電子防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 電子防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、任務(wù)本防盜報(bào)警系統(tǒng)由現(xiàn)場報(bào)警電路、無線電報(bào)警信號發(fā)射電路和無線電接收報(bào)警電路組成。無線電報(bào)警信號發(fā)射電路包括熱釋電紅外傳感探測電路、振動傳感器檢測電路、觸發(fā)控制電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、現(xiàn)場報(bào)警聲發(fā)生電路、調(diào)頻無線電發(fā)射電路。無線電檢測報(bào)警電路包括調(diào)頻無線電接收電路和報(bào)警聲響放大與輸出電路。關(guān)鍵字:防盜，報(bào)警，無線發(fā)射，無線接收，檢測電路五 方案設(shè)計(jì)選擇；1. 檢測部分：方案一：采用紅外探測自動報(bào)警開關(guān)，利用紅外線具有發(fā)射功能的原理制成，有紅外發(fā)射管發(fā)射出的紅外信號不被接收管接收，電路處于等待狀態(tài)。當(dāng)有人從紅外探頭前通過時(shí)，人體將有紅外發(fā)射信號發(fā)射到接收管，通過放大處理

2、后，觸發(fā)報(bào)警開關(guān)。方案二：采用振動傳感檢測電路，利用傳感器將振動信號轉(zhuǎn)換成微弱的電脈沖，再通過放大后去觸發(fā)報(bào)警發(fā)聲電路發(fā)出報(bào)警聲。方案三：采用熱釋電紅外傳感器。人體溫度基本恒定，可輻射出中心波長為9um10um的紅外光，而用于人體檢測的紅外傳感器波長靈敏度特性在0.2um20um范圍內(nèi)幾乎是穩(wěn)定不變的，在敏感元件表面貼上截止波長為7um10um的濾光片，只允許波長超過7um的紅外光通過，具有對人體特殊敏感的性能。方案四：采用光控傳感檢測電路，當(dāng)有人入侵時(shí)，走到光控傳感器檢測電路附近時(shí)，會遮住部分光，使照射到傳感器上的光線變?nèi)?，將光線強(qiáng)弱的差值轉(zhuǎn)化為電脈沖，使報(bào)警電路報(bào)警。方案五：在門或窗上裝開

3、關(guān)檢測電路，當(dāng)盜賊推窗或推門便閉合開關(guān)防盜報(bào)警器使之報(bào)警。方案選擇：方案一的缺點(diǎn)在于靈敏度排尿高，當(dāng)飛蟲、樹葉等進(jìn)入發(fā)射與接收中間也會使接收端接收不到紅外而造成誤報(bào)，而且造價(jià)高，不經(jīng)濟(jì)。方案二采用的壓電陶瓷片是基于正壓電效應(yīng)的原理，工作環(huán)境可以不受限制。方案三當(dāng)選用適當(dāng)外接電路時(shí)，次方案不但檢測區(qū)域廣，還能排除誤報(bào)，方案四同方案一誤報(bào)率高，但天氣由晴轉(zhuǎn)陰或有外來廣入射時(shí)都會造成誤報(bào)，方案五電路簡單有效。故選擇方案二，方案三，方案五。2.無線接收發(fā)射部分：方案一：采用反射式紅外探測報(bào)警器，電路由紅外發(fā)射器、紅外接收與信號電壓放大器紅外信號發(fā)射器等組成。紅外信號發(fā)射器由一只ne555與可變電阻器、

