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1、摘 要摘要要随着信息息技术的的飞速发发展以及及人们生生活水平平的大幅幅度提高高，人们们对住宅宅的需求求已从追追求简单单的生存存空间向向着追求求质量、功功能、服服务等多多重需求求过渡。本文介绍绍了住宅宅智能化化中的防防盗防火火报警系系统。智智能化住住宅防盗盗防火报报警系统统集防盗盗防火功功能于一一体，可可实现自自动检测测与自动动电话拨拨号报警警。自动动检测是是指由红红外探测测与微波波探测器器构成的的双鉴探探测器实实现盗情情检测，同同时由温温度探测测器、光光电感烟烟探测器器和一氧氧化碳探探测器集集为一体体的复合合式火灾灾探测器器完成火火情检测测。多传传感器的的应用实实现了低低误报率率，增强强了系统
2、统可靠性性。自动动电话拨拨号报警警是指通通过电话话网络自自动向相相关部门门发出语语音求救救信号。当当防盗、防防火探测测器检测测到险情情的时候候，向单单片机发发出中断断申请，再再由单片片机控制制电话接接口电路路，实现现模拟摘摘机，根根据险情情类别，自自动拨打打相关部部门的电电话号码码如小区区管理中中心电话话。本系系统通过过密码来来识别主主人身份份，系统统开启后后只有输输入正确确的密码码才能关关闭系统统。系统统从硬件件方面进进行了抗抗干扰设设计，使使其具有有较好的的抗干扰扰能力，完完成系统统可靠工工作。关键词：智能报报警系统统；防盗盗防火；自动拨拨号；语语音报警警V目 录目录录摘要要I1 前言言1
3、1.1 序言11.2 国内外外研究概概况11.3我我国住宅宅智能安安全防范范系统展展望41.4论论文主要要工作概概述52 系系统总体体方案设设计62.1 智能报报警系统统的总体体构成662.2报报警系统统的功能能及工作作过程773 用用户端探探测器设设计83.1防防盗探测测器电路路设计883.1.1热释释电红外外线探测测器93.1.2微波波探测器器123.2防防火探测测器电路路设计1143.2.1温度度探测器器163.2.2光电电感烟探探测器1163.2.3 CCO气体体探测器器184 用用户端自自动报警警器设计计194.1 用户端端自动报报警器总总体设计计194.2自自动报警警器电路路设计2
4、204.2.1 AAT899C511单片机机简介2204.2.2自动动报警器器电路设设计2224.3串串行EEEPROOM-XX2500452244.3.1 XX250045简简介2444.3.2 XX250045的的工作原原理：2255 自自动拨号号及语音音报警电电路设计计275.1 拨号电电路2775.1.1拨号号电路的的主要功功能2775.1.2 MMT88888芯芯片简述述275.1.3 MT888888外围电电路3115.2语语音电路路325.2.1 IISD114200芯片简简述3225.2.2芯片片工作原原理3335.2.3芯片片工作模模式3445.2.4语音音芯片及及外围电电路
5、3555.3电电话接口口电路3366 键键盘与密密码显示示电路设设计3886.1 键盘电电路3886.2密密码显示示电路3397 控控制字和和各芯片片工作模模式设定定407.1 控制字字设定4407.2 芯片工工作模式式设定440结论411参考文献献42致谢455附录A用用户端自自动报警警器电路路图4661 前言1 前言言1.1 序言随着计算算机的普普及和信信息技术术的迅猛猛发展，人人们己不不满足于于传统的的居住环环境，对对家庭及及住宅小小区提出出了更高高的要求求，智能能化被引引入家庭庭及住宅宅小区，并并迅速在在世界各各地发展展起来。人人们对居居住环境境要求的的日见增增高，体体现在希希望住宅宅
6、不仅更更便利、舒舒适而且且更安全全。家庭庭及住宅宅小区智智能化的的定义，在在国际上上至今尚尚无一致致的定义义，一般般认为，在在现代化化的城乡乡住宅小小区内综综合采用用微型计计算机、自自动控制制、通信信与网络络及智能能卡等技技术，建建立一个个由住宅宅小区综综合物业业管理中中心与安安防系统统、信息息通信服服务与管管理系统统和家庭庭智能化化系统组组成的“三合一一”住宅小小区服务务与管理理集成系系统，最最终目的的是使每每一住户户得到满满足其要要求的最最佳方案案。国家家建设部部规定，目目前住宅宅小区应应实现六六项智能能化要求求，其中中包括实实行安全全防范系系统自动动化监控控管理；住宅的的火灾、有有害气体
