语音型防盗报警器

1、西华大学课程设计说明书说明书1. 前言 11.1 序言 11.2国内外研究概况 21.3防盗报警器展望 31.4论文主要工作概述 32. 总体方案设计 42.1方案比较 42.2方案论证 52.3方案选择 63. 单元电路设计 73.1微波防盗原理 73.2探头部分 73.3主机部分 83.4电源电路 93.5元器件选择 103.6芯片资料 114. 系统调试 145. 系统功能和指标参数 155.1系统功能 155.2系统的指标参数 156. 设计总结 166.1设计小结 166.2设计的收获体会 16致谢 18【参考文献】 18附录：语音型防盗报警器电路图第o 页西华大学课程设计说明书1.

2、刖言说明书1.1序言防盗报警器是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行 为，产生报警信号，并辅助提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取的对策的 系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就 能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。防盗 报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起 构成了入侵防范系统。防盗报警系统通常由探测器（又称防盗报警器）、传输通道和报 警控制器三部分构成。报警探测器是由传感器和信号处理组成的用来探测入侵者入侵 行为的电子和机械部件组成的装置，是防盗报警

3、系统的核心，而传感器又是报警探测器 的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测 目的的报警探测装置。从目前的市场看产品只要分为有线报警与无线报警两大系列。有线报警主要以国外的产品居多，无线报警主要以国内产品居多。有线报警主机主要以周界防盗报警为主， 室内防盗报警相对较少。主要使用者都为工程商，产品的共同缺点都表现在防区较少， 施工复杂，调试复杂、使用不够人性化等诸多问题。并且有线报警主机基本都是总线传 输模式，一旦损坏任何一支总线，所有在该支总线上串联的设备的报警记录就到达不了 报警中心，造成严重的后果。无线报警主机主要以室内防盗报警为主，采用的技术主要有光学

4、技术、红外技术、微波技术、单片机技术等。都是已经很成熟的广泛应用于各个行业的技术。同时报警产 品需要有很强的稳定性、能够适应各种外部环境的变化以及抗干扰能力等，新开发产品 的性能参数检测是重要环节。目前，国内报警产品的制造商比较多，而且规模普遍较小, 大部分制造商以复制国外技术为主。虽然经过近几年的快速发展，有些企业已初具规模, 但是由于技术研发资金分散，部分技术或设备重复建设，在技术方面很较难形成与国外第1 页西华大学课程设计说明书说明书产品竞争的优势。1.2国内外研究概况微波探测器又分为雷达式微波探测器，墙式微波防盗探测器，微波红外复合探测器。 雷达式是一种将微波收、发设备合置的探测器，工

5、作原理基于多普勒效应。微波 的波长很短，在1mm1000mm之间，因此很容易被物体反射。微波信号遇到移动物 体反射后会产生多普勒效应，即经反射后的微波信号与发射波信号的频率会产生微小的 偏移。此时可认为报警产生；微波墙式探测器利用了场干扰原理或波束阻断式原理，是一种微波收、发分置的探测器。墙式微波探测器由微波发射机、发射天线、微波接收 机、接收天线、报警控制器组成。微波指向性天线发射出定向性很好的调制微波束，工 作频率通常选择在9至11GHz，微波接收天线与发射天线相对放置。当接收天线与发 射天线之间有阻挡物或探测目标时，由于破坏了微波的正常传播，使接收到的微波信号 有所减弱，以此来判断在接收

6、机与发射机之间是否有人侵入。墙式微波探测器在发射机与接收机之间的微波电磁场形成了一道看不见的警戒线， 可以长达几百米、宽2到4米、高3到4米，酷似一道围墙，因此称为微波墙式探测器 或微波栅栏。微波一被动红外复合的探测器，它将微波和红外探测技术集中运用在一体。 在控制范围内，只有二种报警技术的探测器都产生报警信号时，才输出报警信号。它既 能保持微波探测器可靠性强、与热源无关的优点又集被动红外探测器无需照明和亮度要 求、可昼夜准备运行的特点，大大降低探测器的误报率。这种复合型报警探测器的误报 率则比单技术微波报警器误报率的几百分之一。在现代计算机技术、自动控制技术和现代通信技术的支持下，电子地图、

7、多媒体操 作、管理与控制软件引入到防盗报警系统中。这种新的系统采用多媒体技术同时处理多 种信息，并使信息之间、信息与设备之间、设备与设备之间建立逻辑联系，集成为一个 交互式的系统，从而达到自动识别、自动预测、自动处理警情，使整个安防系统成为一 种具有智能化的活”的系统，让它发挥巨大、有效、可靠、灵活的系统功能 。1.3防盗报警器展望目前，常见的防盗报警器有红外线防盗报警器、触摸式防盗报警器、感应式防盗报 警器和磁控防盗报警器等，这些防盗报警器共同缺点是监控范围内存在死角。微波防盗报警器具有独特的设计思想和简单的控制电路，监控范围大，探测灵敏度 高，15m的探测距离，是一种应用前景看好、值得推广

