智能安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案匯總（兩款家庭智能防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)）

　　本文闡述了區(qū)域家庭智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。智能防盜報(bào)警系統(tǒng)主要由4部分組成：無(wú)線防盜報(bào)警探頭、家庭主 機(jī)、小區(qū)主機(jī)、地區(qū)主機(jī)。接下來(lái)一一了解：

　　一、無(wú)線防盜報(bào)警探頭設(shè)計(jì)方案

　　無(wú)線防盜報(bào)警探頭安裝于居室的各個(gè)窗戶上，體積小巧，功耗低，可直接貼在窗戶上，當(dāng)發(fā)現(xiàn)盜賊入侵時(shí)可以獨(dú)立聲光報(bào)警，并發(fā)送無(wú)線報(bào)警信號(hào)到家庭主機(jī)。硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　1、低功耗設(shè)計(jì)

　　無(wú)線防盜報(bào)警探頭采用紐扣電池供電，需要低功耗的處理器。本方案選用Atreel公司的ATTIny44處理器。ATTIny 是Atmel公司的低功耗系列產(chǎn)品，ATTIny44具有3種可單獨(dú)選擇的低功耗休眠模式，使ATTIny44在電池供電設(shè)備。上有良好的表現(xiàn)。應(yīng)用軟件可在需要時(shí)調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘頻率以達(dá)到最佳功耗性能，例如在系統(tǒng)閑置時(shí)調(diào)慢微處理器部分模塊的時(shí)鐘頻率。利用AVR Power Stop System，用戶停止使用微處理器時(shí)可以關(guān)閉定時(shí)器、ADC等能耗模塊，ATtiny44 在掉電（PowerDown）模式下耗電量還不到100 nA。要求無(wú)線傳感器的體積盡可能小，以便安裝，ATti-ny44 小巧的封裝也使得整個(gè)無(wú)線傳感器體積大為縮小。ATtiny44平時(shí)工作在掉電狀態(tài)下，為功耗最小模式。當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)處理器從中斷中喚醒，判斷是否為盜賊入侵，如果不是則重新回到掉電模式，如果是盜賊入侵則啟動(dòng)無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)射無(wú)線報(bào)警信息。

　　2、紅外熱釋電傳感器

　　在自然界，任何高于絕對(duì)溫度（-273 K）的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體釋放的紅外波長(zhǎng)是不一樣的，紅外波長(zhǎng)與溫度相關(guān)，而且輻射能量的大小與物體表面溫度有關(guān)。人體都有恒定的體溫，一般在37C左右，會(huì)發(fā)出10 mm左右特定波長(zhǎng)的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線而進(jìn)行工作的。被動(dòng)紅外探頭的傳感器包含2個(gè)串聯(lián)的熱釋電元件，2個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)2個(gè)熱釋電元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，此時(shí)探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。紅外線通過菲涅耳濾光片增強(qiáng)后聚集到熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

　　3、無(wú)線發(fā)射模塊

　　無(wú)線傳感器的無(wú)線發(fā)射模塊選用的是Chipcon公司的CCII50單發(fā)芯片。ClI50具有豐富的頻率資源，需要極少的外部元件。CCII50具有休眠狀態(tài)，在沒有報(bào)警信息的時(shí)候，可以將其設(shè)置為休眠狀態(tài)，減少電池的電量消耗。當(dāng)有報(bào)警信息時(shí)，無(wú)線發(fā)射模塊被喚醒，發(fā)射報(bào)警信號(hào)完成后無(wú)線發(fā)射模塊關(guān)閉。

　　二、家庭主機(jī)設(shè)計(jì)方案

　　家庭主機(jī)是整個(gè)家庭智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的核心，其自身既可以在收到報(bào)警信號(hào)后媒體警，驅(qū)走盜賊，還能發(fā)送報(bào)警短信到小區(qū)主機(jī)和地區(qū)主機(jī)，通知安防人員盡快到來(lái)。家庭主機(jī)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　1、無(wú)線收發(fā)模塊