7、体泄漏实实行自动动报警；火灾报报警系统统应是以以烟、温温及可燃燃气体等等探测器器为主体体；防盗报报警系统统应安装装红外或或微波等等各种类类型报警警探测器器；系统应应能与计计算机安安全综合合管理系系统联网网；计算机机系统能能对防盗盗报警系系统进行行集中管管理和控控制。基基于此项项规定，住住宅防盗盗防火系系统实现现智能化化势在必必行。本文所要要介绍的的智能防防盗防火火报警系系统，正正是在智智能住宅宅蓬勃发发展的背背景下，为为了满足足用户对对安全的的强烈要要求，而而设计并并开发的的。系统统的首要要任务是是根据住住宅小区区的类型型、使用用功能及及防护风风险等要要求，为为保障小小区人身身财产安安全，通通
8、过运用用多传感感器探测测、双音音多频远远程数据据传输(DTMMF)及及计算机机通信等等技术综综合形成成智能报报警系统统，从而而达到保保障小区区安全的的目的。双双音多频频(DTTMF)信令的的传输速速度，使使得它广广泛应用用于各种种通信和和控制系系统中。DTMF信号收发芯片的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号：接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。当遇到盗情、火情等各种险情的时候，该系统可以通过电话网络自动向相关部门发出语音求救信号，从而达到保护用户生命财产的目的。1.2 国内外外研究概概况在社
9、会信信息化进进程日益益发展的的今天，信信息技术术应用己己渗透到到人类生生存、活活动的各各个领域域，在建建筑领域域，人们们的现代代生活、工工作对居居住和办办公的建建筑环境境不仅要要求舒适适健康、安安全可靠靠、高效效便利，同同时还要要适应信信息化社社会运用用科技手手段和设设备的要要求。但但是经济济的发展展也带来来了相当当大的负负面影响响。城乡乡收入差差距、区区域收入入差距进进一步拉拉大，以以及流动动人口的的迅速增增加，社社会保障障制度的的不健全全，盗窃窃、抢劫劫等刑事事案件也也呈现出出了增加加趋势。人人们越来来越渴望望有一个个安全生生活的空空间。犯犯罪分子子的作案案手段越越来越高高明，甚甚至采用用
10、一些高高科技的的作案手手段，使使得以往往那种以以人防为为主的防防范方式式越来越越不能满满足人们们日常防防范的要要求。因因此，人人们的日日常安防防工作中中，引入入了很多多高科技技手段，我我们称之之为技术术防范。因因为技术术防范能能够及时时发现各各种案情情，并为为案件的的破获提提供有力力的证据据，所以以，越来来越受到到人们的的重视。与与此同时时，随着着生活水水平的提提高，液液化石油油气、管管道煤气气进入了了更多人人的住宅宅里，各各种家用用电器也也得到了了广泛的的使用，但但是，人人们在享享受这些些现代化化设施带带来的便便利的时时候，却却也增加加了火灾灾隐患。如如果一个个小区实实现了智智能化管管理，管
11、管理人员员就可以以快速有有效地完完成对小小区的智智能管理理，诸如如各种盗盗情、火火灾等报报警数据据的采集集，管理理中心对对各种警警情的及及时处理理等。智能化住住宅是信信息化社社会的产产物，住住宅智能能化的内内容一般般包括：住宅安安全自动动化(SSA)，通通信自动动化(CCA)，保保健自动动化(HHA)和和管理自自动化(MA)，因此此也称为为4A系统统。所谓谓智能化化小区，即即是通过过一个高高度集成成的通信信和计算算机网络络，把住住宅小区区安全防防范系统统、物业业管理系系统、公公共服务务系统、信信息系统统连接起起来，建建立集成成平台与与信息处处理控制制中心，各各个系统统独立运运行又共共享网络络硬
12、软件件资源，实实施智能能化与最最优化，为为住户营营造一个个安全、自自由、舒舒适的现现代居家家生活环环境。智能小区区是在智智能化住住宅的基基本含义义中扩展展和延伸伸出来的的，小区区管理最最为重要要的内容容之一是是确保住住宅、住住户安全全。现代代居住的的格局，邻邻里之间间的来往往越来越越少，家家庭生活活隐密性性、封闭闭性越来来越强。所所以说，小小区的安安防系统统和智能能管理系系统是现现代化小小区管理理不可缺缺少的有有机组成成部分。考考虑设备备成本与与集中管管理的需需要，可可将周界界报警探探测系统统、住宅宅联网报报警系统统加以集集成和综综合，构构成综合合防范体体系。由由此，居居民住宅宅应当设设置安全
