李世瑾

【摘要】 隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的非智能報警器已經(jīng)不能滿足人們的需要。本文設(shè)計研究了一種智能化的報警系統(tǒng)，觸摸式報警系統(tǒng)集防盜及報警功能于一體，可全天候自動檢測盜警，當(dāng)有人闖入時，微波探測器檢測到盜情，當(dāng)確定警情時自動通過語音報警。與傳統(tǒng)防盜報警器相比，它具有多種信號觸發(fā)報警、多角度對報警源進(jìn)行布防，更加符合人們要求及生活習(xí)慣，可以達(dá)到智能化和減少錯誤報警率的效果。

【關(guān)鍵詞】 觸摸式 防盜探測器 信號轉(zhuǎn)化

一、引言

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致了人員的大量流動，自然地，我們周圍的環(huán)境也變得不那么安全，所以報警器也就應(yīng)運(yùn)而生。本文根據(jù)用戶的實際情況進(jìn)而分析這個要求，在物理或電子技術(shù)的基礎(chǔ)上來實施，通過產(chǎn)生報警信號來通知正在值班的人員有特殊情況發(fā)生[1]，然后進(jìn)行報警器的總體設(shè)計，并劃分子系統(tǒng)，最后進(jìn)行測試，設(shè)計出一個人性化的觸摸式報警器。

本防盜報警系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的電子安全報警系統(tǒng)來進(jìn)行優(yōu)化的，該系統(tǒng)的設(shè)計是將語音報警技術(shù)、智能控制和電子探測相結(jié)合，從而形成一個防盜的報警系統(tǒng)[2]。與傳統(tǒng)防盜報警器相比，它具有多種信號觸發(fā)報警，多角度對報警源進(jìn)行布防，更加符合人們要求及生活習(xí)慣，達(dá)到優(yōu)化的效果。

觸摸式報警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)和功能：

1.系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。報警器能夠快速、準(zhǔn)確地采集到受控現(xiàn)場的安全狀態(tài)，經(jīng)確認(rèn)后通報給中央控制器[3]。并能夠可靠準(zhǔn)確地對險情進(jìn)行報警，通過語音報警系統(tǒng)通知附

近的安保人員。報警完畢自動回到警戒狀態(tài)，等待下一次報警信號。

2.用戶端自動報警器可同時檢測傳輸線路或探測器自身發(fā)生的故障（如探頭斷線或掉電等）， 并可向中央控制器報告故障情況，這一功能的設(shè)計可以更好的防止監(jiān)控設(shè)備遭受不正常情況的破壞時，提醒用戶實時核對情況[4]。

3.報警器的用戶端提供備用電源，在沒有電的情況下，交直流供電自動切換，確保系統(tǒng)在停電狀態(tài)下能繼續(xù)工作。

二、整體電路設(shè)計

2.1 總體方案設(shè)計

本文所設(shè)計的報警系統(tǒng)是一種在任何場合都可使用的由555定時器、蜂鳴報警器和電子開關(guān)為基本元件組成的觸摸式報警器[5]。如圖1為系統(tǒng)設(shè)計框圖。

該系統(tǒng)的各個組成模塊電路包括檢測電路模塊、定時電路模塊、頻率控制電路模塊、語音報警電路模塊。檢測電路模塊是用來檢測出我們?nèi)祟惒蝗菀装l(fā)現(xiàn)的一些可能對人造成危害的行為，并在電路中轉(zhuǎn)變信號，使報警器能夠發(fā)出警報。頻率控制電路模塊的設(shè)計要求則是產(chǎn)生不同頻率，也可以使得不同頻率對應(yīng)不同的報警聲音，讓安保人員清楚地知道發(fā)生了什么。

不同情況產(chǎn)生的報警信號通過頻率控制模塊輸入到接下來的電路中，產(chǎn)生報警信號。語音報警電路模塊就是將前述電路收到的報警信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N報警信號告知安保人員或者語音報警。

2.1.1 檢測電路

檢測電路是本系統(tǒng)最為關(guān)鍵的地方。一般情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是停留在穩(wěn)態(tài)的狀況下，若在此時有一段外界脈沖接入到觸發(fā)器內(nèi)，則觸發(fā)器的狀態(tài)也就會隨之改變，變?yōu)闀悍€(wěn)態(tài)。