8、的新型防盗报警装置。所以微 波防盗报警器很适合在机关、仓库、银行、商店、果园、鱼塘、家庭等需要保安防盗的 场所安装使用。1.4论文主要工作概述本设计用的是一种雷达式微波防盗报警器。它是通过微波多普勒探头和主机电路与语音报警电路共同作用实现防盗报警。具有全方位无死角，简单，实用、工作可靠、 安全性能高、容易实现等特点。微波防盗报警器具有独特的设计思想和简单的控制电路， 监控范围大，探测灵敏度高，15m的探测距离，是一种应用前景看好、值得推广的新 型防盗报警装置。微波防盗报警器由微波多普勒探头和主机两部分组成。主机部分包括电压比较器电路，语音报警电路，电源电路，后备电池组组成。第 3 页西华大学课

9、程设计说明书说明书2.总体方案设计2.1方案比较方案一：微波防盗报警器：由微波多普勒探头和主机两部分组成。主机部分包括电 压比较器电路，语音报警电路，电源电路，后备电池组组成。图2-1 :方案一的方框图万案二：多路无线防盗报警器的组成：多路无线防盗报警器主要无线人体探测器、无线遥控手柄、无线接收电路，数据解码电路、中央控制单元、数字显示单元、报警电 路和电源电路等部分组成。多賂防迄报害貉骞统杞圈第 5 页图2.2：方案二的方框图西华大学课程设计说明书说明书方案三：红外线防盗报警器。它是用的4运放Lm32做探头，完成对热释红外线信号的放大、比较和输出，用51系列单片机AT89C205做报警器的主

10、控部分，两者之间只用一根双线相连接。这条线路既要给红外传感器供电，又传送探头向主机发回的各种 报警信号图2.3方案三的框图2.2方案论证方案一：微波探头对警戒区域内活动目标的探测范围是一个立体防范空间，范围比 较大，控制面积可达几十到几百平方米。雷达式微波探测器的发射能图与所采用的天线 结构有关，采用全向天线（如1/4波长的单极天线）可产生近乎圆球形或椭圆形的发射 范围，这种微波防盗报警器无方向性及死区，可对360度的一个圆区域进行探测，适合保护大面积的房间或仓库等。而采用定向天线（如喇叭天线）可以产生宽泪滴形或又窄 又长的泪滴形能图，适合保护狭长的地点，如走廊或通道等。方案二：由于整个系统较

11、为复杂。所涉及的内容较多，包括红外线 人体探测器，无线发射和接收部件及单片机组成的报警主机等，其设计的重点和难点主 要集中在无线数据的传输上，且要用单片机来控制，调试时也不大方便。故不选用此方 案一。方案三：该报警器具有在其监测范围内进人报警 （含火灾报警）、断路报警和短路报 警等多种功能。以上功能既有对外监测，也包括对系统本身运行情况的监测观察。但 同样要用单片机控制，且监测范围有限，灵敏度不是很高。不选用此方案2.3方案选择在微波，多路无线，红外为核心检测技术的三种方案中，唯微波防盗报警器的监 控范围大，无死角，设计思路较简单，探测灵敏度高，具有后备电源和断线报警功能。方案一的微波防盗报警

12、器其系统结构简单，可靠性高，成本低，实用效果良好。 工作可靠、安全性能高、容易实现等特点。且无需像另两种方案那样需要单片机控制， 故没有软件编程之类的繁琐。而红外和无线多路防盗报警器的共同缺点就是监控范围内 存在死角。据以上特点，选用方案一。第 11 页3.单元电路设计3.1微波防盗原理微波是指频率f >300MHZ勺无线电波。微波的波长很短，在 1mm1000mm之间， 因此很容易被物体反射。微波信号遇到移动物体反射后会产生多普勒效应，即经反射后 的微波信号与发射波信号的频率会产生微小的偏移。此时可认为报警产生。微波探头是一种将微波收、发设备合置的探测器，根据微波多普勒效应原理（也就是

13、雷 达基本原理）制作成的防盗报警器，我们就叫它微波防盗报警器或者雷达式防盗报警器。 采用多普勒雷达的原理，将微波发射天线与接收天线装在一起。使用体效应管作微波固 态振荡源，通过与波导的组合，形成一个小型的发射微波信号的发射源。探头中的肖基 特检波管与同一波导组成单管波导混频器作为接收机与发射源耦合回来的信号混频，从而得到一个频率差，再送到低频放大器处理后控制报警的输出。微波段的电磁波由于波 长较短，穿透力强，玻璃、木板、砖墙等非金属材料都可穿透。所以在安装时不要面对 室外，以免室外有人通过引起误报。金属物体对微波反射较强，在探测器防范区域内不 要有大面积（或体积较大）物体存在，如铁柜等。否则在

