毕业设计236无线防盗报警系统的设计.docx

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毕业设计236无线防盗报警系统的设计

目录

摘要1

关键词1

1引言2

1.1防盗报警系统概述2

1.1.1报警探测器2

2、方案论证与系统总方框图5

2.1系统方框图6

3.分机电路6

3.1热释红外检测分机电路6

3.1.1集成电路HN911L7

3.1.2信号编码、发射组件FDD-58

3.2干簧管磁控传感器检测分机电路8

4主机电路9

4.1主机信号接收处理电路9

4.1.1主机信号接收处理电路10

4.1.2信号接收、解码组件JDD-511

4.2主机音频放大输出电路11

5电源电路12

5.1电源电路方案13

5.2主机电源电路13

6报警系统布、撤防电路13

6.1布、撤防电路方案13

6.2无线布、撤电路13

6.3编译码集成电路VD5026/VD502715

6.4遥控电路概述16

结语19

参考文献19

致谢20

摘要

文中主要介绍了无线防盗报警系统的设计过程，它由分机电路、主机电路、电源电路、遥控电路组成。

分机电路是对现场进行监控，一旦有入侵者，分机就向主机发射报警信号。

本设计中的分机电路最多有十五路，分机电路有两种组成方式：

热释红外传感器分机电路、干簧管磁控传感器分机电路。

主机的任务主要是对分机发射来的报警信号进行接收、处理，指示出警情所发生的地点和发出报警声。

在电源电路的设计中，分机采用电池供电，主机采用交流电源和电池进行替换供电，交流电源停电时，电源自动切换为电池供电。

遥控电路的目的是完成系统的布、撤防工作。

文中还介绍了有关的芯片的使用，并且对无线收发、遥控电路的基本组成进行了一定的描述。

关键词

传感器；无线发射；无线接收；编码；解码

Designofthewirelessguardagainsttheftandalarmsystem

Abstract:

Inthearticlemainlyintroducedthewirelesssecurityalarmsystemdesignprocess,itbytheextensiontelephoneelectriccircuit,themainengineelectriccircuit,thepowercircuit,controlsremotelytheelectriccircuittobecomposed.Theextensiontelephoneelectriccircuitiscarriesonthemonitoringtothescene,oncehastheintruder,theextensiontelephoneontothemainenginelaunchalarm.Inthisdesignextensiontelephoneelectriccircuitmosthas15groups,theextensiontelephoneelectriccircuithastwocompositionsways:

Theheatreleasestheinfraredsensorextensiontelephoneelectriccircuit,doesspringpipethemagnetismtocontrolthesensorextensiontelephoneelectriccircuit.Themainenginedutymainlyisthehalfmachinelaunchalarmcarriesonthereceive,processing,instructedthepolicesentimentoccurstheplaceandsendsoutreportstothepolicethesound.Wheninthepowercircuitdesign,theextensiontelephoneusesthebatterypowersupply,themainengineusesthealternatingcurrentsupplyandthebatterycarriesonthereplacepowersupply,thealternatingcurrentsupplypowercut,powersourceautomaticcutoverforbatterypowersupply.Controlsremotelytheelectriccircuitthegoaliscompletesthesystemthecloth,withdrawsfromadefendedpositiontowork.Inthearticlealsointroducedtherelatedchipuse,andtowirelessreceivinganddispatching,controlledremotelytheelectriccircuitthebasiccompositiontocarryonthecertaindescription

Keyword:

