智能監控防盜報警系統技術特點分析與總結

　　智能防盜報警系統在維護國家、集體以及個人的財產安全上所發揮的作用越來越重要。因此，研究功能完善、性能穩定、操作方便的智能防盜報警系統越來越成為人們關注的焦點。

　　本文的設計主要基于遙控系統、紅外傳感器監測報警系統、單片機應用系統實現。

　　1 系統特點

　　系統功能包括遙控系統功能及監測報警系統功能兩部分。

　　遙控系統由遙控器待機/解鎖鍵、數字鍵、操作鍵和功能鍵四部分組成。遙控器在超過一定時間沒有任何操作時，遙控鍵盤將被鎖定，數碼管顯示也被關閉，遙控系統進入自動待機省電模式。這時，只有將兩個解鎖鍵同時按下才能將遙控鍵盤解鎖而重新正常工作。數字鍵包括數字0到9，用于報警電話號碼、密碼的輸入。

　　操作鍵包括上翻鍵、下翻鍵、清除鍵、返回鍵、選擇鍵、主頁鍵。操作鍵的選擇鍵能夠進行各級菜單和功能選擇;上翻鍵、下翻鍵能夠進行各級菜單目錄和報警電話薄循環瀏覽;返回鍵能夠退回上一級所選的子目錄，直到主頁;主頁鍵能夠在任何菜單狀態下直接返回主頁。

　　功能鍵包括菜單鍵、監測布防/撤防鍵、系統開機/關機鍵。功能鍵能夠實現監測報警系統的報警電話編輯、添加與刪除，密碼設置與修改，監測布防與撤防、系統開機與關機及短消息或者電話撥號遠程報警方式選擇。

　　遙控器發射的按鍵數據在軟件層進行了幀協議封裝，在硬件層進行了紅外發射、接收信號的調制解調，使遙控器能以較高可靠性進行無線數據傳輸，能夠進行多路遙控。只要相同的接收系統支持，便能進行多路遙控，因而可以方便地將諸多需遙控操作的設備用同樣的遙控器進行統一管理。

　　監測報警系統能夠并行實時監測及報警多路警情。警情定時采集頻率為1.67kHZ。各路警情能夠單獨監測、報警。因此，具有良好的并發處理及實時處理性能。紅外信號調制解調實現了抗光照、溫度等環境干擾，日夜警情監測?，F場報警電路在繼電器的控制下能夠發出高分貝的尖叫，以對盜竊者采取有效的制止措施。經過系統三總線技術擴展，監測報警系統擁有32K的數據存儲器、大量的外部擴展I/O口、液晶顯示等豐富的外設資源。擴展的32K外部數據存儲器能夠與智能防盜報警設備通信系統實現大容量信息的通信，因而為擴展警情圖像采集、存儲，GPRS彩信傳輸警情現場畫面功能提供了硬件系統支持。此系統具備快捷的遙控操作、方便的系統設置、可靠的警情監測、實時的多路報警、豐富的外設資源、靈活的擴展改裝等突出的特點。

　　2 系統硬件設計

　　本系統硬件設計包括遙控系統和監測報警系統的硬件設計。遙控系統硬件設計由電源電路，矩陣鍵盤掃描電路，待機、解鎖電路，紅外無線傳輸發射電路，數碼管顯示電路組成;監測報警系統硬件主要進行了系統各模塊警情監測、系統擴展、液晶顯示、現場報警、紅外遙控接收等模塊以及系統整體硬件電路的設計。

　　2.1系統硬件總架構

　　智能防盜報警設備由遙控系統、監測報警系統、單片機擴展系統、液晶顯示及報警通信系統五部分組成。系統硬件總體結構如圖1所示。

　　系統硬件結構體系

　　2.2紅外遙控模塊

　　紅外遙控器采用AT89C52RC單片機進行控制。硬件由遙控鍵盤掃描電路、單片機待機解鎖電路、電源電路、數碼管鍵值顯示電路、單片機最小系統電路以及紅外數據發射電路組成。

　　遙控器的工作原理主要包括：遙控鍵值由矩陣鍵盤掃描電路捕獲讀入;通過軟件消除按鍵抖動并對長按鍵復用進行識別;獲取鍵值后按照自定義的無線傳輸協議進行幀封裝;將幀信號進行38kHz調制;啟動發射程序發射紅外調制信號;遙控數據發送完成應答;將發射數據顯示至數碼管，并且進行重復發射數據識別和特別顯示;啟動遙控器進行空閑監視，計數超時則自動進入待機省電模式;等待解鎖中斷恢復正常工作。如圖2所示，遙控鍵盤掃描電路、遙控待機/解鎖電路、電源電路、數碼管鍵值顯示電路、單片機最小系統電路以及紅外發射電路組成了完整的遙控器電路。