14、其后阴影部分会形成探测盲区， 造成防范漏洞。多个微波探测器安装在一起时，发射频率应该有所差异，防止交叉干扰 产生误报。另外，如日光灯、水银灯等气体放电光源产生的100Hz调制信号由于在闪烁 灯内的电离气体容易成为微波的运动反射体而引起误报。使用微波入侵探测器灵敏度不要过高，调节到2/3时较为合适。过高误报会增多。与超声波一样家庭也可以使用。3.2探头部分微彼防盗报警器由微波多普勒探头和主机两部分组成。微波多普勒探头的电路原理如图3.2所示。微波三极管VT1在微调电容C1正反馈的作用下产生自激振荡，其 振荡频率可通过电位器 RP1可调电容器C1进行调节，一般为1000MHz左右。由天 线W/将电

15、磁波辐射到周围空间，产生一个立体的微波警戒场。当有人在该范围内活动 时，根据磁波的多普勒效应，人体的反射波就会通过天线使VT1的自激振荡幅度和频率都发生变化，这会导致C3正端的电压发生波动信号经 C3加到VT2的基极进行放 大，放大后的信号从VT2的集电极取出，送到主机进行鉴别并触发报警。正常情况下,VT2送出的电压是稳定的（为6V）,当人体在微波场内走动时，这电压就会在 +- l5V 的范围内变化，其变化频率与人体活动快慢有关，而幅度大小与人体离探头的距离成正比。微波传感模块电路的信号经放大后通过双芯屏蔽电缆与主机相连图3.2探头电路原理图3.3 主机部分主机部分电路原理如图3.3所示。由运

16、算放大器A1、A2组成的窗口式电压比较器， 对探头送来的信号电压进行比较鉴别。 如果信号电压在两指定的比较电压中间， 则A1A2 的6脚均无电压输出。当信号电压高于 A1的2脚电压或低于A2的3脚电压时，A1或 A2输出高电压，经隔离二极管VD1或VD2限流电阻R9后，触发单向可控硅VS导通， 使语音报警喇叭HA通电发出“抓贼呀”喊声来。另外，如果探头与主机之间的连线被自作聪明的盗贼找到并弄断，IN端电压会变为0V,A2即输出高电平，电路也会产生警报声。报警电路一旦被触发，HA就会发声不止，只有值班人员按动一下复位按钮SB,报 警声才会被解除。图3.3主机电路原理图（含电源电路）3.4电源电路

17、如图3.3所示，报警器的电源部分设计成交直流电自动切换供电，以保证电网停电或犯罪分子切断照明线路后报警器仍能够照常工作。平时，220V交流电经电源变压器T降压、二极管VD4VD7桥式整流和电容C9滤波后，输出约18V直流电压。该电压高于 备用电池G的15V电压，故VD3及反偏截止，电池不供电；一旦交流电压消失，备用电 池将通过VD3自动向电路供电。有交流电时，18V直流电压还通过R10给备用电池小电 流（=1mA、长时间缓慢充电，使电池使用寿命大大延长。S2为备用电池电源开关。EMVD4VD7IN400l*5OUTC8O.luFOuFT015AVD3rr'r后 fit gttGt5V.

18、YDS 十52 笳士甲 470uFtxpl 220V图3.3电源电路原理图3.5元器件选择A1 、A2均用uA741或LM741 AD741 MC1741 CA741等型通用III 型运算放大器， A3用78L12型（12V、100mA塑封三端固定稳压集成电路。晶体管 VTI用C3355 2026 型微波三极管；G2用3DG8硅 NPN氐噪三极管，要求B> 150。VS用小型塑封单向可控 硅，女口 MCR100- I、BT169 2N6565型等。VD1 VD2用 IN4148 型硅开关二极管，VD4 VD7用 IN4001型硅整流二极管。天线Antenna用一根直径15mm长约150m

19、m的直漆包线或铁丝。高频扼流圈 L用IGI3901。H型卧式固定电感器，亦可用0.5mm漆包线在5mni圆柱上绕5匝脱模而制成空西华大学课程设计说明书说明书C3心线圈。CI选用品质高的瓷介微调电容器，C2 C5和C8均用CTI型瓷介电容器、C4 C6 C7和C9均用CDII 25V型电解电容器。RP1用WHdA型立式微调电位器，RP2 采用WS曲自锁式有机实芯微调电位器。R1R1O全部用RTX 1/8WM小型碳膜电阻器。HA用LQ46-88D型语音报警专用电喇叭。其外部只有电源引脚，接通电源后即可 发出"抓贼呀"的声音。SB用小型自复位常闭按钮开关，也可用 KW型小微动开关

