 5V , 而输入电压至少大于 7V , 这样输入 /输出之间有 2-3V 及以上的压差。使调整管保证工作在放大区。但压 差取得大时,又会增加集成块的功耗,所以,两者应兼顾,即既保证在最大负载 电流时调整管不进入饱和, 又不致于功耗偏大。 另外一般在三端稳压器的输入输 出端接一个二极管, 用来防止输入端短路时 , 输出端存储的电荷通过稳压器 , 而损 坏器件。
图 4-2 串联型稳压电路原理图
4.2.278系列应用电路
提高输电压的电路
如图 4-3所示,其中 I1为三端稳压器的静态工作电流,其值变化不大,一 般在 5mA 左右,最大 8mA ,由于稳压作用,所以输出端为 5V ,也就是 R1两端为 5V ,流过电流 I2=5/R1, I2加上 I1流过 R2,所以 R2两端的电压为 (I1+I2)*R2, 最后两个电阻两端的电压加起来就是,输也电压 UO 。
4.2.378系统 L05
三端稳压器的通用产品有 78系列 (下电源 ) 和 79系列 (负电源 ) , 输出电压由 具体型号中的后面两个数字代表,有 5V , 6V , 8V , 9V , 12V , 15V , 18V , 24V 等 档次。 输出电流以 78(或 79) 后面加字母来区分。 L 表示 0.1A,M 表示 0.5A , 无字 母表示 1.5A ,如 78L05表
图 4-3 78L05管脚图引脚图
4.3555定时器
4.3.1555定时器简介
如图 4-4所示, 555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器 件。一般用双极性工艺制作的称为 555,用 CMOS 工艺制作的称为 7555,除单定 时器外,还有对应的双定时器 556/7556。 555 定时器的电源电压范围宽,可在 4.5V~16V工作, 7555可在 3~18V工作,输出驱动电流约为 200mA ,因而其输出 可与 TTL 、 CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555定时器成本低,性能可靠,只需要
外接几个电阻、 电容, 就可以实现多谐振荡器、 单稳态触发器及施密特触发器等 脉冲产生与变换电路。 555定时器有二个比较器 A1和 A2,有一个 RS 触发器, R 和 S 高电平有效。 三极管 VT1对清零起跟随作用, 起缓冲作用。 三极管 VT2是放 电管, 将对外电路的元件提供放电通路。 比较器的输入端有一个由三个 5kW 电阻 组成的分压器,由此可以获得 0和 1两个分压值,一般称为阈值。 555定时器的 1脚是接地端 GND , 2脚是低触发端 TL , 3脚是输出端 OUT , 4脚是清除端 Rd , 5脚是电压控制端 CV , 6脚是高触发端 TH , 7脚是放电端 DIS , 8脚是电源端 VCC 。 555定时器的输出端电流可以达到 200mA ,因此可以直接驱动与这个电流数值相 当的负载,如继电器、扬声器、发光二极管等。
图 4-4 555定时器内部框图
4.3.2555时序电路的电路结构和逻辑功能
图 4-5 555时基电路的电路结构和引脚图
如图 4-5所示,为 555时基电路的电路结构和 8脚双列直插式的引脚图, 由图可知 555电路由电阻分压器、电压比较器、基本个部分组成。
1脚:GND(或 Vss) 外接电源负端 VSS 或接地,一般情况下接地。
8脚:VCC(或 VDD) 外接电源 VCC ,双极型时基电路 VC 型时基电路 VCC 的范 围为 3~18V 。一般用 5V 。
3脚:OUT(或 Vo) 输出端。
2脚:TR 低触发端。
6脚:TH 高触发端。
4脚:R 是直接清零端。 当 R 端接低电平, 则时基电路不工作, 此时不论 TR 、 TH 处于何电平,时基电路输出为“ 0” ,该端不用时应接高电平。
5脚:CO(或 VC) 为控制电压端。 若此端外接电压, 则可改变内部两个比较器 的基准电压, 当该端不用时, 应将该端串入一只 0.01μF 电容接地, 以防引入干 扰。
