热释电红外报警器的设计
文章编号 : 16732095X (2007) 0520072203
热释电红外报警器的设计
董吉虹 1 , 白 明 1 , 郎 培 1 , 解 峰 1 , 梁 为 2
(1. 天津理工大学 电子信息与通信工程学院 , 天津 300191; 2. LG电子 (天津 )电器有限公司 , 天津 300402)
摘 要 : 设计一种利用热释电红外传感器监测环境变化 ,进行无线信息传输进而完成报警功能的系统 ,主要用于家
居安全 ,探测有无外人闯入. 该系统方便、稳定 ,十分适合家庭财产安全的保护.
关键词 : 监控 ; 无线报警 ; 热释电红外 ( PIR)传感器 ; 红外报警器
中图分类号 : TP277 文献标识码 : A
Alarm system with pyroelectr ic infrared sensors
DONG Ji2hong1 , BA IM ing1 , LANG Pei1 , X IE Feng1 , L IANGW ei2
(1. School of Electronics Information and Communications Engineering, Tianjin University of Technology,
Tianjin 300191, China; 2. LG Electronics( Tianjin) Applian Cesco. L td, Tianjin 300402, China)
Abstract: A system has been designed to monitor the environment changes, and transm itwireless information and then com2
plete the alarm function, with a Pyroelectric Infrared Sensor. It is mainly for safety in the house, which detect that someone
breaks into or not. The system is convenient, stable and suitable for the protection of fam ily property.
Key words: monitor; wireless alarm; pyroelectric Infrared sensors; infrared alarm buzzer
随着社会的不断进步 ,电子技术的不断发展 ,人
们生活水平得到了很大的改善 ,许多高科技产品的
使用越来越成为家庭生活的主旋律 ,因此人们对自
己所处环境的安全需求就越来越高 ,特别是家居安
全 ,不得不时刻留意不速之客的光顾. 为此许多小
区、家庭都安装了报警系统 ,这有效的保证了居民的
人身财产安全. 在本文中 ,介绍一种利用热释电红外
传感器进行安全检测监控 ,并进行无线信息传输、报
警的系统的设计.
1 系统概述
该报警器主要由热释电红外传感器及其检测电
路、无线红外发射、接收模块、电话机、双音频拨号器
等组成. 热释电红外传感器是报警器设计中的核心
器件 , 它可以把人体的红外信号转换为电信号以供
信号处理部分使用 ;检测电路主要是把传感器输出
的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较 ,为报警功
能的实现打下基础 [ 1 ] . 无线红外发射、接受模块是无
线信号传输部分 ,防止信号传输被人为切断. 电话
机、双音频拨号器等则是该系统的报警部分.
该系统的设计思路如图 1所示.
图 1 系统设计框图
Fig. 1 System design diagram
收稿日期 : 2006210226.
第一作者 : 董吉虹 (1982— ) ,男 ,硕士研究生.
第 23卷 第 5期
2007年 10月
天 津 理 工 大 学 学 报
JO URNAL O F TIANJIN UNIVERSITY O F TECHNOLO GY
Vol. 23 No. 5
Oct. 2007
系统由人为启动 ,初始化时延迟一段时间 ,然后
进入警戒状态 ,检测在规定范围内是否有人活动 ,如
果发现有人则延迟 10 s后再检测 ,判断此人是否离
开 ,若此人离开了 ,则进入警戒状态 ,否则发出语音
警告 ,如“此地禁止有人停留 ,请速离开 ! ”,发出语音
警告后延迟 10 s再检测 ,如果此人还未离开 ,则启动
自动拨号系统 ,拨打事先存储的电话号码报警.
为达到良好的实际使用效果 ,系统须具有的功
能如下 :
1)延时启动功能. 启动报警器时 ,报警器将于
20 s后自动进入警戒状态 ,以便主人可以从容处理 ,
避免引起误报.
2)检测延时功能. 发现警戒区域有人后延迟
10 s,如果 10 s内此人还在该范围内 ,则报警. 能有
效的防止了误报.
3)保密功能. 电话号码、密码的修改必须经密码
判断确认无误后才能进行 ,系统关机亦须输入密码.
4)数据永久保存功能. 意外或人为断电 ,系统里
面设置的所有号码数据不会丢失.
5)简洁安装功能. 与日常通话功能互不干涉 ,可
安装在任意位置 ,不需改动电话机.