多諧振蕩器是一種在接通電源后就能產(chǎn)生一定頻率和幅值矩形波的自激振蕩器，常作為脈沖信號源[6]。在防盜報警器系統(tǒng)中，由于需要產(chǎn)生不同脈寬、不同頻率的脈沖信號。當(dāng)接通電源后，電路的常態(tài)不會發(fā)生變化，接下來先對電容進(jìn)行充電，讓其電壓大于2/3Vcc。本系統(tǒng)設(shè)計由定時模塊控制輸出脈沖的時間長短，一段時間后，就會由暫穩(wěn)態(tài)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)狀態(tài)。所以，定時模塊的不同，也就導(dǎo)致了這一時間段的時間長短不同。

2.1.2 定時模塊

定時模塊是控制一段脈沖持續(xù)的時間長短，而這段時間也決定了產(chǎn)生信號的搞或低電平所能維持的時間，這段時間是由電路各元件參數(shù)來決定的。又因為555芯片也可以做成具有定時作用的觸發(fā)器，所以就用了555芯片替代定時模塊。

2.1.3 頻率控制模塊

系統(tǒng)設(shè)計要求產(chǎn)生一段固定的頻率，使其能夠發(fā)出報警聲音，這段固定頻率為1.2K HZ。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，要產(chǎn)生一段為1.2KHZ的頻率段，而在電容方面，我們可以選0.1uf的一個電容。

2.2 NE555芯片的選擇

NE555芯片用途十分普遍，這類系列的芯片之需要很少的電阻和電容就能產(chǎn)生各種不同頻率的脈沖信號，但其他系列的芯片不僅需要的元件多，而且穩(wěn)定性也不如這一系列的高，所以我們主要采用NE555來設(shè)計。

三、Protel 99 SE仿真

3.1 Protel99 SE簡介

隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電路構(gòu)成的復(fù)雜化與精密化，器件體積的減少與功能變得越來越復(fù)雜，電路板的結(jié)構(gòu)也就變得愈來愈復(fù)雜與精密，這使得傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝隨著計算機(jī)的發(fā)展和普及，逐漸將計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)引入其中[7]，而相應(yīng)軟件的發(fā)展是伴隨著操作系統(tǒng)的發(fā)展而前進(jìn)的。Protel是當(dāng)今電子行業(yè)廣泛使用的EDA軟件之一，由于其功能實用、界面友好、操作簡便，一經(jīng)推出，立即為廣大用戶所接受，成為世界PC平臺上流行的電子設(shè)計自動化軟件之一。

Protel 99 SE包含四個功能模塊：1.原理圖設(shè)計系統(tǒng)；2.印制電路板設(shè)計系統(tǒng)；3.電路仿真系統(tǒng)；4.邏輯器件設(shè)計系統(tǒng)。

3.2 仿真分析及結(jié)果驗證

3.2.1 仿真的步驟

（1）設(shè)置原理圖圖紙大小。在設(shè)計開始時，要先根據(jù)電路的復(fù)雜程度確定圖紙的大小以滿足將來設(shè)計的要求。

（2）圖紙設(shè)置。對原理圖的環(huán)境進(jìn)行設(shè)計，合理的設(shè)置對于工作效率的提高有很大幫助。

（3）放置元件。要先估計一下元件分布的位置，這回直接影響繪制效率以及原理圖的外觀。

（4）進(jìn)行電氣連接，即布線。

（5）放置注釋。可以使原理圖更加清晰。

（6）生成報表文件。

（7）保存和打印。

3.2.2 仿真分析

1）系統(tǒng)工作過程驗證如下。

（1）當(dāng)電路沒有外界脈沖或電流刺激時，電路就會輸出低電平。

（2）當(dāng)有人或外界電流刺激時，信號就會經(jīng)過D1的整流，進(jìn)而得到一道負(fù)脈沖的脈沖信號。這個時候的電路就會發(fā)生變化，NE555芯片的2 腳就會變?yōu)榈碗娖?，? 腳會輸出高電平。

