专利名称：带电子钟的智能型多功能报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及信号装置中的报警装置，是一种响应两种或两种以上不同的意外或异常情况的报警器，包括夜盗和火灾报警等。本实用新型还涉及测时学中的电子计时器，是一种目视的时间或日期的指示装置，具体地说，是利用指示元件组合的重叠字符，例如利用多路传输技术的时间或日期等的指示装置。
目前已有各种类型的保安报警器，但大多只具备单一功能，如煤气报警器、火灾报警器、入侵报警器等。电子时钟通常也是单一功能的。由于这些报警器和时钟装置用途各不相同，而利用通常的设计难以有机结合，因此，要完成多种报警功能等通常就必须购置多个报警器同时使用，这不但给使用和维护带来困难，也增加了购买开支，不利于报警器的推广使用。
本实用新型的目的是提供一种具有多种异常情况报警功能，结构简单，同时带有时钟和时控功能的带电子钟的智能型多功能报警器。
本实用新型的技术解决方案是一种带电子钟的智能型多功能报警器，具有一个单片机电路，二——四组环境异常情况检测电路将检测到的信号经模／数转换器转换成数字信号，再送入单片机电路进行处理；单片机电路根据信号处理结果控制一个报警电路发出相应报警信号；一个显示电路与单片机电路相连接，一个输入键盘经一个串／并变换器与单片电路连接；一个电源电路分别为上述各电路提供所需电源。
本实用新型中的环境异常情况检测电路由气体与烟雾检测电路、入侵防窃检测电路、及温度检测电路所组成。
本实用新型中的入侵防窃检测电路采用远红外入侵检测电路或微波入侵检测电路或视频入侵检测电路。
本实用新型中的单片机电路接有保护电路，包括上电复位及死锁自复电路、掉电操作电路、内存防冲电路、及掉电检测电路。
本实用新型中的电源电路包括在电气连接上相互独立的模拟电源和数字电源。
本实用新型中的输入键盘上具有7个键，全为命令键，而无数字键。
本实用新型的优点是由于采用单片机作为中央运算控制单元，利用单片计算机技术将各类检测电路发出的信号全部转换成数字量，并与用软件组成的具有夏时制自动转换、闰年修正等功能的全自动电子钟相结合，通过数据运算、逻辑判别、延时定时及数字显示，从而达到了多功能化和智能化。能可靠地完成一氧化碳与烟雾监测、入侵防窃报警、自动开灯、火灾报警、全自动电子钟时间显示和日期显示、定时呼叫、闹钟、温度显示等。而且电路结构简单，成本低，易于生产制造、可靠性高，大大拓宽了使用范围。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型中采用的一种气体及烟雾检测电路结构示意图。
图2为本实用新型中采用的一种温度检测电路结构示意图。
图3为本实用新型中所采用的一种远红外入侵检测电路结构示意图。
图4为本实用新型中所采用的微机控制电路、报警电路、显示电路、输入键盘等结构示意图。
图5为本实用新型中采用的上电复位及死锁自复、掉电操作、内存防冲等保护电路结构示意图。
图6为本实用新型中采用的掉电检测电路结构示意图。
图7为本实用新型中采用的电源电路结构示意图。
图8为本实用新型中采用的软件的程序框图的一部分。
图9为本实用新型中采用的软件的程序框图的另一部分。
图10为定时器T0的中断服务程序框图。
图11为定时器T1的中断服务程序框图。
图12为可控硅交流开关电路结构图。
图1、2、3、4、5、6、7联合描述了本实用新型的一个实施例。图1所描述的气体及烟雾检测电路，是由气敏传感器QM－N5，运算放大器F2、F3(型号1／25G358)，光电耦合器BG10、BG11(型号1／2PC827)、电阻R24、R25、R26、R27、R28、R57、R68、R69，电容C28、C29、C41等所组成；气敏传感器QM－N5检测到的信号经一级直流放大后，电压增益约31dB，放大后的模拟信号再由双光电耦合器及运放F3组成的线性光耦合电路送入模／数转换器0809的采样端口IN3。