　　家庭主機(jī)采用Chipcon公司的CCIIOO無(wú)線收發(fā)芯片，該芯片可與CCII50單發(fā)芯片匹配使用，具有豐富的頻率資源，接收靈敏度高，完全可以滿足室內(nèi)無(wú)線傳感器信號(hào)的接收任務(wù)。當(dāng)接收到無(wú)線報(bào)警信號(hào)后，CCII0O將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后發(fā)出聲光報(bào)警和短信報(bào)警信息。

　　2、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)指定范圍內(nèi)的目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤，具有展開快速、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)。區(qū)域家庭智能防盜報(bào)警系統(tǒng)利用了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理布設(shè)了無(wú)線智能防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)，其中無(wú)線防盜報(bào)警探頭為簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，家庭主機(jī)為簇頭節(jié)點(diǎn)，小區(qū)主機(jī)為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。無(wú)線防盜報(bào)警探頭的報(bào)警信息可以及時(shí)匯聚到小區(qū)主機(jī)，小區(qū)主機(jī)及時(shí)反映，使安防人員能夠快速響應(yīng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　3、微處理器

　　家庭主機(jī)對(duì)微處理器的要求稍高，微處理器同時(shí)連接無(wú)線收發(fā)模塊和GSM模塊，并有上位機(jī)通信接口。本方案選用ATmegal28微處理器，ATmegal28有2個(gè)串口，還有SPI接口，可以滿足上述功能要求。另外，還具有豐富的1/0口資源，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警和繼電器的動(dòng)作。ATmegal28內(nèi)置4 KB的EEPROM，可擦寫100000次。 因?yàn)榧彝ブ鳈C(jī)需要管理無(wú)線防盜報(bào)警探頭的位置信息及ID，存儲(chǔ)報(bào)警用戶的報(bào)警電話、報(bào)警短信內(nèi)容、報(bào)警次數(shù)等，所以4KB的EEPROM可以很好地解決這個(gè)問題。當(dāng)微處理器從無(wú)線收發(fā)模塊接收到報(bào)警信息后，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查找已激活的無(wú)線傳感器列表，找到與ID號(hào)相對(duì)應(yīng)的傳感器，讀出其具*置信息，將位置信息插入到已預(yù)置的報(bào)警短信后，按照?qǐng)?bào)警用戶列表依次通過GSM模塊發(fā)送給報(bào)警用戶。

　　4、GSM模塊

　　GSM網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量高，保密性好，網(wǎng)絡(luò)容量大，抗干擾能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)全球自動(dòng)漫游，并為用戶提供了語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、短信息等多種業(yè)務(wù)，是目前我國(guó)最成熟、最完善、覆蓋面最廣、應(yīng)用最廣泛的移動(dòng)通信系統(tǒng)。GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息是通過信令信道傳輸信息，為GSM通信網(wǎng)所特有。它不用撥號(hào)建立連接，可直接把要發(fā)的信息加上信宿先發(fā)送到短消息服務(wù)中心SMSC， 再由SMSC在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻轉(zhuǎn)發(fā)給最終的信宿。短消息業(yè)務(wù)與話音傳輸及傳真一樣，同為GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)。它通過無(wú)線控制信道進(jìn)行傳輸，經(jīng)短消息業(yè)務(wù)中心完成存儲(chǔ)和前轉(zhuǎn)功能，每條短消息可以發(fā)送70個(gè)漢字，可以包含報(bào)警用戶名稱、報(bào)警地點(diǎn)的具體地址和無(wú)線防盜報(bào)警探頭的安放位置，清晰地描述出事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)位置，保證安保人員能夠在第一時(shí)間到達(dá)事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。