　　紅外遙控模塊硬件電路圖

　　2.3系統擴展模塊

　　監測報警系統采用AT89C52RC單片機，片內擁有8KROM。本設計采用全譯碼方式編址，擴展了32K的數據存儲器RAM。擴展電路如圖3所示。

　　RAM存儲器擴展電路圖

　　此外，通過74LS573鎖存器擴展了大量的I/O口。為了節省邏輯門器件，在高32K字節地址中采用部分譯碼方式編址，部分譯碼由P2.6、P2.5、P2.4通過譯碼器74LS138進行地址譯碼。

　　2.4紅外收發模塊

　　紅外發射電源電路如圖4所示，其發射由信號端IRS控制，IRS為高電平時紅外發射管IR關斷，為低電平時IR導通發射紅外波。在IRS端加載38kHz方波信號便能對紅外發射波進行頻譜調制。38kHz調制方波采用硬件設計方案產生。由555定時器設計的多諧振蕩電路獲得。EN端控制方波信號的產生和停止。EN=1，電路正常工作，38KS端產生38kHz方波信號。EN=0，38KS端只輸出高電平。

　　紅外方波信號產生電路圖

　　紅外接收傳感器能夠感應紅外發射傳感器發射的紅外光，并產生對應的電信號。紅外接收模塊由紅外接收管、前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器、整形電路和輸出放大電路組成。由于紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此要增加高增益放大電路。紅外接收傳感器的電路如圖5所示，當紅外接收傳感器感應到經38kHz調制的紅外光波時輸出低電平，否則輸出高電平。

　　紅外信號接收電路圖

　　2.5傳感器信號處理

　　傳感器信號處理包括監測區域調節和多路并行實時監測。每個紅外發射傳感器以60張角發射紅外信號，當紅外接收傳感器在其發射區域時，能夠進行有效檢測?，F場環境中需要合理地分配傳感器發射和接收的位置。本設計通過用7420與門芯片對多路信號進行硬件并行處理，可以根據實際情況加入紅外發射和接收傳感器進行并行監測。加大監測區域和排除監測盲區。

　　警情信號由擴展的外部I/O讀入。外部I/O口的設計采用數據總線采集方案，端口地址與外部數據存儲器統一尋址，使用與外部數據存儲器同樣的指令來方便讀寫。每次讀寫為兩個指令周期，能快速實時地從擴展外部I/O讀入多路警情信號，并行采集到的警情數據通過位循環移位測試方式掃描多路警情信號。警情分析采用統計判決波消除毛刺，提高了監測可靠性。某路警情發生并觸發報警執行后，其它各路監測信號繼續實時掃描監測，并發性能良好。

　　3 系統軟件設計

　　系統軟件整體結構圖由遙控子系統和監測報警子系統組成。遙控系統軟件設計包括矩陣鍵盤按鍵捕獲掃描程序、鍵盤消抖和復用程序、紅外發射信號調制程序、休眠喚醒觸發及處理程序、按鍵顯示程序等。監測報警系統軟件設計包括中斷管理程序、紅外遙控接收程序、時鐘及延時管理程序、外擴I/O端口的位、字節讀寫程序、ME卡的NVRAM讀寫程序、警情監測程序、現場報警控制程序、遠程通信報警觸發程序、液晶顯示驅動程序、遙控操作調度程序等。

　　本系統涉及的中斷事件有遙控系統的待機、解鎖中斷、遙控紅外發射脈沖定時中斷、紅外信號方波調制定時中斷，以及監測報警系統的警情采樣中斷、紅外遙控接收中斷、UART通信接收中斷、UART通信發送中斷、開機、關機中斷等組成。

　　3.1紅外數據收發程序

　　本系統設計采用紅外傳輸技術，通過單片機定時器設計紅外38kHz調制載波，然后對遙控器和主控系統分別設計傳輸收發協議。收發協議定義流程圖如圖6所示。

　　紅外數據收發功能流程圖

　　3.2監測報警功能程序

　　圖7所示為監測報警系統的軟件流程圖。警情監測采用系統中斷最高優先級進行定時警情采樣，在初步監測到警情后采取干擾消除措施進一步分析，當確認警情發生后將該路警情登記到警情管理變量中。同時觸發現場報警和遠程報警。

　　監控報警功能程序流程圖

　　4 系統仿真

　　完整系統仿真電路由PROTEUS軟件設計。仿真電路能夠對除遙控發射調制解調電路和傳感器監測電路外的硬件設計方案和軟件設計方案進行測試和調試。系統整體仿真電路如圖8所示。

　　5 結束語

　　本文敘述了一個紅外遙控器和多路防盜監測報警系統的設計，此系統能夠實現遙控器對防盜監測報警系統報警電話的編輯、添加、刪除及全部刪除，短消息或電話撥打遠程無線報警方式選擇，防盜監測布防及撤防，系統啟動及關閉以及用戶操作權限的密碼管理功能。

　　報警、豐富的外設資源、智能的系統診斷、靈活的擴展改裝是本系統的主要優點。本系統在可靠性、穩定性、實時性、并發處理性、節能性等指標測試中均達到了滿意的效果，具備了運用于實際防盜報警場合的價值和最終面向產品開發的優勢。