光电防盗报警系统.docx

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光电防盗报警系统

毕业设计（论文）

题目：

光电防盗报警系统

院部：

机电工程学院

专业：

机电一体化

学号：

学生姓名：

指导老师：

职称：

二OO年月日

摘要

安全防范技术涉及到社会的方方面面，是保护国家和人民利益与安全的重要手段。

本文设计了一种基于热释电红外一微波双探测技术的新型光电防盗报警系统，双探测技术是将两种探测技术结合在一起，以“相与”的关系来触发报警。

热释电红外传感器感应,入侵者的身体阻挡红外热辐射，将其转换成超低频信号，经电路放大，输出。

同时由于微波探测器接收到的回波信号的频率（或相位）发生变化，经过电路处理后转变为电信号，输出。

两组信号同时到达与门，经判断，电路再将报警信号通过天线发射出，可以用接收电路或收音机接收报警信号。

本文设计的光电防盗报警系统，经实验测出其技术指标为:

探测距

本文设计的光电防盗报警系统，经实验测出其技术指标为:

探测距离不大于50m，微波中心频率fo=2000MHz，能经受25-1OOOMHz范围内的频率干扰，相距3m处可经受住1OOW干扰信号。

该系统可广泛应用于社会上的重要单位和要害部门，如军事设施、国家的动力系统、通讯系统、仓库、各类银行等等。

关健词:

红外探测器微控制器防报警系统微波

ABSTRACT

Thesafety-defendingtechniquesareinvolvedinmostaspectsofthesocietyandtheyareveryimportantinprotectingthebenefitandsecurityofthepeopleandthecountry.Basedonthepyroelectricinfrared-microwavedoubledetectingtechnique,thispaperdesignedanewphotoelectricsecurityalarmingsystem.Doubledetectingtechnologyintegratesthetwodetectingtechnology,withtherelationof"together"totriggerthealarmingsystem.Theinfraredradiation（humanbodytemperature）ofintruderswassensedbythePyroelectricinfraredsensorandthenwaschangedintoultralowfrequencysignals.Thesignalswereamplifiedbythecircuitandthenbeenoutput.Atthesametime,thefrequency（orphase）ofechosignalswhichthemicrowavedetectorreceivedwaschanged.Thechangestransformedintoelectricsignalsandthenoutputafterthecircuitprocessing.Afterjudgingthetwogroupsofsignalswhichreachedthelogicproductgateatthesametime,thecircuitlaunchedalarmsignalthroughtheantenna.Thealarmsignalscanbereceivedbytheacceptingcircuitortheradio.

Theresultsofthephotoelectricsecurityalarmingsystemweremeasuredbyexperiments,theyare:

probingrangeisnotsmallerthan10m,themicrowavecentrefrequencyisfo=2000MHz,thissystemcanstandintherangeof25^-1000MHzfrequencydisturbance,andcanwithstand100Winterferingsignalsinthedistanceof3m.Thesystemcanbewidelyusedintheimportantdepartmentsofsocietysuchasmilitaryinstallation,nationalpowersystem,communicationsystem,warehouses,andinallkindsofbanks,etc.

Keywords：

InfrareddetectorMicrowaveMicrochipCuardagainsttheftandalarmsystem

目录

第一章绪论..........................................................1

1.1引言..........................................................1

1.2光电防盗报警系统的发展现状.....................................1

1.3本设计研究的目的及意义.........................................1

1.4本设计的主要工作和创新点.......................................1

第二章光电防盗报警器的基本原理......................................2

2.1系统硬件的基本原理.............................................2

2.2软件设计.......................................................5

2.3系统测试.......................................................6

2.4报警系统的安装.................................................7

第三章结论........................................................7

致谢..............................................................7

参考文献..............................................................8

第一章绪论

1.1引言

随着信息技术的普及和发展，尤其是跨入新千年以后，红外技术得到了迅猛的发展，红外技术已经渗透到国民经济的各行各业和人们生活的方方面面，红外探测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，这种监控报警装置广泛应用于博物馆、单位保密部门和家庭的防护。