　　5、鍵盤及顯示

　　鍵盤可以用來(lái)設(shè)置家庭報(bào)警器的各種功能，通過顯示可以看到家庭報(bào)警主機(jī)的各個(gè)狀態(tài)?；镜呐渲貌僮骺梢酝ㄟ^鍵盤來(lái)設(shè)置，一些高級(jí)的設(shè)置需要通過安裝在電腦。上的配置軟件進(jìn)行設(shè)置。基本配置可以使報(bào)警系統(tǒng)正常工作，一些不方便使用電腦的用戶也能輕松使用此報(bào)警系統(tǒng)?；镜呐渲貌僮靼彝シ辣I報(bào)警器的開關(guān)，報(bào)警用戶的設(shè)置、啟用激活和分組管理，無(wú)線防盜報(bào)警探頭的注冊(cè)和啟用激活，簡(jiǎn)單報(bào)警日志的管理。

　　6、配置軟件

　　家庭主機(jī)配有配置軟件，安裝于家用電腦中。配置軟件的主要作用有：

　?、賵?bào)警用戶設(shè)置?？梢栽O(shè)置報(bào)警用戶的姓名、手機(jī)號(hào)和啟用狀態(tài)，可以進(jìn)行分組管理，區(qū)分不同報(bào)警用戶的優(yōu)先級(jí)。

　?、跓o(wú)線防盜報(bào)警探頭設(shè)置。可以設(shè)置無(wú)線報(bào)警的ID號(hào)碼、無(wú)線防盜報(bào)警探頭放置的窗戶位置和啟用狀態(tài)。

　?、蹐?bào)警短信設(shè)置。設(shè)置報(bào)警短信的預(yù)置內(nèi)容，當(dāng)有無(wú)線防盜報(bào)警探頭發(fā)送報(bào)警信息時(shí)，只需要將戶主名稱和無(wú)線防盜報(bào)警探頭的位置信息插入預(yù)置的報(bào)警短信，就可以直接交由GSM模塊發(fā)送出去。

　?、軋?bào)警日志管理?？梢圆榭醋罱膱?bào)警信息詳情，管理報(bào)警記錄信息。

　　三、小區(qū)主機(jī)設(shè)計(jì)方案

　　小區(qū)主機(jī)主要是進(jìn)行居民小區(qū)內(nèi)的用戶管理，安防范圍覆蓋整個(gè)小區(qū)，適合于小區(qū)保安部門安裝，對(duì)整個(gè)小區(qū)進(jìn)行安全防護(hù)監(jiān)管，小區(qū)主機(jī)硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　1、GSM模塊

　　同家庭報(bào)警主機(jī)一樣，小區(qū)主機(jī)配備了一樣的GSM通信模塊，當(dāng)GSM模塊收到報(bào)警信號(hào)后，立即將報(bào)警信息傳送給微處理器，微處理器將短信信息通過串口傳遞給_上位機(jī)軟件。

　　2、報(bào)警功能

　　軟件的主要功能是收到微處理器傳送的報(bào)警信息后，及時(shí)顯示出來(lái)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒值班人員快速做出反應(yīng)，盡快到達(dá)事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。

　　3、數(shù)據(jù)管理

　　小區(qū)主機(jī)的用戶比較多，需要使用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理。上位機(jī)使用sQL server進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)管理。上位機(jī)軟件進(jìn)行小區(qū)內(nèi)的用戶管理，小區(qū)的用戶首次使用報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，需要用戶通過向小區(qū)主機(jī)發(fā)送注冊(cè)短信，或者到小區(qū)主機(jī)以人工輸入的方式登記注冊(cè)個(gè)人信息，建立小區(qū)報(bào)警用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)。。上位機(jī)軟件管理報(bào)警日志，對(duì)每次的報(bào)警都詳細(xì)記錄，方便事后查找。

