基于GPRS无线防盗报警器毕业设计说明书.doc

基于GPRS无线防盗报警器毕业设计说明书.doc

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毕业设计说明书（论文）

基于GPRS的无线防盗报警器

摘要：

本文将介绍人体红外探测装置制作而成的红外监控报警系统，用人眼不可见的红外光束，组成无线监控区域，利用单片机作为控制系统，通过GPRS无线传输报警，具有极强的保密性和可靠性，除用于门窗、栅栏防盗报警外，也可用于其他需要监控的场合。

关键词：

红外传感器、GPRS、报警电路。

Abstract:

Thisarticledescribesthehumanbodymadeofinfrareddetectiondevicesinfraredmonitoringalarmsystem,humaneyeinvisibleinfraredbeamtoformthewirelessmonitoringarea,usingamicrocontrollerasacontrolsystem,throughGPRSwirelessalarm,hasstrongsecurityandreliability,exceptfordoorsandwindows,fenceburglaralarm,butalsotomonitorthesituationforotherneeds.

Keywords:

infraredsensors,GPRS,alarmcircuit.

1引言

随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，人们对于防盗的需求越来越强烈，防盗报警器是人们关注的重点,因而对防盗措施提出了新的要求。

但是市场上的防盗报警器存在的体积大、价格昂贵及操作复杂的缺点，很少能适应家庭或中小型商店使用，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。

就目前市面上装备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阻碍着它们被人们广泛接受。

本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠并做到简小便宜，使其为大众所广泛接受。

而且这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，组合红外线传感器和报警器，同时它的信号经过单片机系统处理，便于用户统一管理和操作，最大程度上方便人们的使用。

2方案论证

红外防盗报警装置种类或系统种类繁多，但任何一种红外报警器都有以下基本部分：

红外传感（或探测）器、控制部分、警报产生部分、报叫部分和供电电源。

各部分的配置，视安全防范技术要求及用途场合分别设计和配置。

红外防盗报警装置的基本组成框图如图1所示：

附属电路

报警电路

控制器（报警控制中心）

红外探测器

供电电源

图1红外防盗报警装置的基本组成框图

2．1方案一：

主动式红外入侵探测报警器

主动红外入侵探测器是由红外发射机和红外接收机和报警控制器等组成，分别置于发收端的光学系统一般采用光学透镜，用于将红外光聚焦城较细的平行光束，以使红外光集中传送。

由于目前市场上常用的红外发射器和接收器件都具有频率选择性，因此要想得到较好的传输距离和稳定的性能，必须将驱动红外发射管的振荡频率调整在红外发射器件的工作频率附近，现在大部分产品的频率为38KHZ，设计该电路时，可以让555电路组成的振荡器工作在38KHZ附近。

至于接收电路，可以通过低通滤波等措施，在有红外线信号收到时输出一个高电平，如果有人阻断了红外线信号，输出一个低电平信号，后续电路通过这个低电平信号启动报警。

这类报警器主要存在的问题：

安装时要求严格，精度要求高，有角度限制；对安装场所及位置要求高，有时需要多组发射与接收对管；发射与接收易受到手机、各种红外遥控的干扰，误报率高；使用寿命短，监控时电源不可间断，对红外发射与接收对管的寿命影响很大。

主动红外探测报警器的原理框图如图2所示:

方波发生器

报警控制器

红外发射输出级

输出驱动器

编码波形检波器

前置放大器

PIR

红外光束

红外发射端红外接收端

图2主动红外探测报警器的原理框图

主动红外探测报警系统:

其组成框图如图2所示：

红外发射端包括方波方生器和红外发射输出级；红外接收端包括一个与红外发射相配的前置放大器、波形编码检波器和输出驱动器。

所谓与红外发射相配，主要是指红外接收管应与发射管的光谱相匹配并根据其作用距离选择合适功率的发射管和一定灵敏度的接收管，以及必要的光学聚焦系统等。

图2中的编码波形检波器用来对方波进行检测或整流，将其变成一定电平的直流信号，作为信号比较电路的输入。

当有红外光线脉冲时，信号比较电路输出是一种状态（如呈低电平）；而红外光线被遮断时，该信号比较电路则转呈另一种状态（如呈高电平），从而判定是否触发报警。

采用主动红外探测报警器系统整体框架如图3：

红外线发射电路

报警模块

控制电路

红外线接收、解码电路

图3主动红外探测报警器系统整体框架

2．2方案二：

被动式热释电红外传感器

热释电传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变成电压信号,同时他还能鉴别出生物和其他非生物。

热释电红外传感器可用于防盗报警装置,也可以用于自动开关,接近开关,遥测等领域。

与其他防盗器材相比,具有以下特点:

（1）不需要红外线和电磁波的发射源；

（2）灵敏度高,控制范围大；（3）隐蔽性好,可流动安装；（4）器件功耗小，价格低廉。

被动红外探测报警器的原理框图如图4所示：

热释电红外传感器

放大器

信号处理器

报警控制器

声光报叫电路

光学透镜系统

图4被动红外探测报警器的原理框图

热释电红外探测报警器的核心部件是热释电红外传感器。

通过光学系统的配合和红外能的聚焦，它可以探测到一个立体防范空间内的热辐射的变化。

热释电红外传感器的原理是基于:

任何高于绝对温度零点（-273.15）的物体都会辐射红外线，辐射能量的大小与该物体的表面温度有关。

不同温度的物体辐射的能量随波长的分布是不同的。

在静止状态，及无移动体入侵的情况下，热释电探测器周边的物体，如树木、建筑物、家具等不动物体，虽然也会发出热红外辐射，但这些辐射是稳定不变的，并被称为背景辐射。

当入侵的活动题（如人或动力车）进入被监控的防范区域后，稳定不变的热辐射被破坏，就产生一个变化的热红外辐射。

热释电红外传感器能接收到这变化的辐射能，并将其转换成相应的电信号，经放大、处理后去控制报警器发出声光报警信号及GPRS报警。

采用被动红外探测报警器系统整体框架如图5：

单片机89C51

LED灯和扬声器

放大

检测电路

GPRS报警模块

图5被动红外探测报警器系统整体框架

2.3方案论证

主动红外入侵探测器在实际应用中产品漏报较少，误报较多，特别是使用时间长，产品的材料、电路系统、电子元器件出现老化，功能衰减时，误报尤为严重。

光束数量主要解决误报问题，光束数量越多，越难被异物（树叶、小动物等）同时遮断，就可有效排除因遮挡而产生的误报，单光束就比较容易产生误报。

当然光束数量增多，成本会相应增加，这主要取决于用户对系统的要求程度。

为了加大监控距离，要求发射功率较大接收灵敏度较高。

主动红外方式的最大缺点不能把运动的生物体和运动着的非生物区别开来，只要将红外光束或红外光路遮挡，就会触发误报。

如果有物体坠落或纸张树叶因风飘落，也会导致误报。

所以选择方案二被动式探测电路。

3各电路设计和论证

3.1探测器电路设计

本次设计检测电路由前端报警探测器进行探测，根据设计任务由门磁、窗磁及热释电红外传感器组成。

3.1.1门磁、窗磁

所谓的门磁、窗磁其实是门磁开关和窗磁开关的简称，它可分为有线／无线门磁，门磁就是接近开关的一种，由两部分组成：

较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场，较大的是门磁主体，它内部有一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近时（小于5毫米），门磁传感器处于工作守候状态，只要磁条及干簧管离开距离（大于20毫米）之后就会有报警信号输出。

磁铁和干簧管分别安装在门框（窗框）和门扇（窗扇）里，基本上都是嵌入式安装（也有表面式安装的）。

本次设计门磁和窗磁用于门和窗户被打开时的报警，门磁传感器采用干簧管作为核心部件，通过其对磁场的敏感特性，当门或窗户关闭时，门磁相对应，永磁体相互吸引报警器的开关处于断开位置，门磁处于断开状态，此时无输出；当门或窗户被打开时，当门磁分开时，报警器的开关因无磁体吸引受内部弹簧的拉力影响，使开关闭合，门磁处于吸合状态，此时有高电平输出，通过监测电平的高低即可以判断是否有小偷闯入住宅。

门磁传感器工作原理图如图6所示：

图6门磁传感器工作原理图

本设计所用的热释电传感器采用双探测元的结构红外传感器P228将移动人体辐射的红外信号转换成超低频信号（0.3-7HZ）,并经低噪声前置放大器VT1放大后，加至运放IC1的3脚。

IC1采用PMOS运算放大器CA3140，它与R4、R5、C4等组成低通（0.1-10HZ）放大器，放大增益约为20倍。

IC2（CA3140）与RP1组成电压比较电路。

平时，探测区内无人走动，IC1处于静态，IC2无信号输出；当有人闯入防范区时，传感器输出的低频交流信号经VT1、IC1两级放大（二级增益约为70db），当加到IC2的3脚的信号高于基准电压时，IC2的输出转呈高电平。

热释电传感器模块工作原理如图7所示：

图7热释电传感器模块工作原理如图

3.1.2热释电红外传感器简介：

（1）热释电红外传感器件（PIR）有多种，但大都是由高热电系数的鋯钛酸铅系陶瓷，以及钽酸锂、硫酸三甘钛等配合滤过镜片窗口组成的。

利用这种传感器件，就可以非接触方式对物体辐射出的红外线进行检测，察觉红外能量的变化，将其转化成相应的电信号，并以该信号作为控制信号，对防盗对装置进行控制。

图①是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图：

使用时1端接电源正极，3端接电源负极或接地，2端为信号输出。

该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。

它利用两个极性相反的、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。

热释电红外传感器件的结构如图8所示：

图8热释电红外传感器件的结构图

物理学告诉我们，凡是温度高于绝对0℃的物体都能产生热辐射，其光谱集中在红外光区域。

当被探测的目标入侵，并在所防范的区域里移动时，将引起该区域红外辐射的变化，而能够探测出这种红外辐射变化并进入报警状态的电子装置称为被动红外探测器，被动红外探测器主要用来探测人体和其它一些入侵移动的物体。

在被动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PIR，它能将波长为8-12um之间的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。

另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。

菲涅尔透镜作用有两个:

一是聚焦作用，热释的红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号。

（2）干涉滤光片：

对于常温为37℃的人来说，人体红外辐射的光谱为7-14um，其中心波长在9-11um附近。

为了使热释电红外传感器件辐射到的红外线与大气的红外透射率相结合，同时考虑到对人体外的红外辐射（特别是近红外辐射）干扰进行抑制，在热释电传感器元件前加上一个8-14um的干涉滤光片，波长小