7脚:D 放电端。该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。电 阻分压器由三个 5k Ω的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器 C1、 C2提供参 考电压,比较器 C1的参考电压为 2/3Vcc,加在同相输入端,比较器 C2的参考 电压为 1/3Vcc,加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放 C1、 C2组 成。高电平触发信号加在 C1的反相输入端,与同相输入端的参考电压比较后, 其结果作为基本 RS 触发器 R 端的输入信号; 低电平触发信号加在 C2的同相输入 端,与反相输入端的参考电压比较后,其结果作为基本 RS 触发器 S 端的输入信 号。基本 RS 触发器的输出状态受比较器 C1、 C2的输出端控制。
4.3.3555定时器的应用
555组成的定时电路图 4-6所示。
图 4-6 555组成的定时电路图
2. 构成多谐振荡器
如图 4-7所示,由 555定时器和外接元件 R1、 R2、 C 构成多谐振荡器,脚 2与脚 6直接相连。 电路没有稳态, 仅存在两个暂稳态, 电路亦不需要外接触发信 号,利用电源通过 R1通 R1、 R2向 C 充电,以及 C 通过 R2,以及 C 通过 R2向放 电端放电, 使电路产生振荡。 电容 C 在充电和放电, 从而在输出端得到一系列的 矩形波,对应的波形如图 4-10所示。
图 4-7 构成多谐振荡器图
图 4-8 多谐振荡器的波形图
输出信号的时间参数是
t
w1
=0.7(R1+R2) C (4-1)
t
w2
=0.7R2C (4-2)
其中, t w1 为 VC 由 1/3V
CC
上升到 2/3V
CC
所需的时间, t
w2
为电容 C 放电所需的
时间。
外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性, 555定时器配以少量的元件 即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。 因此, 这种形式的多 谐振荡器应用很广。
3. 组成占空比可调的多谐振荡器
电路如图 4-9, D1、 D2用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径 (充电时 D1导通, D2截止;放电时 D2导通, D1截止 ) 。
图 4-9 555构成占空比可调的多谐振荡器
可见,若取 R A =R
B
,电路即可输出占空比为 50℅的方波信号。
4.4COMS 反相器结构电路及其工作原理
4.4.1COMS 反相器
如图 4-10所示 CMOS 反相器由两个增强型 MOS 场效应管组成, 其中 V1为 NMOS 管,称驱动管, V2为 PMOS 管,称负载管。 NMOS管的栅源开启电压 UTN 为正值, PMOS 管的栅源开启电压是负值,其数值范围在 2~5V之间。为了使电路能正常工 作, 要求电源电压 UDD >(UTN+|UTP|)。 UDD 可在 3~18V之间工作, 其适用范围较 宽。
图 4-10 CMOS反相器
工作原理:
(1) 当 UI=UIL=0V时, UGS1=0,因此 V1管截止,而此时 |UGS2|>|UTP|,所 以 V2导通,且导通内阻很低,所以 UO=UOH≈ UDD , 即输出为高电平。
(2) 当 UI=UIH=UDD时, UGS1=UDD>UTN , V1导通,而 UGS2=0<|utp|,因此 v2截止。此时="" uo="UOL≈" 0,即输出为低电平。="" 可见,="" cmos="" 反相器实现了逻辑非="">|utp|,因此>
CMOS 反相器的主要特性:
CMOS 反相器的电流传输特性如图 4-11所示
图 4-11 COMS反相器的电流传输特性
在 AB 段由于 V1截止, 阻抗很高, 所以流过 V1和 V2的漏电流几乎为 0。 在 CD 段 V2截止,阻抗很高,所以流过 V1和 V2的漏电流也几乎为 0。只有在 BC 段, V1和 V2均导通时才有电流 iD 流过 V1和 V2,并且在 UI=1/2UDD附近, iD 最大。
4.4.2反相器 CC4069
