智能小区监控系统设计

西北民族大学毕业论文〔设计〕

智能小区监控系统设计专业：自动化姓名：汪玉成指导老师：吴韬摘要随着近几年来智能化行业的快速开展，安防系统已逐渐普及到各行各业。它是人们安居乐业的根底，也是共建和谐社会的重要环节。监控系统是由闭路电视监控系统、防盗报警系统组成。本设计简述了监控系统的功能和组成。根据报警系统的要求进行选择论证，最终得出比拟合理的设计思路。本文中探测器件采用了热释电红外线传感器，它是以非接触形式检测出人体所辐射出的红外线能量，将其转换成电信号输出，并将这个电信号进行放大，从而可以驱动报警器的控制电路进行报警。实现对每户住宅的实时监控，到达维护社会治安的作用，并把一切将要发生的险情传送到小区监控中心，使监控中心的安保人员将采取措施杜绝险情的发生，确保小区住户平安。关键词智能监控，报警系统，单片机，红外传感器ABSTRACTInrecentyearsintelligentwithrapiddevelopmentoftheindustry，Securitysystemhasgraduallyspreadtoallwalksoflife.Itisthefoundationofthepeopleliveandwork,Buildingtheharmonioussocietyistheimportantlink.Monitoringsystemisaclosed-circuittelevisionmonitoringsystem,anti-theftalarmsystemcomposition.Thisdesignisbrieflyintroducedthefunctionofthemonitorsystemandcomposition.Accordingtotherequirementsofthealarmsystemdemonstratedchoose,eventuallygotmorereasonabledesignideas.Inthispaperaprobebythepiezoelectricinfraredsensor,itisnotthecontactformtodetectthehumanbodyoutoftheinfraredradiation,convertsitintoelectricalsignaloutput,andwillenlargetheelectricalsignals,thuscandrivethealarmcontrolcircuitofthepolice.Eachhousesoastoachievethereal-timemonitoring,tomaintainpublicorder,andtheeffectofalltheriskthatwillhappensenttothemonitoringcenter,makethemonitoringcenterofthesecuritypersonnelwilltakemeasurestoputanendtotheoccurrenceofdanger,ensurevillageresidentsecurity.Keywords:Intelligentcontrol,Alarmsystems,SCM,Infraredsensor目录11.1国内外研究现状11.2本文设计的主要内容122.1安防系统的组成22.2安防系统设计原那么22.3安防系统的开展趋势32.3.1安防系统的数字化32.3.2安防系统的集成化353.1本系统概述53.1.1系统功能63.1.2系统组成63.2摄像局部83.3信号传输系统103.4终端系统监视器11124.1报警系统概述124.2报警系统的设计任务和要求124.3方案选择论证134.4总体设计思路144.5各模块设计154.5.1单片机的选择154.5.2探测传感器204.5.3放大电路274.5.4时钟电路284.5.5复位电路294.5.6声光报警电路294.6系统硬件电路的说明304.7软件的程序工作流程图314.7.1主程序工作流程图314.7.2中断效劳程序工作流程图3234参考文献35附录36附录1设计编程程序36附录2Proteus仿真原理图38致谢391.1国内外研究现状随着监控报警技术的迅速开展和监控系统的智能化以及居民对小区安保要求的提高。其实，在国外一些兴旺国家在90代就提出了智能安防家居的方案并在小范围进行实施，如在机场、高速公路、政府机构、商业活动中心、大型商场、停车场等一些安防要求较高的区域，并得到广泛应用。在中国，随着经济的开展，居民的安防要求也越来越高，对智能化监控系统的要求也显著越高。