电子防盗报警系统的设计

电子防盗报警系统的设计

一、任务

本防盗报警系统由现场报警电路、无线电报警信号发射电路和无线电接收报警电路组成。无线电报警信号发射电路包括热释电红外传感探测电路、振动传感器检测电路、触发控制电路、单稳态触发电路、现场报警声发生电路、调频无线电发射电路。无线电检测报警电路包括调频无线电接收电路和报警声响放大与输出电路。

关键字:防盗，报警，无线发射，无线接收，检测电路

五 方案设计选择；

1. 检测部分：

方案一：采用红外探测自动报警开关，利用红外线具有发射功能的原理制成，有红外发射管发射出的红外信号不被接收管接收，电路处于等待状态。当有人从红外探头前通过时，人体将有红外发射信号发射到接收管，通过放大处理后，触发报警开关。

方案二：采用振动传感检测电路，利用传感器将振动信号转换成微弱的电脉冲，再通过放大后去触发报警发声电路发出报警声。

方案三：采用热释电红外传感器。人体温度基本恒定，可辐射出中心波长为9um~10um的红外光，而用于人体检测的红外传感器波长灵敏度特性在0.2um~20um范围内几乎是稳定不变的，在敏感元件表面贴上截止波长为7um~10um的滤光片，只允许波长超过7um的红外光通过，具有对人体特殊敏感的性能。

方案四：采用光控传感检测电路，当有人入侵时，走到光控传感器检测电路附近时，会遮住部分光，使照射到传感器上的光线变弱，将光线强弱的差值转化为电脉冲，使报警电路报警。

方案五：在门或窗上装开关检测电路，当盗贼推窗或推门便闭合开关防盗报警器使之报警。

方案选择：方案一的缺点在于灵敏度排尿高，当飞虫、树叶等进入发射与接收中间也会使接收端接收不到红外而造成误报，而且造价高，不经济。方案二采用的压电陶瓷片是基于正压电效应的原理，工作环境可以不受限制。方案三当选用适当外接电路时，次方案不但检测区域广，还能排除误报，方案四同方案一误报率高，但天气由晴转阴或有外来广入射时都会造成误报，方案五电路简单有效。故选择方案二，方案三，方案五。

2.无线接收发射部分：

方案一：采用反射式红外探测报警器，电路由红外发射器、红外接收与信号电压放大器红外信号发射器等组成。红外信号发射器由一只NE555与可变电阻器、电容、电阻组成一个多谐振荡器输出的振荡脉冲，驱动红外发射管向外发出红外脉冲控制信号。被红外接收端接收经相应电路处理而报警。

方案二：利用调频无线电路，将报警音响信号经一定处理后，由晶体管与电感L、电容C等组成的无线电发射电路，将报警发声电路输入的音频信号通过频率调制后向外发射。

方案选择：方案一中利用红外传送信号，所能传送的距离在比较理想的状态下，只能达到几米，不能够满足设计的大于20米的范围，同时红外的抗干扰能力不强，不易被接收端接收，而接收端也易接收到错误信号而发生误报警，且接收端电路组成复杂，供电电压超出了要求的3.6V的要求，故排除掉方案一而选方案二。

六 原理框图

现场报警电路振动传感检测电路触发控制器热释电红外传感探测电路单稳态触发器无线发射电路无线接收电路报警电路

七 各芯片的介绍 1、 IC1模块

模块IC1（XDZ-01）是一种厚度只有2mm的片状高灵敏振动模块，作为振动报警器的微型传感头用于门窗及其它场合的防盗报警应用中，它的工作原理是压电陶瓷片的正压电效应，使机械能转化成电能。IC1与R1、C1、R2、C2、VD1组成探测电路。其中IC1输出端有简单的时间识别电路，由R2、C2延迟电路组成，具有识别主人与窃贼的功能，当主人开门时，IC1受振动时间不超过10s，虽然IC1的2脚输出不小于10s的高电平信号，到那C2两端充电电压不超过1.4v，VD1无法导通，后级电路不工作。在这一时间内，主人可以安然锁上房门离家或开门进屋，不会触发报警电路。 2、IC2模块

