如下图 图方案框图 第二章系统的总体方案论证与设计 前面我们讨论了报警系统的构成及其发展趋势，本章我们将对远程红外报警系 统的各个部分进行论证，进行系统的总体设计。 系统设计方案的论证 监控传感器的选择 监控传感器是用来探测入侵者的入侵行为。需要防范入侵的地方很多，可以 是些特定的点线面，甚至是整个空间。监控传感器是种物理量的转化装 置，通常把压力震动声响光强等物理量转换成易于处理的电量电压电 流电阻等。再经过后面的信号处理器把传感器转化的电量进行放大滤波 整形处理，使它能成为种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。凡是温度超 过绝对的物体都能产生热辐射，而温度低于的物体产生的热辐射光谱 集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任何物体由 于本身的物理和化学性质的不同本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离 也不尽相同，通常分为三个波段。 近红外波长范围中红外波长范围远红外波长范围 人体辐射的红外光波长，其中占，峰值波长在 。下面分别介绍被动式红外探测器和主动式红外探测器。 方案被动式红外探测器 在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是 恒温动物，红外辐射也最为稳定。我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发 射任何能量而只被动接收探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适 应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，旦有人体 红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。 被动红外入侵探测器形成的警戒线般可以达到数十米。 被动式红外探测器主要由光学系统热传感器或称为红外传感器及报警 控制器等部分组成。红外传感器的探测波长范围是，人体辐射的红外峰 值波长约为，正好在范围以内。 被动式红外探测器根据其结构不同警戒范围及探测距离的不同，大致可以 分为单波束型和多波束型两种。单波束采用反射聚焦式光学系统，利用曲面 反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的探测器境界视场 角较窄，般在以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离 控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊通道以及封锁门窗和围墙。多波束 型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用红外塑料透镜多层光束结构的菲 涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料次成型，若干个小透镜排列在个弧面上。 警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体警戒。 菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边较少。因为人脸部膝部 手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。下边透镜较少，是因为人体下部红 外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。多波束型的警戒视场角 比单波束型大得多，水平可以大于，垂直视场角最大也可以达到，但作用 距离较近。所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有 人在透镜视场内走动就会报警。 红外光穿透力差，在防范区内不应有高大物体，否则阴影部分有人走动将不能报 警，不要正对热源和强光源，特别是空调和暖气。否则不断变化的热气流将引起 误报警。为了解决物品遮挡问题，又发明了吸顶式被动红外入的阳台封锁等等。 主动式红外探测器有单光束双光束四光束之分。以发射机与接收机设置的位 置不同分为对向型安装方式和反射式安装方式，反射型安装方式的接收机不是直 接接收发射机发出的红外光束，而是接收由反射镜或适当的反射物如石灰墙 门板表面光滑的油漆层反射回的红外光束。当反射面的位置与方向发生变化或 红外发射光束和反射光束之被阻挡而使接收机无法接收到红外反射光束时发出 报警信号。当使用较多的探测器进行防范布局时应该注意消除射束的交叉误射。 综合考虑被动式红外传感器探测性能好易于布防价格便宜，本设计采用被动 式红外传感器，也就是热释电传感器。 微控制器的选择 在选择微控制器的时候，主要需要考虑处理器的速度，要实现的功能， 和的大小，端口类型和数量，编程语言以及功耗等。 方案基于的嵌入式系统。这种方案中我们可以使用现有的操作系统 Ⅱ，在系统的基础上进行应用程序的开发。由于处理器的功能 强大，资源丰富，因此使用这种方案可以使系统功能近乎完美，而且由于使用了 操作系统，应用程序的设计会变的简单可靠。但是这种方案成本较高，同时使用 的嵌入式操作系统也会占用部分额外的硬件资源，这样会大大的提高开支。目 前情况下，我们不考虑这种方案。 方案二采用常用的单片机作为核心控制器，此单片机的内部存储器 和程序存储器及其引脚资源，基本上能实现设计指标，并且价 格便宜，参考资料很多。完成本设计的控制功能，常用的单片机完全可 以满足要求，并且成本更加低廉。因此综合考虑选用方案二。 无线通道方案的选择 目前的无线通道的数据传输实现主要分为两种，种是通过专用网进行数据 传输，如射频数传电台和无线局域网种是通过公共无线通 信网络，如网络的成熟度高，覆盖面较广，因而网络被选 为该无线通道总体方案的通信基础。而基于网络的数据传输通常有三 种方式，种是基于短消息的数据传输，第二种是基于种以电路交换 为基础的传输方式的数据传输最后就是通过，因 特网协议方式传输数据。下面对三种基于网络的无线数据传输方式 的各自特点作简单的介绍。 