近几年来逐渐实现了远程监控和小区智能监控的技术，使监控报警技术在更多的领域也得到广泛的应用。智能化监控将是以后小区安防系统的一个重要组成局部，当监控探测传感器检测到有人闯入时，声光报警器实现自动报警。从2007年起，国外一些国家的视频监控软硬件厂商推出了一些具备智能报警功能的产品，但由于技术和本钱的限制，智能监控系统还未得到广泛的应用。但随着技术的提高，智能监控将会在很多领域得到广泛应用，更主要的是能在小区安防中能得到广泛应用。1.2本文设计的主要内容首先，要知道智能监控系统对居民住宅小区的重要性，再设计一个合理的监控与报警为一体的安防报警系统，能满足小区居民所要解决的问题。小区安防系统主要是由摄像头监控系统、报警系统组成。监控系统采用电视摄像等手段进行监测；防盗报警系统采用热释电红外传感器对有生命的运动物体进行监测，监测接近被保护对象的运动物体。2.1安防系统的组成安防系统主要由监控系统、防盗报警系统组成。〔1〕监控系统：采用电视录像、摄像头等手段监测侵入对象。〔2〕防盗报警系统：采用热释电红外传感器检测，并由报警器进行报警。2.2安防系统设计原那么为了使本智能报警系统到达平安可靠，经济实用等的要求，在设计过程中应当遵循以下原那么：(1)实用性应当在满足小区安防报警功能的要求和实际使用过程中根本需求的根底上，要采用比拟实用的技术和设备，使得设备使用方便、平安。〔2〕先进性在费用技术等条件许可的情况下应当利用最新安防技术、最可靠的报警系统，以便此系统在较长的时间内与社会开展相适应。〔3〕可靠性必须选用比拟可靠的产品与技术，在设备的选择和系统的设计中一定要提高系统的可靠性。〔4〕经济性系统在使用的产品型号及处理能力等方面要有很强的兼容性，具有能扩充与换代的特点，才能确保系统不断得到完善、充实，并能提高和改良。通过这种设计，不仅充分利用了原有设备，而且具有较高的性价比。〔5〕平安性为了保证系统在工作时的平安性，必须采用国际平安机构所认证的所有硬件设备。〔6〕标准性由于智能化监控系统是一个综合性比拟强的设计工程，所以在系统设计中应当参考多方面的标准和标准，使各个子系统做到标准化、结构化和系列化。安防系统的开展趋势安防系统的数字化随着数字化与信息化时代的到来，“数字化安防”开展迅速。其开展方向是以数字CCD技术和红外照明技术为根底，并向高灵敏度红外视频系统开展，以模拟信号为根底的监控系统向数字化监控系统开展。系统设备向智能化、模块化和网络化的方向开展。数字化安防产品能全方位地记录，并以数字方式存储报警信息。2000年以来，数字监控产品进入了快速开展时期，特别是一些技术实力和资金背景强的高新技术企业进入安防市场，给安防产业注入了新的活力。产品也由原来的数字监控录像主机，开展到网络摄像机、网络传输设备、传输设备和专业数字硬盘录像机(DVR)等多种产品。安防系统的集成化安防系统的集成化有两方面：①安防系统自身功能的集成：将影像、语音、门禁、警报等功能融合在同一网络架构平台中，提供智能小区平安监控的整体解决方案；②安防系统与小区其它智能化系统的集成：将安防系统与智能小区的通信系统、效劳系统及物业管理系统等集成，这样可以共用一条数据线和同一计算机网络，共享同一数据库。这样一次投入，事半功倍，彻底摆脱重复布线、反复维护的烦恼。3.1本系统概述根据居民小区的实际情况对小区主要通道、住户门口、电梯厢等部位适当放置摄像头，从而到达有效监视和防盗的目的。相对来说，现在很多是采用黑白摄像机对入侵行为进行录像，但随着监控技术的逐步完善，数码摄像头已经推出，从而也解决了传统安装距离上的难题。监控系统是由摄像头、黑白录像机、监控器、控制器、传输线缆等组成，在居民小区和大型公共场所安装摄像机，使安保人员通过监视器能了解小区发生的意外情况；并通过录像存储能实时记录、以备查证；控制器在中心控制台切换操作，并跟踪监视。摄像机设置可根据相应局部的要求和情况采用固定摄像头、多方位云台摄像机、球形摄像机、红外线摄像机等。摄像头可分为变焦、变距，云台。可多方向转动。摄像机的数量较少时，每个摄像机的视频信号和控制信号的线缆可从值班中心放射至到每个监控点上。摄像机数量较多时，按楼层或楼栋来进行设置视频矩阵，使其收集其附近摄像机的控制信号和视频信号，再通过光缆送到值班中心，这样既可以减少室外线缆的数量，使网络结构清晰，也便于维护管理。值班中心一般会设置多台监视器组成监控电视墙，值班人员利用画面分割同时可以监视其它摄像机的各种情况，其中一台专用于对可疑对象放大、定格、编辑，其余摄像机显示其它重要局部。3.1.1系统功能在居民小区的主要入口处、平安通道等区域安装摄像机，摄像机将拍摄图像传送到值班中心，让保安室的值班人员通过电视监控墙对现场一目了然，对整个小区摄像机覆盖范围进行实时监视和录像，全面了解住宅小区发生的突发情况。