一种家庭报警电路的制作方法

本发明涉及报警监控领域，特别涉及一种家庭报警电路。

背景技术：

现代化居住格局使家庭生活的安全问题显得尤为重要。当前，安全的防范及报警系统是确保住宅、住户安全的重要保障。现有很多防盗系统中基本上是基于视频监控，这种方式需要监控人员主动发现不法分子进而及时处理，不能够达到自动报警的目的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种家庭报警电路，用于实现自动识别及报警。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种家庭报警电路，包括设置在门外侧的用于监控门前人的红外信号的热释电红外传感器以及单片机，所述热释电红外传感器的输出端经过信号采集及处理电路后与单片机的输入端连接，所述单片机的输出端连接计时单元，用于对红外信号的持续时间进行计时；所述单片机输出端与报警单元连接，用于在红外信号持续时间大于设定阈值后驱动控制报警单元发出报警信号。

所述报警单元包括语音芯片，所述语音芯片内存中预先存储报警语音，在接收到单片机的控制信号后调取报警语音发出报警信号。

所述单片机分别与录音单元、存储单元连接，所述单片机在控制报警单元发出报警信号后开始控制录音模块启动录音并将录音数据存储在存储单元中。

所述单片机与时钟芯片连接，用于获取报警时间数据同时存储在存储单元中。

所述热释电红外传感器的窗口上设置干涉滤波片，用于滤除干扰光波。

所述热释电红外传感器的红外感应端前方安装有菲涅尔透镜，用于将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器上。

所述信号采集及处理电路包括信号放大电路、带通滤波电路、信号处理器，红外信号依次经信号放大电路、带通滤波电路、信号处理器后送入到单片机中。

所述信号处理电路包括运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源。

市电通过整流电路、滤波电路、稳压电路后与蓄电池连接，所述蓄电池的输出端、稳压电路的输出端通过切换电路分别为报警电路供电。

本发明的优点在于：通过自动识别的方式识别出风险然后通过语音发出报警，驱离可能的犯罪者，且识别准确、结构简单、实现成本较低。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明结构原理图；

图2为本发明信号采集及处理电路的结构图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

防盗报警就是在不法分子有入侵企图时就发出语音警告，增加其心理压力，使其主动离开。本发明系统就是基于这种思想，采用了atmel公司的at89s51单片机作为控制核心，以美国isd公司的isd1420作为语音芯片的一种新型家庭语音报警系统。

如图1、2所示，一种家庭报警电路，包括设置在门外侧的用于监控门前人的红外信号的热释电红外传感器以及单片机，热释电红外传感器的输出端经过信号采集及处理电路后与单片机的输入端连接，单片机的输出端连接计时单元，用于对红外信号的持续时间进行计时；所述单片机输出端与报警单元连接，用于在红外信号持续时间大于设定阈值后驱动控制报警单元发出报警信号。

不法分子在所防范区域内移动时会引起红外辐射变化。当其所辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器pis-209s的探测元上时，热释电红外传感器将输出电压信号，然后经信号采集及处理电路，经处理后向单片机输出高电平。单片机连接有计时单元，用于对接收到的红外信号高电平的时间进行计时，当达到及时时间后发出报警信号，当未达到计时时间，单片机不输出驱动信号至报警单元，这种方式可以有效的减少由于经过房门外侧而造成的误报警。

报警单元包括语音芯片，语音芯片内存中预先存储报警语音，在接收到单片机的控制信号后调取报警语音发出报警信号。单片机分别与录音单元、存储单元连接，单片机在控制报警单元发出报警信号后开始控制录音模块启动录音并将录音数据存储在存储单元中。单片机与时钟芯片连接，用于获取报警时间数据同时存储在存储单元中。时钟芯片用于获取世界时间，记录报警对应的时间信息。

由于不法分子一般在门外的时间相对较长，因此使用者可以结合自己家庭附近人流走动情况，通过键盘设置最佳的报警响应时间，以便对他们进行区分。通过与单片机连接的按键单元进行时间设置，当计时单元达到计时时间后才进行报警。设置完毕后，单片机将根据报警响应时间，对经过信号采集与处理电路的数字信号进行识别，判断是否启动报警。若红外信号持续时间达到设定时间，启动报警，则通过控制已存有报警内容的语音芯片对不法分子进行语音警告，然后重复播放若干次语音报警内容以警醒主人或周围的人，接着对现场进行录音，记录报警时间。同时可以通过键盘上的相应按键查询报警时间，报警时间会显示在液晶屏上。液晶屏设置在屋内侧门或墙上，单片机等控制电路可采用内嵌式设置在屋外侧的门、墙上。