2 主要器件
2. 1 B ISS0001热释电红外传感信号处理集成芯片
B ISS0001是 CMOS数模混合结构的专用集成电
路 ,是目前应用最为广泛的热释电红外传感信号处
理集成电路之一 ,具有独立的高输入阻抗运算放大
器 ,可以与多种传感器匹配 ,进行红外信号预处理.
芯片内含有电压比较器、状态控制器、延迟电路定时
器、封锁时间定时器以及参考电压源等单元电路 ,与
热释电红外传感器及少量外围元件配合就可以构成
多种控制电路 ,常用于防盗报警器、自动门等各种自
动开关.
B ISS0001集成电路目前有 D IP - 16和 SO IC -
16两种封装形式 ,各管引脚说明如下 :引脚 A 为可
重复触发和不可重复触发选择端 ,当 A为“1”时 ,允
许重复触发 ;反之 ,不可重复触发. 引脚 Vo为控制信
号输出端. 由 VS的上跳变沿触发 ,使 Vo输出从低电
平跳变到高电平时视为有效触发. 在输出延迟时间
Tx之外和无 VS的上跳变时 ,Vo保持低电平状态. 引
脚 RR1、RC1 为输出延迟时间 Tx 的调节端 ,引脚
RC2、RR2为触发封锁时间 TI的调节端 , V ss为电源
负端 ,一般接 0 V. VREF为参考电压及复位输入端 ,一
般接 VDD ,接“0”时可使定时器复位. Vc为触发禁止
端 ,当 VC < VR 时 ,禁止触发 ,反之 ,允许触发. IB 为
运算放大器偏置电流设置端 ,经由 1 M左右的 RB接
VSS端. OUT1、OUT2 为第一、二级运算放大器输出
端 , 1 IN +、2 IN +为第一、二级运算放大器反相输入
端 , 1 IN +为第一级运算放大器同相输入端 [ 223〗.
2. 2 编码、解码芯片 PT2262 /PT2272
PT2262 /PT2272是 CMOS遥控三态编解码集成
电路 ,广泛应用在各种遥控电路上 ,典型产品有机车
防盗器、遥控收发组件. PT2262是发射芯片 , PT2272
是接收芯片. 二者必须配对使用 ,且振荡电阻必须符
合要求. PT2262 的 TE端是发射允许端 ,接低电平
时 , 17脚 DOUT端输出一串编码. 该串编码经过传播
从 PT2272的 14脚输入. 如果地址端密码一致 , VT
解码有效端输出高电平 ,数据端就会输出与 PT2262
发射端一致的电平信号 ,从而实现遥控功能 [ 4 ] .
对于编码 PT2262,A0 ～A5 共 6根线 ,为地址线 ;
而 A6 ～A11共 6根线 ,可作地址线又可作数据线. 若
解码器 A6 ～A11作地址线使用 ,则 A0 ～A11共 12根地
址线 ,每线都可以设置成“1”、“0”、“开路 ”3种状态
之一 ,因此 ,共有编码数为 312 = 531 441种. 但若解
码器的 A6 ～A11作数据线. 那么 ,这时的 PT2262 的
A6 ～A11可设置为“1”、“0”两种状态 ,而地址线只剩
下 A0 ～A5 共 6根 ,编码数为 729种.
设置地址端密码的原则是同一个系统的地址端
密码必须一致 ,不同系统可以根据不同的地址端密
码加以区分 [ 4 ] .
2. 3 双音频 /脉冲拨号器 UM 91210E
UM91210E为双音频 /脉冲拨号器 , 18 只引脚 ,
采用 CMOS工艺. 功耗很低且具有较高的噪声容限 ,
采用 3. 58 MHz晶振 ,具有很高的精确度和稳定性 ,
工作电压 2～5. 5 V,最大功耗 500 mW , 32位号码重
拨存储器 , 630 m s闪烁时间 ,可以选择通断比和工作
方式. 输入为 C1 、C2 、C3 、C4 、R1 、R2 、R3 、R4 键盘输入 ,
输出为音调正弦数字合成.
2. 4 M T8870模块
在电话报警过程中 , 使用 MT8870模块来监测
双音频拨号器拨号后对方摘机返回键 , 确认返回键
后再发放报警信息.