（3）當(dāng)人體離開觸摸極后，C1通過R1充電，芯片6或7腳電平逐漸升高，電壓會一直升高，當(dāng)V+大于等于2/3VCC的時候，電路就會復(fù)位，3 腳也會從高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?。由此，觸摸式報警器靜態(tài)（低輸出）→觸發(fā)（高輸出）→延時（高輸出）→復(fù)位（低輸出）工作流程完成[8]。

在平常狀態(tài)下，電路上面的金屬片沒有人觸碰，所以，3 腳還是輸出的是低電平，所以電路不會有任何反應(yīng)。但是一旦有人觸碰到了電路上的金屬片，NE555就會接收到人體上的微弱電流，進(jìn)而原本穩(wěn)定的電路就會被打破，由單穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闀悍€(wěn)態(tài)。

NE555的3 腳就會接收變化信號，由原來的低電平變?yōu)楦唠娖?。該變化信號會?jīng)過電阻R2，通向Q1，使其導(dǎo)通，放大器放大信號使得蜂鳴器發(fā)出報警聲，因為其電路狀態(tài)發(fā)生改變時，電源開始經(jīng)R3對C1進(jìn)行充電，充電時長約為1.1R3C1這么一段時間，經(jīng)過這段時間，電路就會由暫穩(wěn)態(tài)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，電路也就保持穩(wěn)定[9]。而此時，3 腳的電平也會從高變低，恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)，即電路停止報警。

2）系統(tǒng)功能仿真驗證

本系統(tǒng)設(shè)計包含了4個部分：檢測電路、定時模塊、頻率控制模塊和語音報警。我們設(shè)計的電路是用NE555設(shè)計而成的，實物中的2號腳接了一塊金屬片。在我們試驗中，當(dāng)用手觸碰到金屬片的時候，NE555所在的電路就會產(chǎn)值一個高電平信號，這時第二片NE555的四管腳電平為高，為振蕩電路[9]，此時，這部分開始工作，會產(chǎn)值我們所需要的一個脈沖信號，即1.2KHZ的信號。最外端連接的蜂鳴器也就會發(fā)出警報聲音報警。

四、結(jié)束語

本文所設(shè)計的防盜報警系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的電子安全報警系統(tǒng)來進(jìn)行優(yōu)化的，系統(tǒng)的設(shè)計智能化體現(xiàn)在將語音報警技術(shù)、智能控制和電子探測相結(jié)合，從而形成一個的全方位多角度信息采集的報警系統(tǒng)。該套報警器有一個中心原件，就是傳感器，因為傳感器的類型不同，也就導(dǎo)致其應(yīng)用在不同的報警器上，更能為多數(shù)人使用，同時還需要用戶在接下來的應(yīng)用中進(jìn)行更多的驗證和完善。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]蘇芷莉.陳赫貝.基于三層結(jié)構(gòu)的安防監(jiān)控系統(tǒng).武漢理工大學(xué)學(xué)報，2007，22-28

[2] 智能建筑技術(shù)與應(yīng)用.第一版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005：194-246

[3]張金泉一種新型民用防火防盜報警器的研制.燕山大學(xué)學(xué)報，2003：49-58

[4] 王建珍 .電子技術(shù)與軟件工程[J].基于單片機(jī)的防盜報警器設(shè)計，2013，10（1）：23-25.

[5]Kirill Yelizarov v . home security System . Microchip Technology InC .1998：44-48

[6] 趙巍，馮娜.單片機(jī)基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社.2009

[7] 陳堅，趙玲 .電力電子技術(shù)及應(yīng)用[M].北京中國電力出版社.2006

[8]呂俊芳，潘軍，陳巍.光電感煙火災(zāi)探測器的電路設(shè)計[M].航空計測技術(shù)，1999：30-33

[9]蘇芷莉.陳赫貝.基于三層結(jié)構(gòu)的安防監(jiān)控系統(tǒng).武漢理工大學(xué)學(xué)報，2007，22-28

[10] 賀益康，潘再平 .電力電子技術(shù)[M].北京科學(xué)出版社.2004