　　四、地區(qū)主機(jī)設(shè)計(jì)方案

　　地區(qū)主機(jī)的管理范圍涉及整個(gè)地區(qū)，可能包含地區(qū)內(nèi)的若干個(gè)小區(qū)，用戶更加龐大，適合于地區(qū)的公安部門］安裝，可以有效協(xié)助管理地區(qū)治安。地區(qū)主機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與小區(qū)主機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)相同，但上位機(jī)軟件功能更加強(qiáng)大，擁有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能和地圖定位系統(tǒng)。由于地區(qū)主機(jī)管理范圍的逐漸擴(kuò)大，報(bào)警方式有可能并行發(fā)生，所以最直觀的呈現(xiàn)方式就是當(dāng)有報(bào)警發(fā)生時(shí)能夠在地圖中直接顯示其確切位置。所以地區(qū)主機(jī)具有良好的地圖數(shù)據(jù)信息，可根據(jù)報(bào)警信息的地址內(nèi)容，查詢地理信息數(shù)據(jù)，將與報(bào)警信息對(duì)應(yīng)的地理位置直接顯示在地圖上。如果能配合警力GPS定位系統(tǒng)，可使警方更快到達(dá)事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，將用戶損失降到最低。

　　一、智能報(bào)警系統(tǒng)的總體構(gòu)成

　　智能住宅防盜防火智能報(bào)警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)方案是參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)我國(guó)住宅建設(shè)的實(shí)際情況，以及各相關(guān)方面的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r，為滿足新時(shí)期居民的居住要求，真正實(shí)現(xiàn)智能化報(bào)警的要求來(lái)確定的。

　　本防盜防火報(bào)警系統(tǒng)是一種新型的電子安全報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將電子探測(cè)、智能控制和電話通訊技術(shù)相結(jié)合，從而形成一個(gè)防盜、防火報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)總體構(gòu)成包括防盜防火探測(cè)器、用戶端自動(dòng)報(bào)警器與通訊線路三個(gè)模塊，系統(tǒng)組成框圖如圖2.1 所示。

　　用戶端自動(dòng)報(bào)警器安裝于居民住宅，用于對(duì)居民住宅各個(gè)不同部位的不同類型探測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，并對(duì)從各個(gè)探測(cè)器采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過家中的電話線路自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警，并與中央控制器建立聯(lián)系。系統(tǒng)不需要另外占用電話線路，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，報(bào)警電話享有電話線路的優(yōu)先權(quán)。

　　系統(tǒng)的基本工作過程：

　　用戶端的防范現(xiàn)場(chǎng)，一旦有人入侵、或發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，與之相應(yīng)的報(bào)警探測(cè)器（各種防火、防盜及手動(dòng)報(bào)警按鈕等）則立即向用戶端自動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。接到警情事件后，自動(dòng)報(bào)警器立即進(jìn)行確認(rèn)（多次巡檢中斷信號(hào)），若50s后無(wú)人解除警情同時(shí)警情確認(rèn)無(wú)誤后，進(jìn)行事件的現(xiàn)場(chǎng)聲（蜂鳴器）、光（LED ）報(bào)警，同時(shí)用戶端自動(dòng)報(bào)警器自動(dòng)向相關(guān)部門撥打預(yù)先設(shè)置好的報(bào)警電話號(hào)碼，進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警2。在用戶端自動(dòng)報(bào)警器的面板上設(shè)有LCD顯示器、鍵盤以及三色警燈（LED），三色警燈分別指示火災(zāi)或紅外/微波雙鑒的防火防盜報(bào)警、 正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的狀態(tài)， 即報(bào)警燈（紅）、工作燈（綠）和故障燈（黃）。正常時(shí)LCD顯示時(shí)間，事件發(fā)生時(shí)鎖定顯示當(dāng)時(shí)的時(shí)間。用戶端報(bào)警器同時(shí)具有探頭故障報(bào)警功能，避免由于探頭掉電而漏報(bào)，出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮故障燈;如果判斷探頭掉線（被剪斷），則聲光報(bào)警。如果出現(xiàn)誤觸發(fā)而報(bào)警時(shí)可以通過觸發(fā)延遲時(shí)間（505定時(shí)器）去解除， 另外用戶端自動(dòng)報(bào)警器還具備狀態(tài)信息（如有無(wú)交流電、備用電池電量是否不足等）。上報(bào)的功能， 可以對(duì)預(yù)設(shè)的普通電話、手提電話實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