4、電容、電阻組成一個(gè)多諧振蕩器輸出的振蕩脈沖，驅(qū)動紅外發(fā)射管向外發(fā)出紅外脈沖控制信號。被紅外接收端接收經(jīng)相應(yīng)電路處理而報(bào)警。方案二：利用調(diào)頻無線電路，將報(bào)警音響信號經(jīng)一定處理后，由晶體管與電感l(wèi)、電容c等組成的無線電發(fā)射電路，將報(bào)警發(fā)聲電路輸入的音頻信號通過頻率調(diào)制后向外發(fā)射。 方案選擇：方案一中利用紅外傳送信號，所能傳送的距離在比較理想的狀態(tài)下，只能達(dá)到幾米，不能夠滿足設(shè)計(jì)的大于20米的范圍，同時(shí)紅外的抗干擾能力不強(qiáng)，不易被接收端接收，而接收端也易接收到錯(cuò)誤信號而發(fā)生誤報(bào)警，且接收端電路組成復(fù)雜，供電電壓超出了要求的3.6v的要求，故排除掉方案一而選方案二。六 原理框圖七 各芯片的介紹 1、

5、ic1模塊模塊ic1（xdz-01）是一種厚度只有2mm的片狀高靈敏振動模塊，作為振動報(bào)警器的微型傳感頭用于門窗及其它場合的防盜報(bào)警應(yīng)用中，它的工作原理是壓電陶瓷片的正壓電效應(yīng)，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。ic1與r1、c1、r2、c2、vd1組成探測電路。其中ic1輸出端有簡單的時(shí)間識別電路，由r2、c2延遲電路組成，具有識別主人與竊賊的功能，當(dāng)主人開門時(shí)，ic1受振動時(shí)間不超過10s，雖然ic1的2腳輸出不小于10s的高電平信號，到那c2兩端充電電壓不超過1.4v，vd1無法導(dǎo)通，后級電路不工作。在這一時(shí)間內(nèi)，主人可以安然鎖上房門離家或開門進(jìn)屋，不會觸發(fā)報(bào)警電路。 2、ic2模塊lc2模塊的檢測電

6、路主要是熱釋電紅外元件。紅外線是一種電磁波，在電磁波譜中位于可見光中的紅光外側(cè)，其波長為0.76um1000un，任何物體只要溫度高于絕對零度（-127）就會有紅外線向外輻射。紅外輻射的本質(zhì)是熱輻射，物體溫度越高，輻射出的能量就越多，輻射的峰值波長就越短。熱釋電敏感元件是由“鐵電體”材料制作，鐵電體的極化強(qiáng)度與溫度有關(guān)，通常其表面俘獲大氣中的浮游電荷而保持電平態(tài)，當(dāng)受到紅外照射時(shí)鐵電體薄片溫度迅速升高，鐵電體極度化強(qiáng)度很快下降，束縛電荷急劇減少，表面浮游電荷變化緩慢，跟不上鐵電體內(nèi)部變化，從溫度變化引起極度化強(qiáng)度變化到在表面重新達(dá)到電荷平衡的極短時(shí)間內(nèi)，在鐵電體表面有多余電荷出現(xiàn)，這相當(dāng)于釋放

7、一部分電荷。如將負(fù)載電阻與鐵電體薄片相連，則在負(fù)載電阻上便會產(chǎn)生一電位量輸出。人體溫度基本恒定，可輻射出中心波長為9um10um的紅外光，而用于人體檢測的紅外傳感器波長靈敏度特性在0.2um20um范圍內(nèi)幾乎是穩(wěn)定不變的，在敏感元件表面貼上截止波長為7um10um的濾光片，只允許波長超過7um的紅外光通過，于是就得到只對人體敏感的熱釋電紅外敏感元件。本設(shè)計(jì)使用hn911l傳感器一體化熱釋電紅外探測模塊，其內(nèi)部具有高靈敏度紅外線傳感器、高效低噪聲放大器、溫度自動補(bǔ)償電路、信號比較鑒別電路、延時(shí)電路、高低點(diǎn)電平驅(qū)動電路。靈敏度高、探測范圍廣，工作穩(wěn)定可靠，外接電路簡單。它為6端雙列直插封裝。在監(jiān)視