13、全防范报报警系统统，对火火灾、盗盗窃、入入室抢劫劫等做到到早发现现、早报报警，通通过社会会力量和和科技手手段来提提高家庭庭抵御各各种意外外情况的的能力。现代安防防监控系系统己有有了新的的概念，通常称为安全自动化SAS(Security Automation System)，并与防火自动化系统FAS.(Fire Automation System)共同构成智能建筑系统最底层的系统。目前国外发达国家己逐渐形成一个集安防、消防、医疗救护为一体的安全保障行业。安全技术防范行业真正形成行业规模是在第二次产业革命中即1950年一1971年，首先在美国、英国等国家形成，像ADEMCO(安定宝)；VICON(
14、维康)；CHUBO(集宝)；AMERICA DYNAMIC (A.D)等。60年代视频图像技术，70年代计算机数字技术。80年代生物识别技术以及90年代国际互联网技术的应用，使安防行业得到快速发展。西门子楼楼宇科技技公司针针对社区区住宅及及分散型型小型建建筑安全全防范的的实际情情况，充充分结合合社区住住户本身身，最新新推出一一了Guuartto EEasyy新型安安全防范范系统。西西门子楼楼宇科技技公司的的最新产产品Guuartto EEasyy将视频频监控、音音频对讲讲监听、防防盗报警警(有线或或无线连连接方式式)、火灾灾探测、危危险气体体探测等等多种警警告方式式(声光，无无线，拨拨号)结合
15、起起来，对对社区住住宅及分分散型小小型建筑筑进行全全方位的的安全防防范。GGuarrto Eassy采用用总线式式结构，符符合安防防系统的的暴露线线路最短短的原则则。通过过适配器器可以接接入各种种信号(电压，触触点等)，可以以连接防防盗探测测器，震震动探测测器，气气体探测测器，火火灾探测测器，紧紧急按钮钮，门禁禁触点等等各种探探测器，能能够适应应各种情情况。在在线路上上，可以以接入中中继器实实现探测测线路的的延长，从从而更好好的适应应环境。就智能住住宅中的的火灾报报警而言言，目前前出现的的大型组组合火灾灾报警系系统或智智能火灾灾报警系系统，一一般是根根据灾前前检知的的光、热热、烟、气气、味等等
16、个别异异常或是是否达到到某种阈阈值来做做出判断断的多阈阈值系统统，多传传感元件件火灾探探测器是是智能型型的装置置，使用用三种不不同类型型传感元元件的探探测器记记录模拟拟量的火火灾参数数，并将将这些模模拟量转转换成数数字信号号，然后后，探测测器利用用数值算算法判定定是否存存在火灾灾危险。现现在世界界各国都都在致力力于研究究和开发发能早期期预报火火灾的火火灾探测测方法和和设备，如如利用神神经网络络所具有有的自学学习和自自适应等等特点，就就可组成成智能火火灾探测测系统，提提高火灾灾探测系系统的检检出率，增增进系统统的可靠靠性。在我国，小小区安全全防范报报警系统统已成为为智能小小区中实实现安全全管理的
17、的重要系系统，根根据我国国建设部部的规定定，主要要包括电电视监控控、防盗盗报警、求求救求助助、煤气气泄漏报报警、消消防报警警等内容容。该系系统是一一种比较较完善的的安全防防范系统统，通过过在可视视对讲的的基础上上，不断断扩展主主机功能能，增设设室内分分机用于于接收室室内各探探测器的的报警信信号。室室内分机机有多个个探测器器接口，可可接收感感烟探测测器、温温度探测测器、红红外及微微波探测测器、煤煤气泄漏漏探测器器等传来来的报警警信号。我国智能能住宅安安防系统统相对国国外来讲讲，是有有较大差差距的。现现在一般般居民住住宅的主主要防盗盗措施仅仅限于防防盗窗、防防盗门，虽虽有一定定的防盗盗作用，在在灾
18、害发发生的情情况下，使使逃生更更加困难难。另外外，小区区安全措措施不足足；居民安安全意识识有待增增强；安全防防范系统统也急需需普及。在我国，以以北京、深深圳、上上海、广广州等较较发达的的城市为为龙头在在近几年年内也形形成了一一股智能能化住宅宅热。目目前，公公安部、建建设部均均要求智智能住宅宅小区必必须具有有安防系系统。大大连市华华乐一环环海花园园全部住住宅均设设计有国国内一流流的家居居安防系系统。家家居安防防系统包包括四部部分功能能：幕帘式式电子栅栅窗、智智能门禁禁管理、紧紧急呼救救和误报报自解除除功能。该该系统采采用独立立的不间间断电源源供电。当当住户家家居安防防系统断断电时，自自检系统统会
