智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

西北民族大學(xué)畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)〕

智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化姓名：汪玉成指導(dǎo)老師：吳韜摘要隨著近幾年來(lái)智能化行業(yè)的快速開(kāi)展，安防系統(tǒng)已逐漸普及到各行各業(yè)。它是人們安居樂(lè)業(yè)的根底，也是共建和諧社會(huì)的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)控系統(tǒng)是由閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)組成。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述了監(jiān)控系統(tǒng)的功能和組成。根據(jù)報(bào)警系統(tǒng)的要求進(jìn)行選擇論證，最終得出比擬合理的設(shè)計(jì)思路。本文中探測(cè)器件采用了熱釋電紅外線傳感器，它是以非接觸形式檢測(cè)出人體所輻射出的紅外線能量，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，并將這個(gè)電信號(hào)進(jìn)行放大，從而可以驅(qū)動(dòng)報(bào)警器的控制電路進(jìn)行報(bào)警。實(shí)現(xiàn)對(duì)每戶(hù)住宅的實(shí)時(shí)監(jiān)控，到達(dá)維護(hù)社會(huì)治安的作用，并把一切將要發(fā)生的險(xiǎn)情傳送到小區(qū)監(jiān)控中心，使監(jiān)控中心的安保人員將采取措施杜絕險(xiǎn)情的發(fā)生，確保小區(qū)住戶(hù)平安。關(guān)鍵詞智能監(jiān)控，報(bào)警系統(tǒng)，單片機(jī)，紅外傳感器ABSTRACTInrecentyearsintelligentwithrapiddevelopmentoftheindustry，Securitysystemhasgraduallyspreadtoallwalksoflife.Itisthefoundationofthepeopleliveandwork,Buildingtheharmonioussocietyistheimportantlink.Monitoringsystemisaclosed-circuittelevisionmonitoringsystem,anti-theftalarmsystemcomposition.Thisdesignisbrieflyintroducedthefunctionofthemonitorsystemandcomposition.Accordingtotherequirementsofthealarmsystemdemonstratedchoose,eventuallygotmorereasonabledesignideas.Inthispaperaprobebythepiezoelectricinfraredsensor,itisnotthecontactformtodetectthehumanbodyoutoftheinfraredradiation,convertsitintoelectricalsignaloutput,andwillenlargetheelectricalsignals,thuscandrivethealarmcontrolcircuitofthepolice.Eachhousesoastoachievethereal-timemonitoring,tomaintainpublicorder,andtheeffectofalltheriskthatwillhappensenttothemonitoringcenter,makethemonitoringcenterofthesecuritypersonnelwilltakemeasurestoputanendtotheoccurrenceofdanger,ensurevillageresidentsecurity.Keywords:Intelligentcontrol,Alarmsystems,SCM,Infraredsensor目錄11.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容122.1安防系統(tǒng)的組成22.2安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)原那么22.3安防系統(tǒng)的開(kāi)展趨勢(shì)32.3.1安防系統(tǒng)的數(shù)字化32.3.2安防系統(tǒng)的集成化353.1本系統(tǒng)概述53.1.1系統(tǒng)功能63.1.2系統(tǒng)組成63.2攝像局部83.3信號(hào)傳輸系統(tǒng)103.4終端系統(tǒng)監(jiān)視器11124.1報(bào)警系統(tǒng)概述124.2報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求124.3方案選擇論證134.4總體設(shè)計(jì)思路144.5各模塊設(shè)計(jì)154.5.1單片機(jī)的選擇154.5.2探測(cè)傳感器204.5.3放大電路274.5.4時(shí)鐘電路284.5.5復(fù)位電路294.5.6聲光報(bào)警電路294.6系統(tǒng)硬件電路的說(shuō)明304.7軟件的程序工作流程圖314.7.1主程序工作流程圖314.7.2中斷效勞程序工作流程圖3234參考文獻(xiàn)35附錄36附錄1設(shè)計(jì)編程程序36附錄2Proteus仿真原理圖38致謝391.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著監(jiān)控報(bào)警技術(shù)的迅速開(kāi)展和監(jiān)控系統(tǒng)的智能化以及居民對(duì)小區(qū)安保要求的提高。其實(shí)，在國(guó)外一些興旺國(guó)家在90代就提出了智能安防家居的方案并在小范圍進(jìn)行實(shí)施，如在機(jī)場(chǎng)、高速公路、政府機(jī)構(gòu)、商業(yè)活動(dòng)中心、大型商場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)等一些安防要求較高的區(qū)域，并得到廣泛應(yīng)用。在中國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，居民的安防要求也越來(lái)越高，對(duì)智能化監(jiān)控系統(tǒng)的要求也顯著越高。近幾年來(lái)逐漸實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和小區(qū)智能監(jiān)控的技術(shù)，使監(jiān)控報(bào)警技術(shù)在更多的領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用。智能化監(jiān)控將是以后小區(qū)安防系統(tǒng)的一個(gè)重要組成局部，當(dāng)監(jiān)控探測(cè)傳感器檢測(cè)到有人闖入時(shí)，聲光報(bào)警器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。從2007年起，國(guó)外一些國(guó)家的視頻監(jiān)控軟硬件廠商推出了一些具備智能報(bào)警功能的產(chǎn)品，但由于技術(shù)和本錢(qián)的限制，智能監(jiān)控系統(tǒng)還未得到廣泛的應(yīng)用。但隨著技術(shù)的提高，智能監(jiān)控將會(huì)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，更主要的是能在小區(qū)安防中能得到廣泛應(yīng)用。