如图 4-12所示, CC4069由六个 COS/MOS反相器电路组成。 此器件主要用作 通用反相器,即用于不需要中功率 TTL 驱动和逻辑电平转换的电路中。 CC4069提供了 14引线多层陶瓷双列直插 (D), 熔封陶瓷双列直插 (J), 塑料双列直插 (P)和陶瓷片状载体 (C)4种。
图 4-12 反相器 CC4069
4.4.3CC4069其他应用
CC4069构成的低成本积分器
如图 4-13所示,为低成本积分电路。积分器一般都是用运算放大器构成, 但用 CMOS 反相器 CC4069也可构成积分器,并且其效果较好,成本非常低。用 CMOS 门组成积分器是利用它的线性区具备放大这一特点。电路中 R1和 R2可以 改变,以适应频率和幅度的要求。两个 0.1μF 的电容作补偿用,防止产生不必 要的振荡。 集成电路也可采用其他反相形式的门电路, 但必须是不带缓冲, 即单 级的门。
图 4-13 CC4069构成的低成本积分器
4.4.4模拟声响发生器 (扬声器 )
图 4-14是由两个多谐振荡器构成的模拟声响发生器。 左侧振荡器Ⅰ的振荡 频率较低 (整定元件为 RA1、 RB1、 C1) 比如 2Hz ; 右侧的振荡器Ⅱ的振荡频率较高 (整定元件为 RA2、 RB2、 C2) 比如为 1kHz 。由于低频振荡器Ⅰ的输出端 3接到高 频振荡器Ⅱ的复位端 4,故当振荡器Ⅰ的输出电压 uo1为高电平时,振荡器Ⅱ就 振荡;当 uo1为低电平时,振荡器Ⅱ停止振荡,从而使扬声器便发出间歇声响。
图 4-14 模拟声响发声器
4.5传感器组成
传感器——能感受规定的被测量, 并按照一定的规律转换成可用输出信号的 器件或装置。 传感器的组成按其定义一般是由敏感元件、 转换元件和测量电路三 部分组成。除自源型传感器外,还需外加辅助电源,用框图表示,如图 4-15所 示。由图可知,传感器由以下部分组成:
图 4-15 传感器的组成框图
(1) 敏感元件 (预变换器 ) 。直接感受 (或响应 ) 被测量的部分。
(2) 转换元件 (变换器 ) 。 能将敏感元件感受 (或响应 ) 的被测量转换成适合于 传输和 (或 ) 测量的电信号的部分。 当输出为规定的标准信号时,则一般称为变 送器。
4.6红外发光二极管
红外发光二极管是一种把电能百接转换成红外光能的发光器件 (红外光是一 种不可见光 ) ,而且能把红外光辐射到空中。因此也称红外发射二极管。它的主 要用途是与其他电路配合, 共同构成红外线遥控系统中的发射电路。 如彩色电视 机的遥控、 音响的遥控、 空调的遥控等部是采用红外发光二极管构成的遥控电路。 红外发光二极管与普通发光二极管的主要区别是所选用的材料是砷化镓或砷铝 化镓, 而普通发光二极管所用的材料是磷砷化镓和磷镓等。 红外发光二极管所发 的光是视觉看不到的红外光, 而普通发光二极管发出的是可见光。 红外发光二极 管的封装通常采用的是环氧树脂,能看到管内的结构,同时也能提高发光效率。 管径有 φ3mm 、 φ5mm ,两种,常用的是 φ5mm 的。常用的红外发光二极管 (如 SE303.PH303) ,其外形和发光二极管 LED 相似,发出红外光。管压降约 1.4v , 工作电流一般小于 20mA 。为了适应不同的工作电压,回路中常常串有限流电阻。 发射红外线去控制相应的受控装置时, 其控制的距离与发射功率成正比。 为了增 加红外线的控制距离,红外发光二极管工作于脉冲状态,因为脉动光 (调制光 ) 的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比,只需尽量提高峰值 Ip ,就能增加红 外光的发射距离。提高 Ip 的方法,是减小脉冲占空比,即压缩脉冲的宽度 T , 一些彩电红外遥控器,其红外发光管的工作脉冲占空比约为 1/3-1/4;一些电器
产品红外遥控器,其占空比是 1/10。减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二 极管的发射距离大 大 增加。 常 见的红 外 发光二极 管,其 功率分为小 功率 (1mW-10mW)、中功率 (20mW-50mW)和大功率 (50mW-100mW以上 ) 三大类。要使红外 发光二极管产生调制光,只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。
