基于红外检测技术的防盗报警器_精品文档.doc

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目　　录

摘要 1

引言 1

1系统总体方案设计 2

2各单元模块的方案列举与论证 2

2.1各单元模块方案列举 2

2.1.1红外检测单元 2

2.1.2开关控制单元 3

2.1.3遥控单元 3

2.1.4电源单元 3

2.2各单元模块论证与选择 4

2.2.1红外检测单元选择 4

2.2.2开关控制单元选择 4

2.2.3电机驱动单元选择 4

2.2.4遥控单元选择 5

2.2.5电源单元选择 5

3单元模块设计 5

3.1红外检测单元设计 5

3.2开关控制单元设计 6

3.3电机驱动单元设计 6

3.4遥控单元设计 8

3.5延时电路设计 10

3.6电源单元设计 10

3.7报警发声电路设计 11

4系统调试 11

4.1应用ISIS软件仿真 11

4.2硬件调试 13

4.3系统实现的功能 13

结束语 14

参考文献 15

致谢 15

作者简介 15

设计附录 16

附录A电路原理图 16

附录BPCB板图 18

附录CCS9803GP集成电路介绍 19

附录DLM567集成电路介绍 21

附录ENE555集成电路介绍 22

声明 23

基于红外检测技术的防盗报警器设计

应用电子技术教育专业　黄启发

[摘　要]随着社会的不断发展，人们对室内财产的安全要求也越来越高，而比较普遍的防盗措施是安装防盗报警装置，因此防盗报警装置的灵敏度和可靠性是非常重要的。

本设计以当前被动式红外检测技术为基础，利用具有高灵敏度和良好的抗干扰能力的热释电红外传感器构成防盗报警器的信息采集单元，再辅以机械传动装置，间歇性地带动探头在一定角度范围内往返扫描，弥补了热释电红外传感器无法检测静止的人体或者动物体的缺陷，增大了报警器的监控范围，提高了它的性能。

经过硬件制作调试，本设计的有效监控范围达到200º，检测距离达到7±1米。

得到了较高的灵敏度和准确度。

[关键词]防盗报警器；热释电；CS9803GP；NE555

DesignofTheft-proofAlarmBasedonInfraredDetectionTechnology

ApplicationofElectronicTechnologyEducationHUANGQi-fa

Abstract：

Withthedevelopmentofsociety,peoplearepayingmoreattentiontotheirindoorpropertysecurity.Inthiscase,installingananti-theftalarmdevicesinaroomistheprevalentmeasuretomeetpeople'sneed.Sosensitivityandreliabilityofanti-theftalarmdeviceareveryimportant.Thisdesignisbasedonhecurrentpassiveinfrareddetectiontechnology.Withit'shighsensitivityandagoodanti-disturbancecapacitytheauthordesignedaburglaralarmofinformationcollectionunitbypyroelectricinfraredprobe,supplementedbymechanicaltransmission,intermittentledtheprobescanwithinanangle,madeupthedefectsofpyroelectricinfrareddetectionprobecannotscanstaticoranimalbodyandincreasethescopeofalarmmonitoring,improveditsperformance.Afterthecommissioningofhardware,detectionrangeofthedesignisupto200º,detectingdistanceto7±1m.Havegothighsensitivityandaccuracy.

Keywords:

theft-proofalarm;pyroelectric;cs9803gp;ne555

引言

红外线防盗报警器是当前使用得比较普遍的报警器之一，它以其灵敏度高、价格实惠，受到了广大用户的欢迎。

但是使用每一种红外线传感器都有其不足之处，如抗干扰能力弱、误报漏报现象严重等，可靠性不够高。

为了能够提高红外报警装置的工作可靠性，本设计基于热释电红外检测方式设计一个室内红外防盗报警器，要求实现的功能有：

（1）开机后延时1分钟开启报警系统；

（2）具有足够的响应灵敏度，可以识别外界持续噪声干扰；（3）当监控过程中有人进入红外探头的扫描范围时，警示灯亮起，发声电路发出报警声；（4）当人又离开室内，一段时间后自动停止报警；（5）当主人需要进入房间时可以使用配备的遥控器使防盗器进入开机延时状态，可以在这段时间内进入房间关闭防盗报警器电源。

1　系统总体方案设计

红外报警系统的信息采集单元必须能够灵敏的感应到其检测范围内的红外线强度信息的变化，将红外线强度信息的变化转换成电压值的变化，信号处理单元将电压信号放大并传输到控制单元，控制单元被触发，驱动发声电路以及继电器，从而达到报警目的；再在控制单元添加遥控接收电路，以便于用户在进入报警系统的检测范围内前关闭报警声音电路。

通过以上分析，可画出系统总体方案框图，如图1所示。

图1　系统总体框图

2　各单元模块的方案列举与论证

2.1　各单元模块方案列举

2.1.1　红外检测单元

由于本系统的设计目的是以环境中红外线强度变化这一信息参数来实现的，所以红外线检测以及其信号处理单元就成为了本系统的核心。

整个系统的灵敏度、稳定性等参数都直接受到此单元的影响，所以采用何种红外检测装置是一个关键问题。

方案一：

采用主动式红外检测探头。

该探头本身包含有一个红外线发射装置和一个接收装置，在探头正常工作时，其中的发射装置向外发射出红外光线，当其监测范围内没有障碍物的时候，探头接收端接收不到发送端发射出的红外光线，红外接收管截止；当有障碍物进入探头的监测范围时，探头中发射装置发射出来的红外光被障碍物反射回去，使接收管能够接收到反射回来的红外光线，接收管导通。