1.2本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容首先，要知道智能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)居民住宅小區(qū)的重要性，再設(shè)計(jì)一個(gè)合理的監(jiān)控與報(bào)警為一體的安防報(bào)警系統(tǒng)，能滿足小區(qū)居民所要解決的問(wèn)題。小區(qū)安防系統(tǒng)主要是由攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)組成。監(jiān)控系統(tǒng)采用電視攝像等手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)；防盜報(bào)警系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器對(duì)有生命的運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)接近被保護(hù)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)物體。2.1安防系統(tǒng)的組成安防系統(tǒng)主要由監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)組成?！?〕監(jiān)控系統(tǒng)：采用電視錄像、攝像頭等手段監(jiān)測(cè)侵入對(duì)象。〔2〕防盜報(bào)警系統(tǒng)：采用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)，并由報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。2.2安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)原那么為了使本智能報(bào)警系統(tǒng)到達(dá)平安可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等的要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)遵循以下原那么：(1)實(shí)用性應(yīng)當(dāng)在滿足小區(qū)安防報(bào)警功能的要求和實(shí)際使用過(guò)程中根本需求的根底上，要采用比擬實(shí)用的技術(shù)和設(shè)備，使得設(shè)備使用方便、平安?！?〕先進(jìn)性在費(fèi)用技術(shù)等條件許可的情況下應(yīng)當(dāng)利用最新安防技術(shù)、最可靠的報(bào)警系統(tǒng)，以便此系統(tǒng)在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)與社會(huì)開(kāi)展相適應(yīng)?！?〕可靠性必須選用比擬可靠的產(chǎn)品與技術(shù)，在設(shè)備的選擇和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中一定要提高系統(tǒng)的可靠性?！?〕經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)在使用的產(chǎn)品型號(hào)及處理能力等方面要有很強(qiáng)的兼容性，具有能擴(kuò)充與換代的特點(diǎn)，才能確保系統(tǒng)不斷得到完善、充實(shí)，并能提高和改良。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，不僅充分利用了原有設(shè)備，而且具有較高的性?xún)r(jià)比?！?〕平安性為了保證系統(tǒng)在工作時(shí)的平安性，必須采用國(guó)際平安機(jī)構(gòu)所認(rèn)證的所有硬件設(shè)備。〔6〕標(biāo)準(zhǔn)性由于智能化監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)綜合性比擬強(qiáng)的設(shè)計(jì)工程，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)參考多方面的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)，使各個(gè)子系統(tǒng)做到標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化和系列化。安防系統(tǒng)的開(kāi)展趨勢(shì)安防系統(tǒng)的數(shù)字化隨著數(shù)字化與信息化時(shí)代的到來(lái)，“數(shù)字化安防”開(kāi)展迅速。其開(kāi)展方向是以數(shù)字CCD技術(shù)和紅外照明技術(shù)為根底，并向高靈敏度紅外視頻系統(tǒng)開(kāi)展，以模擬信號(hào)為根底的監(jiān)控系統(tǒng)向數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)展。系統(tǒng)設(shè)備向智能化、模塊化和網(wǎng)絡(luò)化的方向開(kāi)展。數(shù)字化安防產(chǎn)品能全方位地記錄，并以數(shù)字方式存儲(chǔ)報(bào)警信息。2000年以來(lái)，數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品進(jìn)入了快速開(kāi)展時(shí)期，特別是一些技術(shù)實(shí)力和資金背景強(qiáng)的高新技術(shù)企業(yè)進(jìn)入安防市場(chǎng)，給安防產(chǎn)業(yè)注入了新的活力。產(chǎn)品也由原來(lái)的數(shù)字監(jiān)控錄像主機(jī)，開(kāi)展到網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、傳輸設(shè)備和專(zhuān)業(yè)數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)(DVR)等多種產(chǎn)品。安防系統(tǒng)的集成化安防系統(tǒng)的集成化有兩方面：①安防系統(tǒng)自身功能的集成：將影像、語(yǔ)音、門(mén)禁、警報(bào)等功能融合在同一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)平臺(tái)中，提供智能小區(qū)平安監(jiān)控的整體解決方案；②安防系統(tǒng)與小區(qū)其它智能化系統(tǒng)的集成：將安防系統(tǒng)與智能小區(qū)的通信系統(tǒng)、效勞系統(tǒng)及物業(yè)管理系統(tǒng)等集成，這樣可以共用一條數(shù)據(jù)線和同一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，共享同一數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣一次投入，事半功倍，徹底擺脫重復(fù)布線、反復(fù)維護(hù)的煩惱。3.1本系統(tǒng)概述根據(jù)居民小區(qū)的實(shí)際情況對(duì)小區(qū)主要通道、住戶(hù)門(mén)口、電梯廂等部位適當(dāng)放置攝像頭，從而到達(dá)有效監(jiān)視和防盜的目的。相對(duì)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在很多是采用黑白攝像機(jī)對(duì)入侵行為進(jìn)行錄像，但隨著監(jiān)控技術(shù)的逐步完善，數(shù)碼攝像頭已經(jīng)推出，從而也解決了傳統(tǒng)安裝距離上的難題。監(jiān)控系統(tǒng)是由攝像頭、黑白錄像機(jī)、監(jiān)控器、控制器、傳輸線纜等組成，在居民小區(qū)和大型公共場(chǎng)所安裝攝像機(jī)，使安保人員通過(guò)監(jiān)視器能了解小區(qū)發(fā)生的意外情況；并通過(guò)錄像存儲(chǔ)能實(shí)時(shí)記錄、以備查證；控制器在中心控制臺(tái)切換操作，并跟蹤監(jiān)視。攝像機(jī)設(shè)置可根據(jù)相應(yīng)局部的要求和情況采用固定攝像頭、多方位云臺(tái)攝像機(jī)、球形攝像機(jī)、紅外線攝像機(jī)等。攝像頭可分為變焦、變距，云臺(tái)。