方案基于短消息的数据传输 基于短消息的数据传输是通过短消息作为数据传输的载体，利用指令将短消息 读出并将信息还原，这样就完成次数据通信。基于短消息的数据传输方式的特 点是资费较低，组网使用方面，但数据容量较低字节。短消息数据传输 方式特别适合于小数据量且中低采集频率的无线监控系统使用。 方案二基于方式的数据传输 基于方式的数据传输是利用的与传真相同传输方式。通 过指令来进行数据拨号，等待数据连接建立后，只需将Ⅱ码数据送入通 信模块既可。通信模块会按照设定好的通信协议默认为将数传出，目 标机接到数据呼叫后，送出应答信号，然后便可按照相同协议接收Ⅱ码信息。 基于的数据传输方式数据传输安全实时性好数据传输量大，但主要是 成本较高，适合与要求可靠性很高且海量数据传输的系统中。 方案三基于的数据传输方式 基于的数据传输方式是系统独有的，因为是在网络基 础上新增两个节点和而形成的移动分组数据网络。由于数据 传输的基础是协议的转换。实时性较好，缺点就是终端开发成本高， 使用复杂度教高因为涉及到复杂的组网方案。 根据目前大部分系统的需求并综合以上方案的优缺点，选择基于网络的短信 息的数据传输来做为我设计的红外远程报警系统的无线通道。 系统的总体设计方案 前面已经对远程红外报警系统主要模块的方案进行了论证和比较，并确定了 各个部分的总体设计思路。综合以上考虑，本设计总体设计框图如图所示。 图远程红外报警系统总体设计方案 热释电探测电路将检测到入侵者的入侵行为，并将其转换成单片机能够识别的开 关量信号。单片机系统对输入信号进行判断和处理，当系统处于报警开启状态时， 如果单片机判断出热释电探测电路送来的检测信号，单片机将通过报警电路进行 就地报警，给犯罪分子以威慑，吓跑入侵者。与此同时，单片机采用命令通 热释电 探测电路 单片机最小系统 无线传输电路 电平转 换电路 卡 报警电路 目录 摘要 第章绪论 远程安防系统的构成 远程安防系统现状及发展趋势 第二章系统的总体方案论证与设计 系统设计方案的论证 监控传感器的选择 微控制器的选择 无线通道方案的选择 系统的总体设计方案 第三章系统的硬件电路设计 红外探测电路设计 单片机最小系统设计 模块及其外围电路设计 报警电路设计 电源电路设计 第四章系统的软件部分设计 模块的编程 串行口的编程及串口中断服务程序流程 系统的主程序设计 第五章结论与展望 致谢 参考文献 附录基于远程安防系统整体电路图 附录软件程序清单 第章绪论 随着社会的进步和科学的发展，人们的工作生活和通讯信息的关系日益 紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了 挑战，社会技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早 已不只是物理空间，更为关注的是个安全方便舒适的居家环境。家居智能化 技术起源于美国，它是以家为平台进行设计的。智能家居控制系统是以以太 网现场总线公共电话网无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技 术平台，现场总线为应用操作平台，构成个完整的集家庭通信家庭设备自动控 制家庭安全防范等功能的控制系统。 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术网络技术控制技术和 集成技术建立个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来 提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。大型的智能家居控制系统通常由系 统服务器家庭控制器各种模块各种路由器电缆调制解调器头端设备 交换机通讯器控制器无线收发器各种探测器各种传感器各种执行机构 打印机等主要部分组成。这里由于时间问题，就不做复杂的家居控制系统设计，对 其中项远程红外报警系统做主要设计。目前，我们已基本上摆脱了手持武器 瞪大眼睛的人力机械防守手段，科技强兵靠现代技术武装自己，提高安全防范 的可靠性和效率，其中防盗报警系统是安防系统中应用最广泛的手段之。其独特 的功能是其它安防手段所无法比拟的。 本设计是个基于模块的远程控制系统，就是 电信全球通,全球移动通信系统亦称泛欧数字式移 动通信系统,是个根据欧洲电信标准协会出版的技术规范建造的国际无 线蜂窝网。模块，是将射频芯片基带处理芯片存储器功放器件等 集成在块线路板上，具有的操作系统射频处理基带处理并提供标准 接口的功能模块。本设计是种利用手机短信息实现对远程监控设备如交通路灯， 家庭里的门锁家用电器可视对讲报警装置等进行智能控制或信息采集交流的 设计思路。系统的开发基于短信息技术自动控制技术计算机技术数字通信技 术及加密技术，系统利用相关的网络计算机系统和控制器，以短信息为基本控制 指令和数据信息传送方式，实现手机无线遥控和数据传送，通过专设的短信控制中 心和服务中心，为远程监控设备提供全方位的数字化服务。本设计就是用单片机控 制模块采集和控制远程设备信息的无线通信控制系统。本设计采用模块化设计， 整个系统由模块控制模块电源模块和外围模块组成，系统的整体方案框图 如下图 图方案框图 第二章系统的总体方案论证与设计 前面我们讨论了报警系统的构成及其发展趋势，本章我们将对远程红外报警系 统的各个部分进行论证，进行系统的总体设计。 系统设计方案的论证 监控传感器的选择 监控传感器是用来探测入侵者的入侵行为。需要防范入侵的地方很多，可以 是些特定的点线面，甚至是整个空间。监控传感器是种物理量的转化装 置，通常把压力震动声响光强等物理量转换成易于处理的电量电压电 流电阻等。再经过后面的信号处理器把传感器转化的电量进行放大滤波 整形处理，使它能成为种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。凡是温度超 过绝对的物体都能产生热辐射，而温度低于的物体产生的热辐射光谱 集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任何物体由 于本身的物理和化学性质的不同本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离 也不尽相同，通常分为三个波段。 近红外波长范围中红外波长范围远红外波长范围