用红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时, 受控装置中均有相应的红 外光 ---电转换元件,如红外接收二极管,光电三极管等。实用中已有红外发射 和接收配对的二级管。 红外线发射与接收的方式有两种, 其一是直射式, 其二是 反射式。 直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端, 中间相距一 定距离; 反射式指发光管与接收管并列一起, 平时接收管始终无光照, 只在发光 管发出的红外光线遇到反射物时, 接收管收到反射回来的红外光线才工作。 双管 红外发射电路,可提高发射功率,增加红外发射的作用距离。
第 5 章 声光报警电路
5.1555定时器组成的声光报警电路
5.1.1发射器原理
如图 5-1所示,它由主振电路和发送电路组成。在该电路中, k1为开关, NE555组成一个振荡频率约为 32kHz 的多谐振荡器, 由振荡器③脚输出调制脉冲 通过红外发送管向外发送。
图 5-1 发射器电路原理图
5.1.2接收器原理图:AT89C2051红外接收电路图
如图 5-2所示,该电路由 555定时器接成的一个低频多谐振荡器与单片机 at89c2051组成。其振荡频率约为 30kHz, 占空比为 1:10?远红外线???正常 情况下红外接收管收到由发送管送来的红外信号后,转变为微弱的电信号, 555定时器接成了一个低频多谐振荡器, 其控制电压输入端 5脚与单片机 AT89C2051的 P3.7脚相连,受 P3.7脚输出的高低电平间隔 1S 的脉冲信号控制。当 P3.7为高电平时控制电压 Uco 较高, 阈值电压 UT+(=Uco)和 UT-=(1/2Uco)也较高; 当 P3.7为低电平时 UT+和 UT-也较低。当 P3.7=0时, 555输出脉冲的振荡频率高。
该输出脉冲经过隔直电容 C8加到扬声器上,扬声器将交替发出高、低不同的两 种叫声。时, P3.7脚输出的高低电平间隔 1S 的脉冲信号经电阻 R8加到红色发 光二极 VD13上, VD13将闪烁发光。达到声光同时报警的效果。
图 5-2 接收器电路原理图
第 6 章 单片机控制红外防盗报警系统
6.1实验装置
变压器 (+5V)、 0.1uF 无极性电容、 0.5A 保险管、 0.33uF 无极性电容、 1K 电 6.0MHz 晶铮、 20uF 无极性电容、 30pF 无极性电容 (3个 ) 、 78L05三端稳压管、 AT89S2051单片机、 100K 电阻、 270电阻、 470电阻、 470uF 极性电容、 555定时 器、 2000uF 极性电容扬声器、 CMOS6反相器 CC4069、 30uF 极性电容、红色发光 二极 IN4007二极管 (4个 ) 、红外线发射 (接收 )(对 10K 电阻 (7个 ) 、 PCB 版、排 线。工具:电烙铁、容丝、钳子、万能表。
6.2硬件电路
本设计具有以下特点:用当今最流行的 AT89C2051单片机控制, 体积小, 成 本低;用红外线收发管进行检测,安装隐蔽,不易被发现;探测信号采用脉冲信 号,节
能且抗干扰; 当有人试图闯入室内时, 能自动进行声光报警将该报警器原理 介绍如下:可将该电路分为以下三个部分;
1. 电源电路。 220V 交流市电经变压器 T 降压,桥式整流器 D1整流,电解 电容 C7滤波,三端稳压器 78L05稳压,最后得到整机要求的 +5V稳定直流电源。 2. 单片机系统。 U1为 AT89C2051单片机。 C1, R0, R1和复位按钮 RESET 组成手动电平复位和上电自动复位电路; C2, C3以及晶振 JT1组成时钟电路; C4, C5为 +5V电源滤波电容。 U2为 CMOS6反相器 CC4069,起驱动作用。 VD1VD6为红外发射管, 其负极端接与 P1口, P1口设置为输出状态, 当 P1口为 “ 0” 时, VD1~VD6发红外光。 VD7~VD12为红外接收管,当接收到红外光时导通, +5V电源 通过 VD7~VD12加到反相器 CC4069的输入端,经反相为低电平,这时 P3.0~P3.5为低电平。 发射管和接收管分别安装在门和窗口的适当位置, 当有人闯入时遮挡 了红外线,接收管截止,反相器输入端为低电平,这时 U1的 P3.0~P3.5为高电 平。当在一定时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时,则由 P3.7口输出报