可多方向轉(zhuǎn)動(dòng)。攝像機(jī)的數(shù)量較少時(shí)，每個(gè)攝像機(jī)的視頻信號(hào)和控制信號(hào)的線纜可從值班中心放射至到每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)上。攝像機(jī)數(shù)量較多時(shí)，按樓層或樓棟來(lái)進(jìn)行設(shè)置視頻矩陣，使其收集其附近攝像機(jī)的控制信號(hào)和視頻信號(hào)，再通過(guò)光纜送到值班中心，這樣既可以減少室外線纜的數(shù)量，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰，也便于維護(hù)管理。值班中心一般會(huì)設(shè)置多臺(tái)監(jiān)視器組成監(jiān)控電視墻，值班人員利用畫(huà)面分割同時(shí)可以監(jiān)視其它攝像機(jī)的各種情況，其中一臺(tái)專(zhuān)用于對(duì)可疑對(duì)象放大、定格、編輯，其余攝像機(jī)顯示其它重要局部。3.1.1系統(tǒng)功能在居民小區(qū)的主要入口處、平安通道等區(qū)域安裝攝像機(jī)，攝像機(jī)將拍攝圖像傳送到值班中心，讓保安室的值班人員通過(guò)電視監(jiān)控墻對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一目了然，對(duì)整個(gè)小區(qū)攝像機(jī)覆蓋范圍進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和錄像，全面了解住宅小區(qū)發(fā)生的突發(fā)情況。監(jiān)控系統(tǒng)是安防技術(shù)中的一個(gè)重要組成局部，是一種比擬先進(jìn)的系統(tǒng)。它可以通過(guò)攝像機(jī)觀看被監(jiān)視場(chǎng)所的所有情況，監(jiān)控系統(tǒng)也可以與報(bào)警系統(tǒng)等安防體系聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，從而使其防范能力更加強(qiáng)大。監(jiān)控系統(tǒng)的還可以把監(jiān)視場(chǎng)所的影像和聲音記錄下來(lái)，所以當(dāng)發(fā)生重要盜竊或其它案件時(shí)以備查證。3.1.2系統(tǒng)組成監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機(jī)〔前端〕、傳輸線纜、控制器、監(jiān)視器〔顯示與記錄〕等幾個(gè)重要局部組成〔如以下圖3-1所示〕，并且有對(duì)圖像信號(hào)的分配、切換、存儲(chǔ)、處理、復(fù)原等功能。圖3-1系統(tǒng)的組成〔1〕攝像機(jī)攝像機(jī)的任務(wù)是為了獲取監(jiān)控范圍內(nèi)的圖像和聲音資料。由于攝像機(jī)需要安裝在公開(kāi)或隱蔽地防范區(qū)域內(nèi)。不但24小時(shí)連續(xù)工作，環(huán)境因素也會(huì)變化無(wú)常，也會(huì)遇到相當(dāng)惡劣的天氣，如遇到風(fēng)沙、雨雪、高溫、低溫等，所以必須要滿足“全天”平安工作的要求。因此，攝像機(jī)須有比擬高的性能和平安性。攝像機(jī)有黑白攝像機(jī)和彩色攝像機(jī)之分。黑白攝像機(jī)的靈敏度和清晰度相對(duì)都比擬高，而且價(jià)格也廉價(jià)，安裝調(diào)試也很方便。彩色攝像機(jī)不僅能傳送亮度信號(hào)，而且還能傳送彩色信號(hào)，能反映出現(xiàn)場(chǎng)圖像和色彩，但相對(duì)于黑白攝像機(jī)，其靈敏度和清晰度相對(duì)較低，價(jià)格比擬貴。對(duì)于一般的小區(qū)安防而言，不需要高清晰度和高靈敏度的圖像，能看清楚入侵對(duì)象就行，而且能引起熱釋紅外傳感器感觸，能引起報(bào)警器報(bào)警就行。所以目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)仍采用黑白攝像機(jī)?！?〕傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備的主要是將圖像信息傳送到終端監(jiān)視器設(shè)備，并將值班中心的指令傳送到前端攝像機(jī)設(shè)備。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求和信息存儲(chǔ)容量的不同，主要分有線傳輸和無(wú)線傳輸兩種傳輸方式。有線傳輸常利用光纖、線、同軸電纜等來(lái)傳送圖像信號(hào)；無(wú)線傳輸有電磁波、發(fā)射局部和接收局部。發(fā)射局部是由振蕩器，將信號(hào)加載到電磁波上的調(diào)制器和功率放大器，由天線發(fā)射到空間去。接收局部由天線，高頻放大器，變頻器，中頻放大器，檢波器和功率放大器等組成，最后由喇叭發(fā)出聲音。目前的監(jiān)控系統(tǒng)中大多采用光纖來(lái)作為傳輸線設(shè)備。〔3〕終端監(jiān)視器設(shè)備〔控制、顯示與記錄〕監(jiān)視設(shè)備是監(jiān)控系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)。它主要是將前端攝像機(jī)設(shè)備送來(lái)的信息進(jìn)行處理和顯示，并且由攝像機(jī)設(shè)備發(fā)出指令，并由控制室進(jìn)行控制。終端監(jiān)視器設(shè)備主要有控制、切換、顯示、記錄等。3.2攝像局部攝像局部是由攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)控制器等構(gòu)成。而且攝像機(jī)的靈敏度要高，攝取范圍要大。為了使圖像清晰，要求攝像系統(tǒng)的信噪比分辨率盡可能要高。另外，系統(tǒng)的可靠性和性能要盡可能高，能夠在比擬惡劣的環(huán)境下全天候連續(xù)工作?，F(xiàn)有公安部有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)攝像局部的要求如下：在攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)攝像下，系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表3.1規(guī)定指標(biāo)。選項(xiàng)指標(biāo)輸出幅度〔視頻信號(hào)〕1vp-p，75Ω水平清晰度〔黑白電視〕≧600TVLine〔電視線〕水平清晰度〔彩色電視〕≧480TVLine〔電視線〕灰度等級(jí)值≧8級(jí)〔16級(jí)、32級(jí)、64級(jí)〕信噪比值≧48dB〔信噪比越高噪音越小〕在環(huán)境條件較惡劣的情況下，系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和圖像質(zhì)量應(yīng)滿足表3-2規(guī)定指標(biāo)。表3-2圖像的等級(jí)圖像損傷程度及主觀評(píng)價(jià)1非常嚴(yán)重，不能觀看2較嚴(yán)重，很模糊3可以發(fā)覺(jué)，較模糊4可以有明顯發(fā)覺(jué)，很難受5不可以發(fā)覺(jué)在攝像機(jī)設(shè)備正常工作的條件下，監(jiān)控的圖像質(zhì)量不低于表3-3規(guī)定指標(biāo)。表3-3選項(xiàng)指標(biāo)輸出幅度〔視頻信號(hào)〕1vp-p，75Ω水平清晰度〔黑白電視〕≧600TVLine〔電視線〕水平清晰度〔彩色電視〕≧480TVLine〔電視線〕灰度等級(jí)值≧8級(jí)〔16級(jí)、32級(jí)、64級(jí)〕信噪比值≧48dB〔信噪比越高噪音越小〕〔一〕攝像機(jī)攝像機(jī)是整個(gè)攝像局部的主體局部，它的主要功能是攝像、采集信息。攝像機(jī)的性能和安裝方式是系統(tǒng)質(zhì)量的重要因素。目前主要采用CCD攝像機(jī)(電荷耦合器件)。其主要性能及其技術(shù)參數(shù)要求如下：〔1〕分類(lèi)：有黑白攝像機(jī)和彩色攝像機(jī)之分?！?〕照度：?jiǎn)挝幻娣e上接受到的光通量稱(chēng)為照度?！?〕清晰度：分為水平清晰度和垂直清晰度兩種?！?