語音型防盜報警器

1、西華大學課程設計說明書說明書1. 前言 11.1 序言 11.2國內外研究概況 21.3防盜報警器展望 31.4論文主要工作概述 32. 總體方案設計 42.1方案比較 42.2方案論證 52.3方案選擇 63. 單元電路設計 73.1微波防盜原理 73.2探頭部分 73.3主機部分 83.4電源電路 93.5元器件選擇 103.6芯片資料 114. 系統(tǒng)調試 145. 系統(tǒng)功能和指標參數 155.1系統(tǒng)功能 155.2系統(tǒng)的指標參數 156. 設計總結 166.1設計小結 166.2設計的收獲體會 16致謝 18【參考文獻】 18附錄：語音型防盜報警器電路圖第o 頁西華大學課程設計說明書1.

2、刖言說明書1.1序言防盜報警器是用物理方法或電子技術，自動探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內的侵入行 為，產生報警信號，并輔助提示值班人員發(fā)生報警的區(qū)域部位，顯示可能采取的對策的 系統(tǒng)。防盜報警系統(tǒng)是預防搶劫、盜竊等意外事件的重要設施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就 能通過聲光報警信號在安保控制中心準確顯示出事地點，使于迅速采取應急措施。防盜 報警系統(tǒng)與出入口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起 構成了入侵防范系統(tǒng)。防盜報警系統(tǒng)通常由探測器（又稱防盜報警器）、傳輸通道和報 警控制器三部分構成。報警探測器是由傳感器和信號處理組成的用來探測入侵者入侵 行為的電子和機械部件組成的裝置，是防盜報警

3、系統(tǒng)的核心，而傳感器又是報警探測器 的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構成不同種類、不同用途、達到不同探測 目的的報警探測裝置。從目前的市場看產品只要分為有線報警與無線報警兩大系列。有線報警主要以國外的產品居多，無線報警主要以國內產品居多。有線報警主機主要以周界防盜報警為主， 室內防盜報警相對較少。主要使用者都為工程商，產品的共同缺點都表現在防區(qū)較少， 施工復雜，調試復雜、使用不夠人性化等諸多問題。并且有線報警主機基本都是總線傳 輸模式，一旦損壞任何一支總線，所有在該支總線上串聯(lián)的設備的報警記錄就到達不了 報警中心，造成嚴重的后果。無線報警主機主要以室內防盜報警為主，采用的技術主要有光學

4、技術、紅外技術、微波技術、單片機技術等。都是已經很成熟的廣泛應用于各個行業(yè)的技術。同時報警產 品需要有很強的穩(wěn)定性、能夠適應各種外部環(huán)境的變化以及抗干擾能力等，新開發(fā)產品 的性能參數檢測是重要環(huán)節(jié)。目前，國內報警產品的制造商比較多，而且規(guī)模普遍較小, 大部分制造商以復制國外技術為主。雖然經過近幾年的快速發(fā)展，有些企業(yè)已初具規(guī)模, 但是由于技術研發(fā)資金分散，部分技術或設備重復建設，在技術方面很較難形成與國外第1 頁西華大學課程設計說明書說明書產品競爭的優(yōu)勢。1.2國內外研究概況微波探測器又分為雷達式微波探測器，墻式微波防盜探測器，微波紅外復合探測器。 雷達式是一種將微波收、發(fā)設備合置的探測器，工

5、作原理基于多普勒效應。微波 的波長很短，在1mm1000mm之間，因此很容易被物體反射。微波信號遇到移動物 體反射后會產生多普勒效應，即經反射后的微波信號與發(fā)射波信號的頻率會產生微小的 偏移。此時可認為報警產生；微波墻式探測器利用了場干擾原理或波束阻斷式原理，是一種微波收、發(fā)分置的探測器。墻式微波探測器由微波發(fā)射機、發(fā)射天線、微波接收 機、接收天線、報警控制器組成。微波指向性天線發(fā)射出定向性很好的調制微波束，工 作頻率通常選擇在9至11GHz，微波接收天線與發(fā)射天線相對放置。當接收天線與發(fā) 射天線之間有阻擋物或探測目標時，由于破壞了微波的正常傳播，使接收到的微波信號 有所減弱，以此來判斷在接收