监控系统是安防技术中的一个重要组成局部，是一种比拟先进的系统。它可以通过摄像机观看被监视场所的所有情况，监控系统也可以与报警系统等安防体系联动运行，从而使其防范能力更加强大。监控系统的还可以把监视场所的影像和声音记录下来，所以当发生重要盗窃或其它案件时以备查证。3.1.2系统组成监控系统主要由摄像机〔前端〕、传输线缆、控制器、监视器〔显示与记录〕等几个重要局部组成〔如以下图3-1所示〕，并且有对图像信号的分配、切换、存储、处理、复原等功能。图3-1系统的组成〔1〕摄像机摄像机的任务是为了获取监控范围内的图像和声音资料。由于摄像机需要安装在公开或隐蔽地防范区域内。不但24小时连续工作，环境因素也会变化无常，也会遇到相当恶劣的天气，如遇到风沙、雨雪、高温、低温等，所以必须要满足“全天”平安工作的要求。因此，摄像机须有比拟高的性能和平安性。摄像机有黑白摄像机和彩色摄像机之分。黑白摄像机的灵敏度和清晰度相对都比拟高，而且价格也廉价，安装调试也很方便。彩色摄像机不仅能传送亮度信号，而且还能传送彩色信号，能反映出现场图像和色彩，但相对于黑白摄像机，其灵敏度和清晰度相对较低，价格比拟贵。对于一般的小区安防而言，不需要高清晰度和高灵敏度的图像，能看清楚入侵对象就行，而且能引起热释红外传感器感触，能引起报警器报警就行。所以目前国内大多数监控系统仍采用黑白摄像机。〔2〕传输设备传输设备的主要是将图像信息传送到终端监视器设备，并将值班中心的指令传送到前端摄像机设备。根据监控系统的功能要求和信息存储容量的不同，主要分有线传输和无线传输两种传输方式。有线传输常利用光纤、线、同轴电缆等来传送图像信号；无线传输有电磁波、发射局部和接收局部。发射局部是由振荡器，将信号加载到电磁波上的调制器和功率放大器，由天线发射到空间去。接收局部由天线，高频放大器，变频器，中频放大器，检波器和功率放大器等组成，最后由喇叭发出声音。目前的监控系统中大多采用光纤来作为传输线设备。〔3〕终端监视器设备〔控制、显示与记录〕监视设备是监控系统的中枢系统。它主要是将前端摄像机设备送来的信息进行处理和显示，并且由摄像机设备发出指令，并由控制室进行控制。终端监视器设备主要有控制、切换、显示、记录等。3.2摄像局部摄像局部是由摄像机、镜头、云台控制器等构成。而且摄像机的灵敏度要高，摄取范围要大。为了使图像清晰，要求摄像系统的信噪比分辨率尽可能要高。另外，系统的可靠性和性能要尽可能高，能够在比拟恶劣的环境下全天候连续工作。现有公安部有关行业标准及标准对摄像局部的要求如下：在摄像机的标准摄像下，系统的技术指标应满足表3.1规定指标。选项指标输出幅度〔视频信号〕1vp-p，75Ω水平清晰度〔黑白电视〕≧600TVLine〔电视线〕水平清晰度〔彩色电视〕≧480TVLine〔电视线〕灰度等级值≧8级〔16级、32级、64级〕信噪比值≧48dB〔信噪比越高噪音越小〕在环境条件较恶劣的情况下，系统的技术指标和图像质量应满足表3-2规定指标。表3-2图像的等级图像损伤程度及主观评价1非常严重，不能观看2较严重，很模糊3可以发觉，较模糊4可以有明显发觉，很难受5不可以发觉在摄像机设备正常工作的条件下，监控的图像质量不低于表3-3规定指标。表3-3选项指标输出幅度〔视频信号〕1vp-p，75Ω水平清晰度〔黑白电视〕≧600TVLine〔电视线〕水平清晰度〔彩色电视〕≧480TVLine〔电视线〕灰度等级值≧8级〔16级、32级、64级〕信噪比值≧48dB〔信噪比越高噪音越小〕〔一〕摄像机摄像机是整个摄像局部的主体局部，它的主要功能是摄像、采集信息。摄像机的性能和安装方式是系统质量的重要因素。目前主要采用CCD摄像机(电荷耦合器件)。其主要性能及其技术参数要求如下：〔1〕分类：有黑白摄像机和彩色摄像机之分。〔2〕照度：单位面积上接受到的光通量称为照度。〔3〕清晰度：分为水平清晰度和垂直清晰度两种。〔4〕电源：摄像机的电源一般有直流12V、直流24V、交流220V等，可根据情况选择摄像机的电源，优先采用平安低电压。〔5〕自动增益〔AGC控制〕：在环境亮度较低的情况下，自动增益功能可以提高图像信号亮度，从而可以获得清晰高质量的图像。〔6〕光补偿：在只有逆光的情况下，安装一般摄像机时，被摄物体会发黑，处于这种情况的考虑，应采用具有逆光补偿的摄像机，这样才能获得更为清晰真实地图像。〔7〕亮度控制：有的CCD摄像机根据光线的亮度，用电子快门调节图像的曝光时间，因而在光线变化很大时不用自动光圈镜头进行控制。〔二〕镜头按镜头的功能和操作方式分类有变距镜头和固定焦镜头两种。按镜头的性能和外形分类有E型、P型、L型和自动变焦镜头等几种类型。