　　二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　自動(dòng)報(bào)警器軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)，分為主控模塊、摘掛機(jī)模塊、撥號(hào)模塊、語(yǔ)音模塊、顯示模塊及讀寫數(shù)據(jù)模塊。應(yīng)用匯編語(yǔ)言編程，在KeiluVISion2環(huán)境里，使用Top 2000-B型編程器將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。編程語(yǔ)言的軟件設(shè)計(jì)采用MCS-51匯編語(yǔ)言編寫自動(dòng)報(bào)警器中相關(guān)程序（如撥號(hào)、語(yǔ)音、讀寫X25045等）。

　　1、防盜探測(cè)器電路設(shè)計(jì)

　　微波探測(cè)器為空間探測(cè)器，用于探測(cè)在防范空間內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)物體。微波探測(cè)器可靠性強(qiáng)， 無(wú)光亮和熱源的要求，探測(cè)環(huán)境要求低。在微波段，當(dāng)以一種頻率發(fā)送時(shí)，在微波能量覆蓋的范圍內(nèi)，如果有物體移動(dòng)，將會(huì)以另-種頻率反射，這樣發(fā)射頻率和反射頻率有-一個(gè)頻率差異產(chǎn)生。這種頻率差異與很多因素有關(guān)，其中包括移動(dòng)物體的速度，與探測(cè)器的徑向角度等。

　　實(shí)際電路中，是由振蕩器電路產(chǎn)生并發(fā)射近微波段電磁波形成微波場(chǎng)，天線把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁波輻射到周圍空間，輻射半徑可達(dá)10m以上（如果想繼續(xù)增大輻射半徑或提高靈敏度可以通過調(diào)整天線的大小和方向來(lái)完成）。當(dāng)有人在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射回去的微波將發(fā)生頻率變化，從而使微波探測(cè)器輸出一個(gè)與人體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的低頻電信號(hào)。根據(jù)該特性，也選擇微波探測(cè)器用于盜情的檢測(cè)。

　　環(huán)形天線和它周圍的電阻、電容和MOS場(chǎng)效應(yīng)管組成了近微波段高頻自激振蕩電路（它的振蕩頻率在1GHz左右），微波探測(cè)器原理如圖3.1所示，當(dāng)電路接通電源以后，振蕩產(chǎn)生的單頻、等幅信號(hào)通過外接天線發(fā)射到空間，產(chǎn)生一個(gè)立體空間微波防護(hù)區(qū)，天線既發(fā)射振蕩信號(hào)，也接收回波。反射回來(lái)的微波信號(hào)與原信號(hào)之間混頻后產(chǎn)生微弱的頻移信號(hào)，該信號(hào)送放大器進(jìn)行放大”。放大后的信號(hào)送窗口式鑒幅比較輸入端，經(jīng)比較將一定強(qiáng)度的探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬度不同的等幅脈沖輸出。

　　微波探測(cè)器電路使用的主要元件是單電源通用四運(yùn)算放大器KIA324P、環(huán)形天線、微波振蕩管C3355及一些外圍元器件，外接+6V電源。其電路圖如圖3.2。當(dāng)有人在該微波防護(hù)區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，振蕩頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)多普勒效應(yīng)，該波動(dòng)的頻率與物體運(yùn)動(dòng)的快慢有關(guān)，而幅度與距離有關(guān)。混頻后高頻信號(hào)因?yàn)檫^高而失去作用，剩下微弱的低頻信號(hào)經(jīng)U1作前級(jí)放大，10 pF電容與7.5K電阻構(gòu)成充電電路，充電電壓作為第一級(jí)比較器U4的基準(zhǔn)電壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能， 即只有前級(jí)放大電壓高于該參考電壓時(shí)，輸出才為高電平，此時(shí)，C9015 導(dǎo)通，最后信號(hào)經(jīng)U2、U3構(gòu)成的窗口比較器比較后輸出探測(cè)到的信號(hào)［2。實(shí)驗(yàn)過程中報(bào)警范圍實(shí)測(cè)約為7-8米，探測(cè)到有效信號(hào)時(shí)，有20秒的報(bào)警信號(hào)輸出， LED發(fā)光做出預(yù)警指示，可有效的進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)。該電路可以工作在較寬的電壓范圍內(nèi)（標(biāo)準(zhǔn)電壓是32V，但實(shí)際可以工作在很寬的電壓范圍內(nèi)），當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)為搞電平。