MT8870是 DTMF解码器 ,为 CMOS电路 ,D IP封
装. 它具有 DTMF信号分离滤波和译码功能 ,可直接
与 MCS - 51系列单片机接口. 其引脚说明如下 : IN +、
IN - 为运放的同、反相输入 , DTMF信号输入端 ; FB
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2007年 10月 董吉虹 ,等 : 热释电红外报警器的设计
为运放输出端 ,通过外部接入的反馈电阻可调节其
内部放大器增益 ; VREF为基准电压输出 ; IC为内部
连接点 ,应接至 VSS端 ; OSC I、OSCO 为振荡器输入、
输出 ,可外接 3. 58 MHZ晶振 ; EN 为数据输出控制
端 ,当它为高电平时允许输出数据 ; D1 ～D4 为数据
输出端 ; C ID 为延迟控制输出端 ; C I/GTO 为控制输
入端 /时间监测输出端 ; ECO 为初始控制输出端 ;
VDD 、VSS为正负电源 [ 526 ] .
2. 5 HL - 169B集成语音电路芯片
HL - 169B 是语音合成报警集成电路 ,它采用
COB黑软膏封装 ,系典型的 CMOS电路. 该器件属系
列产品 ,芯片内储存多种语音可供选用. HL - 169B
集成电路芯片自左向右 5个焊盘分别为 :电源负端
V ss;触发端 TG,高电平触发有效 ;振荡端 OSC,此端
应外接一只振荡电阻器和一只振荡电容器 ;输出端
OUT;电源正端 VDD
[ 2 ] .
3 系统设计及需考虑的问题
3. 1 系统的设计
本设计采用 89C51,系统设计框图如图 2所示.
图 2 系统硬件框图
Fig. 2 System hardware diagram
3. 2 设计时需考虑的问题
1)报警信号的准确性. 在实验中发现红外线控
头容易受干扰引起误报警 ,除在硬件上增加高频滤
波电容外 ,还要在软件中增加判断和鉴别报警信号
子程序 ,提高系统的可靠性. 在开发中采用 PT2262 /
2272作为编、解码芯片 ,采用无线收发模块传输信
号 ,避免了人为切断电线 ,破坏系统信号接收的隐患.
2)数据的存储和程序的监测. 为了在断电情况
下能保存电话号码和密码等数据 ,我们采用串行
EEPROM 25045,带 512个字节 ,并且带“看门狗 ”功
能. 如果程序无法在设定时间内使“看门狗 ”复位 ,能
及时使 PC指针复位 ,提高了系统的可靠性.
3)自动拨号的实现. 自动拨号电路采用十六选
一数据选择器 ,使用继电器矩阵单元电路代替手机
拨号. 我们在实验时先考虑用模拟开关实现拨号 ,这
样可以使线路功耗小、板子体积小 ;但实验证明 ,由
于模拟开关存在较大的接触电阻 ,无法正确可靠拨
号. 如果采用低接触电阻的音频开关矩阵 ,则成本太
高.
4 结 论
利用热释电红外传感器监测环境变化 ,进行无
线信息传输进而完成报警功能的设计方式 , 结构简
单、成本低 ,可以实现一点与多点之间的信息交流.
系统利用无线信息发送、接收的方式使整个报警过
程更加隐蔽 ,子机装备简洁 ,体积充分满足了小的特
点 ,可以装备在隐蔽的角落 ,单独为一体. 同时主机
组成元件也可以集中在一个相对小的版面上 ,安装
在电话机内部 ,或者别的物体里面 ,当然 ,需要电话
线的引入.
以上只是介绍了利用热释电红外线传感器监测
有无人闯入的情况 ,如果增添新的传感器 ,如温度、
湿度 ,则可以利用相同原理进行对温度、湿度的监
测 ,具有很强的可扩展性 ,有较高的使用价值.
参 考 文 献 :
[ 1 ] 刘舒祺 , 施国梁. 基于热释电红外传感器的报警系统
[ J ]. 国外电子元器件 , 2005 (3) : 18220.
[ 2 ] 陈有卿. 新颖集成电路制作精选 [M ]. 北京 :人民邮电
出版社 , 2005.
[ 3 ] 李 冰 ,姜 波 ,汪滨瑜. BZSS0001在热释电红外开关
上的应用 [ J ]. 应用技术 , 2006, 33 (2) : 31233.
[ 4 ] 陌尘编码解码芯片 PT2262 /PT2272作原理 [ J ]. 电子制
作 , 2004 (8) : 44244.
[ 5 ] 李玉忠. 双音多频译码器 MT8870的应用技巧 [ J ]. 无
线电 , 2001 (6) : 40240.
[ 6 ] 马兴兵 , 杨鼎才 , 易小葱 ,等. 一种新型热释电红外无
线监控电话报警系统 [ J ]. 现代电子技术 , 2004, 172
(5) : 83285.
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天 津 理 工 大 学 学 报 第 23卷 第 5期
热释电红外报警器的设计