19、自动动向保安安中心报报警。保保安中心心计算机机还会始始终记录录每一户户住宅的的家居安安防系统统是否处处于设防防状态。室室内装有有震动报报警头(可以检检测破坏坏门时的的震动)、红外外微波双双鉴式报报警头(可以检检测室内内是否有有人)及报警警控制器器。报警警控制器器以MCCU为核核心，可可以检测测两个报报警头输输入信号号，可以以设置新新密码，可可以接收收遥控器器输入信信号，可可以实现现声、光光报警或或把报警警信号通通过电话话线送到到1100。系统统中还配配备了88Ah的的充电电电池，以以保证在在断电或或电源被被破坏时时系统正正常工作作。可以预见见，智能能住宅、智智能小区区将成为为21世纪纪建筑业业
20、的发展展主流。特特别是在在我国，随随着人们们生活水水平的日日益提高高，住宅宅小区是是否智能能化，安安防系统统是否完完备、可可靠将成成为评价价住宅小小区的重重要指标标。1.3我我国住宅宅智能安安全防范范系统展展望智能化住住宅和智智能小区区近几年年来在全全球以及及在中国国的快速速发展是是信息技技术发展展寻找更更广阔的的市场结结合点的的必然结结果，是是IT产业业向传统统住宅产产业以及及人们生生活渗透透的必然然结果。智智能化住住宅和智智能小区区建设目目标是向向人们提提供“方便快快捷的信信息通信信、安全全舒适的的住宅环环境、高高效便利利的物业业管理”。发展展智能住住宅小区区是住宅宅产业现现代化的的必然选
21、选择。按按智能技技术开发发的功能能和作用用的不同同，智能能小区中中报警系系统应用用一般体体现在探探测智能能、监控控智能和和抗干扰扰智能三三个主要要方面。以以火灾报报警为例例，探测测智能是是通过探探测器中中的微处处理器进进行的，它它不但对对火灾信信号直接接进行检检测、分分析和信信号处理理，而且且对环境境的变化化可及时时做出响响应，并并利用软软件中建建立的算算法进行行综合比比较，自自动调整整运行参参数，做做出恰当当的智能能判断；监控智智能则是是由探测测器中计计算机自自身的软软件(程序块块)来完成成的，监监控程序序周期地地运行，使使系统始始终保持持良好的的使用和和维护状状态。将将来的火火灾探测测报警
22、系系统的发发展方向向是智能能寻址式式(也称模模拟量)系统，目目前欧美美已有一一些国家家正在大大力研究究无线火火灾探测测报警系系统，随随着时间间的推移移，这种种产品在在我国也也会发展展成为主主流。如今，随随着我国国经济的的不断腾腾飞，人人民生活活从小康向全面小康康转变，大大件耐用用消费品品己大量量进入寻寻常百姓姓家，因因此人们们会有更更强的安安全意识识，逐渐渐接受在在住宅内内装设质质优价廉廉、功能能完善的的安全防防范系统统。同时时人类已已经进入入二十一一世纪，智智能住宅宅己开始始引起人人们的关关注。作作为智能能住宅的的一个组组成部分分，安全全防范系系统也必必将向多多功能、全全方位、综综合性、智能
23、化方向发展。1.4论论文主要要工作概概述针对国内内外的发发展情况况，可见见住宅智智能安全全防范系系统是我我国未来来智能住住宅建设设的重点点发展方方向。本本课题要要设计的的智能住住宅防盗盗防火报报警系统统是依托托公共电电话网做做传输媒媒体的电电话报警警系统，与与传统的的区域报报警系统统相比，它它具有传传输距离离远、硬硬件简单单、安装装方便的的优点，而而对于实实行物业业管理的的居民区区以及机机关、事事业单位位的办公公区则采采用分户户对值班班室的联联网方案案。本课题所所设计的的防盗防防火报警警系统符符合国家家建设部部对普及及型住宅宅小区的的要求，实实现功能能包括：能对住住宅的火火灾、有有害气体体泄露
24、等等实行自自动报警警；还能对对盗窃以以及入室室抢劫实实行自动动报警；住宅设设置紧急急呼叫系系统；用户端端自动报报警器对对各传感感器的信信号进行行检测和和控制；用户端端自动报报警装置置对双音音多频(DTMMF)编编、译码码器控制制，使住住宅通过过电话网网实现与与相关部部门(小区管管理中心心或1110/1119报报警台)之间的的数据交交换。用用户端的的智能防防盗防火火系统包包括探测测器、自自动报警警器及输输出等组组成部分分，并将将模块化化思想引引入此系系统，从从而使整整个系统统的功能能更完善善、灵活活、可调调。课题题重点设设计了前前端探测测器部分分和自动动拨号报报警部分分，详细细分析了了红外防防盗