警信号 (高低电平间隔 1S 的脉冲信号 ) 。驱动声光报警电路,进行声光报警,直 至按复位按钮 RESET 或电源开关 S1。由于红外收发管之间没有遮挡时为正常, 有遮挡时为异常,则当 P1口输出 00H 时, P3口的正常状态数据为 00H 。
3. 声光报警电路。 555定时器 U4,扬声器 BY ,普通红色发光二极管 VD13等组成声光报警电路。 其中 555定时器接成了一个低频多谐振荡器, 其控制电压 输入端 5脚与单片机 AT89C2051的 P3.7脚相连, 受 P3.7脚输出的高低电平间隔 1S 的脉冲信号控制。 当 P3.7为高电平时控制电压 Uco 较高, 阈值电压 UT+(=Uco)和 UT-(=1/2Uco)也较高;当 P3.7为低电平时 UT+和 UT-也较低。当 UT+较高时, 电容 C9充、放电的电压幅度较大,因而振荡频率较低。反之,当 UT+较低时, 电容 C9充、放电过程中电压变化幅度较小,充、放电过程完成得较快,故振荡 频率较高。即当 P3.7=1时, 555输出脉冲的振荡频率较低;当 P3.7=0时, 555输出脉冲的振荡频率高。该输出脉冲经过隔直电容 C8加到扬声器上,扬声器将 交替发出高、低不同的两种叫声。同时, P3.7脚输出的高低电平间隔 1S 的脉冲 信号经电阻 R8加到红色发光二极管 VD13上, VD13将闪烁发光。达到声光同时 报警的效果。
电路原理图如图 6-1所示。
图 6-1 总图
6.3软件设计
我们的目标是, 当检测到有人闯入时就由 P3.7口输出高低电平间隔 1S 的脉 冲信号去驱动声光报警电路, 产生声光报警。 这可通过使 P3.7口每隔 1S 取反一 次实现。而 1S 时间可通过让定时器 T0(工作于定时方式 1) 重复定时 100ms 十次 实现。用工作寄存器 R1作循环计数器,初值为 10(0AH)。采用中断方式编程, 整个软件由主程序和中断服务程序两部分构成。如图 6-2所示。
图 6-2 主程序流程图
程序清单如下:
ORG 0000H
AJMP MAIN ;转向主程序
ORG 000BH ;定时器 T0中断入口
LJMP BJ ;转向中断服务程序
ORG 0030H
MAIN :MOV SP, #50H ; 设置堆栈栈底
MOV R1, #0AH ; 设置循环计数器初值
MOV P3, #00H ;设置 P3口为正常状态
MOV P1, #00H ;使 VD1~VD6发红外光
MOV TMOD, #01H ;设 T0为定时方式 1
MOV TH0, #3CH ;设置定时 100ms 初值
MOV TL0, #0B0H
SETB EA ; CPU 开中断
SETB ET0 ;定时器 0允许中断
JS:MOV A, P3 ;监视是否有人闯入
CJNE A, #00H, LP
AJMP JS
LP:SETB TR0 ;启动 T0定时 100ms
SJMP $ ;等待定时 100ms 完成
6.4系统调试
1. 软件调试。先在 Keilc51环境中进行软件调试,再利用编程器将调试好 的程序固化到 AT89C2051单片机中。
2. 硬件调试
(1) 检查线路应焊接无误。 (2) 电源电路调试。断开负载,用万用表测量 78L05的 3脚应有 +5V电压。 (3) 先不装入 AT89C2051单片机,用短路线把 U1插座的 12脚接地, 调整 VD1和 VD7的安装位置和角度, 测量 U1插座的 2脚电压。 当 VD1和 VD7之间无遮挡时 2脚电压为 0伏,有遮挡时为 +5伏。用相同方法反 复调整其他几对红外收发管的位置和角度。使 U1插座的 3、 6、 7、 8、 9各脚的 电压符合要求。 (4) 将固化好程序的 AT89C2051插入电路中的 U1插座上,接上 电源即可工作。