〔三〕云台控制器摄像机以一个支撑点为中心，在水平和垂直两个方向各向自由活动。在这个支撑点上固定住摄像机并带它自由转动的操作结构称为云台，云台控制器可以扩大录像范围。按原理可分为手动式和自动式。〔四〕解码器在控制和矩阵切换的系统中，摄像机的图像需通过单独的同轴电缆传送到控制与切换主机中，以到达对镜头和云台的控制。除了小系统和近距离一般会采用多芯电缆作控制外。有主机通过总线方式先送到称之为解码器装置，由此装置先对总线信号进行编译〔确定对某一个摄像单元进行何种操作，在经经过功率放大，驱动会指定相应的云台和镜头做相应动作〕。一般可完成下述动作：〔1〕摄像机的电源开关控制。〔2〕镜头光圈校准操作。〔3〕云台各向旋转控制。〔4〕摄像机防护装置控制。信号传输系统信号传输系统将监控系统的摄像机设备和监视器设备连接起来，由摄像机设备产生的图像音频信号、视频信号和报警信号传送到中心值班室的监视器设备，并进一步把值班中心的控制指令传送到摄像机设备。按监控系统的规模大小、摄像范围、传输距离、信号存储容量的要求而采用不同的传输方式。主要分有线传输与无线传输两种方式。在此主要介绍有线传输方式：〔1〕摄像机的安装位置距离控制中心较近时，一般采用视频基带传输方式。〔2〕摄像机的安装位置距离控制中心较远时〔几千米〕，一般采用射频有线传输和光缆传输方式。〔3〕摄像机的距离更远并且不需要传送高标准图像时，也可以采用窄带电视线路传输方式。视频平衡传输方式见以下图。3-2视频平衡传输原理框图3.4终端系统监视器闭路监控系统的终端完成系统的监控与操作功能，分为显示、控制与记录局部。4.1报警系统概述用物理检测方式或和电子防盗技术，自动探测发生在监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域，称为报警系统。报警系统可以防止盗窃、抢劫等意外安防事件的发生。假设发生入侵事件，由声光报警信号通知保安监控室，便于采取应急措施，防止财产损失。为了平安有效的防盗，保证住户的财产平安而设置的。本报警系统采用了热释电红外传感器，通过传输线缆传递信息，能够及时迅速地解决报警问题，可以在最短的时间里制止户外不法分子的闯入，满足住宅用户的紧急需要。4.2报警系统的设计任务和要求〔1〕设计包括硬件设计和软件设计两局部。分为数据采集、键盘控制、报警等几个模块。〔2〕防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、控制电路、LED显示电路及相关的管理软件组成。用户终端设备完成信息采集、数据处理、功能的设定、报警等几个功能。模块终端是由中央处理器、输入模块、通信模块、输出模块、功能设定等几局部组成。〔3〕系统可实现的功能。当住户外出时，可以将报警系统设置在布防状态，探测器即开始工作，假设有人非法闯入时，热释电红外传感器将探测到意外情况，监测点上的红外探测头将人体辐射的红外线光谱转换成电信号，经过放大电路、比拟电路传送到系统的门限开关，翻开门限开关送出TTL电平到AT89C51单片机，经AT89C51单片机进行处理后驱动执行报警电路使报警器进行报警。〔4〕红外线探测器具有一定的隐蔽性。在需要防护的地方设计一处红外线可检测到是否有人出入。此装置设计的要点有：一是能判断是否有人员出入；二是增加了防护范围。而且系统工作的稳定性和可靠性也是比拟重要的指标。〔5〕红外线探测器安防系统由以下几局部组成：传感器、放大处理器、输出电路。其中，由传感器上的探测器就像人眼，监视保护区域内的入侵活动。如以下图4-1所示。图4-1红外探测器的组成模块4.3方案选择论证防盗报警系统一般是由探测器、防盗报警器和接警中心〔硬件加软件〕组成。其最简的单形式是本地〔如家庭等〕报警系统，它的组成局部是入侵探测器、报警控制器以及声光报警器。该系统设计方案有以下两种：利用联网报警系统来实现家庭防盗报警，该系统是由编程系统、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生报警，那么报警信号通过邮电通讯网络远程传送到用户设定的固定上，中心联网电脑可通过数据库、电脑语音提示、监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖派出所经历分布，及时调动警力做出快速处理。通过传感器检测是否有人闯入，把检测信号结果送入单片机，通过单片机控制报警灯和高音报警器的启动。由以上两种方案的分析：方案二能满足要求，更加简单有效，所以本设计采用方案二。4.4总体设计思路本设计包括硬件设计和软件设计两局部。