25、探测测器的工工作原理理，最终终完成了了防盗防防火的自自动拨号号报警功功能。292 系统总体方案设计2 系系统总体体方案设设计2.1 智能报警警系统的的总体构构成智能住宅宅防盗防防火智能能报警系系统开发发设计方方案是参参照国内内外相关关技术的的发展状状况，根根据我国国住宅建建设的实实际情况况，以及及各相关关方面的的协调发发展状况况，为满满足新时时期居民民的居住住要求，真真正实现现智能化化报警的的要求来来确定的的。本防盗防防火报警警系统是是一种新新型的电电子安全全报警系系统，该该系统的的设计是是将电子子探测、智智能控制制和电话话通讯技技术相结结合，从从而形成成一个两两级联网网通讯的的防盗、防防火报
26、警警系统。系系统总体体构成包包括防盗盗防火探探测器、用用户端自自动报警警器、自自动拨号号和语音音电路，系系统组成成框图如如图1所示。图1智能能住宅防防盗防火火报警系系统组成成框图用户端自自动报警警器安装装于居民民住宅，用用于对居居民住宅宅各个不不同部位位的不同同类型探探测器(红外、微微波、光光电感烟烟、温度度、一氧氧化碳)进行监监测与控控制，并并对从各各个探测测器采集集来的数数据进行行处理。当当出现异异常情况况时，通通过家中中的电话话线路自自动拨号号报警，并并与中央央控制器器建立联联系，将将相关信信息传送送至中央央控制器器中。系系统不需需要另外外占用电电话线路路，当有有报警信信号时，报报警电话
27、话享有电电话线路路的优先先权。2.2报报警系统统的功能能及工作作过程智能住宅宅防盗防防火报警警系统具具有以下下特点和和功能：1）系统统采用模模块化设设计。2）前端端报警器器能够快快速、准准确地检检测到现现场的异异常状态态，经确确认后及及时通报报给中央央控制器器。并能能够可靠靠地进行行盗情、火火情报警警，通过过电话线线拔打预预先设置置的1-6组电电话/手机号号码(小区监监控管理理中心电电话、用用户个人人电话、用用户单位位电话、盗盗警电话话1100、火警电电话1119、紧紧急呼救救电话)，进行行语音报报警。报报警完毕毕自动回回到警戒戒状态，等等待下一一次报警警。3）用户户端自动动报警器器可检测测探
28、测器器或传输输线路发发生的故故障(如探头头断线或或掉电等等)，并可可向中央央控制器器报告故故障情况况。4）系统统开关机机采用密密码控制制且允许许修改密密码，防防止误报报同时增增加用户户端自动动报警器器的保密密性。5）用户户端自动动报警器器内提供供备用电电源，在在没有市市电的情情况下，交交直流供供电自动动切换，确确保系统统在停电电时能继继续工作作。系统的基基本工作作过程：用户端的的防范现现场，一一旦有人人入侵或或发生火火灾等紧紧急情况况时，与与之相应应的报警警探测器器(各种防防火、防防盗及手手动报警警按钮等等)则立即即向用户户端自动动报警器器发出报报警信号号。接到到警情事事件后，自自动报警警器立
29、即即进行确确认(多次巡巡检中断断信号)，若500s后无无人解除除警情同同时警情情确认无无误后，进进行事件件的现场场声(蜂鸣器器)、光(LLED)报警，同同时用户户端自动动报警器器自动向向相关部部门拨打打预先设设置好的的报警电电话号码码，进行行语音报报警。在在用户端端自动报报警器的的面板上上设有LLCD显显示器、键键盘以及及三色警警灯(LLED)，三色色警灯分分别指示示火灾或或红外/微波双双鉴的防防火防盗盗报警、正正常工作作及系统统出现故故障的状状态，即即报警灯灯(红)、工作作灯(绿)和故障障灯(黄)。正常常时LCCD显示示时间，事事件发生生时锁定定显示当当时的时时间。用用户端报报警器同同时具有
30、有探头故故障报警警功能，避避免由于于探头掉掉电而漏漏报，出出现故障障时点亮亮故障灯灯；如果判判断探头头掉线(被剪断断)，则声声光报警警。如果果出现误误触发而而报警时时可以通通过触发发延迟时时间(50s定时器器)去解除除，另外外用户端端自动报报警器还还具备状状态信息息(如有无交交流电、备备用电池池电量是是否不足足等)上报的的功能，可可以对预预设的普普通电话话、手提提电话实实现报警警。3 用户端探测器设计3 用用户端探探测器设设计探测器电电路设计计是本课课题电路路设计的的重点之之一，探探测器电电路部分分包括防防盗探测测器电路路与防火火探测器器电路两两大部分分，其中中详细设设计了红红外、微微波及光光