　　2、防火探測(cè)器電路設(shè)計(jì)

　　溫度探測(cè)器使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20， 5V直流電壓供電。DS18BZ0的測(cè)溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系，把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，通過內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)受溫度影響的振蕩器周期的計(jì)數(shù)可實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。探測(cè)器中DS18B20采用寄生電源供電方式，保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)能提供足夠的電流，圖3.3中采用一個(gè)MOSFET管和MCU的I/0口來(lái)完成對(duì)DS18B20的總線上拉，然后通過另一I/0對(duì)DS18B20 進(jìn)行控制并取得溫度值。

　　3、用戶端自動(dòng)報(bào)警器總體設(shè)計(jì)

　　用戶端自動(dòng)報(bào)警器是本課題的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，自動(dòng)報(bào)警器組成框圖如圖3.4所示，主要包括撥號(hào)模塊、語(yǔ)音模塊、電話接口模塊、鍵盤/密碼顯示模塊以及電源模塊”。報(bào)警器功能已在1.2節(jié)具體描寫過，這里不再詳述，本節(jié)著重介紹與自動(dòng)撥號(hào)功能相關(guān)的硬件電路設(shè)計(jì)。

　　系統(tǒng)微處理器采用美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。AT89C51采用COMS工藝，是一種低功耗、高性能的，與INTEL 8051系列單片機(jī)完全兼容的8位微控制器。

　　AT89C51內(nèi)部具有4K字節(jié)的Flash （閃速）存儲(chǔ)器，可反復(fù)擦寫， 在設(shè)計(jì)程序時(shí)可反復(fù)修改原程序、編譯、并燒寫到單片機(jī)，適合單片機(jī)最小系統(tǒng)的開發(fā)與研制。

　　1）自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)

　　自動(dòng)報(bào)警器電路見圖3.5。時(shí)鐘電路由兩個(gè)30P的電容和12MHz的晶振構(gòu)成。復(fù)位電路由電阻、電容、二極管和按鍵開關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的功能。單片機(jī)的INTO 、INTl 分別與盜警、火警傳感器相連，實(shí)現(xiàn)各種警情的采集。為防止環(huán)境干擾信號(hào)對(duì)觸發(fā)中斷的影響，當(dāng)響應(yīng)中斷后，對(duì)中斷信號(hào)多次（如5次）巡檢，確認(rèn)是中斷信號(hào)時(shí)，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認(rèn)為是外界干擾信號(hào)不執(zhí)行報(bào)警處理，有效降低誤報(bào)幾率。

　　系統(tǒng)微處理器采用美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。AT89C51采用COMS工藝，是一種低功耗、高性能的，與INTEL 8051 系列單片機(jī)完全兼容的8位微控制器。AT89C51內(nèi)部具有4K字節(jié)的Flash （閃速）存儲(chǔ)器，可反復(fù)擦寫，在設(shè)計(jì)程序時(shí)可反復(fù)修改原程序、編譯、并燒寫到單片機(jī)，適合單片機(jī)最小系統(tǒng)的開發(fā)與研制。

　　2）自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)

　　自動(dòng)報(bào)警器電路見圖3.5。時(shí)鐘電路由兩個(gè)30P 的電容和12MHz 的晶振構(gòu)成。復(fù)位電路由電阻、電容、二極管和按鍵開關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的功能。單片機(jī)的INTO、INT1分別與盜警、火警傳感器相連，實(shí)現(xiàn)各種警情的采集。為防止環(huán)境干擾信號(hào)對(duì)觸發(fā)中斷的影響， 當(dāng)響應(yīng)中斷后，對(duì)中斷信號(hào)多次（如5次）巡檢，確認(rèn)是中斷信號(hào)時(shí)，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認(rèn)為是外界干擾信號(hào)不執(zhí)行報(bào)警處理，有效降低誤報(bào)幾率。