热释电红外传感器的窗口上设置干涉滤波片，用于滤除干扰光波。热释电红外传感器的红外感应端前方安装有菲涅尔透镜，用于将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器上。人体具有约37℃的恒定体温，所以会发出波长约10μm左右的红外线。热释电红外传感器pis-209s就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。热释电红外传感器是一种新型敏感元件。制造热释电红外传感器的高热材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0.2～20μm。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。此滤波片只允许某些波长范围的红外光通过，而阻止灯光、阳光和其它红外光通过。实际使用中，热释电红外人体感应器前面必须安装菲涅尔透镜。菲涅尔透镜是一种由塑料制成的特殊设计的光学透镜，它可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器上，从而提高传感器的灵敏度，扩大监视范围。它可以产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元件要求信号不断变化的特性。传感器的两个反向串联的热释电元件轮流感受到运动物体，所以人体的红外辐射以红外脉冲的形式不断改变热释电元件的温度，使之输出一串脉冲信号，若人体在传感器前不动则不会有输出。

信号采集及处理电路包括信号放大电路、带通滤波电路、信号处理器，红外信号依次经信号放大电路、带通滤波电路、信号处理器后送入到单片机中。信号处理器包括运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源。其采用biss0001芯片实现。

热释电红外传感器pis-209s将输出电压信号，然后使该信号先通过一个由电阻电容组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为16hz，下限截止频率为0.16hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱(通常仅有1mv左右)，而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式(脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为0.1～10hz左右)，所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。经过通用集成运算放大器lm324两级放大后获得足够的增益，输出vo1信号给信号采集与处理单元电路。

信号放大器传出的信号vo1经红外传感信号处理器biss0001中的运算放大器op1前置放大后，由电容耦合给运算放大器op2进行二级放大，再经由电压比较器cop1和cop2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延迟时间定时器。输出信号经晶体管vt1后接单片机，输出信号vo2供其读取。

biss0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的cmos数模混合专用集成电路。它广泛应用于多种传感器和延时控制器，具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理。它内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰，同时内设时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调节范围宽。它有可重复触发和不可重复触发两种工作方式供选择。本电路引脚a与电源相连，使电路处于重复触发工作方式。在定时周期tx内，biss0001的输出为高电位，则晶体管vt1饱和导通，其集电极为低电位，将这一信号送到单片机；在tx结束时biss0001进入封锁周期ti，其输出端变为低电平，晶体管截止，其集电极为高电平。tx定时间隔可由biss0001的3脚和4脚上所接的电阻和电容来确定。

电路中采用at89s51作为cpu，用它的p0.0～p0.5与isd1420相接。在设计电路时isd1420的所有地址端、控制端必须可靠接高电平或低电平而不能悬空，否则可能出现停止播放的情况。话筒信号耦合电容与连接micref端到模拟地的电容要相同。要特别注意的是isd1420芯片的sp+、sp-端一定不要直接接地，只能接扬声器或者悬空。外接功放器时，采用单端输出，另一端接10μf到地或悬空，否则isd器件会损坏。

at89s51单片机是一款低功耗，高性能cmos的8位单片机，片内含4kb在线可编程(isp)的可反复擦写1000次的flash只读程序存储器。isd1420芯片待机时低功耗(0.5w)，放音电流15ma；放音时间20s，可扩充级联；可持续放音，也可分段录放，最小分段：20s/160段＝0.125s，可分段160段；录、放次数达10万次；断电信息存储，无需后备电池，信息可存储100年；不需要专用的编程器及语音开发器；高优先级录音，低电平或负边沿放音。其引脚中sp+、sp-为音频信号输出端，可以驱动8～16ω扬声器；mic为话筒输入端，可用驻极体话筒，通过电容耦合；micref为话筒输入参考端，若不用应悬空。

通常isd1420的驱动能力有限(0.5w)，直接接到扬声器上效果不太理想，若接1w以上的扬声器将发生失真。通常1w以下的扬声器可用lm386、d2283、d2822、mc34119及ta7368等芯片驱动。本电路选用1w以下的扬声器，用低电压通用集成功率放大器lm386作为扬声器的驱动芯片。1w～10w的扬声器用tda2003、la4440芯片驱动。

键盘采用4×4行列式；显示采用ht1621液晶显示驱动芯片，该驱动芯片是带32×4显存的多功能lcd驱动器，只需4条接口与控制器相连并可提供看门狗时钟。液晶显示屏除4位数字外，还有报警、火警、未准备、旁路、布防等多达16个汉字的内容，以构成直观的汉字显示。在设置设防点时显示监视点号、时间、设防标志等，在查询事故报警记录时显示日期、时分、事故点。同时利用ht1621液晶显示驱动芯片提供的看门狗时钟，实现对键盘系统崩溃时的自动复位，使键盘系统恢复工作。

本系统的电源由市电和备用蓄电池两部分组成。在正常情况下，市电通过整流、滤波、稳压后向报警系统提供直流电源，并且向蓄电池自动稳流充电。当市电出现故障，蓄电池自动投入使用，以保证报警系统能正常工作，同时向外界发送电源故障预警信息。蓄电池的输出端、稳压电路的输出端通过切换电路分别为报警电路供电。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。