31、电感烟烟探测电电路。由由多种类类型传感感器实现现多元信信号综合合检测是是本系统统中探测测电路部部分的基基本设计计思想，多多元信号号检测一一方面完完成盗情情与火情情的实时时监测任任务，另另一方面面大大降降低了探探测器部部分的误误报率，提提高了整整个系统统的可靠靠性和抗抗干扰性性。3.1防防盗探测测器电路路设计防盗探测测器是由由红外与与微波探探测器组组成的双双鉴探测测器，较较之以往往的微波波或红外外单信号号探测器器，其误误报率明明显下降降，原理理示意图图如图22所示。图2双鉴鉴探测器器原理示示意图双鉴探测测器工作作时将探探测到的的红外和和微波两两种信号号经过与与非门处处理后送送单片机机，即只只有同
32、时时检测到到两个探探测器输输出端口口为高电电平信号号时，自自动报警警器才会会响应盗盗情报警警信号，否否则不报报警。实实验发现现，在红红外探测测器中，通通过菲涅涅尔透镜镜的分割割方式的的改变可可以降低低由于小小宠物引引起的误误报，从从而弥补补了微波波探测器器监视面面积较大大的弱点点，但红外外探测器器对环境境温度的的变化比比较敏感感，而微微波探测测器所检检测的只只是活动动的目标标，所以以对于如如果只是是温度变变化引起起的干扰扰并不会会被自动动报警器器响应。通通过这样样双重的的检测就就进一步步减小了了外界干干扰，降降低了报报警信号号误报的的发生率率，下面面详细介介绍本系系统中红红外与微微波探测测器电
33、路路的设计计原理、特特点以及及实际的的工作过过程。3.1.1热释释电红外外线探测测器在自然界界，任何何高于绝绝对温度度(-2273)的物体体都将产产生红外外光谱，不不同温度度的物体体，其释释放的红红外能量量的波长长是不一一样的，因因此红外外波长与与温度的的高低是是相关的的。 1. 热释电电效应热释电效效应是指指如果使使某些强强介电质质材料(如钦酸酸钡、钛钛锆酸铅铅(PZZT)等等)的表面面温度发发生变化化，则随随着温度度的上升升或下降降，材料料表面发发生极化化，即表表面上就就会产生生电荷的的变化，从从而使物物质表面面电荷失失去平衡衡，最终终电荷变变化将以以电压或或电流形形式输出出。在热释电电红
34、外探探测器中中有两个个关键性性的元件件，一个个是热释释电红外外传感器器(PTTR) ，PTRR能将红红外信号号变化转转变为电电信号，并并能对自自然界中中的白光光信号具具有抑制制作用。另另一个是是菲涅尔尔透镜，菲菲涅尔透透镜是一一种由塑塑料制成成的特殊殊设计的的光学透透镜，它它用来配配合热释释电红外外线传感感器，以以达到提提高接收收灵敏度度。用菲菲涅尔透透镜配合合放大电电路将信信号放大大60 -70ddb，就就可以检检测100-200m处人人的活动动。2.热释释电红外外探测器器基本原原理热释电红红外传感感器通过过接收移移动人体体辐射出出的特定定波长的的红外线线，可以以将其转转化为与与人体运运动速
35、度度，距离离，方向向等有关关的低频频电信号号。由于于传感器器的电压压响应度度与入射射光辐射射变化的的频率成成反比，因因此，当当恒定的的红外辐辐射照射射在探测测器上时时，探测测器没有有电信号号输出，所所以恒定定的红外外辐射不不能被检检测到；而物体体移动速速度越快快，同样样的入射射功率下下，输出出电压就就会越小小，只有有达到报报警阈值电平平时，探探测器才才会有电电压信号号输出。根根据该特特性，选选择热释释电红外外探测器器适用于于盗情信信号的检检测。探测器原原理框图图如图33所示，当当人体进进入警戒戒区，人人体温度度会引起起环境温温度辐射射场的变变化，通通过菲涅涅尔透镜镜，热释释电红外外探头感感应到
36、的的是人体体温度与与背景温温度的差差异信号号，则在在负载电电阻上产产生一个个电信号号，电信信号的大大小，决决定于敏敏感元件件温度变变化的快快慢。经经过后级级比较器器与状态态控制器器产生相相应输出出信号UUo。图3热释释电红外外探测器器原理框框图3热释释电红外外探测器器电路设设计热释电红红外探测测器电路路采用的的器件包包括红外外探测器器专用芯芯片红外传传感信号号处理器器BISSS00001、热热释电红红外探头头RE2200BB(传感感器)及一些些外围元元件(电阻电电容)。它的的正常工工作电压压是+4. 5V(工作范范围可在在3V到5V之间间)。检测元件件BISS000011是CMOSS数模混混合