20、（仅用 常闭触点）来代替。S2用小型单刀单掷开关。T用市售220V/ 15V、5W优质成品电源变 压器以确保长时问轻载运行不发热。F用带机装管座的BGX0.15A保险管。XP用普通交 流电二极电源插头。G可用10节普通干电池串联后供电，也可用小型固体蓄电地。3.6芯片资料3.6.1 电源芯片78M12管脚1 （Pin1）：输入；pin2 :输出；pin3 :公共端（GNDQ1沪 INPUT-VA4第 15 页图3.4 78M12的内部等值电路原理图TA76M12i3ELECTRICAL CHARACTERISTICS(Unless otherwise specified, V(| 19laiF

21、T =耳铀 mA, 0DC Tj C| = 0.33 戸FCquT = 0-1 戸F)CHARACTERISTICSYMBOLTESTCIRCUITTEST CONDITIONMIN.TYP.MAX.UNITOutput VoltageVOUT1Tj = 25X11.512.012,5VLine RegulationReg伽电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创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图3.5 78M12的电气特性g765362运放 uA7411 Offset nuB 12 - Inserting input3 - Non-invert

24、ing input4 - Vcc'Offset hu 126 - Output7 Vcc+9- N.C.图3.6 uA741管脚图西华大学课程设计说明书说明书riweningL-I O 冲 mIOrdJR10inputR5SflkLJID 卜tillOftgw ' 皿i丄oiisainull 2图3.7 uA741内部电路原理图第 19 页a西华大学课程设计说明书RS -H'-4.系统调试说明书购买元器件先把探头与主机部分分别制作好， 然后将焊接好的微波探头电路板和主 机电路板分别装入体积合适的两个绝缘盒内。探头装好后，检查无误，就可接通12V电源进行调试。因我们没有高

25、频测量仪器，所以用 500型万用表调试的方法。首先，测电 源电压12V是否稳定。调RP1同时用万用表测VT1发射极与基极对地电压，使发射极 电压大于或等于基极电压，这表明VT1已自激振荡了。此时发射极电压在I1.5V之间。 再微调电容C1使VTI集电极电压高于C3正端12V。然后，将万用表拨在直流10V 挡，接在OUT端。用手在天线边来回摆动，看万用表指针的摆动幅度是否达到+- 45V。 如幅度太小，应再反复细调 RP1和C1,必要时应适当增减天线 W长度一试。最后，调整 R4,使静态时OUT端电压为6V。主机一般只要元器件无损，安装正确，不需调试就能工作。实际使用时，将微波探头安装在需要警戒

26、的地方，如所保护物体上面、现场中央或室内天花板上等，注意探 测天线应与地面保持垂直。因微波探头可以探测到近距离的隔墙物体运动，故在特殊情 况下，可以安装成隔墙壁监控防盗形式。在室内安放探头时，还要避开吊扇。空调排气 口和窗帘等，以免外部气流使扇叶转动。窗帘飘动或使用空调时出现误报警。主机则放 置在值班室，其报警喇叭还可用导线引出主机盒，悬挂在传声良好的高处。由于主机的 输人阻抗很高，为防止外界杂波干扰，微波探头与主机之间的连线要选用双芯屏蔽线， 而不宜用普通导线连接。5.系统功能和指标参数5.1系统功能语音报警，断线报警功能。只要有人进入报警器的警戒范围，语音报警电路就会发出“抓贼呀”的声音。

27、为防止报警器被人为破坏，电路还具有断线报警功能和后备电源。即使微波探头和主机之 间的连接电缆被人为切断，电路也能正常工作报警。5.2系统的指标参数1. 微波频率：1000MHz2. 供电电源：AC220V （内置15V充电电池）3. 静态电流： 50mA报警电流： 250mA4. 抗干扰强度：1V/m （频率范围20MHZ-1000MHZ ）5. 工作温度/湿度：-25 C+ 65 C /可达相对湿度95%以上a西华大学课程设计说明书RS -H'-6.设计总结说明书6.1设计小结通过调试，本设计已基本达到所要求的指标参数。具有语音报警和断线报警功能。还有小型充电电池。该微波防盗报警器具有全方位无死角，系统结构简单，可靠性高， 成本低，实用效果良好。工作可靠、安全性能高、容易实现等特点。微波防盗报警器具 有独特的设计思想和简单的控制电路， 监控范围大，探测灵敏度高，具有15m的探测 距离，是一种应用前景看好、值得推广的新型防盗报警装置。6