〕電源：攝像機(jī)的電源一般有直流12V、直流24V、交流220V等，可根據(jù)情況選擇攝像機(jī)的電源，優(yōu)先采用平安低電壓?！?〕自動(dòng)增益〔AGC控制〕：在環(huán)境亮度較低的情況下，自動(dòng)增益功能可以提高圖像信號(hào)亮度，從而可以獲得清晰高質(zhì)量的圖像?！?〕光補(bǔ)償：在只有逆光的情況下，安裝一般攝像機(jī)時(shí)，被攝物體會(huì)發(fā)黑，處于這種情況的考慮，應(yīng)采用具有逆光補(bǔ)償?shù)臄z像機(jī)，這樣才能獲得更為清晰真實(shí)地圖像?！?〕亮度控制：有的CCD攝像機(jī)根據(jù)光線的亮度，用電子快門(mén)調(diào)節(jié)圖像的曝光時(shí)間，因而在光線變化很大時(shí)不用自動(dòng)光圈鏡頭進(jìn)行控制?！捕崇R頭按鏡頭的功能和操作方式分類(lèi)有變距鏡頭和固定焦鏡頭兩種。按鏡頭的性能和外形分類(lèi)有E型、P型、L型和自動(dòng)變焦鏡頭等幾種類(lèi)型。〔三〕云臺(tái)控制器攝像機(jī)以一個(gè)支撐點(diǎn)為中心，在水平和垂直兩個(gè)方向各向自由活動(dòng)。在這個(gè)支撐點(diǎn)上固定住攝像機(jī)并帶它自由轉(zhuǎn)動(dòng)的操作結(jié)構(gòu)稱(chēng)為云臺(tái)，云臺(tái)控制器可以擴(kuò)大錄像范圍。按原理可分為手動(dòng)式和自動(dòng)式?！菜摹辰獯a器在控制和矩陣切換的系統(tǒng)中，攝像機(jī)的圖像需通過(guò)單獨(dú)的同軸電纜傳送到控制與切換主機(jī)中，以到達(dá)對(duì)鏡頭和云臺(tái)的控制。除了小系統(tǒng)和近距離一般會(huì)采用多芯電纜作控制外。有主機(jī)通過(guò)總線方式先送到稱(chēng)之為解碼器裝置，由此裝置先對(duì)總線信號(hào)進(jìn)行編譯〔確定對(duì)某一個(gè)攝像單元進(jìn)行何種操作，在經(jīng)經(jīng)過(guò)功率放大，驅(qū)動(dòng)會(huì)指定相應(yīng)的云臺(tái)和鏡頭做相應(yīng)動(dòng)作〕。一般可完成下述動(dòng)作：〔1〕攝像機(jī)的電源開(kāi)關(guān)控制?！?〕鏡頭光圈校準(zhǔn)操作?！?〕云臺(tái)各向旋轉(zhuǎn)控制?！?〕攝像機(jī)防護(hù)裝置控制。信號(hào)傳輸系統(tǒng)信號(hào)傳輸系統(tǒng)將監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機(jī)設(shè)備和監(jiān)視器設(shè)備連接起來(lái)，由攝像機(jī)設(shè)備產(chǎn)生的圖像音頻信號(hào)、視頻信號(hào)和報(bào)警信號(hào)傳送到中心值班室的監(jiān)視器設(shè)備，并進(jìn)一步把值班中心的控制指令傳送到攝像機(jī)設(shè)備。按監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模大小、攝像范圍、傳輸距離、信號(hào)存儲(chǔ)容量的要求而采用不同的傳輸方式。主要分有線傳輸與無(wú)線傳輸兩種方式。在此主要介紹有線傳輸方式：〔1〕攝像機(jī)的安裝位置距離控制中心較近時(shí)，一般采用視頻基帶傳輸方式。〔2〕攝像機(jī)的安裝位置距離控制中心較遠(yuǎn)時(shí)〔幾千米〕，一般采用射頻有線傳輸和光纜傳輸方式。〔3〕攝像機(jī)的距離更遠(yuǎn)并且不需要傳送高標(biāo)準(zhǔn)圖像時(shí)，也可以采用窄帶電視線路傳輸方式。視頻平衡傳輸方式見(jiàn)以下圖。3-2視頻平衡傳輸原理框圖3.4終端系統(tǒng)監(jiān)視器閉路監(jiān)控系統(tǒng)的終端完成系統(tǒng)的監(jiān)控與操作功能，分為顯示、控制與記錄局部。4.1報(bào)警系統(tǒng)概述用物理檢測(cè)方式或和電子防盜技術(shù)，自動(dòng)探測(cè)發(fā)生在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并提示值班人員發(fā)生報(bào)警的區(qū)域，稱(chēng)為報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警系統(tǒng)可以防止盜竊、搶劫等意外安防事件的發(fā)生。假設(shè)發(fā)生入侵事件，由聲光報(bào)警信號(hào)通知保安監(jiān)控室，便于采取應(yīng)急措施，防止財(cái)產(chǎn)損失。為了平安有效的防盜，保證住戶(hù)的財(cái)產(chǎn)平安而設(shè)置的。本報(bào)警系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，通過(guò)傳輸線纜傳遞信息，能夠及時(shí)迅速地解決報(bào)警問(wèn)題，可以在最短的時(shí)間里制止戶(hù)外不法分子的闖入，滿足住宅用戶(hù)的緊急需要。4.2報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求〔1〕設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩局部。分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤(pán)控制、報(bào)警等幾個(gè)模塊?！?〕防盜報(bào)警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、報(bào)警器、控制電路、LED顯示電路及相關(guān)的管理軟件組成。用戶(hù)終端設(shè)備完成信息采集、數(shù)據(jù)處理、功能的設(shè)定、報(bào)警等幾個(gè)功能。模塊終端是由中央處理器、輸入模塊、通信模塊、輸出模塊、功能設(shè)定等幾局部組成?！?〕系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能。當(dāng)住戶(hù)外出時(shí)，可以將報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在布防狀態(tài)，探測(cè)器即開(kāi)始工作，假設(shè)有人非法闖入時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到意外情況，監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探測(cè)頭將人體輻射的紅外線光譜轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大電路、比擬電路傳送到系統(tǒng)的門(mén)限開(kāi)關(guān)，翻開(kāi)門(mén)限開(kāi)關(guān)送出TTL電平到AT89C51單片機(jī)，經(jīng)AT89C51單片機(jī)進(jìn)行處理后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路使報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。〔4〕紅外線探測(cè)器具有一定的隱蔽性。在需要防護(hù)的地方設(shè)計(jì)一處紅外線可檢測(cè)到是否有人出入。此裝置設(shè)計(jì)的要點(diǎn)有：一是能判斷是否有人員出入；二是增加了防護(hù)范圍。而且系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是比擬重要的指標(biāo)。〔5〕紅外線探測(cè)器安防系統(tǒng)由以下幾局部組成：傳感器、放大處理器、輸出電路。其中，由傳感器上的探測(cè)器就像人眼，監(jiān)視保護(hù)區(qū)域內(nèi)的入侵活動(dòng)。如以下圖4-1所示。圖4-1紅外探測(cè)器的組成模塊4.3方案選擇論證防盜報(bào)警系統(tǒng)一般是由探測(cè)器、防盜報(bào)警器和接警中心〔硬件加軟件〕組成。其最簡(jiǎn)的單形式是本地〔如家庭等〕報(bào)警系統(tǒng)，它的組成局部是入侵探測(cè)器、報(bào)警控制器以及聲光報(bào)警器。