红外感应防盗声光报警器的设计

作者/董海青，南京信息职业技术学院

红外感应防盗声光报警器的设计

作者/董海青，南京信息职业技术学院

随着社会的进步与发展，人们的生活水平与质量有了普遍的提升，进而引发了人们对于中低端防盗报警设备的需求。本文设计了一种红外感应防盗声光报警器，其原理是通过热释电红外传感器感应到人体发出的红外热辐射，经过电路的放大、输出，再经单片机处理，数码管显示出信号发出的具体范围并同时控制喇叭发出警告声音。

热释电；红外感应；单片机；防盗报警系统

社会的不断发展和进步，人们的生活质量与水平有了普遍的提升，人们开始对家庭住房的防盗、防窃、防火等设施的重视程度也有了更进一步的需求。所以现代社会对防盗、抢劫、火宅等事故的检测与报警设备有了更高的要求[1]。

1. 系统设计

本次设计的红外感应防盗声光报警器的系统由报警模块、单片机控制电路、热释电红外传感器模块、LED控制模块以及有关的软件程序组成。由传感器采集信息，对信息进行微扰算法处理后，通过单片机进行信号处理与数字传输，报警电路收到报警信号之后发出声音与灯光报警。

通过分析资料对红外报警系统进行设计，运用STC89C51单片机、红外传感器、数码管、LED灯等设计电路。可以检测几米内进行运动的人体，当有入侵者在范围内时则发出报警信号。有效利用Proteus软件对电路进行仿真和使用Protel99se软件画出电路原理图。并制作电路板，进行实物调试与展示功能。

2. 方案设计

防盗报警器主要是由电源模块、显示模块、声光报警模块、单片机、按键控制模块和红外感应模块组成。其框图如图1所示。

图1 硬件模块图

按键模块的功能就是通过按键控制报警器设防或撤防状态的选择，红外感应模块是由红外探头与三极管放大驱动器构成。报警模块则是在接收到单片机发出的信号之后发出声音与灯光报警。

3. 硬件电路的设计

3.1 电源设计

因为思考到采用经典的变压器进行降压，全波整流，电容滤波及集成电路稳压的思路进行设计。所以单片机以及后续的接收电路等都使用5 V电压作为工作电压，于是在经整流和滤波电路后再利用集成稳压电路进行稳压，为以后的电路提供5 V电压，三端集成稳压电路采用LM7805。

3.2 人体红外采集电路设计

自然界中，温度高于绝对温度（—273℃）的物体都将释放红外光，温度不同的物体，所放出的红外线的波长是不一样的，因此温度的高低与红外波长是有联系的。

BISS0001红外传感信号处理器，是由参考电压源、电压比较器、和延迟时间定时器、状态控制、封锁时间定时器以及运算放大器等构成的数电模电混合专用集成电路。该芯片有数模混合的能力，内部设有高输入阻抗运算放大器，内部的双向鉴幅器可以有效的抑制干扰等特点。

3.3 报警电路的设计

该设计拥有报警电路，当在布防状态下检测到人体时，蜂鸣器就会发出声音提示，LED同时会亮起发出灯光报警，直到按下撤防键，才会停止鸣叫，控制引脚接在单片机P1.2引脚上，将三极管当做开关电路可以有效保护单片机，还可以起到放大电流的作用，当三极管的基极为高电平时，发射极截止，当为低电平时，发射极导通。

4. 软件设计与仿真

Keil C51是51系列兼容单片机C语言软件开发系统，提供了丰富的库函数以及功能十分强大的集成开发调试工具。Proteus能仿真单片机及外围器件。

本设计采用Proteus进行仿真设计，其仿真图如图2所示。

本次设计的部分源代码如下所示。

图2 Proteus仿真图

5. 硬件调试与分析

5.1 硬件的焊接

在仿真没有错误之后根据设计好的电路图在万用板上用电烙铁焊接元器件。实物如图3所示。

图中的按键从左至右分别为复位键，布防键，撤防键以及紧急报警键。数码管上方的蓝色按键则是上电键。数码管用来表明报警器的状态。

5.2 硬件的调试

在下载程序之后数码管并没有显示。所以猜测是数码管的焊接出现了问题，在重新对数码管进行焊接之后，数码管可以正常工作。

在进行报警测试时，当按下布防键，数码管可以正常显示出“b”，但是当30s过后，进入布防状态后，并没有正常报警。然而撤防键功能正常。于是再次尝试后按下紧急报警按键，可以正常报警，所以猜测是传感器失效。重新检查传感器之后，发现传感器正负极接反所以无法正常工作。在正确的将传感器重新连接之后，报警系统可以正常工作。

图3 红外感应防盗声光报警器实物图

6. 结论

通过本次设计可以看出，用单片机控制外围电路，需要将数模转换后的信号进行放大处理，否则单片机在检测外围输入信号时容易出现错误或偏差，今后再进行类似设计时要对传感器产生的信号进行适当地处理，以适应控制芯片的需求。

选用CTS-1008型超声波探伤仪，2.5P20直探头对实例用超声波探伤方法进行缺陷的实际探伤．因所探工件厚度较厚，从工件相对两面进行2次探伤．所以用金属声程等于或大于1/2厚度的参考试块，调整探伤灵敏度．被探伤工件见图1．

＊ [1] 康华光.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社，1988.

＊ [2] 刘迎春.MCS—51单片机原理及应用教程[M]. 北京:清华大学出版社，1996.

＊ [3] 刘斌等. 基于LAPW算法磁记忆信号相变特性的研究[J]. 仪器仪表学报. 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.

＊ [6] Liu B, He Y Y, Zhang H, Fernandes H, Ying F, Maldague X. Study on characteristics of magnetic memory testing signal based on the stress concentration field[J]. Iet Science Mea—surement & Technology, 2017, 11(1):2—8.

＊ [7] 刘斌＊，何璐瑶，霍晓莉，王国庆，杨理践. 基于Kp微扰算法的磁场中MMM信号特征的研究[J]. 仪器仪表学报, 2017,38(1):151—158.