图2描述的温度检测电路，是由温度传感器NST－1，运算放大器F4、F5(型号1／25G353)，光电耦合器BG12、BG13(型号1／2PC827)，电阻R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R70、R71，电容C30、C42等所组成；温度传感器NST－1所检测到的信号经桥式直流放大器放大后，电压增益约20dB，同样，放大后的模拟信号由双光电耦合器及运放组成的线性光耦合电路送入模／数转换器0809的采样端口IN4。图3描述的远红外入侵检测电路，是由远红外传感器P228，运算放大器F6、F7、F8(型号1／25G358)，光电耦合器BG14、BG15(型号1／2PC827)，三端开关元件WH8778，二极管D8，电阻R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50、R51、R52、R72、R73、R74，电容C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37、C38、C39、C43等所组成；远红外传感器检测到的信号经两级交流运算放大器后，电压增益约94dB，该放大器在静态时输出电压约为电源电压VS的1／2，有入侵信号时输出电压在1／2VS的上下范围内摆动；经放大后的模拟信号，也由双光电耦合器及运放组成的线性光耦合电路送入模／数转换器0809的采样端口IN5。由于上述模拟信号放大电路与单片机电路是不共地的，这对提高整个系统的抗干扰很大的作用。检测到的信号被放大到0－5V。
图4所描述的电路，其中心是8031单片机，当然，也可采用其他51系列单片机或性能类似的其他单片机；采用4K字节的EPROM(型号2732)作为程序存贮器，锁存器74LS373用来锁存总线上分时出现的数据地址信号。串／并行变换器74LS164用来将单片机8031发出的串行信号转变成并行信号以实现键盘扫描并给出LED数码管的段码。为了弥补单片机8031输出口的不足，扩展了一片74LS373作为8位数据输出口，用作LED的扫描移位。
8位模／数转换器0809用来将温度传感器、气敏传感器及热释远红外传感器的信号转变成数字量。
输出信号分别从P1.0；P1.1；P1.2经光电耦合器BG1、BG3(型号PC613)输出，反向放大后分别启动报警用警笛集成块CW9561或音乐集成块CW9300及定时开启远红外探测器，集成块CW9561和CW9300的具体引脚连接可参照通常接法。上述电路中还包括三极管BG4，继电器J，二极管D1，光电耦合器BG5(型号PC613)，电阻R1、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R71，及时基电路(型号1／2 556)等器件。
单片机8031的P1.4接死锁自复电路相应接点，P1.5接掉电操作电路，P1.7接键输入，P1.6开关K1选择接地或再经电阻R8接＋VC，P3.5经一非门接秒标记。XTAL1及XTAL2接由晶振HT、电容C2、C3组成的晶振电路。其它引脚接法可见图中描述。
本电路中键盘只有命令键而没有数字键，这是本电路的特点之一。数字的设定由命令键米键启动单片机8031的内部时钟T1，使之以每秒一位的速率从0→9翻动，再接一下命令键米，数字即被锁定，按第三下时，数字从高向低移动，整个设定过程类似于电子表的时间校准方式。
各命令键的使用功能如下A键复位键。
B键循环显示选择键，每按一次可完成从温度→月日→星期→时分的显示转换。
C键年份键。
D键月日时分键。每按一下分别显示某月某日某时某分。
E键远红外定时开启键。每按一下分别显示所设定的开启时刻和关闭时刻。
F键定时呼叫或闹钟设定键。与开关K1配合它可以显示需定时呼叫的月、日、时、分或闹钟起闹的时刻。
以上各键中除A键与B键不能用米键输入数字来变更内容外，其他各键均可用米键随时修改。
键盘电路中还有8个7407，4个75492，电阻R54、R57、R60、R61、R62、R63、R64、R65、R66、R67等。
继电器J还控制一个图12所示的可控硅交流开关电路，该电路由电阻R2，电容C1，指示灯D，熔断丝RD1，双向可控硅SCR等组成。