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下兩種：利用聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警，該系統(tǒng)是由編程系統(tǒng)、探測(cè)器、門(mén)磁和遙控器組成，一旦發(fā)生報(bào)警，那么報(bào)警信號(hào)通過(guò)郵電通訊網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳送到用戶(hù)設(shè)定的固定上，中心聯(lián)網(wǎng)電腦可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)、電腦語(yǔ)音提示、監(jiān)聽(tīng)現(xiàn)場(chǎng)情況，顯示發(fā)生警情的單位、地址、方位、發(fā)案時(shí)間、所轄派出所經(jīng)歷分布，及時(shí)調(diào)動(dòng)警力做出快速處理。通過(guò)傳感器檢測(cè)是否有人闖入，把檢測(cè)信號(hào)結(jié)果送入單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)控制報(bào)警燈和高音報(bào)警器的啟動(dòng)。由以上兩種方案的分析：方案二能滿足要求，更加簡(jiǎn)單有效，所以本設(shè)計(jì)采用方案二。4.4總體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩局部。具體組成為數(shù)據(jù)采集、鍵盤(pán)控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、單片機(jī)控制電路、報(bào)警電路、LED控制電路、相關(guān)的控制管理軟件等組成。單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心單元，此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是由硬件和軟件兩局部組成。硬件局部包括單片機(jī)單元、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍電路等組成的一系列系統(tǒng)。軟件局部是各種工作程序的總稱(chēng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)過(guò)程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。從設(shè)計(jì)的要求而言，包含如下局部：熱釋電紅外傳感器電路、復(fù)位電路、放大電路、報(bào)警電路、LED顯示電路、AT89C51單片機(jī)及相關(guān)的控制管理軟件組成。它們相互間的構(gòu)成框圖如圖4-2所示。圖4-2總體設(shè)計(jì)框圖處理器采用的單片機(jī)是AT89C51。此系統(tǒng)是在管理軟件控制下進(jìn)行工作的。安置在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的紅外線探測(cè)器將人體輻射的紅外線光譜轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大比擬電路電路送至門(mén)限開(kāi)關(guān)，翻開(kāi)門(mén)限閥門(mén)送出TTL電平至AT89C51單片機(jī)。經(jīng)單片機(jī)內(nèi)軟件識(shí)別、查詢(xún)等環(huán)節(jié)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。從而驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大并使聲光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動(dòng)作。此時(shí)報(bào)警器持續(xù)報(bào)警，直到手動(dòng)解除報(bào)警信號(hào)，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位。4.5各模塊設(shè)計(jì)4.5.1單片機(jī)的選擇單片機(jī)主要用在控制系統(tǒng)中，所以也稱(chēng)微控制器。它具備嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)所要求的指令系統(tǒng)，體系結(jié)構(gòu)，微處理器，管理模式，總線方式等。它將計(jì)算機(jī)的所有部件都集成到一塊芯片上了，通常片內(nèi)部都含有CPU〔中央處理部件〕，RAM〔數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〕，ROM〔程序存儲(chǔ)器〕，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出〔I/O〕接口。20世紀(jì)以來(lái)，單片機(jī)迅速開(kāi)展，一些著名的計(jì)算機(jī)廠商已研制的產(chǎn)品就有50多個(gè)系列，品種數(shù)百。雖然單片機(jī)種類(lèi)繁多，但在我國(guó)使用較多的是美國(guó)Atmel公司的89C51和美國(guó)Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)。MCS-51系列單片機(jī)有8031、8051、8751三種。8031內(nèi)部有8位CPU、128個(gè)字節(jié)、4個(gè)8位并行I/O口、21個(gè)特殊功能存放器〔SFR〕、1個(gè)全雙工串形口、2個(gè)16位定時(shí)器，但沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，外部擴(kuò)展EPROM芯片，比擬繁瑣，所以不采用。8051是含有特殊用途的單片機(jī)，是在8031的根底上，片內(nèi)集成有4KBROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過(guò)4KB的小系統(tǒng)。ROM內(nèi)的程序是代為用戶(hù)燒制的。8051適合應(yīng)用在程序已定單片機(jī)產(chǎn)品中，不予采用。8751是在8031的根底上，增加了4KB的EPROM，構(gòu)成了小于4KB的小系統(tǒng)。用戶(hù)可以將程序固定在EPROM中，可以屢次修改程序。價(jià)格相對(duì)8031而言比擬貴。8031向外擴(kuò)展一片4KBEPROM的就相當(dāng)于8751，它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格廉價(jià)。大規(guī)模集成電路快速開(kāi)展，能在片內(nèi)裝入大型的外圍接口電路，也不采用。AT89C51單片機(jī)是美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的高性能、低電壓CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含有4KB的可反復(fù)擦寫(xiě)的EPROM〔只讀程序存儲(chǔ)器〕和128KB的RAM(隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)，采用Atmel公司的非易失性存取技術(shù)，片內(nèi)置通用8位中央處理器〔CPU〕和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。AT89C51單片機(jī)的高性?xún)r(jià)可應(yīng)用于許多場(chǎng)合，以及各種控制領(lǐng)域。AT89C51的性能：〔1〕與MCS-51兼容；〔2〕4KB可編程存儲(chǔ)器；〔3〕1000次寫(xiě)/擦循環(huán)；〔4〕全靜態(tài)工作：0Hz~24MHz；〔5〕三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；〔6〕128×8位內(nèi)部RAM；〔7〕32位可編程I/O線；〔8〕有兩個(gè)16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器；〔9〕五個(gè)中斷源；〔10〕可編程串行通道口；〔11〕低功耗的閑置模式。