具体组成为数据采集、键盘控制、报警等子模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、单片机控制电路、报警电路、LED控制电路、相关的控制管理软件等组成。单片机是本设计的核心单元，此系统也是单片机应用系统的一种。单片机应用系统是由硬件和软件两局部组成。硬件局部包括单片机单元、输入/输出设备、以及外围电路等组成的一系列系统。软件局部是各种工作程序的总称。单片机应用系统过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。从设计的要求而言，包含如下局部：热释电红外传感器电路、复位电路、放大电路、报警电路、LED显示电路、AT89C51单片机及相关的控制管理软件组成。它们相互间的构成框图如图4-2所示。图4-2总体设计框图处理器采用的单片机是AT89C51。此系统是在管理软件控制下进行工作的。安置在监测区域内的红外线探测器将人体辐射的红外线光谱转换成微弱的电信号，经过放大比拟电路电路送至门限开关，翻开门限阀门送出TTL电平至AT89C51单片机。经单片机内软件识别、查询等环节发出报警信号。从而驱动电路将控制信号放大并使声光报警设备完成相应动作。此时报警器持续报警，直到手动解除报警信号，当警情消除后复位电路使系统复位。4.5各模块设计4.5.1单片机的选择单片机主要用在控制系统中，所以也称微控制器。它具备嵌入式应用系统所要求的指令系统，体系结构，微处理器，管理模式，总线方式等。它将计算机的所有部件都集成到一块芯片上了，通常片内部都含有CPU〔中央处理部件〕，RAM〔数据存储器〕，ROM〔程序存储器〕，定时器，计数器和各种输入/输出〔I/O〕接口。20世纪以来，单片机迅速开展，一些著名的计算机厂商已研制的产品就有50多个系列，品种数百。虽然单片机种类繁多，但在我国使用较多的是美国Atmel公司的89C51和美国Intel公司的MCS-51系列单片机。MCS-51系列单片机有8031、8051、8751三种。8031内部有8位CPU、128个字节、4个8位并行I/O口、21个特殊功能存放器〔SFR〕、1个全双工串形口、2个16位定时器，但没有程序存储器，外部扩展EPROM芯片，比拟繁琐，所以不采用。8051是含有特殊用途的单片机，是在8031的根底上，片内集成有4KBROM，作为程序存储器，是一个程序不超过4KB的小系统。ROM内的程序是代为用户烧制的。8051适合应用在程序已定单片机产品中，不予采用。8751是在8031的根底上，增加了4KB的EPROM，构成了小于4KB的小系统。用户可以将程序固定在EPROM中，可以屡次修改程序。价格相对8031而言比拟贵。8031向外扩展一片4KBEPROM的就相当于8751，它的优点是价格廉价。大规模集成电路快速开展，能在片内装入大型的外围接口电路，也不采用。AT89C51单片机是美国Atmel公司生产的高性能、低电压CMOS8位单片机，片内含有4KB的可反复擦写的EPROM〔只读程序存储器〕和128KB的RAM(随机存取数据存储器)，采用Atmel公司的非易失性存取技术，片内置通用8位中央处理器〔CPU〕和Flash存储单元，功能强大。AT89C51单片机的高性价可应用于许多场合，以及各种控制领域。AT89C51的性能：〔1〕与MCS-51兼容；〔2〕4KB可编程存储器；〔3〕1000次写/擦循环；〔4〕全静态工作：0Hz~24MHz；〔5〕三级程序存储器锁定；〔6〕128×8位内部RAM；〔7〕32位可编程I/O线；〔8〕有两个16位计数器/定时器；〔9〕五个中断源；〔10〕可编程串行通道口；〔11〕低功耗的闲置模式。AT89C51单片机的引脚结构，如图4-3所示图4-3AT89C51的引脚结构图Pin9：RESET/Vpd复位信号复用脚，当80C51通电时，时钟电路开始工作，在RESET引脚出现12个时钟周期的高电平，系统复位。系统初始化后，程序计数器PC那么指向0000H，P0、P1、P2、P3四输出口均为高电平，堆栈指针写入07H，其它存放器均被清零。RESET从高电平降到低电平后，系统从0000H开始执行。AT89C51管脚说明：AT89C51单片机是一种高性能单片机，受引脚数目的限制，其不少引脚都具有第二功能。AT89C51也是一种高效微控制器。采用40引脚双列封装形式。VCC：供电电压。GND：接地引脚。P0口：P0口为一个8位双向I/O口，每个引脚可吸收8个TTL门电流。当P1口的管脚写入1时，被定义为高阻抗输入。P0口能够用于外部程序数据存储器，被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：是一个提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。