图5描述了保护电路中的上电复位及死锁自复、掉电操作及内存防冲电路。上述电路由集成电路IC1(型号556)、IC2(型号74LS123)、IC3(型号1／2 556)，晶体管BG6、BG7、BG8，二极管D2、D3、D4、D5、D6、D7，电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19，电容C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14，按钮A，及或门、或非门、与非门等组成。单片机8031的P1.4、P1.5、P2.5、P2.6、P2.7、PSEN、RST／VPD等引脚与电路中的相应接点连接。
掉电操作的工作过程为单片机8031的INTO端被负脉冲触发后从当前程序跳到掉电保护程序，在完成数据保护后由P1.5端发出低电平触发由另一半556时基电路组成的掉电操作电路，将备用电源3V通入单片机8031的RST／VPD端，以保证片内RAM数据不致丢失。如果是误触发，掉电操作电路会自动切断备用电源恢复正常供电。
上电复位及死锁自复的工作过程是单片机8031的P1.4端发出的是一定频率的方波。晶体管BG6、BG7分别在高低电平下导通，从而在电容C4、C5上产生电压，由二极管D2、D3加到1／2 556时基电路的P2.6脚。1／2 556时基电路接成电压比较器，如果系统运行时地址指针死锁，单片机8031的P1.4脚会停止输出方波，晶体管BG6或BG7必有一管截止，因此电压比较器翻转，由第5脚输出一低电平，由于电阻R14与电容C9的微分作用，负脉冲加入到第8脚。另一半556时基电路接成一单稳电路，负脉冲使单稳电路输出低电平反相后由电阻R5加入晶体管BG8，从而使系统复位。
内存防冲的工作过程是由于程序存贮器为4K字节，因此单片机8031的P2.5、P2.6、P2.7脚都是空脚。如果系统跑飞，地址指针必然会进入高位地址区，即P2.5、P2.6、P2.7脚总会有一脚产生高电平，经或非门后就会输出一低触发电平，为了防止在非取指周期，P2.5、P2.6、P2.7上可能出现高电平。本电路从8031的PSEN处取出信号使之与或非后的信号再经或门钳制，从而保证只有在取指周期出现的P2.5、P2.6、P2.7上的高电平才被确认为是跑飞信号。跑飞信号触发由74LS123组成的单稳电路，可使系统复位，以防地址指针冲刷片内RAM中的数据。
图6描述了保护电路中的掉电检测电路。其由光隔离管BG9，二极管WD，电阻R20、R21、R22、R23，电容C15，运算放大器F1(1／2 5G358)、集成电路IC4(1／2 556)等所组成。工作过程是光隔离管BG9取出交流市电半波滤波后将高电平加入到运算放大器F1的反相端，如果掉电，运放电压比较器翻转，使1／2 556时基电路组成的RS触发器触发并发出一负脉冲送到单片机8031的INTO端，从而使系统中断当前程序转入掉电保护操作。
图7描述了电源电路。其由变压器B，整流桥堆ZL1、ZL2、ZL3、ZL4，稳压块7805(三块)、7809、7812、7905，二极管D9、D10，电容C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C7等所组成，VM为模拟电源输出，VS为数字电源输出。模拟电源和数字电源两部分不共地，且采用两级稳压方式。为了消除电源干扰变压器初次级均加有静电屏蔽隔离层。
图12描述的可控硅交流开关由熔断器RD1，双向可控硅SCR、电阻R2，电容C1，指示灯D等所组成。
图8、图9、图10、图11描述了本实施例中所用的软件。其特点如下128个片内RAM作如下分配20H－22H共24个位单元全部作标志位。
栈顶为60H。
四个中断源是这样分配的T0中断源安排有电子钟程序，闰年判别程序，定时比较程序，A／D采样模数转换程序，以及远红外超限信号一分钟计数程序。
T1中断源安排有0→9循环置数程序及夜间自动开灯监控程序。
