红外防盗报警系统正文

1、1 引言随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展随着社会的发展，科学技 术的进步和安全防范意识的增强，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对 防盗措施提出了新的要求。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。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。而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密 性，本设计它集红外报警、温湿度测量显示、实时时钟为一体，简单实用，抗干扰 能力强、灵敏度高、安全可靠，具有较高的应用价值。1.1 设计任务与要求红外报警监控系

2、统由红外热释电传感器、温湿度传感器、DS1302时钟电路、EEPRO存储电路、液晶屏和键盘组成。其主要功能有：（1）红外热释电传感器获取人体入侵信息，当监控功能打开并且有人入侵时，驱动蜂鸣器报警，LED报警灯亮。（2）报警时间自动存储至EEPRO存储器，当按查询按钮时显示上次报警时间。（ 3）不间断测量当前温度和湿度数据，并在液晶屏上实时显示。（ 4）具备不间断时钟电路，当前时间在液晶屏显示。时钟电路具有后备电 池，系统掉电后始终依然运行，再次上电显示当前时间，无须重新调时。（ 5）四键键盘可以调校时钟初始值，具体方法是连续按设置键直至“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”相应的位置闪

3、烁，再通过Up键和Down键调整数值，调整完毕继续按设置键进入正常状态。6）可以通过设置键打开或关闭监控报警功能（7）可以查询上次报警时间，再次按查询键退出查询状态。2、基础知识介绍2.1 、热释电效应原理热释电传感器是一种将热量变化转换为电量变化的能量转换器件。因红外线 具有很强的热效应，当交互变化的红外线照射到晶体表面时，晶体温度迅速变化， 这时会发生电荷的变化，从而形成一个明显的外电场，这种现象称为热释电效应。 热释电红外传感器内部的热释电晶体的极化，随着温度的变化而变化。当恒定的红 外辐射照射在探测器探头上时，热释电晶体温度不变，晶体对外呈电中性，探测器 没有电信号输出，因而恒定的红外

4、辐射不能被检测到。另外热释电晶体输出的是电 信号，不能直接使用，需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达 104M 欧，故引入 N 沟道结型场效应管接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外线元 件是一种典型的热量传感器，常用红外光发射能量作为整个防盗报警装置中检测入 侵者及其活动的手段。2.2 、被动式热释电传感器防盗报警工作原理热释电人体红外线传感器是上世纪 80 年代末期出现的一种新型传感器件， 现在电子防盗报警设备研制中已得到广泛的应用。通常我们采用的热释电传感器防 盗报警电路，是利用该电路检测到有人进入防范区时通过能量变化导致产生电信 号，最终电声报警。其工作原理如下：一般人体体温是

5、37C，所以会发出波长10um左右的红外线，被动式红外传感器探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线进行工作的。人体发射的 10um 左右的红外线通过菲涅耳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，经后续电路检测处理后就能产生 报警信号了。在红外探头中有两个关键性的器件，一个是热释电红外传感器，它能将波长 为 8 12um 之间的红外信号的变化转变为电信号，并对自然界中的可见光信号具 有抑制作用，因此在红外探测器的有效警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感 应器感应到的只是背景温度，没有信号变化

6、，所以不能产生电信号，也不会报警； 当人体进人警戒区，通过菲涅耳透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背 景温度的差异信号，此时产生电信号，从而报警。另外一个器件就是菲涅耳透镜， 它具有聚焦 - 即将热释电的红外信号反射在红外传感器上的作用， 还能将警戒区 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热释电 红外传感器上产生变化热释红外信号，这样热释电红外传感器产生变化的电信号， 后续电路经检测处理后产生报警信号。2.3 、被动式红外报警器组成结构 被动式红外报警器主要由菲涅耳光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和 放大电路、信号处理和报警电路等几部分组成 （ 如图

7、2-1 所示 ） 。图 2-1 被动式红外报警器组成框图菲涅尔透镜一般采用聚乙烯塑料片制成，颜色为乳白色或黑色，呈半透明 状，但对波长为10Lm左右的红外线来说却是透明的。菲涅耳透镜的焦点一般为 5 厘米左右，除有聚焦作用还可形成可见区和盲区，实际应用时一般把菲涅耳透镜固 定在传感器正前方 1 5 厘米的地方。当物体射出的红外线通过菲涅耳透镜后，传 到热释电红外探测器，这时热释电红外探测器将输出脉冲信号，脉冲信号经放大和 滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号达到一定值时，报警电 路发出警报。被动式热释电红外探头的优点是本身不发生各种类型的辐射，器件的功耗 小、隐蔽性好、价格低。

8、缺点是具有容易受各种热源、光源及射频辐射的干扰；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；当环境温度和人 体温度接近时，探测和灵敏度下降，有时还会短时失灵。目前市场上经常采用P288型热释电红外传感器作为敏感元件，能以非接触方 式检测出人体辐射出的红外能量，并将其转化为电信号输出。该传感器外接 12V 电 源，内部装有菲涅耳透镜，检测区域为球形，有效警戒距离为12 15m,方向角为85度。当红外警戒区内无移动物体时，传感器无输出信号，报警电路不工作；当 有人闯入警戒区时，只要人体移动，其辐射出的红外线便会被热释电红外传感器所 接收，并输出微弱的电信号。该信号经运算放大器 A