Sensor;Launchwirelessly;Receivewirelessly;Code;Decoding

1引言

随着物质生活的不断改善，人们对人身和财产的安全也更加关注，期盼着能够扮演看家狗作用的防盗报警系统的诞生。

同时家里存放的贵重物品越来越多，这也出现了如何保证家里的东西存放的安全的问题，因此防盗报警系统得到了广泛的使用，它在保护人民的财产方面发挥了极其重要的作用。

1.1防盗报警系统概述

防盗报警系统是在探测到防范现场有入侵者时能发出报警信号的专用电子系统，一般由探测器（报警器）、传输系统和报警控制器组成。

探测器（报警器）检测到有意外情况就产生报警信号，通过传输系统送入报警控制器发出声、光或以其他方式报警。

图1.1报警系统的组成

1.1.1报警探测器

报警器种类很多，按所探测的物理量的不同可分为微波、红外、激光、超声波、激光和振动等方式；按电信号的传输不同，又可分为无线传输和有线传输两种方式。

这里只介绍本文将用到的报警探测器。

1、红外线报警器

红外线报警器是利用红外线的辐射和接收技术构成的报警装置。

根据其工作原理又可分为主动式和被动式两种类型。

1）主动式红外报警器。

主动式红外报警器是由收、发装置两部分组成。

如图1.2所示。

发射装置向装在几米远甚至几百米远的接收装置辐射一束红外线，当被遮断时，接收装置即发出报警信号，因此它是一种阻挡式报警器，或称对射式报警器。

通常发射装置由多谐振荡器、波形变换电路、红外发光管及光学透镜等组成。

振荡器产生脉冲信号，经波形变换及放大后控制红外发光管产生红外脉冲光线。

通过聚焦透镜将红外光变为较细的红外光束，射向接收装置。

接收装置由光学透镜、红外光电管、放大整形电路、功率驭动器及执行机构等组成。

光电管将接收到的红外光信号转变为电信号，经整形放大后推动执行机构启动报警设备。

图1.2主动式红外报警器组成

主动式红外报警器有较远的传输距离，因红外线属于非可见光源，人侵者难以发觉与躲避，防御界线非常明确。

尤其在室内应用时，简单可靠，应用广泛，但因暴露于外面，易被损坏或被人侵者故意移位或逃避等；在室外应用时则受雾、雪、雨等天气因素影响比较大。

因此，室外探测距离的设计应是室内探测距离的一半到三分之一。

2）被动式红外报警器。

被动式红外报警器不向空间辐射能量，而是依靠接收人体发出的红外辐射来进行报警的。

我们知道，任何有温度的物体都在不断地向外界辐射红外线，人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长为10微米的红外线，红外探头就是靠探测人体发射的10微米左右的红外线而进行工作的。

人体辐射的10微米左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。

红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，正常时探测器无信号输出。

人一旦侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，经后续电路处理后就会发出报警信号。

它有以下的特点：

1）这种探头是以探测人体辐射为目标的。

所以热释电元件对波长为10微米左右的红外辐射必须非常敏感。

2）为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，以扩大探测范围。

3）被动红外传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。

而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景作用对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生热释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

5）菲涅尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

被动式热释电红外探头的优缺点为：

优点：

本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。

价格低廉；缺点：

（1）容易受各种热源、光源干扰：

（2）被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。

（3）易受射频辐射的干扰。

（4）环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。

抗干扰性能：

（1）防小动物干扰。

探测器安装在推荐的使用高度，对探测范围内地面上地小动物，一般不产生报警。

（2）抗电磁干扰。

探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。

（3）抗灯光干扰。

探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。

它为了消除日光灯中的红外干扰，在探测器前装有波长为8-14微米的滤光片。

红外线热释电传感器的安装要求：

红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系.。

正确的安装应满足下列条件：

（1）红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。

（2）红外线热释电传感器远离空调,冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。

（3）红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其它隔离物。

（4）红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。

红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。

图1.3红外探测的敏感方向

红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。

如图1.3所示，红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向（即与半径垂直的方向）移动则最为敏感。

在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、取得最佳检测灵敏度的极为重要的一个环节。

2、开关报警器

开关报警器是一种电子装置，它可以把防范现场传感器的位置或工作状态的变化转换为控制电路通断的变化，并以此来触发报警电路。

由于这类报警器的传感器的工作状态类似于电路开关，故称为开关报警器。

开关报警器常用的传感器有磁控开关、微波开关和易断金属条等。

当它们被触发时，传感器就输出信号使控制电路通或断，引起报警装置发出声光报警。

本设计用到了磁控开关，它的工作原理很简单，如下图所示：

图1.4干簧管磁控开关的原理

当永久磁铁靠近干簧管时，触点GT接通，即干簧管开关接通；当永久磁铁远离干簧管时，触点断开，即干簧管开关断开。

根据它的原理可知，干簧管磁控开关可以用于检测门、窗是否打开。

2、方案论证与系统总方框图

根据报警信号的传输方式的不同，可将报警系统分为有线报警系统和无线报警系统。

有线报警系统受外界的干扰能力高，但系统的隐蔽性不佳。

无线报警系统由于是采用了无线的传输方式，它的隐蔽性很好，所以本系统采用了报警信号无线传输的方法，同时为了增加系统的可靠性，盗情检测电路采用热释红外传感器和磁控传感器两种传感器，它们共同对环境进行监控。