LC2模块的检测电路主要是热释电红外元件。

红外线是一种电磁波，在电磁波谱中位于可见光中的红光外侧，其波长为

0.76um~1000un，任何物体只要温度高于绝对零度（-127℃）就会有红外线向外辐射。红外辐射的本质是热辐射，物体温度越高，辐射出的能量就越多，辐射的峰值波长就越短。

热释电敏感元件是由“铁电体”材料制作，铁电体的极化强度与温度有关，通常其表面俘获大气中的浮游电荷而保持电平态，当受到红外照射时铁电体薄片温度迅速升高，铁电体极度化强度很快下降，束缚电荷急剧减少，表面浮游电荷变化缓慢，跟不上铁电体内部变化，从温度变化引起极度化强度变化到在表面重新达到电荷平衡的极短时间内，在铁电体表面有多余电荷出现，这相当于释放一部分电荷。如将负载电阻与铁电体薄片相连，则在负载电阻上便会产生一电位量输出。

人体温度基本恒定，可辐射出中心波长为9um~10um的红外光，而用于人体检测的红外传感器波长灵敏度特性在0.2um~20um范围内几乎是稳定不变的，在敏感元件表面贴上截止波长为7um~10um的滤光片，只允许波长超过7um的红外光通过，于是就得到只对人体敏感的热释电红外敏感元件。

本设计使用HN911L传感器一体化热释电红外探测模块，其内部具有高灵敏度红外线传感器、高效低噪声放大器、温度自动补偿电路、信号比较鉴别电路、延时电路、高低点电平驱动电路。灵敏度高、探测范围广，工作稳定可靠，外接电路简单。它为6端双列直插封装。在监视环境静态时，其1脚为低电平，2脚为高电平，无信号输出至控制报警电路，一旦监视环境出现活动人体，人体辐射的微弱红外信号经HN911L内部电路放大处理，由1脚输出高电平，驱动控制报警电路工作

本例中IC2模块亦具有识别主人、盗贼的功能，原理同IC1模块，IC2、R3、C3、VD2构成探测电路，同样在有效范围内走动时间小于5s时，报警电路不工作。

3、NE555时基电路

当IC1、IC2模块检测到入侵信号后，转化成电信号再经过一定处理后传给NE555时基电路。NE555时基电路的功能图如下示：

8正电源Rt阈值TH6控制Vcc5A1R25KA2R35K71R15K4复位MRVDD(5V~18V）QR触发器 输出 3输出OUTSQ2触发TR地GNDCtVTNE555

在上图中，A1为上比较器，A2为下比较器，由于R1,R2,R3阻值相等，因此集成电路块的5脚电位固定在2/3VDD,6脚叫做阈之输入端TH,同理，下比较器A2的同相输入端电位固定在1/3VDD,反相输入端（2脚）作为触发输入端非TR。A1与A2的输出端分别送到R-S触发器的置位端S和复位端R,以控制输出端OUT的电平状态和放电管VT的导通与截止。

图中所示的外部元件电阻RT、电容Ct与555时基电路接成单稳态电路。当阈值端电压高于或等于2/3VDD是，A1输出高电平，使触发器复位，输出端3脚为低电平，此时，放电管VT导通，时基电路的7,1两脚被VT短接，外部定时电容Ct可以接通7脚、1脚放电。而A2输出的基准是设在同向输入端，因此只有触发端电平小于或等于1/3VDD时， A2输出高电平，触发器被置位，3脚输出高电平，放电管VT截止，7脚、脚之间断路，此时外电容Ct可以通过电阻Rt充电。 可以把阈值端6脚称为“高处发端”，它只对高电平有效，低电平对它不起作用。同理，可以把触发端2脚叫做“低触发端”，它只对低电平有效，高电平对它不起作用。即当低触发端电位低于1/3VDD时，集成块3脚就输出高电位，当高触发端6脚电位高于2/3VDD时，集成块3脚输出低电位，这说明当2脚和6脚电位发生矛盾时，应服从2脚的电平关系。 4、KD9561