　　P2.1與語(yǔ)音電路相連， 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的回放控制。P2.2接通訊接口轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收片選端/RE （DE）。P2.3與電話接口電路相連，實(shí)現(xiàn)模擬摘掛機(jī)的控制。P2.4接探頭掉線檢測(cè)端，單片機(jī)對(duì)該口定時(shí)查詢，正常時(shí)為高電平，當(dāng)檢測(cè)到低電平即發(fā)出掉線警報(bào)0。P2.5接交流電源掉電報(bào)警信號(hào)（交流斷電后由直流電源繼續(xù)供電，直流

　　電源放電低于預(yù)警值后向自動(dòng)報(bào)警器發(fā)直流斷電預(yù)警信號(hào)。P1.0、P1.1、 P1.2為接鍵盤電路的三根I/0口線，P1.3接緊急呼救按鍵。P1.5接液晶顯示器的串行時(shí)鐘輸入端，P1.6接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端。P1.7接多路開關(guān)CD4051的片選端INH， PI.4P2.6分別接多路開關(guān)的輸入端A、B。多路開關(guān)輸出分別接報(bào)警LED、蜂鳴器，有警報(bào)發(fā)生時(shí)開關(guān)的輸出I/0口給出高電平信號(hào)。PO.0、P0.1、P0.2和PO.3分別與MT8888的DO、D1、D2和D3相連，用作數(shù)據(jù)總線。P2.0與MT8888的RSO相連，控制MT8888內(nèi)部寄存器的選擇。P2.7與MT8888的cS相連，控制MT8888的選通。

　　P3.6、P3.7分別與MT8888的WR和RD相連，控制MT8888的讀寫。P0.4、P0.5接EPROM的串行輸入和串行輸出端，P0.6、P0.7 分別接EPROM的串行時(shí)鐘輸入和片選輸入端。

　　4、自動(dòng)撥號(hào)及語(yǔ)音報(bào)警電路設(shè)計(jì)

　　1） 撥號(hào)電路

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)撥號(hào)電路可通過電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋呼，對(duì)所指定的機(jī)構(gòu)或人員發(fā)出求救信號(hào)，簡(jiǎn)述事故性質(zhì)及地點(diǎn)，使救援人員采取相應(yīng)措施來(lái)制止事故，系統(tǒng)主要功能如下：

　　1. 報(bào)警優(yōu)先功能：主機(jī)與用戶電話機(jī)共用一條電話線，非報(bào)警時(shí)，不影響電話的正常使用， 電話機(jī)的正常使用不影響也不干擾主機(jī)報(bào)警。主機(jī)報(bào)警時(shí)，優(yōu)先撥打報(bào)警電話。

　　2. 自動(dòng)撥號(hào)功能：可設(shè)定1-6組電話或手機(jī)號(hào)碼，每組不超過15位數(shù)。

　　3. 用戶對(duì)自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)可自行設(shè)定和修改密碼。

　　4. 可自行錄制語(yǔ)音：語(yǔ)音播送， 由使用者自行錄制，存錄“狀況”（如有人闖入，失火，等），使用者的姓名，地址，電話等。自動(dòng)探測(cè)通話狀態(tài)：報(bào)警時(shí)自動(dòng)探測(cè)對(duì)方電話機(jī)的使用狀態(tài)，若對(duì)方為占線或響鈴后無(wú)人接，則保留跳過， 等下一輪續(xù)撥叫。

　　5. 記憶儲(chǔ)存功能：本系統(tǒng)采用X25045為記憶元件，電話號(hào)碼，報(bào)警信息存錄等所有輸入都不會(huì)因?yàn)殡娫词ザ儎?dòng)。

　　5、鍵盤與密碼顯示電路設(shè)計(jì)

　　鍵盤與密碼顯示電路負(fù)責(zé)系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，數(shù)據(jù)或命令的顯示，包括：密碼輸入、修改密碼輸入、電話號(hào)碼設(shè)置、緊急呼叫、錄音、放音等功能。

　　6、系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)