8、環(huán)境靜態(tài)時(shí)，其1腳為低電平，2腳為高電平，無信號輸出至控制報(bào)警電路，一旦監(jiān)視環(huán)境出現(xiàn)活動人體，人體輻射的微弱紅外信號經(jīng)hn911l內(nèi)部電路放大處理，由1腳輸出高電平，驅(qū)動控制報(bào)警電路工作 本例中ic2模塊亦具有識別主人、盜賊的功能，原理同ic1模塊，ic2、r3、c3、vd2構(gòu)成探測電路，同樣在有效范圍內(nèi)走動時(shí)間小于5s時(shí)，報(bào)警電路不工作。 3、ne555時(shí)基電路當(dāng)ic1、ic2模塊檢測到入侵信號后，轉(zhuǎn)化成電信號再經(jīng)過一定處理后傳給ne555時(shí)基電路。ne555時(shí)基電路的功能圖如下示：在上圖中，a1為上比較器，a2為下比較器，由于r1,r2,r3阻值相等，因此集成電路塊的5腳電位固定在2/3v

9、dd,6腳叫做閾之輸入端th,同理，下比較器a2的同相輸入端電位固定在1/3vdd,反相輸入端（2腳）作為觸發(fā)輸入端非tr。a1與a2的輸出端分別送到r-s觸發(fā)器的置位端s和復(fù)位端r,以控制輸出端out的電平狀態(tài)和放電管vt的導(dǎo)通與截止。 圖中所示的外部元件電阻rt、電容ct與555時(shí)基電路接成單穩(wěn)態(tài)電路。當(dāng)閾值端電壓高于或等于2/3vdd是，a1輸出高電平，使觸發(fā)器復(fù)位，輸出端3腳為低電平，此時(shí)，放電管vt導(dǎo)通，時(shí)基電路的7,1兩腳被vt短接，外部定時(shí)電容ct可以接通7腳、1腳放電。而a2輸出的基準(zhǔn)是設(shè)在同向輸入端，因此只有觸發(fā)端電平小于或等于1/3vdd時(shí)，a2輸出高電平，觸發(fā)器被置位，3

10、腳輸出高電平，放電管vt截止，7腳、腳之間斷路，此時(shí)外電容ct可以通過電阻rt充電?？梢园验撝刀?腳稱為“高處發(fā)端”，它只對高電平有效，低電平對它不起作用。同理，可以把觸發(fā)端2腳叫做“低觸發(fā)端”，它只對低電平有效，高電平對它不起作用。即當(dāng)?shù)陀|發(fā)端電位低于1/3vdd時(shí)，集成塊3腳就輸出高電位，當(dāng)高觸發(fā)端6腳電位高于2/3vdd時(shí)，集成塊3腳輸出低電位，這說明當(dāng)2腳和6腳電位發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)服從2腳的電平關(guān)系。 4、kd9561 kd9561組成了報(bào)警聲發(fā)生電路，根據(jù)其sel1、sel2接入的不同，發(fā)出不同的報(bào)警信號。如下所示 5、78067806是三端穩(wěn)壓集成電路芯片，它有三個(gè)引腳，其中輸入端接

11、正極性直流電壓輸入端，輸出端輸出+6v穩(wěn)壓。gnd接地。6、tda7010t 7、tda2822 本設(shè)計(jì)中使用的是tda2822單聲道橋式功放電路，其有固定的電路結(jié)構(gòu)圖，如下示： 信號經(jīng)耦合電容進(jìn)入tda2822后接喇叭，使喇叭發(fā)出足夠大的聲響。 八、電路工作過程1、傳感器檢測電路該電路的功能是檢測和防止誤報(bào)警，主要是有ic1 、ic2、干簧繼電器、rc延時(shí)電路組成。其工作原理如下：當(dāng)ic1、ic2檢測到入盜信號后，將其轉(zhuǎn)化為電信號。從而ic1的2腳、ic2的1腳分別輸出電信號，分別對c2、c3充電，當(dāng)電容充電電壓大于1.4v時(shí)，分別使vd1、vt1和vd2、vt1導(dǎo)通，使vt1集電極有電壓供