AT89C51單片機(jī)的引腳結(jié)構(gòu)，如圖4-3所示圖4-3AT89C51的引腳結(jié)構(gòu)圖Pin9：RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)80C51通電時(shí)，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在RESET引腳出現(xiàn)12個(gè)時(shí)鐘周期的高電平，系統(tǒng)復(fù)位。系統(tǒng)初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC那么指向0000H，P0、P1、P2、P3四輸出口均為高電平，堆棧指針寫(xiě)入07H，其它存放器均被清零。RESET從高電平降到低電平后，系統(tǒng)從0000H開(kāi)始執(zhí)行。AT89C51管腳說(shuō)明：AT89C51單片機(jī)是一種高性能單片機(jī)，受引腳數(shù)目的限制，其不少引腳都具有第二功能。AT89C51也是一種高效微控制器。采用40引腳雙列封裝形式。VCC：供電電壓。GND：接地引腳。P0口：P0口為一個(gè)8位雙向I/O口，每個(gè)引腳可吸收8個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳寫(xiě)入1時(shí)，被定義為高阻抗輸入。P0口能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：是一個(gè)提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高阻輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位接收地址。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口管腳寫(xiě)入1時(shí)，被內(nèi)部上拉為高阻輸入。所以作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，P3口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口管腳被寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉高阻輸入。P3口的一些特殊功能口如下所示：P3.0：RXD〔串行口輸入〕；P3.1：TXD〔串行口輸出〕；P3.2：INT0〔外部中斷0口〕；P3.3：INT1〔外部中斷1口〕；P3.4：T0〔計(jì)時(shí)器外部輸入0〕；P3.5：T1〔計(jì)時(shí)器外部輸入1〕；P3.6：〔數(shù)據(jù)程序存儲(chǔ)器“寫(xiě)”〕；P3.7：〔數(shù)據(jù)程序存儲(chǔ)器“讀”〕。RST：復(fù)位輸入口。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，保持引腳上兩個(gè)機(jī)器周期的高電平的時(shí)間。ALE/：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。ALE端以正常的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。所以它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或定時(shí)。每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。假設(shè)ALE不能輸出，那么可在SFR8EH地址上置零。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。PSEN：程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)端。在由外部程序存儲(chǔ)器取指時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出。4.5.2探測(cè)傳感器〔1〕防盜報(bào)警探測(cè)器的選擇報(bào)警器主要有觸發(fā)式報(bào)警器、遮光觸發(fā)式報(bào)警器和電子防盜報(bào)警器等幾種，但都有以下一些缺點(diǎn)：觸發(fā)式報(bào)警器用壓力板安裝在墊子內(nèi)，當(dāng)主機(jī)停止工作或者在家有人走動(dòng)時(shí)，都會(huì)失報(bào)和誤報(bào)，其可靠性比擬低。遮光觸發(fā)式報(bào)警器在受到光照射時(shí)就會(huì)引起誤報(bào)，如果由于風(fēng)吹簾動(dòng)而遮住光線也會(huì)引起誤報(bào)，因此此報(bào)警器的可靠性也較低。而且它的安裝線路也很復(fù)雜，技術(shù)要求較高，價(jià)格昂貴，不適合廣泛應(yīng)用。開(kāi)關(guān)電子防盜報(bào)警器只有一個(gè)定點(diǎn)，有效范圍小，開(kāi)關(guān)易壞，誤報(bào)率也就高。由于以上報(bào)警器都有一些缺乏，本報(bào)警系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器，它本錢(qián)低，安裝方便，且防盜性較穩(wěn)定，抗干擾能力較強(qiáng)、靈敏度較高、平安可靠耐用。這種防盜器也較適合于家居中，由于安裝隱蔽，不容易被盜賊發(fā)現(xiàn)。而且它的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后便于跟PC機(jī)通信，可以多用戶(hù)統(tǒng)一管理?！?〕熱釋電紅外線傳感器的介紹熱釋電紅外線傳感器(PIR)是70年代開(kāi)展起來(lái)的一種高靈敏度探測(cè)元件。它能檢測(cè)到人體發(fā)射的紅外線并且輸出電信號(hào)的傳感器，是組成防盜報(bào)警器的主要器件，也是構(gòu)成各種自動(dòng)化裝置的配件，是以非接觸形式檢測(cè)出人體所輻射出的紅外線能量，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，并將這個(gè)電信號(hào)進(jìn)行放大，從而可以驅(qū)動(dòng)報(bào)警器的控制電路。如圖4-4所示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路框圖。圖4-4熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖熱釋電傳感器是一種利用紅外線輻射與紅外線測(cè)溫構(gòu)成的探測(cè)傳感器，其中紅外測(cè)溫屬于是測(cè)溫技術(shù)中一種新型的測(cè)溫手段，是非接觸式測(cè)溫，非接觸測(cè)溫技術(shù)隨著科技、工業(yè)、國(guó)防、醫(yī)學(xué)的開(kāi)展而被廣泛應(yīng)用，其意義作用非凡。它的其特點(diǎn)是測(cè)溫范圍廣比擬廣，響應(yīng)速度很快。所以其廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等諸多領(lǐng)域。非接觸式紅外測(cè)溫有以下優(yōu)點(diǎn)：①測(cè)溫范圍較廣；②探測(cè)器的相應(yīng)速度快，適用于快速的動(dòng)態(tài)測(cè)量；③具有較高的測(cè)溫準(zhǔn)確度，由于在測(cè)量時(shí)不干擾被測(cè)溫場(chǎng)，不影響溫場(chǎng)分布；④不用直接接觸被測(cè)物，故操作方便；⑤可以確定小物體的溫度?！?〕熱釋紅外傳感器的結(jié)構(gòu)熱釋紅外傳感器的一個(gè)重要組成局部是紅外探測(cè)器。它可分熱釋電探測(cè)器和熱釋光子探測(cè)器兩大類(lèi)。熱釋電探測(cè)器是電效應(yīng)工作的探測(cè)器，其響應(yīng)速度雖不及光子型，但它可在室溫下使用、工作頻率寬、光譜響應(yīng)快、其靈敏度與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域較廣，使用方便。