紅外感應防盜聲光報警器的設計

作者/董海青，南京信息職業技術學院

紅外感應防盜聲光報警器的設計

作者/董海青，南京信息職業技術學院

隨著社會的進步與發展，人們的生活水平與質量有了普遍的提升，進而引發了人們對于中低端防盜報警設備的需求。本文設計了一種紅外感應防盜聲光報警器，其原理是通過熱釋電紅外傳感器感應到人體發出的紅外熱輻射，經過電路的放大、輸出，再經單片機處理，數碼管顯示出信號發出的具體范圍并同時控制喇叭發出警告聲音。

熱釋電；紅外感應；單片機；防盜報警系統

社會的不斷發展和進步，人們的生活質量與水平有了普遍的提升，人們開始對家庭住房的防盜、防竊、防火等設施的重視程度也有了更進一步的需求。所以現代社會對防盜、搶劫、火宅等事故的檢測與報警設備有了更高的要求[1]。

1. 系統設計

本次設計的紅外感應防盜聲光報警器的系統由報警模塊、單片機控制電路、熱釋電紅外傳感器模塊、LED控制模塊以及有關的軟件程序組成。由傳感器采集信息，對信息進行微擾算法處理后，通過單片機進行信號處理與數字傳輸，報警電路收到報警信號之后發出聲音與燈光報警。

通過分析資料對紅外報警系統進行設計，運用STC89C51單片機、紅外傳感器、數碼管、LED燈等設計電路。可以檢測幾米內進行運動的人體，當有入侵者在范圍內時則發出報警信號。有效利用Proteus軟件對電路進行仿真和使用Protel99se軟件畫出電路原理圖。并制作電路板，進行實物調試與展示功能。

2. 方案設計

防盜報警器主要是由電源模塊、顯示模塊、聲光報警模塊、單片機、按鍵控制模塊和紅外感應模塊組成。其框圖如圖1所示。

圖1 硬件模塊圖

按鍵模塊的功能就是通過按鍵控制報警器設防或撤防狀態的選擇，紅外感應模塊是由紅外探頭與三極管放大驅動器構成。報警模塊則是在接收到單片機發出的信號之后發出聲音與燈光報警。

3. 硬件電路的設計

3.1 電源設計

因為思考到采用經典的變壓器進行降壓，全波整流，電容濾波及集成電路穩壓的思路進行設計。所以單片機以及后續的接收電路等都使用5 V電壓作為工作電壓，于是在經整流和濾波電路后再利用集成穩壓電路進行穩壓，為以后的電路提供5 V電壓，三端集成穩壓電路采用LM7805。

3.2 人體紅外采集電路設計

自然界中，溫度高于絕對溫度（—273℃）的物體都將釋放紅外光，溫度不同的物體，所放出的紅外線的波長是不一樣的，因此溫度的高低與紅外波長是有聯系的。

BISS0001紅外傳感信號處理器，是由參考電壓源、電壓比較器、和延遲時間定時器、狀態控制、封鎖時間定時器以及運算放大器等構成的數電模電混合專用集成電路。該芯片有數模混合的能力，內部設有高輸入阻抗運算放大器，內部的雙向鑒幅器可以有效的抑制干擾等特點。

3.3 報警電路的設計

該設計擁有報警電路，當在布防狀態下檢測到人體時，蜂鳴器就會發出聲音提示，LED同時會亮起發出燈光報警，直到按下撤防鍵，才會停止鳴叫，控制引腳接在單片機P1.2引腳上，將三極管當做開關電路可以有效保護單片機，還可以起到放大電流的作用，當三極管的基極為高電平時，發射極截止，當為低電平時，發射極導通。

4. 軟件設計與仿真

Keil C51是51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，提供了豐富的庫函數以及功能十分強大的集成開發調試工具。Proteus能仿真單片機及外圍器件。

本設計采用Proteus進行仿真設計，其仿真圖如圖2所示。

本次設計的部分源代碼如下所示。

圖2 Proteus仿真圖

5. 硬件調試與分析

5.1 硬件的焊接

在仿真沒有錯誤之后根據設計好的電路圖在萬用板上用電烙鐵焊接元器件。實物如圖3所示。

圖中的按鍵從左至右分別為復位鍵，布防鍵，撤防鍵以及緊急報警鍵。數碼管上方的藍色按鍵則是上電鍵。數碼管用來表明報警器的狀態。

5.2 硬件的調試

在下載程序之后數碼管并沒有顯示。所以猜測是數碼管的焊接出現了問題，在重新對數碼管進行焊接之后，數碼管可以正常工作。

在進行報警測試時，當按下布防鍵，數碼管可以正常顯示出“b”，但是當30s過后，進入布防狀態后，并沒有正常報警。然而撤防鍵功能正常。于是再次嘗試后按下緊急報警按鍵，可以正常報警，所以猜測是傳感器失效。重新檢查傳感器之后，發現傳感器正負極接反所以無法正常工作。在正確的將傳感器重新連接之后，報警系統可以正常工作。

圖3 紅外感應防盜聲光報警器實物圖

6. 結論

通過本次設計可以看出，用單片機控制外圍電路，需要將數模轉換后的信號進行放大處理，否則單片機在檢測外圍輸入信號時容易出現錯誤或偏差，今后再進行類似設計時要對傳感器產生的信號進行適當地處理，以適應控制芯片的需求。

選用CTS-1008型超聲波探傷儀，2.5P20直探頭對實例用超聲波探傷方法進行缺陷的實際探傷．因所探工件厚度較厚，從工件相對兩面進行2次探傷．所以用金屬聲程等于或大于1/2厚度的參考試塊，調整探傷靈敏度．被探傷工件見圖1．

＊ [1] 康華光.電子技術基礎[M].北京:高等教育出版社，1988.

＊ [2] 劉迎春.MCS—51單片機原理及應用教程[M]. 北京:清華大學出版社，1996.

＊ [3] 劉斌等. 基于LAPW算法磁記憶信號相變特性的研究[J]. 儀器儀表學報. 2016， 35(4)：1238—12542

＊ [4] Liu B, Zhang H, Fernandes H, Maldague X. Quantitative Evaluation of Pulsed Thermography, Lock—in Thermography and Vibrothermography on Foreign Object Defect (FOD) in CFRP[J]. Sensors, 2016, 16(5):743.

＊ [5] Liu Bin, He Luyao, Zhang Hai, Cao Yang, Fernandes Hen—rique. The axial crack testing model for long distance oil—gas pipeline based on magnetic flux leakage internal inspection method[J]. Measurement, 2017,103(1):275—282.

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＊ [7] 劉斌＊，何璐瑤，霍曉莉，王國慶，楊理踐. 基于Kp微擾算法的磁場中MMM信號特征的研究[J]. 儀器儀表學報, 2017,38(1):151—158.