INTO外部中断源接掉电检测电路的失压信号。失压时它除了作好栈区清零，恢复栈顶外，并将地址指针沉淀在004DH处，以防冲撞RAM中数据。
1NT1外部中断源接夜间开灯时发出的单稳触发信号。K2在夜间开灯位置时，P1.0发出的低电平一方面使BG4导通，继电器吸合使交流可控硅开关导通；另一方面使BG5受光电二极管的激发而导通，从而发出单稳信号使1NT1中断当前程序跳入到自动开灯监控程序中。
在软件中还考虑到气敏元件在刚开启时有长达2－4分钟的不稳定状态。因此具有自动延时5分钟的功能。
考虑到红外元件在刚开启时有2分钟的不稳定状态，因此在定时到后还有2分钟的延时。
考虑到远红外元件只有三维方向监测(空间的长、宽、高)，而不能排除外界的瞬间干扰，因此本软件中增加了时间判别，也就是在监测到首次信号后立即开启T1定时器，以每0.1秒采样一次计，如果累计信号有10次以上，即表明历史信号与“当前信号”一致，因此为真，否则为假。这种四维监控方式可有效地防止偶发因素带来的干扰。
本软件中的闰年判别程序用年份除四方法判别。星期几程序用求星期公式来确定S＝(X－1)＋( (X－1)/4 )－( (X－1)/100 )＋( (X－1)/400 )＋C由于年、月、日与星期几之间是函数关系，因此不易出错，且可完成求任一年中某月某日为星期几的运算。
为了提高可靠性，A／D转换程序除了以每0.1秒采样一次信号的方式进行中断方式模数转换外，还具有中值滤波的功能。
本软件串行扫描程序采用分时方式对按键及LED数码管进行扫描，以实现键盘命令输入及LED数码显示。
全自动电子钟程序具有自动修正闰年，夏时制功能，某项功能的实现在于利用8031单片机中的软件资源。
本实用新型可做成悬挂式或台式，如果采用悬挂式，则可将按键与开关均组装在一个活动小盒内，以便从高处拉下来操作，操作完后松手即可将活动小盒送返钟体内。
权利要求1.一种带电子钟的智能型多功能报警器，其特征在于具有一个单片机电路，二-四组环境异常情况检测电路将检测到的信号经模/数转换器转换成数字信号，再送入单片机电路进行处理；单片机电路根据信号处理结果控制一个报警电路发出相应报警信号；一个显示电路与单片机电路相连接，一个输入键盘经一个串/并变换器与单片机电路连接；一个电源电路分别为上述各电路提供所需电源。
2.根据权利要求1所述的带电子钟的智能型多功能报警器，其特征在于环境异常情况检测电路由气体与烟雾检测电路、入侵防窃检测电路、及温度检测电路所组成。
3.根据权利要求2所述的带电子钟智能型多功能报警器，其特征在于入侵防窃检测电路采用远红外入侵检测电路或微波入侵检测电路或视频入侵检测电路。
4.根据权利要求1或2、3所述的带电子钟的智能型多功能报警器，其特征在于单片机电路接有保护电路，包括上电复位及死锁自复电路、掉电操作电路、内存防冲电路、及掉电检测电路。
5.根据权利要求1或2、3所述的带电子钟的智能型多功能报警器，其特征在于电源电路包括在电气连接上相互独立的模拟电源和数字电源。
6.根据权利要求4所述的带电子钟的智能型多功能报警器，其特征在于电源电路包括在电气连接上相互独立的模拟电源和数字电源。
7.根据权利要求1或2、3所述的带电子钟的智能型多功能报警器，其特征在于输入键盘上具有7个键。
8.根据权利要求4所述的带电子钟的智能型多功能报警器，其特征在于输入键盘上具有7个键。
9.根据权利要求6所述的带电子钟的智能型多功能报警器，其特征在于输入键盘上具有7个键。
专利摘要本实用新型公开了一种带电子钟的智能型多功能报警器。其具有一单片机电路，一组环境异常情况检测电路将检测信号经模/数转换器送入单片机电路，单片机电路再据此控制一报警电路发出报警信号；一显示电路与微机控制电路相连接，一输入键盘经一串/并变换器与单片机电路连接；一电源电路分别为上述各电路提供所需电源。具有烟气、入侵、火灾等报警功能，并能提供自动开灯、定时呼叫、时间和日期指示。
文档编号G08B19/00GK2119692SQ9221330
公开日1992年10月21日 申请日期1992年2月27日 优先权日1992年2月27日
发明者沈文炯 申请人:沈文炯