常用的熱釋電探測(cè)器有：LiTaO2探測(cè)器、BaTiO2探測(cè)器和TGS探測(cè)器等。熱釋傳感器的敏感元為PZT，在其兩面做成電極，并在其外表加一層灰色氧化膜進(jìn)而可以提高轉(zhuǎn)化效率，其等效電路是一個(gè)電容上并聯(lián)一個(gè)負(fù)載電阻的電流發(fā)生器，它的輸出阻抗很高，但輸出電壓信號(hào)很弱，所以在其管內(nèi)附了JFET及一種厚膜電阻，可以使阻抗變大。以下圖4-5為熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)圖和電路圖，圖4-6為熱釋電紅外傳感器的實(shí)物照片。圖4-5熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)圖和電路圖圖4-6實(shí)物照片熱釋傳感器電體的自發(fā)極化強(qiáng)度與溫度有關(guān)。當(dāng)溫度越高，自發(fā)極化強(qiáng)度越低。溫度升高到Tc時(shí)，自發(fā)極化消失，此溫度稱(chēng)為居里溫度。當(dāng)溫度超過(guò)居里溫度時(shí)，極化強(qiáng)度為零。由于自發(fā)極化，在與極化軸相垂直的晶體兩外外表上出現(xiàn)正負(fù)極化強(qiáng)度。但是這些面束縛電荷常常被晶體內(nèi)部或外部的電荷所中和，因而顯示不出來(lái)。因此不能在靜態(tài)條件下測(cè)量自發(fā)極化，但是自由電荷和面束縛電荷所需的時(shí)間很長(zhǎng)，因晶體自發(fā)極化的弛豫時(shí)間很短，約10~12s，因此當(dāng)晶體經(jīng)受一定頻率的溫度變化時(shí)其體內(nèi)的自由電荷和外部雜散電荷便來(lái)不及中和變化著的面束縛電荷，因此可在動(dòng)態(tài)條件下測(cè)量自發(fā)極化。當(dāng)紅外輻射照射時(shí)，熱釋電晶體溫度升高，自發(fā)極化電晶體溫度升高，自發(fā)極化強(qiáng)度降低，因此電極外表上感應(yīng)電荷減少，這相當(dāng)于“釋放”了一局部電荷，因此稱(chēng)之為熱釋電現(xiàn)象。如圖4-7所示的電路連接負(fù)載，那么在紅外輻射時(shí)，就有電流流過(guò)負(fù)載經(jīng)放大后成為輸出信號(hào)。圖4-7電路連接負(fù)載〔4〕紅外測(cè)溫原理由物理學(xué)原理可知，處于絕對(duì)溫度〔-273.℃〕以上的所有物體，都要釋放熱能，紅外測(cè)溫是探測(cè)物體外表發(fā)射出的能量來(lái)測(cè)定物體的溫度，而紅外輻射溫度計(jì)測(cè)量與溫度有關(guān)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的熱能，并將其轉(zhuǎn)換與溫度成一定比例的電信號(hào)，由此測(cè)出其溫度。根據(jù)斯提芬－波茲蔓常數(shù)，絕對(duì)黑體其溫度T于與輻射能間的關(guān)系由公式得：〔其中：×10-12w/cm2；K4為黑體的溫度；為黑體的輻射能?！称鋵?shí)大局部物體為非黑體，其熱輻射公式為：〔其中：E表示物體在一定溫度下的輻射能力；E0為與E在同一溫度下的黑體輻射能力；ε為黑度系數(shù)，表示物體的發(fā)射能力接近黑體的情況，其值在0～2之間。〕所以任何物體溫度只要不低于絕對(duì)零度，就會(huì)發(fā)射出紅外光譜，而且當(dāng)物體的溫度越高時(shí)，輻射的信號(hào)就越強(qiáng)，因此只需知道物體的溫度以及其比輻射率，就可得出其輻射功率。所以只要能算出物體的輻射功率，可確定其溫度?！?〕熱釋電紅外線傳感器的原理特性熱釋電紅外線傳感器是一種探測(cè)元件，它由高熱電系數(shù)制成，每個(gè)探測(cè)器中安裝一兩個(gè)探測(cè)元件，將其中兩個(gè)探測(cè)元件用不同的極性進(jìn)行串聯(lián)，從而可以抑制自身溫度過(guò)高而帶來(lái)的干擾。探測(cè)元件將探測(cè)紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成很小的電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)探測(cè)頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管加倍放大后向外輸出放大信號(hào)。人體會(huì)發(fā)出一定的紅外射線，其波長(zhǎng)為8~9um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)也有一定的靈敏度，其靈敏度范圍為0.5~20um。在傳感器的頂部設(shè)置了一個(gè)帶有濾光鏡片的窗口，其可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為8~10um，正好跟人體所輻射出的紅外波長(zhǎng)相一致，而對(duì)于其它不同波長(zhǎng)的紅外線經(jīng)過(guò)濾光片吸收，這樣就形成了一種探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。假設(shè)有人闖入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體所輻射出的紅外波會(huì)被熱釋電元接收，經(jīng)信號(hào)放大處理而輸出電壓信號(hào)。需注意的是：在開(kāi)始接通電源時(shí)，傳感器都會(huì)有十幾秒的預(yù)熱時(shí)間，在此時(shí)期內(nèi)傳感器不起作用?！?〕熱釋電紅外傳感器原理圖系統(tǒng)所采用的熱釋紅外傳感器是一種雙探測(cè)元結(jié)構(gòu)的器件。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如圖4-8所示,在VCC電源端利用C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作電壓，輸出端也增加了穩(wěn)壓元件來(lái)穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)而輻射出的紅外信號(hào)時(shí)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)FET放大后，經(jīng)過(guò)C2、R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過(guò)NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖4-8熱釋電紅外傳感器原理圖菲涅爾透鏡是人體檢測(cè)系統(tǒng)中的有一種光調(diào)制器，其一般是采用陣列式菲涅爾透鏡，它的作用是在紅外輻射時(shí)收集和調(diào)制的作用。所以一般來(lái)說(shuō)熱釋電傳感器與菲涅爾透鏡配合使用能發(fā)揮最正確作用。在熱釋傳感器上裝菲涅爾透鏡使探測(cè)的半徑從1.5m提高到至少7.5m左右。菲涅爾透鏡其實(shí)是一個(gè)透鏡組，而且其每個(gè)單元都只有一個(gè)的視場(chǎng)，其相鄰的視場(chǎng)既既不交叉也不連續(xù)，相隔著一個(gè)盲區(qū)。所以安裝了菲涅爾透鏡后，當(dāng)人體在此傳感器監(jiān)控范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，人體所輻射出的紅外線會(huì)通過(guò)菲涅爾透鏡傳到傳感器上，就形成了一個(gè)會(huì)不斷變化的交替的亮區(qū)和盲區(qū)，使敏感單元的溫度會(huì)不斷的變化，從而傳感器輸出所探測(cè)的信號(hào)，換言之，當(dāng)有人在傳感器所監(jiān)控范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，一會(huì)兒走進(jìn)一個(gè)視場(chǎng)，又走出此視場(chǎng)，再進(jìn)入另一視場(chǎng)相對(duì)于對(duì)傳感器而言，就是一會(huì)兒檢測(cè)到有人，一會(huì)兒又檢測(cè)不到，從而人體所輻射的紅外線會(huì)不斷改變傳感器的溫度，使傳感器有連續(xù)不斷的電信號(hào)。