6、機與發(fā)射機之間是否有人侵入。墻式微波探測器在發(fā)射機與接收機之間的微波電磁場形成了一道看不見的警戒線， 可以長達幾百米、寬2到4米、高3到4米，酷似一道圍墻，因此稱為微波墻式探測器 或微波柵欄。微波一被動紅外復合的探測器，它將微波和紅外探測技術集中運用在一體。 在控制范圍內，只有二種報警技術的探測器都產生報警信號時，才輸出報警信號。它既 能保持微波探測器可靠性強、與熱源無關的優(yōu)點又集被動紅外探測器無需照明和亮度要 求、可晝夜準備運行的特點，大大降低探測器的誤報率。這種復合型報警探測器的誤報 率則比單技術微波報警器誤報率的幾百分之一。在現代計算機技術、自動控制技術和現代通信技術的支持下，電子地圖、

7、多媒體操 作、管理與控制軟件引入到防盜報警系統(tǒng)中。這種新的系統(tǒng)采用多媒體技術同時處理多 種信息，并使信息之間、信息與設備之間、設備與設備之間建立邏輯聯(lián)系，集成為一個 交互式的系統(tǒng)，從而達到自動識別、自動預測、自動處理警情，使整個安防系統(tǒng)成為一 種具有智能化的活”的系統(tǒng)，讓它發(fā)揮巨大、有效、可靠、靈活的系統(tǒng)功能 。1.3防盜報警器展望目前，常見的防盜報警器有紅外線防盜報警器、觸摸式防盜報警器、感應式防盜報 警器和磁控防盜報警器等，這些防盜報警器共同缺點是監(jiān)控范圍內存在死角。微波防盜報警器具有獨特的設計思想和簡單的控制電路，監(jiān)控范圍大，探測靈敏度 高，15m的探測距離，是一種應用前景看好、值得推廣

8、的新型防盜報警裝置。所以微 波防盜報警器很適合在機關、倉庫、銀行、商店、果園、魚塘、家庭等需要保安防盜的 場所安裝使用。1.4論文主要工作概述本設計用的是一種雷達式微波防盜報警器。它是通過微波多普勒探頭和主機電路與語音報警電路共同作用實現防盜報警。具有全方位無死角，簡單，實用、工作可靠、 安全性能高、容易實現等特點。微波防盜報警器具有獨特的設計思想和簡單的控制電路， 監(jiān)控范圍大，探測靈敏度高，15m的探測距離，是一種應用前景看好、值得推廣的新 型防盜報警裝置。微波防盜報警器由微波多普勒探頭和主機兩部分組成。主機部分包括電壓比較器電路，語音報警電路，電源電路，后備電池組組成。第 3 頁西華大學課

9、程設計說明書說明書2.總體方案設計2.1方案比較方案一：微波防盜報警器：由微波多普勒探頭和主機兩部分組成。主機部分包括電 壓比較器電路，語音報警電路，電源電路，后備電池組組成。圖2-1 :方案一的方框圖萬案二：多路無線防盜報警器的組成：多路無線防盜報警器主要無線人體探測器、無線遙控手柄、無線接收電路，數據解碼電路、中央控制單元、數字顯示單元、報警電 路和電源電路等部分組成。多賂防迄報害貉騫統(tǒng)杞圈第 5 頁圖2.2：方案二的方框圖西華大學課程設計說明書說明書方案三：紅外線防盜報警器。它是用的4運放Lm32做探頭，完成對熱釋紅外線信號的放大、比較和輸出，用51系列單片機AT89C205做報警器的主

10、控部分，兩者之間只用一根雙線相連接。這條線路既要給紅外傳感器供電，又傳送探頭向主機發(fā)回的各種 報警信號圖2.3方案三的框圖2.2方案論證方案一：微波探頭對警戒區(qū)域內活動目標的探測范圍是一個立體防范空間，范圍比 較大，控制面積可達幾十到幾百平方米。雷達式微波探測器的發(fā)射能圖與所采用的天線 結構有關，采用全向天線（如1/4波長的單極天線）可產生近乎圓球形或橢圓形的發(fā)射 范圍，這種微波防盜報警器無方向性及死區(qū)，可對360度的一個圓區(qū)域進行探測，適合保護大面積的房間或倉庫等。而采用定向天線（如喇叭天線）可以產生寬淚滴形或又窄 又長的淚滴形能圖，適合保護狹長的地點，如走廊或通道等。方案二：由于整個系統(tǒng)較