当P1口管脚写入1后，被内部上拉为高阻输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位接收地址。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器能接收输出4个TTL门电流，当P2口管脚写入1时，被内部上拉为高阻输入。所以作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，P3口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。当P3口管脚被写入1后，被内部上拉高阻输入。P3口的一些特殊功能口如下所示：P3.0：RXD〔串行口输入〕；P3.1：TXD〔串行口输出〕；P3.2：INT0〔外部中断0口〕；P3.3：INT1〔外部中断1口〕；P3.4：T0〔计时器外部输入0〕；P3.5：T1〔计时器外部输入1〕；P3.6：〔数据程序存储器“写”〕；P3.7：〔数据程序存储器“读”〕。RST：复位输入口。当振荡器复位时，保持引脚上两个机器周期的高电平的时间。ALE/：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。ALE端以正常的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。所以它可用作对外部输出的脉冲或定时。每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。假设ALE不能输出，那么可在SFR8EH地址上置零。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。PSEN：程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指时，每个机器周期两次PSEN有效。在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：反向振荡器的输出。4.5.2探测传感器〔1〕防盗报警探测器的选择报警器主要有触发式报警器、遮光触发式报警器和电子防盗报警器等几种，但都有以下一些缺点：触发式报警器用压力板安装在垫子内，当主机停止工作或者在家有人走动时，都会失报和误报，其可靠性比拟低。遮光触发式报警器在受到光照射时就会引起误报，如果由于风吹帘动而遮住光线也会引起误报，因此此报警器的可靠性也较低。而且它的安装线路也很复杂，技术要求较高，价格昂贵，不适合广泛应用。开关电子防盗报警器只有一个定点，有效范围小，开关易坏，误报率也就高。由于以上报警器都有一些缺乏，本报警系统采用热释电红外传感器，它本钱低，安装方便，且防盗性较稳定，抗干扰能力较强、灵敏度较高、平安可靠耐用。这种防盗器也较适合于家居中，由于安装隐蔽，不容易被盗贼发现。而且它的信号经过单片机处理后便于跟PC机通信，可以多用户统一管理。〔2〕热释电红外线传感器的介绍热释电红外线传感器(PIR)是70年代开展起来的一种高灵敏度探测元件。它能检测到人体发射的红外线并且输出电信号的传感器，是组成防盗报警器的主要器件，也是构成各种自动化装置的配件，是以非接触形式检测出人体所辐射出的红外线能量，将其转换成电信号输出，并将这个电信号进行放大，从而可以驱动报警器的控制电路。如图4-4所示为热释电红外传感器的内部结构电路框图。图4-4热释电红外传感器的内部电路框图热释电传感器是一种利用红外线辐射与红外线测温构成的探测传感器，其中红外测温属于是测温技术中一种新型的测温手段，是非接触式测温，非接触测温技术随着科技、工业、国防、医学的开展而被广泛应用，其意义作用非凡。它的其特点是测温范围广比拟广，响应速度很快。所以其广泛应用于工业、农业、交通等诸多领域。非接触式红外测温有以下优点：①测温范围较广；②探测器的相应速度快，适用于快速的动态测量；③具有较高的测温准确度，由于在测量时不干扰被测温场，不影响温场分布；④不用直接接触被测物，故操作方便；⑤可以确定小物体的温度。〔3〕热释红外传感器的结构热释红外传感器的一个重要组成局部是红外探测器。它可分热释电探测器和热释光子探测器两大类。热释电探测器是电效应工作的探测器，其响应速度虽不及光子型，但它可在室温下使用、工作频率宽、光谱响应快、其灵敏度与波长无关，因此其应用领域较广，使用方便。常用的热释电探测器有：LiTaO2探测器、BaTiO2探测器和TGS探测器等。