KD9561组成了报警声发生电路，根据其SEL1、SEL2接入的不同，发出不同的报警信号。如下所示

5、7806

7806是三端稳压集成电路芯片，它有三个引脚，其中输入端接正极性直流电压输入端，输出端输出+6V稳压。GND接地。

6、TDA7010T 7、TDA2822

本设计中使用的是TDA2822单声道桥式功放电路，其有固定的电路结构图，如下示：

信号经耦合电容进入TDA2822后接喇叭，使喇叭发出足够大的

声响。

八、电路工作过程

1、传感器检测电路

该电路的功能是检测和防止误报警，主要是有IC1 、IC2、干簧继电器、RC延时电路组成。其工作原理如下：

当IC1、IC2检测到入盗信号后，将其转化为电信号。从

而IC1的2脚、IC2的1脚分别输出电信号，分别对C2、C3充电，当电容充电电压大于1.4v时，分别使VD1、VT1和VD2、VT1导通，使VT1集电极有电压供入IC3的2脚，即IC3（NE555）的触发输入端。

该电路中，IC1设置的延时时间为10s，以防止振动式传

感器会产生误报警。而IC2设置的时间为5s，之所以时间设置的比较短是为了防止小偷在该延时时间内入盗并逃避探测器的检测。该电路中XDZ-01和HN911L的输出端电压大约为VDD=4V，t则有公式uc=VDD(1-eRC)和R2 =510K,t1=10s,可得C2=47,同理可求C3=23.5,可取C3=22

2、触发电路

其主要功能为延时触发，该部分主要是NE555、R5、C4、R6、R7、C5组成。其主要工作原理如下：

NE555接收到经VT1放大的电信号后从单稳态跳转为暂稳态，3脚延时输出高电平，通过继电器触发报警电路和无线发射电路。其外接电容C4决定报警时间的长短，当单稳态触发器翻转后，C4经IC3第7脚内电路迅速放电，又经R5缓慢充电后，当C4充电达到4V是，单稳态触发器恢复为稳态，IC3输出低电平，V2截止，K释放，接通了报警电路和无线发射电路。

该延时时间主要是电容C4的充电时间，该电路中时间设tRC置为60s，由电路知识和结合NE555的特性可得，2/3u=U( 1-e)可得，t=1.1RC，当R取高电阻2.4M时，可求得C4=22。 3、报警电路和无线发射电路

其主要功能是就地发生声光报警和发射频率在95MHZ的调制报警信号。该部分主要有IC4构成的发声电路和L1、C10、C11构成的振荡电路以及8W的喇叭和发光二极管构成的报警电路组成。该单元的工作原理如下：

当继电器K接通后，报警发声电路和无线发射电路获得电源，KD9561就地发出报警信号，并通过VT3、VT4传送到无线发射电路，通过对载频信号向外发射。

调频无线电发射电路采用了电容三点式振荡电路做载频振荡器的发射电路。电路中，C10、C11和电感L1组成选频振荡贿赂，其中L1和C10组成并联谐振回路，决定着发射载频的振荡频率，C11为反馈电容，其电容大小决定着振荡电路的反馈强度。 电路的振荡频率可有公式f0串联值。取

f012LC12LC决定。始终C为C10和C11的

C=

C5C67.826P,又

(C5C6)C10=36P,C11=10P,则

=95MHZ,可求得L1=0.3H。另外，其中R11取5.1K、R12

取15作为VT5的偏置电阻，为VT5建立起合适的工作点。C17为R12的交流旁路电容。

4、无线电接收电路

其主要功能是接收频率为95MHZ的无线电，并驱动警报电路。该部分的是有一个TDA7010构成的无线接收电路和VT6及集成芯片2822构成的信号放大电路。起主要工作原理如下：