11、為復雜。所涉及的內容較多，包括紅外線 人體探測器，無線發(fā)射和接收部件及單片機組成的報警主機等，其設計的重點和難點主 要集中在無線數據的傳輸上，且要用單片機來控制，調試時也不大方便。故不選用此方 案一。方案三：該報警器具有在其監(jiān)測范圍內進人報警 （含火災報警）、斷路報警和短路報 警等多種功能。以上功能既有對外監(jiān)測，也包括對系統(tǒng)本身運行情況的監(jiān)測觀察。但 同樣要用單片機控制，且監(jiān)測范圍有限，靈敏度不是很高。不選用此方案2.3方案選擇在微波，多路無線，紅外為核心檢測技術的三種方案中，唯微波防盜報警器的監(jiān) 控范圍大，無死角，設計思路較簡單，探測靈敏度高，具有后備電源和斷線報警功能。方案一的微波防盜報警

12、器其系統(tǒng)結構簡單，可靠性高，成本低，實用效果良好。 工作可靠、安全性能高、容易實現等特點。且無需像另兩種方案那樣需要單片機控制， 故沒有軟件編程之類的繁瑣。而紅外和無線多路防盜報警器的共同缺點就是監(jiān)控范圍內 存在死角。據以上特點，選用方案一。第 11 頁3.單元電路設計3.1微波防盜原理微波是指頻率f >300MHZ勺無線電波。微波的波長很短，在 1mm1000mm之間， 因此很容易被物體反射。微波信號遇到移動物體反射后會產生多普勒效應，即經反射后 的微波信號與發(fā)射波信號的頻率會產生微小的偏移。此時可認為報警產生。微波探頭是一種將微波收、發(fā)設備合置的探測器，根據微波多普勒效應原理（也就是

13、雷 達基本原理）制作成的防盜報警器，我們就叫它微波防盜報警器或者雷達式防盜報警器。 采用多普勒雷達的原理，將微波發(fā)射天線與接收天線裝在一起。使用體效應管作微波固 態(tài)振蕩源，通過與波導的組合，形成一個小型的發(fā)射微波信號的發(fā)射源。探頭中的肖基 特檢波管與同一波導組成單管波導混頻器作為接收機與發(fā)射源耦合回來的信號混頻，從而得到一個頻率差，再送到低頻放大器處理后控制報警的輸出。微波段的電磁波由于波 長較短，穿透力強，玻璃、木板、磚墻等非金屬材料都可穿透。所以在安裝時不要面對 室外，以免室外有人通過引起誤報。金屬物體對微波反射較強，在探測器防范區(qū)域內不 要有大面積（或體積較大）物體存在，如鐵柜等。否則在

14、其后陰影部分會形成探測盲區(qū)， 造成防范漏洞。多個微波探測器安裝在一起時，發(fā)射頻率應該有所差異，防止交叉干擾 產生誤報。另外，如日光燈、水銀燈等氣體放電光源產生的100Hz調制信號由于在閃爍 燈內的電離氣體容易成為微波的運動反射體而引起誤報。使用微波入侵探測器靈敏度不要過高，調節(jié)到2/3時較為合適。過高誤報會增多。與超聲波一樣家庭也可以使用。3.2探頭部分微彼防盜報警器由微波多普勒探頭和主機兩部分組成。微波多普勒探頭的電路原理如圖3.2所示。微波三極管VT1在微調電容C1正反饋的作用下產生自激振蕩，其 振蕩頻率可通過電位器 RP1可調電容器C1進行調節(jié)，一般為1000MHz左右。由天 線W/將電

15、磁波輻射到周圍空間，產生一個立體的微波警戒場。當有人在該范圍內活動 時，根據磁波的多普勒效應，人體的反射波就會通過天線使VT1的自激振蕩幅度和頻率都發(fā)生變化，這會導致C3正端的電壓發(fā)生波動信號經 C3加到VT2的基極進行放 大，放大后的信號從VT2的集電極取出，送到主機進行鑒別并觸發(fā)報警。正常情況下,VT2送出的電壓是穩(wěn)定的（為6V）,當人體在微波場內走動時，這電壓就會在 +- l5V 的范圍內變化，其變化頻率與人體活動快慢有關，而幅度大小與人體離探頭的距離成正比。微波傳感模塊電路的信號經放大后通過雙芯屏蔽電纜與主機相連圖3.2探頭電路原理圖3.3 主機部分主機部分電路原理如圖3.3所示。由運