37、专用用集成电电路，具具有独立立的高输输入阻抗抗运算放放大器，可可与多种种传感器器匹配，进进行信号号预处理理。另外外它还具具有双向向鉴幅器器，可有有效抑制制干扰，其其内部设设有延迟迟时间定定时器和和封锁时时间定时时器。管管脚排列列及各点点波形如如图4和图5所示示。当A端等等于“0”时，为为不可重重复触发发工作方方式，即即在Tx时间间内，任任何ICC7的变变化都被被忽略，直直至延迟迟时间TTx结束束。当TTx时间间结束时时，Uo下跳回回低电平平，同时时启动封封锁时间间定时器器进入封封锁周期期Ti。在在Ti周期期内，任任何ICC7的变变化都不不能使UUo为有效效状态。本本电路中中由于BBISSS00
38、001的1脚接的的是低电电平，即即此时芯芯片设置置为不可可重复触触发状态态，所以以在延时时周期内内，电路路不会被被重复触触发，直直到延时时周期结结束。这这一功能能的设置置，可有有效抑制制负载切切换过程程中产生生的各种种干扰。RR1、RC1为输出延迟时间Tx的调节端，RR2、RC2为触发封锁时间Ti的调节端。图4BIISS000011管脚排排列图图5不可可重复触触发工作作方式下下各点波波形图6所示示为红外外探测器器分立元元件电路路图。当当热释电电红外探探头接收收到人体体发出的的红外线线后，经经过内部部转换，输输出一个个微弱的的低频电电信号到到BISSS00001芯芯片的第第一级运运算放大大器IC
39、l的同同相输入入端(114脚)，对信信号进行行放大预预处理，然然后由电电容耦合合给第二二级运算算放大器器IC22，对信信号再次次放大，同同时将直直流电位位抬高到到VM。再再经内部部的两个个电压比比较器(IC33, IIC4)构成的的双向鉴鉴幅器，检检出有效效触发信信号VSS去启动动延迟时时间定时时器(只要有有触发信信号VSS的上跳跳沿则可可启动延延迟时间间定时器器)。由于于VH3.115V, VLL1.335V，所所以当VVCC为为+4.5V电压压时，可可有效地地抑制0. 9V (VHH-VLL)的噪声声干扰，提提高系统统的可靠靠性。IIC6是一一个条件件比较器器，当输输入电压压VC VVR时
40、，IIC6输出出为高电电平，则则打开与与门ICC7，此此时，如如果有触触发信号号VS的上上跳变沿沿到来，将将启动延延迟时间间定时器器，同时时Uo脚(2脚)输出高高电平信信号，经经与门后后送单片片机进行行报警处处理，此此时探测测器进入入延时周周期，延延迟与封封锁时间间为几秒秒钟。该该设计输输出为脉脉冲信号号，当有有移动物物体进入入探测范范围以内内时，输输出端电电平由高高电平跳跳变至低低电平，可可实现检检测并报报警。图6红外外线探测测器电路路图3.1.2微波探探测器1微波波探测器器原理微波探测测器为空空间探测测器，用用于探测测在防范范空间内内的任何何运动物物体。微微波探测测器可靠靠性强，无无光亮和
41、和热源的的要求，探探测环境境要求低低。在微微波段，当当以一种种频率发发送时，在在微波能能量覆盖盖的范围围内，如如果有物物体移动动，将会会以另一一种频率率反射，这这样发射射频率和和反射频频率有一一个频率率差异产产生。这这种频率率差异与与很多因因素有关关，其中中包括移移动物体体的速度度，与探探测器的的径向角角度等。实际电路路中，是是由振荡荡器电路路产生并并发射近近微波段段电磁波波形成微微波场，天天线把电电信号转转换为相相应的电电磁波辐辐射到周周围空间间，辐射射半径可可达100m以上(如果想想继续增增大辐射射半径或或提高灵灵敏度可可以通过过调整天天线的大大小和方方向来完完成)。当有有人在场场中运动动
42、时，反反射回去去的微波波将发生生频率变变化，从从而使微微波探测测器输出出一个与与人体运运动速度度有关的的低频电电信号。根根据该特特性，也也选择微微波探测测器用于于盗情的的检测。图7 微微波探测测器原理理框图环形天线线和它周周围的电电阻、电电容和MMOS场场效应管管组成了了近微波波段高频频自激振振荡电路路(它的振振荡频率率在1GGHz左左右)，微波波探测器器原理如如图7所示，当当电路接接通电源源以后，振振荡产生生的单频频、等幅幅信号通通过外接接天线发发射到空空间，产产生一个个立体空空间微波波防护区区，天线线既发射射振荡信信号，也也接收回回波。反反射回来来的微波波信号与与原信号号之间混混频后产产生