电路中的L2、C17、C18、C19为调谐回路，接收发射器发出的95MHZ的无线电，取L2=56H,C17=22P,C18=22P,可变电容C19可取270P,则可知给调谐器的调节范围为：当C19=0时，C=C17+C18=44P,接收频率由公式f012LC可得f=60MHZ:当C19=270P时，

C=C17+C18C19/(C18+C19)=42.34P，同理可求f=100MHZ,显然95MHZ再60MHZ~~~100MHZ范围内，故电感和电容选取正确。由TDA7010输出的是经过调解的报警信号，该信号输出后先经VT6放大，再经集成功放电路2822做功率放大后由扬声器发出并驱动发光二级管。

九、总电路原理分析

总体电路主要由检测电路、触发控制电路、单稳态触发电路、现场报警声发生电路、调频无线电发射电路组成。该检测电路主要是有振动式和热电释红外线检测器组成，当有窃贼撬锁开门时，只要间隔10s连续两次发出振动信号或连续10s发出振动信号时，IC1的2脚将输出高电平，当有窃贼在红外线检测器检测范围中移动5s后，IC2的一脚将输出高电平，经VT1放大后输入到IC3的2脚，从而使单稳态触发器翻转，从稳态跳转到暂稳态，3脚输出一分钟的高电平，V2导通后，K吸合，发声集成电路KD9561通电工作，经过VT3和VT4信号放大后驱动喇叭和LED灯，并且可以通过拨动开关K2通过来控制发出的声音，当开关拨向1时，喇叭发出警车声，当开关拨向2时，喇叭发出机关枪声。再发生就地报警时，KD9561发出的信号经C8耦合后经VT5调制到L1、C10、C11组成的调谐回路发出的载频信号后经过天线发射出去，其中R9、R10为偏置电阻，C13、C14为滤波电容。

无线接收器通过电容C15耦合95MHZ的无线电信号，并从11脚进入TDA7010，经芯片L2和电容C17 、C18、 C19组成的谐波振荡的选频后，从2脚输出低电平，电源经R14导通VT6后，信号经C30

耦合进入功率放大芯片2822后，是喇叭发声，并使LED灯点亮。

九、元器件清单（见附页2） 十、小结

我们的设计历时两个星期，基本上完成了规定的要求，有两种检测电路，使用电源满足要求，有无线发射接受部分等，另外还设计出了附加功能，声音多种可选，有第三种检测电路。但限于知识水平，其中难免存在一些错误和缺陷，请老师能给予批评和指证。

通过此次设计让我能够亲身参予电子产品的设计使我更加深深地体会到：现代的社会是信息的社会，很多与人们生活紧密相关的产品都是电子产品比如决定现代社会发展方向的电脑以及几乎每个同学都拥有的收音机等等无不说明电子产品的重要性。作为一名电气专业已经大三的大学生，我认识到我不仅要学好课本上的知识，还要学会将所学到的知识联系并应用到现实生活中，做到理论联系实际。如本次设计中我们有好多关于附加功能的想法，但鉴于专业知识的限制只好放弃掉啦！

通过这两周紧张而充实的设计，我学到了很多东西，更多是自学的。并对我以后所要做的毕业设计有了一个初步的了解。做好一个课程设计或毕业设计不仅要具备扎实的书本知识并会善于应用，还要学会查阅资料，对以前学过的知识不清楚的地方还要进行复习，实在搞不明白的地方要向老师或同学请教，这样才可能做出一个比较不错的电子设计。通过此次设计过程，使我学会了一些作为一个电气专业的

学生所应学会的绘图软件如Microsoft Visio并对各逻辑电路芯片的应用和开发的设计思想有了更进一步的了解和掌握。在这里我要感谢我们的学院老师，给了我们这样一个提高自我的机会。希望以后还能参加这样的设计大赛。我想我会做的更好的。