16、算放大器A1、A2組成的窗口式電壓比較器， 對探頭送來的信號電壓進行比較鑒別。 如果信號電壓在兩指定的比較電壓中間， 則A1A2 的6腳均無電壓輸出。當信號電壓高于 A1的2腳電壓或低于A2的3腳電壓時，A1或 A2輸出高電壓，經隔離二極管VD1或VD2限流電阻R9后，觸發(fā)單向可控硅VS導通， 使語音報警喇叭HA通電發(fā)出“抓賊呀”喊聲來。另外，如果探頭與主機之間的連線被自作聰明的盜賊找到并弄斷，IN端電壓會變?yōu)?V,A2即輸出高電平，電路也會產生警報聲。報警電路一旦被觸發(fā)，HA就會發(fā)聲不止，只有值班人員按動一下復位按鈕SB,報 警聲才會被解除。圖3.3主機電路原理圖（含電源電路）3.4電源電路

17、如圖3.3所示，報警器的電源部分設計成交直流電自動切換供電，以保證電網停電或犯罪分子切斷照明線路后報警器仍能夠照常工作。平時，220V交流電經電源變壓器T降壓、二極管VD4VD7橋式整流和電容C9濾波后，輸出約18V直流電壓。該電壓高于 備用電池G的15V電壓，故VD3及反偏截止，電池不供電；一旦交流電壓消失，備用電 池將通過VD3自動向電路供電。有交流電時，18V直流電壓還通過R10給備用電池小電 流（=1mA、長時間緩慢充電，使電池使用壽命大大延長。S2為備用電池電源開關。EMVD4VD7IN400l*5OUTC8O.luFOuFT015AVD3rr'r后 fit gttGt5V.

18、YDS 十52 笳士甲 470uFtxpl 220V圖3.3電源電路原理圖3.5元器件選擇A1 、A2均用uA741或LM741 AD741 MC1741 CA741等型通用III 型運算放大器， A3用78L12型（12V、100mA塑封三端固定穩(wěn)壓集成電路。晶體管 VTI用C3355 2026 型微波三極管；G2用3DG8硅 NPN氐噪三極管，要求B> 150。VS用小型塑封單向可控 硅，女口 MCR100- I、BT169 2N6565型等。VD1 VD2用 IN4148 型硅開關二極管，VD4 VD7用 IN4001型硅整流二極管。天線Antenna用一根直徑15mm長約150m

19、m的直漆包線或鐵絲。高頻扼流圈 L用IGI3901。H型臥式固定電感器，亦可用0.5mm漆包線在5mni圓柱上繞5匝脫模而制成空西華大學課程設計說明書說明書C3心線圈。CI選用品質高的瓷介微調電容器，C2 C5和C8均用CTI型瓷介電容器、C4 C6 C7和C9均用CDII 25V型電解電容器。RP1用WHdA型立式微調電位器，RP2 采用WS曲自鎖式有機實芯微調電位器。R1R1O全部用RTX 1/8WM小型碳膜電阻器。HA用LQ46-88D型語音報警專用電喇叭。其外部只有電源引腳，接通電源后即可 發(fā)出"抓賊呀"的聲音。SB用小型自復位常閉按鈕開關，也可用 KW型小微動開關

20、（僅用 常閉觸點）來代替。S2用小型單刀單擲開關。T用市售220V/ 15V、5W優(yōu)質成品電源變 壓器以確保長時問輕載運行不發(fā)熱。F用帶機裝管座的BGX0.15A保險管。XP用普通交 流電二極電源插頭。G可用10節(jié)普通干電池串聯(lián)后供電，也可用小型固體蓄電地。3.6芯片資料3.6.1 電源芯片78M12管腳1 （Pin1）：輸入；pin2 :輸出；pin3 :公共端（GNDQ1滬 INPUT-VA4第 15 頁圖3.4 78M12的內部等值電路原理圖TA76M12i3ELECTRICAL CHARACTERISTICS(Unless otherwise specified, V(| 19laiF

21、T =耳鈾 mA, 0DC Tj C| = 0.33 戸FCquT = 0-1 戸F)CHARACTERISTICSYMBOLTESTCIRCUITTEST CONDITIONMIN.TYP.MAX.UNITOutput VoltageVOUT1Tj = 25X11.512.012,5VLine RegulationReg伽電ITj = 2 ST145 V 壬 V|N S 30 VIqjy = 200 mA7100mV16ViVj|yi3OVlOjy = 200 mA350Load RegulationRegleadtTj = 25*C5 mA 三 Iquj 三 500 mA2724 '