菲涅爾透鏡不但有交替變化的亮區(qū)和盲區(qū)，還有聚焦作用，其焦距范圍一般在4cm左右菲涅爾透鏡一般由聚錄乙烯塑料片制成，呈白色半透明半亮狀。菲涅爾透鏡外形圖見(jiàn)圖4-9。圖4-9菲涅爾透鏡外形圖4.5.3放大電路如圖4-10所示為系統(tǒng)采用的放大電路，Vi是輸入電壓信號(hào)端，Vo是輸出放大的電壓信號(hào)端，當(dāng)Vi輸入端有信號(hào)時(shí)，通過(guò)晶體管的放大，從而進(jìn)行有效電壓的輸出。圖4-10放大電路4.時(shí)鐘電路以下圖中XTAL1和XTAL2各為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，為AT89C51提供時(shí)鐘信號(hào)。陶瓷振蕩也可采用。由于一個(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)狀態(tài)周期，每個(gè)狀態(tài)周期分為2個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩周期，如果外接振蕩頻率為12MHz石英晶體，一個(gè)振蕩周期為1/12us，故而一個(gè)機(jī)器周期為1us。如圖4-11所示為時(shí)鐘電路。圖4-11時(shí)鐘電路圖4.復(fù)位電路復(fù)位方法一般有自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后,在RESET端給出24個(gè)震蕩周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作，按鍵按下時(shí)，電源導(dǎo)通。假設(shè)使用晶振頻率為12MHz時(shí)，那么復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于2us。本電路采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位。如圖4-12所示為復(fù)位電路。圖4-12復(fù)位電路圖4.聲光報(bào)警電路圖中是由4個(gè)發(fā)光二極管接上電阻后組成的報(bào)警電路，連接到單片的RXD引腳，外接VCC，當(dāng)RXD引腳被置為低電平后，4個(gè)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，報(bào)警電路報(bào)警。如圖4-13所示為發(fā)光二極管報(bào)警電路。4-13發(fā)光二極管報(bào)警電路圖聲音報(bào)警電路選用12V的高音喇叭作為報(bào)警裝置，使用SS8050大功率三極管做驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)TXD為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，喇叭報(bào)警。反之那么截至。如圖4-14所示。圖4-14聲音報(bào)警電路系統(tǒng)硬件電路的說(shuō)明硬件電路的設(shè)計(jì)如以下圖4-15所示，本設(shè)計(jì)中要用到以下器件：AT89C51單片機(jī)、熱釋電紅外傳感器、LED指示燈、按鍵、反相器74LS04、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)的手工復(fù)位電路等。其中D1為電源工作指示燈，D2是正常工作指示燈，D3~D6是起報(bào)警指示作用，當(dāng)RXD腳被置低電平時(shí)，D3~D6亮紅燈開(kāi)始報(bào)警。同樣，TXD腳置高電平時(shí)聲音報(bào)警電路開(kāi)始工作。電路設(shè)有2個(gè)按鍵，S1鍵作為倒計(jì)時(shí)的暫停鍵,S2鍵作為作為電路復(fù)位鍵。圖4-15硬件設(shè)計(jì)圖4.7軟件的程序工作流程圖本設(shè)計(jì)工作流程圖包括主程序工作流程圖和中斷效勞程序流程圖。4.7.1主程序工作流程圖按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如以下圖4-16所示。開(kāi)始開(kāi)始系統(tǒng)初始化檢測(cè)外部有無(wú)信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警YNY結(jié)束N報(bào)警器持續(xù)報(bào)警是否中斷報(bào)警圖4-16主程序工作流程圖4.7.2中斷效勞程序工作流程圖本主程序功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到外部熱釋電傳感器送來(lái)的脈沖信號(hào)時(shí)，那么表示有人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域，在經(jīng)過(guò)AT89C51單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，那么聲光報(bào)警器會(huì)一直持續(xù)報(bào)警。當(dāng)發(fā)現(xiàn)報(bào)警器報(bào)警時(shí)，利用中斷方式可以停止報(bào)警器工作，即用手工按鍵停止的聲光報(bào)警報(bào)警。手工按鍵停止報(bào)警中斷效勞程序工作流程圖。如圖4.17所示。中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng)中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng)關(guān)閉中斷、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)INTO端有輸入信號(hào)、關(guān)閉中斷恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、開(kāi)中斷中斷返回圖4-17中斷效勞程序工作流程圖本設(shè)計(jì)根據(jù)用戶(hù)的需要，結(jié)合實(shí)際情況，以相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)和根本原那么作為指導(dǎo)思想進(jìn)行安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和具體實(shí)施工作。通過(guò)本設(shè)計(jì)在居民小區(qū)中引入全天候、高性能、實(shí)用的電視監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)組成安防系統(tǒng)，當(dāng)住戶(hù)外出時(shí)，將紅外監(jiān)控器設(shè)置為布防狀態(tài)，那么監(jiān)控器開(kāi)始工作，當(dāng)有人闖入時(shí)，檢測(cè)到人體輻射出的紅外信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大電路的放大，驅(qū)動(dòng)報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。不僅提高了小區(qū)住戶(hù)的平安性，也為實(shí)現(xiàn)管理的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化，為管理人員和現(xiàn)場(chǎng)操作員提供準(zhǔn)確、及時(shí)、直觀控制和管理工作以及異常事件的調(diào)查取證工作提供了可靠的保障。近幾年來(lái)，尤其是隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速開(kāi)展，對(duì)外開(kāi)放，高新技術(shù)的普及與應(yīng)用，犯罪分子的犯罪手段也更智能化，復(fù)雜化，隱蔽性也更強(qiáng)，促使平安防范技術(shù)不管在器材上還是在系統(tǒng)功能上都有了飛速的開(kāi)展。由于智能樓宇的大型化、多功能、智能化的特點(diǎn)，也就對(duì)樓宇平安防范技術(shù)系統(tǒng)提出了更高的要求，樓宇平安防范技術(shù)開(kāi)展趨勢(shì)主要表達(dá)安放器件、設(shè)備的綜合化和智