43、微弱弱的频移移信号，该该信号送送放大器器进行放放大。放放大后的的信号送送窗口式式鉴幅比比较输入入端，经经比较将将一定强强度的探探测信号号转换为为宽度不不同的等等幅脉冲冲输出。2微波波探测器器电路设设计微波探测测器电路路使用的的主要元元件是单单电源通通用四运运算放大大器KIIA3224P、环环形天线线、微波波振荡管管C33355及及一些外外围元器器件，外外接+6V电源源。其电电路图如如图8。当有人在在该微波波防护区区内移动动时，振振荡频率率和幅度度发生相相应的变变化。根根据多普普勒效应应，该波波动的频频率与物物体运动动的快慢慢有关，而而幅度与与距离有有关。混混频后高高频信号号因为过过高而失失去作
44、用用，剩下下微弱的的低频信信号经UU1作前前级放大大，100uF电电容与77. 55K电阻阻构成充充电电路路，充电电电压作作为第一一级比较较器U44的基准准电压，同同时实现现延时功功能，即即只有前前级放大大电压高高于该参参考电压压时，输输出才为为高电平平，此时时，C990155导通，最最后信号号经U22, UU3构成成的窗口口比较器器比较后后输出探探测到的的信号。实实验过程程中报警警范围实实测约为为78米，探探测到有有效信号号时，有有20秒的的报警信信号输出出，LEED发光光做出预预警指示示，可有有效的进进行实时时探测。该该电路可可以工作作在较宽宽的电压压范围内内(标准电电压是332V，但但实
45、际可可以工作作在很宽宽的电压压范围内内)，当检检测到异异常信号号时为高高电平。图8微波波探测器器电路图图微波灵敏敏度和红红外灵敏敏度通过过步测的的方法要要分别调调整，过过高或过过低的灵灵敏度都都将影响响防范效效果。微微波探测测器灵敏敏度通过过调节比比较器参参考电压压端电压压来控制制，红外外探测器器灵敏度度通过调调节输出出延迟时时间Tx和触发发封锁时时间Ti来控制制。3.2防防火探测测器电路路设计防火探测测器是由由温度探探测、光光电感烟烟探测和和一氧化化碳探测测构成的的复合型型火灾探探测器。多多传感器器设计思思想解决决了传统统防火探探测器一一直存在在的误报报率高的的问题，增增强了火火灾探测测的可
46、靠靠性。其其中光电电感烟探探测器为为本课题题中传感感器电路路的设计计重点。复复合型火火灾探测测器原理理如图99所示。由由于单元元探测技技术所采采用的单单一参数数火灾探探测器(包括阈阈值触发发式和模模拟量式式)对火灾灾特征信信号响应应灵敏度度的不均均匀性，导导致它对对实际火火灾的探探测能力力受到了了限制，尤尤其是用用于对家家庭住宅宅火情的的准确探探知更是是尤为重重要。因因此，报报警系统统中对火火灾信号号的检测测采用多多传感器器/多判据据的火灾灾探测技技术，将将探测器器探测到到的多元元火灾探探测信息息经逻辑辑或非门门送给单单片机进进行综合合判断，然后后经确认认后发出出报警信信号。图9复合合式火灾灾
47、探测器器原理示示意图表1 探探测器比比较试验验对照表表传感器类类型单传感器器元件阀阀值探测测器多传感元元件探测测器试验火类类型光电感烟烟探测器器差温探测测器离子感烟烟探测器器光电和差差温复合合探测器器木材明火火TF11不适合最佳最佳很适合木材热解解火TFF2最佳不适合适合最佳棉绳阴燃燃火TFF3最佳不适合很适合最佳聚胺酯塑塑料火TTF4很适合适合很适合很适合正庚烷火火TF55很适合很适合最佳最佳无烟液体体火TFF6不适合最佳不适合很适合实际上，响响应各种种不同类类型的火火灾，通通常使用用不同类类型的火火灾传感感器，比比较实验验结果如如表1中所示示。光电电感烟探探测器不不仅可探探测一般般火情，对
48、对阴燃火火尤其有有极好的的探测效效果，主主要用于于火情早早期各种种燃烧的的烟雾颗颗粒进行行探测，这这一点就就弥补了了感温探探测器对对阴燃火火不敏感感，响应应速度慢慢以及不不能区分分是火灾灾的热还还是空调调或烹饪饪蒸气的的热等缺缺点；但温度度与光电电感烟探探测器都都不能区区分有些些烟雾究究竟是火火灾的烟烟还是烹烹饪蒸汽汽或香烟烟的烟雾雾，由此此，在设设计中增增加了CCO探测测部分，可可以探知知早期火火灾烟雾雾中的CCO成分分，这样样就大大大降低了了各种环环境因素素的干扰扰，提高高了报警警的可信信度。下下面分别别介绍三三种传感感器的电电路设计计。3.2.1温度探探测器温度探测测器使用用数字温温度传感感器DSS18BB20，5V直流流电压供供电。D