12、入ic3的2腳，即ic3（ne555）的觸發(fā)輸入端。該電路中，ic1設(shè)置的延時(shí)時(shí)間為10s，以防止振動式傳感器會產(chǎn)生誤報(bào)警。而ic2設(shè)置的時(shí)間為5s，之所以時(shí)間設(shè)置的比較短是為了防止小偷在該延時(shí)時(shí)間內(nèi)入盜并逃避探測器的檢測。該電路中xdz-01和hn911l的輸出端電壓大約為v=4v，則有公式=v(1-)和r2 =510k,t=10s,可得c2=47,同理可求c3=23.5,可取c3=222、觸發(fā)電路其主要功能為延時(shí)觸發(fā)，該部分主要是ne555、r5、c4、r6、r7、c5組成。其主要工作原理如下：ne555接收到經(jīng)vt1放大的電信號后從單穩(wěn)態(tài)跳轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)，3腳延時(shí)輸出高電平，通過繼電器觸發(fā)報(bào)

13、警電路和無線發(fā)射電路。其外接電容c4決定報(bào)警時(shí)間的長短，當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，c4經(jīng)ic3第7腳內(nèi)電路迅速放電，又經(jīng)r5緩慢充電后，當(dāng)c4充電達(dá)到4v是，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器恢復(fù)為穩(wěn)態(tài)，ic3輸出低電平，v2截止，k釋放，接通了報(bào)警電路和無線發(fā)射電路。該延時(shí)時(shí)間主要是電容c4的充電時(shí)間，該電路中時(shí)間設(shè)置為60s，由電路知識和結(jié)合ne555的特性可得，2/3u=u( 1-)可得，t=1.1rc，當(dāng)r取高電阻2.4m時(shí)，可求得c4=22。 3、報(bào)警電路和無線發(fā)射電路 其主要功能是就地發(fā)生聲光報(bào)警和發(fā)射頻率在95mhz的調(diào)制報(bào)警信號。該部分主要有ic4構(gòu)成的發(fā)聲電路和l1、c10、c11構(gòu)成的振蕩電路以及8

14、w的喇叭和發(fā)光二極管構(gòu)成的報(bào)警電路組成。該單元的工作原理如下：當(dāng)繼電器k接通后，報(bào)警發(fā)聲電路和無線發(fā)射電路獲得電源，kd9561就地發(fā)出報(bào)警信號，并通過vt3、vt4傳送到無線發(fā)射電路，通過對載頻信號向外發(fā)射。調(diào)頻無線電發(fā)射電路采用了電容三點(diǎn)式振蕩電路做載頻振蕩器的發(fā)射電路。電路中，c10、c11和電感l(wèi)1組成選頻振蕩賄賂，其中l(wèi)1和c10組成并聯(lián)諧振回路，決定著發(fā)射載頻的振蕩頻率，c11為反饋電容，其電容大小決定著振蕩電路的反饋強(qiáng)度。 電路的振蕩頻率可有公式?jīng)Q定。始終c為c10和c11的串聯(lián)值。取c10=36p,c11=10p,則c=,又=95mhz,可求得l1=0.3。另外，其中r11取5

15、.1k、r12取15作為vt5的偏置電阻，為vt5建立起合適的工作點(diǎn)。c17為r12的交流旁路電容。4、無線電接收電路其主要功能是接收頻率為95mhz的無線電，并驅(qū)動警報(bào)電路。該部分的是有一個(gè)tda7010構(gòu)成的無線接收電路和vt6及集成芯片2822構(gòu)成的信號放大電路。起主要工作原理如下：電路中的l2、c17、c18、c19為調(diào)諧回路，接收發(fā)射器發(fā)出的95mhz的無線電，取l2=56,c17=22p,c18=22p,可變電容c19可取270p,則可知給調(diào)諧器的調(diào)節(jié)范圍為：當(dāng)c19=0時(shí)，c=c17+c18=44p,接收頻率由公式可得f=60mhz:當(dāng)c19=270p時(shí)，c=c17+c18c19