22、;mV$ mA 壬 Iout 二 2QQ mA'1012QOutput Voltage1Tj = 25CC14.5V i Vim < 27V5 mA 亠 Iquj - 350 mA11.412 6VQuieKent Current1Tj = 25%4.884mAQuiescent Current ChangeLine旳tTj = 25*C15V 匚 V|N 匚 30.5V.(OLI7 = 200 mA0 8mALoad創(chuàng)BOT5 mA J0 UT 350 mA一0,5Output Noiw VoltageVno2Ta = 25DC 10 Hz f : i TOO kHz70300

23、Ripple RejectionR.R.3f = 120 Hz, (OUT - 100 mA15 VV|M 峑 25 V, Tj # 2FC5562deShort Circuit CurrentLimit比ITj - 25*C960mADropout Voltagev0!Tj = 25*C1.7VAverage Temperature Coeffkint Of Output VoltageTcvoT©UT = 5 mA-16mV/X圖3.5 78M12的電氣特性g765362運放 uA7411 Offset nuB 12 - Inserting input3 - Non-invert

24、ing input4 - Vcc'Offset hu 126 - Output7 Vcc+9- N.C.圖3.6 uA741管腳圖西華大學課程設計說明書說明書riweningL-I O 沖 mIOrdJR10inputR5SflkLJID 卜tillOftgw ' 皿i丄oiisainull 2圖3.7 uA741內部電路原理圖第 19 頁a西華大學課程設計說明書RS -H'-4.系統(tǒng)調試說明書購買元器件先把探頭與主機部分分別制作好， 然后將焊接好的微波探頭電路板和主 機電路板分別裝入體積合適的兩個絕緣盒內。探頭裝好后，檢查無誤，就可接通12V電源進行調試。因我們沒有高

25、頻測量儀器，所以用 500型萬用表調試的方法。首先，測電 源電壓12V是否穩(wěn)定。調RP1同時用萬用表測VT1發(fā)射極與基極對地電壓，使發(fā)射極 電壓大于或等于基極電壓，這表明VT1已自激振蕩了。此時發(fā)射極電壓在I1.5V之間。 再微調電容C1使VTI集電極電壓高于C3正端12V。然后，將萬用表撥在直流10V 擋，接在OUT端。用手在天線邊來回擺動，看萬用表指針的擺動幅度是否達到+- 45V。 如幅度太小，應再反復細調 RP1和C1,必要時應適當增減天線 W長度一試。最后，調整 R4,使靜態(tài)時OUT端電壓為6V。主機一般只要元器件無損，安裝正確，不需調試就能工作。實際使用時，將微波探頭安裝在需要警戒

26、的地方，如所保護物體上面、現場中央或室內天花板上等，注意探 測天線應與地面保持垂直。因微波探頭可以探測到近距離的隔墻物體運動，故在特殊情 況下，可以安裝成隔墻壁監(jiān)控防盜形式。在室內安放探頭時，還要避開吊扇?？照{排氣 口和窗簾等，以免外部氣流使扇葉轉動。窗簾飄動或使用空調時出現誤報警。主機則放 置在值班室，其報警喇叭還可用導線引出主機盒，懸掛在傳聲良好的高處。由于主機的 輸人阻抗很高，為防止外界雜波干擾，微波探頭與主機之間的連線要選用雙芯屏蔽線， 而不宜用普通導線連接。5.系統(tǒng)功能和指標參數5.1系統(tǒng)功能語音報警，斷線報警功能。只要有人進入報警器的警戒范圍，語音報警電路就會發(fā)出“抓賊呀”的聲音。

27、為防止報警器被人為破壞，電路還具有斷線報警功能和后備電源。即使微波探頭和主機之 間的連接電纜被人為切斷，電路也能正常工作報警。5.2系統(tǒng)的指標參數1. 微波頻率：1000MHz2. 供電電源：AC220V （內置15V充電電池）3. 靜態(tài)電流： 50mA報警電流： 250mA4. 抗干擾強度：1V/m （頻率范圍20MHZ-1000MHZ ）5. 工作溫度/濕度：-25 C+ 65 C /可達相對濕度95%以上a西華大學課程設計說明書RS -H'-6.設計總結說明書6.1設計小結通過調試，本設計已基本達到所要求的指標參數。具有語音報警和斷線報警功能。還有小型充電電池。該微波防盜報警器具有全方位無死角，系統(tǒng)結構簡單，可靠性高， 成本低，實用效果良好。工作可靠、安全性能高、容易實現等特點。微波防盜報警器具 有獨特的設計思想和簡單的控制電路， 監(jiān)控范圍大，探測靈敏度高，具有15m的探測 距離，是一種應用前景看好、值得推廣的新型防盜報警裝置。6