热释传感器的敏感元为PZT，在其两面做成电极，并在其外表加一层灰色氧化膜进而可以提高转化效率，其等效电路是一个电容上并联一个负载电阻的电流发生器，它的输出阻抗很高，但输出电压信号很弱，所以在其管内附了JFET及一种厚膜电阻，可以使阻抗变大。以下图4-5为热释电红外传感器的结构图和电路图，图4-6为热释电红外传感器的实物照片。图4-5热释电红外传感器的结构图和电路图图4-6实物照片热释传感器电体的自发极化强度与温度有关。当温度越高，自发极化强度越低。温度升高到Tc时，自发极化消失，此温度称为居里温度。当温度超过居里温度时，极化强度为零。由于自发极化，在与极化轴相垂直的晶体两外外表上出现正负极化强度。但是这些面束缚电荷常常被晶体内部或外部的电荷所中和，因而显示不出来。因此不能在静态条件下测量自发极化，但是自由电荷和面束缚电荷所需的时间很长，因晶体自发极化的弛豫时间很短，约10~12s，因此当晶体经受一定频率的温度变化时其体内的自由电荷和外部杂散电荷便来不及中和变化着的面束缚电荷，因此可在动态条件下测量自发极化。当红外辐射照射时，热释电晶体温度升高，自发极化电晶体温度升高，自发极化强度降低，因此电极外表上感应电荷减少，这相当于“释放”了一局部电荷，因此称之为热释电现象。如图4-7所示的电路连接负载，那么在红外辐射时，就有电流流过负载经放大后成为输出信号。图4-7电路连接负载〔4〕红外测温原理由物理学原理可知，处于绝对温度〔-273.℃〕以上的所有物体，都要释放热能，红外测温是探测物体外表发射出的能量来测定物体的温度，而红外辐射温度计测量与温度有关波长范围内的热能，并将其转换与温度成一定比例的电信号，由此测出其温度。根据斯提芬－波兹蔓常数，绝对黑体其温度T于与辐射能间的关系由公式得：〔其中：×10-12w/cm2；K4为黑体的温度；为黑体的辐射能。〕其实大局部物体为非黑体，其热辐射公式为：〔其中：E表示物体在一定温度下的辐射能力；E0为与E在同一温度下的黑体辐射能力；ε为黑度系数，表示物体的发射能力接近黑体的情况，其值在0～2之间。〕所以任何物体温度只要不低于绝对零度，就会发射出红外光谱，而且当物体的温度越高时，辐射的信号就越强，因此只需知道物体的温度以及其比辐射率，就可得出其辐射功率。所以只要能算出物体的辐射功率，可确定其温度。〔5〕热释电红外线传感器的原理特性热释电红外线传感器是一种探测元件，它由高热电系数制成，每个探测器中安装一两个探测元件，将其中两个探测元件用不同的极性进行串联，从而可以抑制自身温度过高而带来的干扰。探测元件将探测红外辐射信号转换成很小的电压信号，再经过探测头内的场效应管加倍放大后向外输出放大信号。人体会发出一定的红外射线，其波长为8~9um，而探测元件的波长也有一定的灵敏度，其灵敏度范围为0.5~20um。在传感器的顶部设置了一个带有滤光镜片的窗口，其可通过光的波长范围为8~10um，正好跟人体所辐射出的红外波长相一致，而对于其它不同波长的红外线经过滤光片吸收，这样就形成了一种探测人体辐射的红外线传感器。假设有人闯入探测区域内，人体所辐射出的红外波会被热释电元接收，经信号放大处理而输出电压信号。需注意的是：在开始接通电源时，传感器都会有十几秒的预热时间，在此时期内传感器不起作用。〔6〕热释电红外传感器原理图系统所采用的热释红外传感器是一种双探测元结构的器件。其工作电路原理及设计电路如图4-8所示,在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，输出端也增加了稳压元件来稳定信号。当检测到人体移动而辐射出的红外信号时，此信号经过FET放大后，经过C2、R1的稳压后使输出变为高电位，再经过NPN的转化，输出OUT为低电平。图4-8热释电红外传感器原理图菲涅尔透镜是人体检测系统中的有一种光调制器，其一般是采用阵列式菲涅尔透镜，它的作用是在红外辐射时收集和调制的作用。所以一般来说热释电传感器与菲涅尔透镜配合使用能发挥最正确作用。在热释传感器上装菲涅尔透镜使探测的半径从1.5m提高到至少7.5m左右。菲涅尔透镜其实是一个透镜组，而且其每个单元都只有一个的视场，其相邻的视场既既不交叉也不连续，相隔着一个盲区。所以安装了菲涅尔透镜后，当人体在此传感器监控范围内活动时，人体所辐射出的红外线会通过菲涅尔透镜传到传感器上，就形成了一个会不断变化的交替的亮区和盲区，使敏感单元的温度会不断的变化，从而传感器输出所探测的信号，换言之，当有人在传感器所监控范围内活动时，一会儿走进一个视场，又走出此视场，再进入另一视场相对于对传感器而言，就是一会儿检测到有人，一会儿又检测不到，从而人体所辐射的红外线会不断改变传感器的温度，使传感器有连续不断的电信号。