第 7 章 防盗报警器误报的分析与解决方法
7.1防盗报警器故障引起的误报警
产品在规定的条件下、规定的时间内,不能完成规定的功能,称为故障。故 障的类型有损坏性故障和漂移性故障。
损坏性故障包括性能全部失效和突然失效。 这类故障通常是由元器件的损坏 或生产工艺不良 (如虚焊等 ) 造成。
漂移性故障是指元器件的参数和电源电压的漂移所造成的故障。 例如:温度 过高会导致电阻阻值的变化,此时设备表现为时好时坏。事实上,环境温度、元 件制造工艺、 设备制造工艺、 使用时间、 储存时间及电源负载等因素都可能导致 元器件参数的变化,产生漂移性故障。
无论是损坏性故障还是漂移性故障都将使系统误报警, 要减少由此产生的误 报警必须提高产品的设计水平和工艺水平, 在作系统设计的同时, 还需作可行性 设计,如冗余设计、三防设计 (防潮、防盐雾、防霉菌 ) 等。在此基础上,提高产 品制造过程的可行性,如对元器件质量的严格筛选。
7.2报警器设计引起的误报警
要减少由于器材选择不当引起的误报警, 系统设计人员要十分熟悉各种报警 器材的原理、特点、适用范围和局限性。同时还必须掌握现场环境情况、气候情 况、 电磁场强度以及照度变化等, 以便因地制宜选择报警器材。 除设备器材选择 之外, 系统设计不当还表现在设备器材安装位置、 安装角度、 防护措施以及系统 布线等方面。例如:将被动红外入侵探测器对着空调、换气扇安装时,将会引起 系统的误报警;室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护 (有遮阳罩的最 好也作防护 ) ,势必会引起系统的误报警;报警线路与动力线、照明线等强电线 路间距小于 1.5m 时,而未加防电磁干扰措施,系统亦将产生误报警。
7.3报警器安装引起的误报警
这部分问题主要表现在以下方面:
(1) 没有严格按设计要求施工。
(2) 设备安装不牢固或倾角不合适。
(3) 焊点有虚焊、毛刺现象,或是屏蔽措施不得当。
(4) 设备的灵敏度调整不佳。
(5) 施工用检测设备不符合计量要求。
解决上述问题的办法是加强施工过程的监督与管理, 尽快实行安防工程监理 制, 这很有利于提高工程质量, 减少由于施工环节造成的误报警。 报警器安装位 置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。例如:将被动红外入侵探测器对 着空调、 换气扇安装时, 将会引起系统的误报警; 室外用主动红外探测器如果不 作适当的遮阳防护 (有遮阳罩的最好也作防护 ) , 势必会引起系统的误报警; 报警 线路与动力线、照明线等强电线路间距小于 1.5m 时,而未加防电磁干扰措施, 系统亦将产生误报警。
7.4用户使用不当引起的误报警
由于用户使用不当常常会引起报警系统的误报警。 例如:未插好装有门磁开 关的窗户,夜间被风吹开;工作人员误入警戒区;不小心触发了紧急报警装置; 系统值机人员误操作; 未注意工作程序的改变等都是导致系统误报警的原因。 对 用户使用不当进行分析, 弄清错误所在, 提高使用者的水平, 可以大大降低报警 系统的误报警次数。
7.5环境引起的误报警
由于环境噪扰引起的误报警是指报警系统在正常工作状态下产生的, 从原理 上讲是不可避免的,而事实又是不需要的,属于误报警。例如:热气流引起被动 红外入侵探测器的误报警; 高频声响引起单技术玻璃破碎探测器的误报警; 超声 源引起超声波探测器的误报警等。 减少此类误报警较为有效的措施就是采用双鉴 探测器 (两种不同原理的探测器同时探测到
行的产品有:微波-被动红外双鉴器、 声控-振动玻璃破碎双鉴器、 超声波-被 动红外双鉴器等。 但是有些环境噪扰双鉴探测器却无能为力, 例如:老鼠在防范 区出没;宠物在居室内走动等。为此,科技人员又将微处理技术引进报警系统, 使其具备一定的鉴别和思考能力, 能在一定程度上判断是入侵者还是环境噪扰引 起的报警。随着传感技术、计算机技术的发展,大规模集成电路的推广应用,报 警系统智能化程度将不 断提高,环境噪扰引起的误报警现象必将随之降低。
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