系统可分为分机（多台）和主机，分机的盗情检测电路检测到有目标后，通过无线电波给主机发送信号，主机接收到信号后进行处理并发出报警。

2.1系统方框图

图2.1系统方框图

报警系统主要由分机电路和主机电路和电源电路、遥控电路组成，主机电路又可分为主机信号接收处理电路、主机音频放大输出电路。

报警检测电路的传感器有两种：

热释红外传感器、干簧管磁控传感器，本报警系统的分机最多可以有十五台。

首先分机的报警探测器探测到有入侵者进入防范现场后，将信号进行编码后，并发送给主机；主机的信号接收处理电路将接收到的信号进行解码后，通过二极管的点亮指示出警情发生的地点，同时信号接收处理电路向音频放大输出电路输送音频信号，音频放大输出电路将音频信号放大后，发出报警声。

遥控电路对报警系统进行布、撤防的设置。

3.分机电路

分机电路的传感器采用热释红外传感器和干簧管磁控传感器两种方式，分机具有多路，每一路发现目标后将向主机发送信号。

3.1热释红外检测分机电路

图3.1热释红外检测分机电路

在图3.1中集成电路IC1HN911L为微功耗红外探测集成电路，IC2FDD-5为信号编码、发射组件。

盗情检测电路主要由IC1HN911L完成，编码、发射电路主要由IC2FDD-5来完成。

在监视环境静态时，IC1的1脚为低电平，2脚为高电平（本电路未采用），晶体管VT截止，继电器K不吸合，其触点K处于断开状态，发射组件因得不到工作电源而不工作，整个电路处于待机状态，此时功耗很小。

一旦监视环境中出现人体活动，人体辐射的微弱红外信号经IC1内部电路放大处理后，其1脚输出高电平，触发三极管VT导通，使继电器K得电，常开触点K闭合，组件FDD-5得电工作，内部编码电路输出编码信号经调制、放大后，由天线发射出去。