菲涅尔透镜不但有交替变化的亮区和盲区，还有聚焦作用，其焦距范围一般在4cm左右菲涅尔透镜一般由聚录乙烯塑料片制成，呈白色半透明半亮状。菲涅尔透镜外形图见图4-9。图4-9菲涅尔透镜外形图4.5.3放大电路如图4-10所示为系统采用的放大电路，Vi是输入电压信号端，Vo是输出放大的电压信号端，当Vi输入端有信号时，通过晶体管的放大，从而进行有效电压的输出。图4-10放大电路4.时钟电路以下图中XTAL1和XTAL2各为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器，为AT89C51提供时钟信号。陶瓷振荡也可采用。由于一个机器周期含有6个状态周期，每个状态周期分为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接振荡频率为12MHz石英晶体，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。如图4-11所示为时钟电路。图4-11时钟电路图4.复位电路复位方法一般有自动复位和手动按键复位，单片机在时钟电路工作以后,在RESET端给出24个震荡周期的高电平时就可以完成复位操作，按键按下时，电源导通。假设使用晶振频率为12MHz时，那么复位信号持续时间应不小于2us。本电路采用的是外部手动按键复位。如图4-12所示为复位电路。图4-12复位电路图4.声光报警电路图中是由4个发光二极管接上电阻后组成的报警电路，连接到单片的RXD引脚，外接VCC，当RXD引脚被置为低电平后，4个发光二极管被点亮，报警电路报警。如图4-13所示为发光二极管报警电路。4-13发光二极管报警电路图声音报警电路选用12V的高音喇叭作为报警装置，使用SS8050大功率三极管做驱动电路，当TXD为高电平时，三极管导通，喇叭报警。反之那么截至。如图4-14所示。图4-14声音报警电路系统硬件电路的说明硬件电路的设计如以下图4-15所示，本设计中要用到以下器件：AT89C51单片机、热释电红外传感器、LED指示灯、按键、反相器74LS04、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复位电路等。其中D1为电源工作指示灯，D2是正常工作指示灯，D3~D6是起报警指示作用，当RXD脚被置低电平时，D3~D6亮红灯开始报警。同样，TXD脚置高电平时声音报警电路开始工作。电路设有2个按键，S1键作为倒计时的暂停键,S2键作为作为电路复位键。图4-15硬件设计图4.7软件的程序工作流程图本设计工作流程图包括主程序工作流程图和中断效劳程序流程图。4.7.1主程序工作流程图按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如以下图4-16所示。开始开始系统初始化检测外部有无信号输入驱动声光报警电路开始报警YNY结束N报警器持续报警是否中断报警图4-16主程序工作流程图4.7.2中断效劳程序工作流程图本主程序功能是：当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号时，那么表示有人进入监控区域，在经过AT89C51单片机内部程序处理后，驱动声光报警电路进行报警，那么声光报警器会一直持续报警。当发现报警器报警时，利用中断方式可以停止报警器工作，即用手工按键停止的声光报警报警。手工按键停止报警中断效劳程序工作流程图。如图4.17所示。中断源发出中断申请中断源发出中断申请关闭中断、保护现场INTO端有输入信号、关闭中断恢复现场、开中断中断返回图4-17中断效劳程序工作流程图本设计根据用户的需要，结合实际情况，以相关的标准、标准和根本原那么作为指导思想进行安防系统的设计和具体实施工作。通过本设计在居民小区中引入全天候、高性能、实用的电视监控监控系统、防盗报警系统组成安防系统，当住户外出时，将红外监控器设置为布防状态，那么监控器开始工作，当有人闯入时，检测到人体辐射出的红外信号，再经过放大电路的放大，驱动报警器进行报警。不仅提高了小区住户的平安性，也为实现管理的系统化、标准化和自动化，为管理人员和现场操作员提供准确、及时、直观控制和管理工作以及异常事件的调查取证工作提供了可靠的保障。近几年来，尤其是随着现代化科学技术的飞速开展，对外开放，高新技术的普及与应用，犯罪分子的犯罪手段也更智能化，复杂化，隐蔽性也更强，促使平安防范技术不管在器材上还是在系统功能上都有了飞速的开展。由于智能楼宇的大型化、多功能、智能化的特点，也就对楼宇平安防范技术系统提出了更高的要求，楼宇平安防范技术开展趋势主要表达安放器件、设备的综合化和智