基于紅外探測原理的多路無線安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　為了實(shí)現(xiàn)對重大安全場所無線自動(dòng)報(bào)警和監(jiān)控，根據(jù)熱釋電紅外傳感的基本原理，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種接收移動(dòng)人體輻射出得紅外線檢測儀，該檢測儀以ATmega16單片機(jī)為控制中心，融合了無線通信技術(shù)和信號檢測技術(shù)等，通過無線收發(fā)模塊與控制器通信，控制器通過RS-485與控制計(jì)算機(jī)連接，整個(gè)系統(tǒng)組成無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多路無線聲光報(bào)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控。另外該系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了顯示模塊方便數(shù)據(jù)的讀取分析。其設(shè)計(jì)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，成本低，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　隨著電子技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，給現(xiàn)代家庭防盜、車庫。辦公室、銀行、博物館等重大安全場所的報(bào)警系統(tǒng)帶來新的變革，出現(xiàn)了新的面貌。在日常生活中，各種無線檢測系統(tǒng)孕育而生，大大節(jié)約了鋪設(shè)專用通信電路的費(fèi)用，便于各種安全場所的規(guī)劃。通過無線通信報(bào)警是一種極為方便、有效的手段，相關(guān)運(yùn)用推廣。無線通信作為通信系統(tǒng)的一部分，由信號源和收信者、發(fā)送設(shè)備、傳輸介質(zhì)、接收設(shè)備組成。無線數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)送設(shè)備分為信源編碼與信源解碼兩部分。無線數(shù)字通信設(shè)備的接收設(shè)備進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解密等，即完成發(fā)送設(shè)備反變換的功能，其目的就是從帶有干擾的信號中正確恢復(fù)原始信號，同時(shí)可以對多路復(fù)用信號的解除，實(shí)現(xiàn)正確分路。基于無線通信的安防系統(tǒng)采用各項(xiàng)無線通信技術(shù)，為控制技術(shù)，以及模塊化，結(jié)構(gòu)化、功能化技術(shù)來構(gòu)造基本的系統(tǒng)功能，是該系統(tǒng)便于維護(hù)和改進(jìn)調(diào)整。紅外探測傳感器根據(jù)紅外探測原理可以分為可分為光子探測器和熱探測器兩種。光子探測器是利用外光電效應(yīng)或內(nèi)光電效應(yīng)制成的輻射探測器，也稱光電型探測器。其原理是探測器中電子吸收光子的能量，使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電信號，常用于探測紅外輻射和可見光。熱釋電紅外探測器是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦鉛汞陶瓷以及膽酸鋁、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。熱釋電紅外探測器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器3部分組成。傳感器作為安防系統(tǒng)的采集者，采用公共接口作為信號的輸出接口很好的適用于多種傳感器的信號輸入。信號輸出后采用一個(gè)集成開關(guān)，當(dāng)信號達(dá)到預(yù)設(shè)值則打開集成開關(guān)，使編碼發(fā)射模塊工作，從而對采集的信號進(jìn)行編碼調(diào)制發(fā)射。

　　1系統(tǒng)原理

　　該安防系統(tǒng)裝置是基于熱釋電紅外探測原理，以無線收發(fā)傳輸信號的聲光報(bào)警設(shè)備，其包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編碼、無線收發(fā)、單片機(jī)控制、信號檢測等部分，由ATmega16控制器和熱釋電紅外傳感器、編碼芯片PT2262、解碼芯片PT2272、液晶顯示器12864等組成。本系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容是通過熱釋電紅外傳感器探測報(bào)警信號，有信號則啟動(dòng)無線發(fā)射模塊對信號進(jìn)行編碼后傳給ATmega16單片機(jī)，通過無線接收模塊接收信號后，將接收到的編碼數(shù)據(jù)輸入到解碼器上，然后編碼器輸出端驅(qū)動(dòng)AVR單片機(jī)產(chǎn)生外部中斷，ATmega16單片機(jī)將解碼器輸出的數(shù)據(jù)采集到單片機(jī)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警以及判斷報(bào)警號，把這些數(shù)據(jù)顯示在LCD上并傳至控制中心計(jì)算機(jī)。

　　2系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)硬件電路包括無線發(fā)射系統(tǒng)、無線接收系統(tǒng)、電源電路，其中無線接收系統(tǒng)以ATmega16單片機(jī)為控制中心，其外圍器件主要由無線接收模塊、接收解碼、聲光報(bào)警電路、顯示模塊組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　圖1系統(tǒng)框圖

　　2.1無線發(fā)射電路

　　該安防系統(tǒng)通過熱釋電紅外傳感器原理采集報(bào)警信號進(jìn)行編碼無線發(fā)送。傳感器采集的信號相對微弱需要進(jìn)行處理，處理電路選擇集成熱釋電紅外處理芯片BISS0001，它具有較高的處理傳感信號性能，是由運(yùn)放器，電壓比較器、狀態(tài)控制器、延時(shí)時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器構(gòu)成的數(shù)/模專用集成電路。它具有可重復(fù)觸發(fā)工作方式和不可重復(fù)觸發(fā)工作方式兩種工作方式。編碼芯片采用臺灣普成公司生產(chǎn)PT22 62，它發(fā)出的編碼信號有數(shù)據(jù)碼、地址碼、同步碼組成一個(gè)完整字碼，具有功耗低、價(jià)位低、通用性好等特點(diǎn)。熱釋電紅外傳感器采集的信號通過BISS0001和耦合電容二級放大，熱釋電紅外傳感器采集電路如圖2所示。

　　圖2熱釋電紅外傳感器采集電路原理圖

　　經(jīng)過BISS0001處理后輸出的信號經(jīng)兩個(gè)三極管接通負(fù)載，所圖3所示，其中R8-R11均為1 KΩ的上拉電阻，R4、Q1、Q2組成電子式開關(guān)調(diào)制電路，R7、C18、Q4、L1和聲表諧振器Y1組成315 MHz的功率振蕩級，當(dāng)OUT為高定平時(shí)，Q1導(dǎo)通，接通編碼器將數(shù)據(jù)碼以及相應(yīng)的地址碼和同步碼發(fā)射出去。

　　圖3無線發(fā)射原理圖

　　2.2無線接收電路

　　該系統(tǒng)無線接收芯片選用超再生SH9902，解碼芯片用的是PT2272，它接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次核對比較后，VT引腳輸出高電平，經(jīng)過施密特反相器之后轉(zhuǎn)換成低電平，觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳輸出接收到的數(shù)據(jù)，PT2272的地址與編碼器PT2 262的地址必須相同。無線接收電路原理圖如圖4所示。

　　圖4無線接收電路原理圖

　　2.3 LCD顯示電路

　　本系統(tǒng)選用LCD顯示器12864，它使用ST7920控制器，5 V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，內(nèi)置8192個(gè)16×16點(diǎn)陣、128個(gè)字符(8×16點(diǎn)陣)及64x256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM)。與外部CPU接口采用并行或串行兩種控制方式。LCD與MCU的通信接口設(shè)計(jì)可以使用直接或間接的訪問方式。系統(tǒng)直接通過I/O口與ATmega16進(jìn)行并行連接，12864的8位數(shù)據(jù)線直接與ATmega16的8位I/O口連接。報(bào)警信號在2個(gè)以上(包括2個(gè))時(shí)，液晶顯示器會輪流顯示各個(gè)報(bào)警點(diǎn)的"報(bào)警序號".12864液晶顯示器與ATmega16并行接口框圖如圖5所示。

　　圖5 12864液晶顯示器與ATmega16并行接口框圖