[1]

方案二：

采用热释电红外探头来检测。

因为正常情况时人体会发出波长在10微米左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射出来的红外线而进行工作的。

当人体进入热释电红外探头的监测区域时，因人体温度与环境温度有明显差别，当传感器检测到环境有温度变化时就会输出一定电压值；若无人或动物进入检测区，或者在探头监测区域内保持静止，则环境温度没有变化，传感器就不会有输出，所以这种传感器适合用于检测运动的人或者动物。

[1]

2.1.2　开关控制单元

当传感器信号被处理完毕后需要用检测单元的输出信号去触发后级的报警装置，如警示灯、报警声电路等，需要一些电子电路来将红外信息处理单元和后级报警装置有机的联系在一起，才能实现自动报警。

方案一：

使用可控硅作为开关，当红外信息处理单元输出高电平时，可控硅被触发导通从而使后级报警电路导通报警。

方案二：

使用继电器作为开关，利用红外信息处理单元的输出信号控制继电器，利用继电器内的各组开关的通断来控制后级报警装置。

2.1.3　遥控单元

当用户需要进入本装置的监控区域时，为了不触发报警装置报警，可以使用遥控器关闭报警发声电路。

方案一：

使用无线电遥控，设计一对发射频率和接收频率相同的无线电发射电路和接收电路，发射电路可以随身携带。

当接收电路接收到发射端发送过来的的无线电信号时，输出控制信号，用于屏蔽报警电路。

方案二：

使用红外线遥控，将集成红外接收管安装于本报警装置中，当其接收到发射管发送过来的红外光信号时，改变其输出电平，利用此特性去控制报警电路。

2.1.4　电源单元

方案一：

采用阻容降压，再经过整流、稳压、滤波电路处理，由此从市电中获取本报警系统的工作电压，这样可以省略相对大体积的变压器。

方案二：

采用变压器获取电压，再经过稳压滤波处理，获取本装置的工作电压。

2.2　各单元模块论证与选择

以上列举了各设计单元的设计方案，下面进行论证，并确定各单元最终的设计方案。

2.2.1　红外检测单元选择

红外检测单元是整个设计系统的核心，它的性能决定了整个系统的灵敏度和稳定度。

“方案一”所提到的使用主动式红外探头，自身发出红外光线，靠检测是否有障碍物反射回红外光线来判断是否该输出触发信号。

虽然这种传感器探测可靠性比较高，但是其发出的光束较窄，因此一般的主动式探测器的探测方式是点到点，而不是一个空间范围。

如果要对一个空间进行布防，就需要有多个主动式探测器，造价较高。

而“方案二”中提到的热释电红外传感器则可以在比较宽的范围内进行监控，当使用涅菲尔光学透镜辅助聚焦时，热释电红外传感器的感应距离可达8m，检测角度可达89º，灵敏度较高，受外界干扰较小。

所以本单元选用“方案二”。

2.2.2　开关控制单元选择

使用可控硅虽然可以控制大电流，但根据可控硅的性能，其导通与关断不易控制，而且本系统中并没使用大电流器件，所以不采用可控硅作为触发开关器件。

而继电器类型多样，可集成多组开关，可以用红外检测电路输出的高电平经三极管放大后驱动。

所以本单元选择“方案二”。

2.2.3　电机驱动单元选择

因检测单元电路选用了热释电红外传感器来检测，虽然热释电红外传感器能灵敏地检测到环境中的温度变化，即人或动物身体的运动，但如果人或动物身体在传感器的监控范围中缓慢运动或者静止不动时，环境中没产生相对温度变化，此时传感器就无法检测到。

也就是说只在有热释电红外传感器与人或动物体间有相对运动的时候热释电红外传感器才能检测到。

为了使本系统能够检测到静止于传感器监控范围内的动物体，本设计增加了一个电机驱动单元，用于带动热释电红外传感器进行周期性动态扫描。

本单元采用555时基电路构成低频无稳态振荡器，用于产生占空比可调的低频方波，经过反相处理，用原信号与反相后的信号控制电桥，周期性改变通过直流电机的电流，驱动电机来回转动。

2.2.4　遥控单元选择

采用无线电遥控可以实现远距离控制，信号覆盖面广，但要设计频率匹配的发射端与接收端才可起作用，设计和调试难度大、体积较大、成本较高。

而“方案二”所提到的红外遥控方式是大多数家用电器采用的遥控方式，红外遥控系统简单实用，造价较低，遥控有效距离可达10m，基本满足本系统的功能要求。

所以选择“方案二”。

2.2.5　电源单元选择

采用阻容降压可以通过一个电阻、一个电容从市电上获取我们用电器所需要的电压，虽然是经济实惠，但是不能输出较大的电流，而且降压电路没有和市电隔离,使用也不安全。

本系统中包含有电机等需要相对大电流的元件，所以“方案一”不适用于本系统。

所以本单元选用变压器降压，经整流稳压、滤波电路处理后向系统供电。

选择好各个模块的设计方案，可画出具体的系统设计框图，如图2所示。

图2　系统具体框图

3　单元模块设计

3.1　红外检测单元设计

本系统采用RE200B热释电红外传感器，用于采集红外线信号。

以集成电路CS9803GP为核心，辅以少量的外围元件构成信息处理单元，当探头检测到环境中有红外信息变化时，