由本振电路产生12.033MHz基频信号，经3倍频后输出36.100MHz的调频信号，最后加至功率放大级，放大后的射频信号由4脚输出经天线发射至空中。

同时组件上的状态指示灯VD点亮。

电路图中的K1是遥控接收电路的布、撤防继电器的常开触点。

，通过K1的闭合与断开实现布、撤防，遥控电路将在下文中介绍。

3.1.1集成电路HN911L

HN911L是热释红外探测模块，它的内部含热释电红外传感器、放大、延时、信号处理电路及两个输出控制级。

模块为33mm×28mm×17mm的长方体，外置6个引脚。

HN911L具有灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便、耐低温性能好等优点。

HN911L是HN911系列的一种，HN911红外探测模块系列，可分为通用型HN911T和微功耗型HN911L、低温型HN911D等。

本设计采用微功耗型，这样可以减少电源的消耗。

图3.2HN911L集成电路的内部方框图

3.1.2信号编码、发射组件FDD-5

组件FDD-5，内部包括了信号编码、发射电路和功放电路等，下图所示的是它的方框图：

图4.3FDD-5方框图

FDD-5内部的编码器VD5026的地址引脚和数字输入端未画出，使用包含编码和发射电路在内的编码发射组件的优点是：

它的各项技术指标均已调好，不需要复杂的调试过程。

3.2干簧管磁控传感器检测分机电路

图4.4所示的磁控传感器检测分机电路和热释红外传感器检测分机电路很相似，不同的是它们所用的传感器不同。

图4.4干簧管磁控传感器检测分机电路

它的基本工作原理为：

小磁铁和干簧管GT组成磁控开关，将小磁铁和干簧管GT固定在门窗上,在门窗关闭时GT呈闭合状态，三极管VT的基极处于低电平，VT不导通。

如果门或者窗被打开时，GT将打开，VT导通，使继电器K带电，它的常开触点闭合，编码、发射组件FDD-5获得电源后向主机发射报警信号。

电路图中的K1是遥控接收电路的布、撤防继电器的常开触点，通过K1的闭合与断开实现布、撤防。

4主机电路

主机电路的主要功能是将分机送来的数字信号进行编码和解码，同时指示出报警发生的位置和发出报警声。

主机电路可分为信号接收处理电路、音频放大输出电路两部分。

主机信号接收处理部分，主要将报警信号进行接收、处理，通过发光二极管的点亮方式，指示出报警发生所在的位置，同时将警声音频信号输送给音频放大输出电路进行放大。

音频放大电路的功能主要是将信号接收处理电路送来的警声音频信号进行放大处理，并发出报警声。

4.1主机信号接收处理电路

4.1.1主机信号接收处理电路

图4.1主机信号接收处理电路

图4.1为主机信号接收处理电路图，IC1JDD-5为信号接收解码组件，IC2CD4067为4/16位数据分配器，IC3KD9561为警声集成电路。

如果信号接收解码组件IC1JDD-5没有收到主机发来的编码信号，整机不工作。

一旦IC1收到由分机发射来的编码信号后，经内部解调、放大、整形、译码、分析比较后，若编、解码电路的设定地址完全相同，则IC1的2脚输出高电平至CD4067的ST端，让CD4067工作（CD4067的ST端为使能端，高电平有效），同时IC1的A、B、C、D端输出发射机送来的4位二进制数据（注A、B、C、D端是从接收解码组件JDD-5内的信号译码集成电路VD5027的10脚—13脚引出的数据线，本文将在以下的文章中介绍编码器VD5026、译码器VD5027）。

JDD-5输出的数据直接送入IC2CD4067的A、B、C、D端，经内部解码后，可形成15路输出，根据发光二极管VD1—VD15的发光情况可知最先发生警情的地点。

因为只有当IC1JDD-5的2引脚是高电平时IC2CD4067才进行工作，所以增加了系统的抗干扰性。

当IC1JDD-5接收到从主机发送来的信号后，它的2脚将出现高电平，同时它内部装的指示灯将点亮，表示接收有效，同时将驱动晶闸管VS16导通，使警声集成电路KD9561工作，它将输出警声音频信号给音频放大电路。

4.1.2信号接收、解码组件JDD-5

图4.2JDD-5的内部方框图

译码集成电路VD5027的地址输入端和数据输出端未画出，在制作时必须将分机发射、编码主件FDD-5中的编码器VD5026和主机接收译码主件JDD-5的译码器VD5027地址设定为一致，分机的编码器VD5026的地址编码具有唯一性，才能指示出不同的警情地点。

IC2CD4067的数据锁存功能由ST段所加的电平来实现。

ST=“0”时，输入级门被封锁，输入数据的变化不能被译码，ST=“1”时才能被译码。

4.2主机音频放大输出电路

图4.3为音频放大电路，由主机信号接收处理电路的集成发声电路KD9561输出的音频信号经C1偶合后，由功放LM386放大后由5脚输出给扬声器，发出报警声。

图4.3主机音频放大输出电路

这里采用的是集成功率放大器LM386，它的特点是功耗低、工作电压范围宽、外围组件少和调整方便等。

它内部由10只晶体管构成输入级、电压增益级和电流驱动级。

图4.4功放LM386

LM386的典型参数如下：

工作电压范围4V—12V，静态电流4mA，输出功率最大660mW，电压增益最大46dB，带宽300kHz，输入阻抗50k，谐波失真0.2﹪，输入偏置电流250uA。