红外传感技术是利用红外光敏器件将红外光线转换为热讯号，然后转换为电信号，并进行放大，处理，将发射和接收装置做一定处理后，可以将运动生物体（人）、人和飘落的物体加以区别。

同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低的特点。

红外传感报警系统，又称为热电防盗报警系统，由光学系统、传感电路、中央处理器和报警装置三部分组成。

目前与红外传感器配套的光学系统有三种，即反射式、透射式和折射式。

本设计未采用这三种形式，本设计利用红外光线沿直线传播，和红外光线具有传播热能的特性，目前市面上的光电防盗报警器多采用透射式，本设计属于被动入侵报警系统是利用热能传播的特性，结构简单，价格低廉不易受环境温度，震动、光强变化、电磁干扰，和小动物活动的影响。

1.2红外探测防盗报警系统发展现状

近些年来，欧美发达国家恐怖袭击事件接连不断，日益扩大的贫富差距使得发展中国家的犯罪率不断上升，人们对于安全问题变得日益关注，这些都促使了全球安防设备市场的不断增长。

中国正处于社会急剧转型期，治安状况令人担忧，对安防设备的需求也因此日益高涨，另外中国持续不断的建设高潮也为安防市场的稳定发展提供了最坚实的基础。

安防设备主要可以分为三部分：

视频监控、门禁和防盗报警设备。

防盗报警设备主要由探测器和报警器组成。

目前市场上主要的探测器是被动红外探测器，在一些专业领域会采用主动式红外探测器。

由于红外线是不可见光，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。

目前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/接收以及微波等技术为基础。

1.3本设计的研究目的及意义

系统的集成化、网络化和智能化的发展趋势，而且无线系统的方便易用同样是报警系统未来的发展趋势。

在我国，家庭安全防范报警系统已成为智能小区中实现安全管理的基础，随着安防设备网络化的演变，门禁和防盗报警功能将进一步的融合，红外探测防盗报警系统也将朝着集成化、网络化和智能化的方向发展，并将在实现家庭及小区的智能化方面占据重要的位置。

安全意识的提高使得人们对住宅的要求不断提高，不仅要便利、舒适，而且更安全，所以开发和研制智能防盗报警系统在当前的家庭财产保护、机关等的重要文件安全保护方面具有十分重要的意义。

1.4本设计的主要工作和创新点

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应用。

由于它不是可见光，因此用来制作防盗报警系统，具有良好的隐蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干扰能力强，这种报警装置可广泛应用于小区周边，学校周边，单位要害部门和家庭保护。

本设计目的是通过对现有的光电防盗报警装置优缺点的研究，进行改进和优化，研制出一种新型的光电防盗报警系统，比传统的的误报率低，抗干扰能力强。

本系统采用的热电红外传感器，它的制作简单成本低，安装比较方便，而且防盗性比较稳定，抗干扰能力强，灵敏度度高。

（1）:

在抗干扰方面，红外发射器和接收器均采用的单组多红外探头，中央处理器对多个探头输出信号逐个检测，以避免不必要的干扰因素（飞鸟，树叶等）的干扰：

利用干扰因素与人体的体积上的差距判断是否报警，红外发射器和接收器都是右四组构成，当阻挡一组时，中央处理器检测不报警，当阻挡两组或是两组以上时，中央处理器检测发出报警指令，输出设备蜂鸣报警器和报警指示灯报警。

如（图1）所示：

红外线发射探头红外线接收探头

（图1）

（2）:

在中央处理器方面采用的是单片机（80C51）使本系统具有灵敏度高,抗干扰能力强等特点。

第二章光电防盗报警器的基本工作原理

2.1系统硬件基本原理

系统如（图2）所示

（图2）

系统组成如图

（2）所示，整个系统是在软件（80c51）控制下工作的。

系统的输入端是天津特新电子厂（）生产的红外探头接受器（TX05C——R、TX05C——T）是天津新特电子厂生产的。

是一组具有发射接收，而且能输出信号的装置，（TX05C——T）的模块组件正前方有一个小孔，内装有一片光学玻璃，红外光束就从此向外发射。

模块组件后面是电源指示灯和电源引线，当模块接通电源时，该指示灯亮，电源采用屏蔽线连接，芯线为电源正极，屏蔽层皮网为电源负极。

（TX05C——R）的基本原理图如图（3a）所示，在模块组件正前方有一个小孔，内装有一片光学玻璃，红外光束就从此接收，在其内部两侧各设置有状态指示灯，当模块未收到有效信号时，红色指示灯点亮。

输出电缆线为双芯屏蔽线，其红色芯线接电源正极，白色芯线为信号输出端OUT，屏蔽层皮网为电源负极。

信号输出方式采用集电极开路输出，输出三极管在绿灯亮时截止，红灯亮时导通，。

输出驱动能力大于50mA，并设有续流二极管，可以直接将信号传给中央处理器单片机。

a图（3）b

电源电路由变压器T，整流二极管等部分构成，输出12V直流电压供电路的报警系统和模块组件使用，TX05C——T为红外发射模块，内部由电源管理器件、密码IC、红外调制电路和中功率红外发射管组成，通电后模块正前方透镜小孔就向外发射经密码调制的红外光线。

TX05C——R为配套的红外接收模块。

当无人闯入监视区域时，TX05C——R收到TX05C——T发射的红外光线，模块输入端OUT内部的三极管截止，为高电平，此时中央处理器收到传来得信号，顺序检索，不作出报警处理，为了防止干扰，系统设定了多输入端的输入系统，中央处理器收到输入系统的四个输入信号，对四个信号综合处理后，才作出是否报警的反应，当中央处理器作出报警反应之后，报警系统发出120s的报警信号，足以引起工作人员的注意，当报警延时一段时间后自动解除，也可以值班人员手动解除

在接收器和发射器均采用单组四孔的结构方式，其主要目的是防止小体积干扰物对报警设施的干扰，空间距离定在15cm—25cm之间相临角度之间为90度。

这样做的目的是，防止小动物（如飞鸟）的干扰，其原理是：

小动物的体积与入侵者的体积差别很大，当小动物穿过防护区域时，它的体积不足以同时阻挡两条红外线，中央处理器对这样阻挡一条红外线的情况不做出报警反应，也就是对中央处理器设置时，当有一个低电平时，不做报警设置，对两条或是两条以上做出报警反应加以设置。

电源由变压器，整流器，输出12V和5V直流电供电路用电，红外线接收、发生装置与报警系统采用12V电压，而单片机采用5V电压。

系统才用5V超小继电器J，当中央处理器发出报警信号经过放大电路放大后驱动开关K闭合，则蜂鸣报警器发出报警声音，报警指示灯发出报警讯号。

2.2软件设计：

（1）：

主程序。

主要功能是对系统初始化和对系统监视看是否有人闯入程序如下：

ORG000H

LP：

MOVSP，#40H;

MOVA，#00H

MOVC，P1.0

ADDCA,#00H

MOVC,P1.1

ADDCA，#00H

MOVC，P1.2

ADDCA,#00H

MOVC,P1.3

ADDCA,#00H

CLRC,

CJNEA,#03,LP0

LP0:

JCLP1

LJMPLP

LP1CLRP1.5

LCALLLP2

LJMPLP

ORG3000H

LP2:

MOVR0,#78H

DL1:

MOVR1,#64H

DL2MOVR2,#10H

DL3:

MOVR3#125H

DL4:

NOP

DJNZR3,DL4

DJNZR2DL3

DJNZR1DL2

DJNZR0DL1

RET

程序运行的第一步初始化系统，主要是初始化堆栈指针、中断控制、定时器、串行口等。

在初始化完成后，系统对下属系统开始首次扫描，程序对四个输入端逐个扫描，但第一个是高电平时，继续对下一个检测，当四组检测完后，没有一组是低电平，回到初始化状态开始新的一轮的检测，当检测过程中发现出现低电平，继续检测如果后面没有低电平，则回到初始化状态，如果又出现一组低电平，则单片机输出信号，经放大后驱动继电器J使开关K闭合，进而接通报警装置电路，使蜂鸣报警器和报警指示灯工作，引起工作人员的注意，如果工作人员及时的发现可以操作“RESET”使单片机进入初始化状态，如果工作人员没有及时的发现，则程序会在120s后进入程序初始化状态开始新的检测。

（2）：

程序流程图如下：

2.3系统测试

由于整个系统的运转是基于中央处理器（单片机）对传感器的检测，再通过电路转换而实现的对于电路部分的性能不做研究，主要对中央处理器（单片机）的程序部分进行检测和研究，详细请见软件设计部分。

（1）首先要电路工作正常，把接收器与发射器放在一定的位置，在确定发生装置与接收装置对准的情况下，逐渐加大两装置之间的距离，直至报警装置报警为止，可以侧出系统的有效距离。

（2）试阻挡一条红外线，看报警装置是否反应，再阻挡两条看是否反应，逐个曾加。

可测出装置的灵敏度。

2.4报警系统的安装

红外受发器的合理布置和安装，对于探测和防范性能来说至关重要。

安装光电红外报警器需注意以下事项：

安装时红外发射器与红外接收器一定要在同一水平线上，并且红外发射器和红外接收器四孔装置之间的距离和角度必须保持一致。

这样才能保证红外接收器接收到更好收到红外发射器发出的信号。

光电防盗报警器主要是利用阻挡红外线传播发生报警的，它对横向切割（垂直方向）探测区方向阻挡最为敏感，因此安装光电防盗报警器时，应尽量使入侵者的活动有利于横向穿越其现场，以提高光电防盗报警器的灵敏度。

因此内在安装防盗报警器时，应在受保护的边缘区域，进行组与组排列式的安装，以免让入侵者有可以进入受保护区。

第三章结论

本设计针对市场上出现的单探测器防盗报警系统和少数双探测器误报率高，抗干扰能力小的情况，研制了一种基于热电红外——微波双探测技术的新型光电防盗报警系统，并通过实验对热电红外探测器进行了研究。

（一）在比较了不同探测器的误报率后，发现目前市场上的光电防盗报警系统普遍存在着误报率（大于20％）或是灵敏度低的情况，确立了研制一种基于热电防盗报警系统，大大的降低了误报率。

（二）在使用中央处理器（单片机）之后，大大的简单了原有的光电报警器原理的烦琐，在使用和操作上也随着简便了许多，使用单片机之后，编程做为本设计的主要设计对象之一。

（三）设计光电防盗报警系统，其基本原理为：

热释电红外可以传播热能，经电路转换、放大后输出。

中央处理器（单片机）收到来自传感器的信号经过处理后输出，发出是否报警的信号。

致谢

本课题在选题及研究过程中一直得到老师的悉心指导和鼓励。

老师无论在本文的框架上还是细节上都提出了严格的要求，多次询问研究过程并帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。

老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，使我受益无穷，在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意，感谢我的同学在这期间对我一如既往的关心和帮助。

在论文即将完成之际，向所有帮助过我的人表示感谢！

从开始进入课题到论文的顺利完成，有很多可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!

谢谢你们！

参考文献

[1]张洪润：

单片机应用技术教程.北京:

清华人学出版社，1997.

[2]陈汝全.电子技术常用器件应用手册.北京:

机械工业出版社.2001

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高等教育出版社2003

[5]张迎新单片机初级教程北京航空航天大学出版社2001

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高等教育出版社2002

[7]郁有文传感器原理及工程应用西安电子科技大学出版社1998