9、1和A2放大后，会输出一个较 强的电信号。再输送给由 A3 和 A4 组成的双限电压比较器。2.4、DYP-MEOO人体感应传感器图 2 所示电路比较繁琐，调试难度也较大。目前市场上有集成红外人体感应 传感器，将热释电传感器、菲涅耳透镜和调理电路集成在一个模块上，可以实现 5 伏电压供电，性能稳定，使用方便。 DYP-MEOO人体感应传感器就是这样一款基于 红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用 于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品中。其功能特点： 全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延 时关闭高电平，输出低电平。

10、光敏控制（可选择，出厂时未设）：可设置光敏控制，白天或光线强时不 感应。温度补偿（可选择，出厂时未设）：在夏天当环境温度升高至 3032C, 探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。 两种触发方式： a. 不可重复触发方式 : 即感应输出高电平后，延时时间段 一结束，输出将自动从高电平变为低电平； b. 可重复触发方式：即感应输出高电平 后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平， 直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会 自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点 ）。具有感应封锁时间（默认设置:2.5S

11、封锁时间）：感应模块在每一次感应输 出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应 器不接受任何感应信号。 工作电压范围宽：默认工作电压 DC4.5V-20乂微功耗：静态电流50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。DYP-ME00人体感应传感器的感应范围如图 2-2所示：图2-2 DYP-ME003人体感应传感器的感应范围DYP-MEOO人体感应传感器的电气参数如表 1所示:表2-1DYP-ME003人体感应传感器的电气参数电气参数DYP-ME00人体感应模块工作电压范围DC 4.5-20V静态电流<50uA电平输出

12、高 3.3 V / 低 0V触发方式L不可重复触发/H重复触发延时时间5-200S（可调）可制作范围零点几秒-几十分钟封锁时间2.5S（默认）可制作范围零点几秒-几十秒电路板外形尺寸32mm*24mm感应角度<100度锥角感应距离7米以内工作温度-15-+70 度感应透镜尺寸直径:23mm默认）其外型如图2-3所示:图2-3 DYP-ME003人体感应传感器外型图3、硬件设计本研究设计的温湿度控制器框图如图3-1所示DYP-ME£M）3 凯外人体传唇器PHT1I視程度传感冬DS1032 时钟电跻jIl二I丄1 CD显示洱耀度上限温湿度值*-盯亡肿匸业屮片机 外部 EEPROM按

13、键输入克光报警图3-1红外报警监控系统方框图图中STC89C5单片机随时监控DYP-ME00红外人体传感器送来的报警信号。 当报警功能打开并且传感器检测到有人侵入时，单片机通过声（蜂鸣器）光（ LED 发光管）报警，同时将入侵时间记录在外部存储芯片AT24C04中。系统还可以即时显示当前环境温湿度值。单片机每2秒钟从DHT11温湿度传 感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示系统通过DS1302时钟电路获得并显示当前时间。该时间初始值可以通过设置键、上调键和下调键设定，由于具有后备电池，主控系统断电后时钟仍然继续运行。系统通过四键键盘切换开、关报警状态，设定时钟初始值，查询报警时间 等。系统各

14、单元电路介绍如下 3.1 、单片机电路本设计选用宏晶公司高性能单片机 STC89C52采用主控芯片，该芯片为52内 核8位单片机，兼容In tel等52内核单片机，支持ISP下载，适用于常用检测控 制电路。由STC89C52S成的单片机系统原理图如图3-2所示。图 3-2 单片机系统电路图中ALERT引脚输入DYP-ME00红外人体传感器信号，该信号为高电平时有 人入侵，为低电平时表示没有检测到人。DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚。2402_SCL和2402_SDA为外存芯片 AT24C04通信引脚，该芯片为IIC接口芯片，通 过时钟线和数据线二线接口通信。K1、K2、K3、K4为四只按键

15、，分别为设置键、上调键、下调键和查询键。L2为报警LED发光管。P0.0 P0.7为LCD数据线， P2.5 P2.7为LCD控制线。系统采用11.0572MHz外部晶振电路。3.2、红外热释电报警传感器电路VCC2ALERTOUT3VEE图3-3 DYP-ME003红外人体传感器电路传感器使用DYP-ME00红外人体传感器，图中ALERT引脚输出信号，该信号 为高电平时有人入侵，为低电平时表示无人入侵。 R17电阻为下拉电阻，防止管脚 误报。3.3、温湿度传感器器及检测电路图3-4 DHT11温湿度传感器外型及管脚DHT11温湿度传感器外型及管脚如图3-4所示。其中电源引脚的供电电压为 3.5-5.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间不要发送任何 指令。电源引脚（VDD GND之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。DH