5电源电路

电源电路是报警器的能量来源，在设计电源电路时，既要考虑电源的能量问题又要考虑电源的连续性问题。

5.1电源电路方案

分机的电路由电池供电，为了防止交流电网停电，报警器主机电源采用交流和支流2种工作方式进行供电，并可自动转换。

市电有电时，采用市电，市电没电时将由电池供电。

5.2主机电源电路

图5.1主机电源电路

在上图的主机电源电路中，220V交流电经变压器降压，桥式整流、C1滤波、稳压块7812稳压、C2滤波后得到稳定的12V直流电，发光二极管指示电源的工作状态。

当有交流电源时，整流输出的12V电压加在二极管VD1的负极，二极管VD1截止，电路依靠交流电源工作；一旦交流停电，二极管VD1负极失去12V电压而导通，12V电池通过VD1给主机电路供电，实现交直流自动切换。

6报警系统布、撤防电路

报警系统必须能够对入侵者报警，对主人不报警，所以报警系统必须具有布撤防装置，使报警报警系统具有识别能力。

6.1布、撤防电路方案

方案1：

采用人工方法将每一路分机电源和主机电源开启或关闭来达到布、撤防的目的，但考虑到分机有多路再加上主机电源，这样将很麻烦。

方案2：

采用无线遥控的方法来实现布、撤防，这样只要按一下遥控按键就能实现布、撤防的目的，所以本遥控电路采用第2种方案。

6.2无线布、撤电路

无线布、撤电路如图6.1和图6.2所示。

只有遥控发射电路和遥控接收电路的地址一致时，接收电路才能接收到信号，电路图中未画出地址端的连线，由于VD5026和VD5027的地址端是三态的，所以在实际应用中只要将它们空悬、高电平、低电平就行,但所有发射、接收电路的地址编码必须一致。

报警系统中的每一路遥控接收电路完全一样，只要遥控发射电路发出信号，各路接收电路都同时接收到信号。

在发射电路中SB1是布防按钮，SB2为撤防按钮，当按下按钮SB1时，VD5026将把数字信号（从13脚至10脚依次为1、0、0、0）送到发射模块T630进行发射，当按下按钮SB2时发射的数字信号为：

从13脚至10脚依次为0、1、0、0。

图6.1布撤防遥控发射电路

遥控接收电路中的接收模块T631接收到由发射电路送来的信号后，在VD5027中进行解码，解出由发射机送来的二进制数字。

如果按下发射电路的按钮SB1，则VD5027输出的数字信号为：

从13脚至10脚依次为1、0、0、0，即VD5027的13脚输出高电平。

13脚输出高电平将使三极管VT1的基极为高电平，使三极管导通，布、撤防继电器K1得电工作，使串联于各报警器的分机和主机的电源端的布、撤防继电器器常开触点K1闭合，使分机和主机获得电源而工作，同时遥控接收电路中的继电器K1的常开触点K1将闭合，使继电器K1自锁，从而实现布防。

图6.2遥控接收电路

当报警系统正在工作的时候，按下遥控发射电路的撤防按钮SB2后，接收电路的VD5027输出的数字信号为：

从13脚至10脚依次为0、1、0、0，即VD5027的12脚输出高电平。

12脚输出高电平将使三极管VT2导通，使继电器K2得电工作，继电器K2的常闭触点K2将打开，使布、撤防继电器K1失电而停止工作，从而使串联于各分机和主机的电源端的布、撤防继电器K1的常开触点打开，从而实现撤防。

6.3编译码集成电路VD5026/VD5027

VD5026、VD5027是CMOS大规模数字集成电路（见图6.3）。

前者是编码器，后者是译码器，他们组合应用起来构成一个发射—接收数字编译码系统。

VD5026编码器是一种8位编码发射器。

它的第1-8脚是地址码的输入端，每个输入端可以有3种状态，即“0”、“1”或“开路”，其中“0”表示为低电平，“1”表示为高电平，因此8个脚可以组成38=6561个不同的地址码。

VD5026的第10-第13脚用作数据输入线，根据需要这几个脚可以置“0”或置“1”。

VD5026的14脚是发射指令端，当此脚接地时，VD5026输出端则发出一组编码脉冲。

第15脚、第16脚是一个内置振荡器，外接几十到几百千欧的电阻即可产生振荡，振荡频率为fosc=1600/R（KHz），式中R为外接电阻，单位为千欧。

第17脚是编码输出端，第18脚、第9脚分别是电源的正、负极。

图6.3VD502、VD5027的引脚