16、/(c18+c19)=42.34p，同理可求f=100mhz,顯然95mhz再60mhz100mhz范圍內(nèi)，故電感和電容選取正確。由tda7010輸出的是經(jīng)過調(diào)解的報(bào)警信號，該信號輸出后先經(jīng)vt6放大，再經(jīng)集成功放電路2822做功率放大后由揚(yáng)聲器發(fā)出并驅(qū)動發(fā)光二級管。九、總電路原理分析總體電路主要由檢測電路、觸發(fā)控制電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、現(xiàn)場報(bào)警聲發(fā)生電路、調(diào)頻無線電發(fā)射電路組成。該檢測電路主要是有振動式和熱電釋紅外線檢測器組成，當(dāng)有竊賊撬鎖開門時(shí)，只要間隔10s連續(xù)兩次發(fā)出振動信號或連續(xù)10s發(fā)出振動信號時(shí)，ic1的2腳將輸出高電平，當(dāng)有竊賊在紅外線檢測器檢測范圍中移動5s后，ic2的一腳將

17、輸出高電平，經(jīng)vt1放大后輸入到ic3的2腳，從而使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，從穩(wěn)態(tài)跳轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，3腳輸出一分鐘的高電平，v2導(dǎo)通后，k吸合，發(fā)聲集成電路kd9561通電工作，經(jīng)過vt3和vt4信號放大后驅(qū)動喇叭和led燈，并且可以通過撥動開關(guān)k2通過來控制發(fā)出的聲音，當(dāng)開關(guān)撥向1時(shí)，喇叭發(fā)出警車聲，當(dāng)開關(guān)撥向2時(shí)，喇叭發(fā)出機(jī)關(guān)槍聲。再發(fā)生就地報(bào)警時(shí)，kd9561發(fā)出的信號經(jīng)c8耦合后經(jīng)vt5調(diào)制到l1、c10、c11組成的調(diào)諧回路發(fā)出的載頻信號后經(jīng)過天線發(fā)射出去，其中r9、r10為偏置電阻，c13、c14為濾波電容。無線接收器通過電容c15耦合95mhz的無線電信號，并從11腳進(jìn)入tda7010，經(jīng)

18、芯片l2和電容c17 、c18、 c19組成的諧波振蕩的選頻后，從2腳輸出低電平，電源經(jīng)r14導(dǎo)通vt6后，信號經(jīng)c30耦合進(jìn)入功率放大芯片2822后，是喇叭發(fā)聲，并使led燈點(diǎn)亮。九、元器件清單（見附頁2）十、小結(jié)我們的設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)星期，基本上完成了規(guī)定的要求，有兩種檢測電路，使用電源滿足要求，有無線發(fā)射接受部分等，另外還設(shè)計(jì)出了附加功能，聲音多種可選，有第三種檢測電路。但限于知識水平，其中難免存在一些錯(cuò)誤和缺陷，請老師能給予批評和指證。通過此次設(shè)計(jì)讓我能夠親身參予電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使我更加深深地體會到：現(xiàn)代的社會是信息的社會，很多與人們生活緊密相關(guān)的產(chǎn)品都是電子產(chǎn)品比如決定現(xiàn)代社會發(fā)展方向的電腦以及幾乎每個(gè)同學(xué)都擁有的收音機(jī)等等無不說明電子產(chǎn)品的重要性。作為一名電氣專業(yè)已經(jīng)大三的大學(xué)生，我認(rèn)識到我不僅要學(xué)好課本上的知識，還要學(xué)會將所學(xué)到的知識聯(lián)系并應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，做到理論聯(lián)系實(shí)際。如本次設(shè)計(jì)中我們有好多關(guān)于附加功能的想法，但鑒于專業(yè)知識的限制只好放棄掉啦！通過這兩