　　1）主電源

　　本系統(tǒng)主電源采用直流電源5V和6V供電，原理圖如圖3.13所示。電源部分電路為典型的7805 / 7806應(yīng)用電路，具有兩路電源輸出。該電路具有短路保護(hù)功能，變壓器輸出7V交流電， 經(jīng)橋路整流，電容濾被，送入7805 / 7806輸入端，最后輸出sV /6V直流電。電阻與紅色LED構(gòu)成電源工作指示電路，綠色LED和蜂鳴器用于短路報(bào)警指示。

　　2）備用電源

　　火災(zāi)探測(cè)器應(yīng)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷監(jiān)控，不允許出現(xiàn)停電故障，這就需要使用備用電源。用備用電源作為主電源對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)供電的補(bǔ)充，可以使單片機(jī)系統(tǒng)在工作期間，不致因電網(wǎng)突然斷電，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)RAM中的數(shù)據(jù)丟失而中斷工作，更主要的是它可以避免因電源中斷造成整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的癱瘓問。備用電源的主要作用是在輸入回路斷電時(shí)，將電池的電能供給負(fù)載，當(dāng)電源恢復(fù)正常后，輸入叵路既負(fù)責(zé)向負(fù)載提供電源還要負(fù)責(zé)向電池充電。圖3.14為在線式備用電源工作原理圖，是可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)、正確、可靠地產(chǎn)生交/直流掉電預(yù)警信號(hào)的直流在線式備用電源。

　　ICL8212是一種高性能可編程的電壓檢測(cè)器，它能在供電電壓低（1.8V）、寬范圍（ 1.8-30v）條件下正常工作，其性能受環(huán)境溫度的影響極小，在整個(gè)供電電壓范圍內(nèi)也不受供電電壓變化的影響。當(dāng)輸入到3腳THRE （預(yù)置門限輸入）端的被檢測(cè)電壓高于1.15V時(shí)，ICL8212 為一飽和晶體管輸出，即3腳OUT端輸出低電平;而當(dāng)3腳低于1.15V 時(shí)，4腳輸出高電平，而且這一高電平直到供電電源降到0V時(shí)仍有效，2腳HYST端為磁滯電壓設(shè)置端，磁滯電壓的設(shè)置可防止THRE 端的被檢測(cè)電壓在1.15V附近時(shí)，使OUT輸出端處于不穩(wěn)定態(tài)。

　　IC1、IC2兩片ICL8212構(gòu)成窗口電壓檢測(cè)器，正常工作時(shí)，即交流電壓在正常的工作范圍時(shí)，合理設(shè)置上、下兩個(gè)檢測(cè)閩值，由IC1、 IC2構(gòu)成的窗口電壓檢測(cè)器IC2的4端輸出高電平，三極管Q1導(dǎo)通，K1繼電器吸合，穩(wěn)壓電源正常工作，未經(jīng)穩(wěn)壓的直流一路經(jīng)D3 ：、R9給可充電電池浮充電，另一路經(jīng)穩(wěn)壓后給系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電壓。一旦交流掉電，窗口電壓檢測(cè)器的輸出IC2的4端輸出為低電平，它一路將掉電信息存儲(chǔ)在自動(dòng)報(bào)警器EEPROM 中，另一路控制三極管Ql，經(jīng)繼電器Kl使交流回路與穩(wěn)壓器斷開，改由可充電電池繼續(xù)維持向系統(tǒng)供電一定時(shí)間（時(shí)間的長(zhǎng)短由選擇的可充電電池的容量定），實(shí)現(xiàn)了直流在線式不間斷供電網(wǎng)。此后，當(dāng)可充電電池供電到一定時(shí)間，電壓降到一定值（不得放電至很低）時(shí)，由IC3構(gòu)成的直流欠壓/掉電檢測(cè)器，通過三極管Q2、繼電器K2使可充電電池停止向系統(tǒng)供電。S1為手動(dòng)開關(guān)，自動(dòng)報(bào)警器運(yùn)行時(shí)關(guān)上， 平時(shí)處于打開狀態(tài)。