基于光纤传感的门窗报警设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于光纤传感的门窗报警设备，其包括单片机主控装置、光纤传感装置和报警装置；其中，光纤传感装置包括正交平面反射镜组、光发射电路、光发射模组、光接收模组、光接收电路和光强状态判决电路；正交平面反射镜组对应设置在光发射模组的预设发射光路以及光接收模组的预设接收光路上；光发射电路安装在光发射模组上；光接收电路安装在光接收模组上，光强状态判决电路与光接收电路电连接；单片机主控装置分别与光发射电路、光强状态判决电路和报警装置通讯连接。本发明不仅具有较强的抗磁性干扰能力，还可通过报警装置模拟人声播放报警语音，营造房屋内有人的真实感，增强对盗贼的吓阻作用，可以更好地保障人们的人身及财产安全。
【专利说明】基于光纤传感的门窗报警设备
【技术领域】
[0001]本发明涉门窗报警设备领域，具体涉及一种基于光纤传感的门窗报警设备，其通过判断光信号的光强状态来监测门窗的安全状况并实现报警。
【背景技术】
[0002]随着经济水平及生活水平的逐渐提高，人们对于所处的家居环境，尤其是涉及人身及财产安全方面的环境，予以了更高程度的重视。另外，随着城市化的推进，社会人口的流动性大大增加，社会治安问题日趋复杂，这给人们的人身及财产安全带来了很多不确定的因素。因此，人们开始在家庭、办公室等居住环境中安装防盗系统，以确保自己和家人的人身及财产安全。
[0003]安装防盗门和防盗窗是较为传统的防盗方案，通过安装屏障，直接将室内环境与室外环境隔离，从而保障室内环境的安全。但这种方案在实际应用中不仅影响了建筑的美观而且暴露出了较大的安全隐患，如阻碍火灾逃生，还为盗贼提供了攀爬条件等。
[0004]电子门窗报警设备是除了防盗门和防盗窗之外的另一种较为常见的防盗方法。市面上的门窗报警设备主要是以干簧管为核心元件。干簧管内封装有两个相距仅有几微米的可磁化簧片，在外加磁场的作用下，两个簧片的触点部位被磁化成为异性磁极而互相吸引接触形成通路，从而触发警报。干簧管虽然在磁铁的配合使用下可以检测门窗的关闭和打开状态，但同时也存在易受磁性干扰的缺陷，容易造成安全隐患。盗贼在室外可用强磁铁干扰室内的干簧管报警设备，从而破坏其报警功能。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术中电子门窗报警设备易受磁性干扰，容易造成安全隐患的技术问题，提供一种抗磁性干扰能力强且更加安全的基于光纤传感的门窗报警设备。
[0006]本发明提出的一种基于光纤传感的门窗报警设备，其包括单片机主控装置、光纤传感装置和报警装置；其中，光纤传感装置包括正交平面反射镜组、光发射电路、光发射模组、光接收模组、光接收电路和光强状态判决电路；
[0007]所述正交平面反射镜组对应设置在所述光发射模组的预设发射光路以及所述光接收模组的预设接收光路上；
[0008]所述光发射电路安装在所述光发射模组上，用于产生光信号，并将所述光信号发射至所述正交平面反射镜组中；
[0009]所述光接收电路安装在所述光接收模组上，用于接收所述正交平面反射镜组反射的光信号；
[0010]所述光强状态判决电路与所述光接收电路电连接，用于根据所述光接收电路接收的光信号判断所述光信号的光强状态；
[0011]所述单片机主控装置分别与所述光发射电路、光强状态判决电路和所述报警装置通讯连接，用于驱动所述光发射电路产生光信号，并根据所述光强状态判决电路判断得出的光强状态，控制所述报警装置报警。
[0012]进一步，所述正交平面反射镜组包括反射面互成90°角的第一平面反射镜和第二平面反射镜，所述第一平面反射镜用于接收所述光发射电路发射出的光信号，并反射至所述第二平面反射镜；所述第二平面反射镜用于将所述第一平面反射镜反射来的光信号反射至所述光接收电路。
[0013]进一步，所述光发射模组包括光发射基座、以及固定在所述光发射基座上并且按所述预设发射光路依次设置的可动光纤、固定光纤和光发射凸透镜；所述可动光纤的第一端与所述光发射电路实现光传输连接，其第二端与所述固定光纤连接，且在发生振动时其第二端可相对于所述固定光纤发生偏移；
[0014]所述光接收模组包括光接收基座、以及固定在所述光接收基座上的光接收凸透镜，所述光接收凸透镜设置在所述预设接收光路上。
[0015]进一步，所述光发射电路包括发光二极管、发射端运放、发射端第一电容、发射端第二电容、发射端第一电阻、发射端第二电阻、发射端第三电阻、发射端第四电阻；
[0016]所述发光二极管与所述可动光纤的第一端实现光传输连接，用于产生并发射光信号;
[0017]所述发射端运放正极连接电源同时通过所述发射端第一电容接地，负极接地，正相输入端通过发射端第一电阻与所述单片机主控装置通讯连接，反相输入端通过所述发射端第二电阻接地，输出端通过所述发射端第三电阻连接反馈至反相输入端，同时输出端还与所述发光二极管的阳极连接；
[0018]所述发光二极管阴极接地，所述发射端第二电容和发射端第四电阻分别并联在所述发光二极管两端。
[0019]进一步，所述光接收电路包括光电二极管、接收端第一运放、接收端第二运放、接收端第一电容、接收端第二电容、接收端第一电阻、接收端第二电阻、接收端第三电阻、接收端第四电阻、接收端第五电阻、接收端第六电阻和接收端第七电阻；
[0020]所述光电二极管用于接收所述正交平面反射镜组反射的光信号，其阴极连接电源，阳极通过所述接收端第一电阻接地；
[0021]所述接收端第一运放的正极连接电源，负极接地，正相输入端通过所述接收端第一电容、接收端第二电阻连接至所述光电二极管的阳极，反相输入端通过所述接收端第三电阻接地，输出端通过所述接收端第四电阻反馈至反相输入端；
[0022]所述接收端第二运放的正极连接电源，负极接地，正相输入端通过所述接收端第五电阻、接收端第二电容连接至所述接收端第一运放的输出端，反相输入端通过所述接收端第六电阻接地，输出端通过所述接收端第七电阻反馈至反相输入端，同时输出端还与所述光强状态判决电路电连接。
[0023]进一步，所述光强状态判决电路包括稳压二极管、判决端运放、判决端电容、判决端第一电阻、判决端第二电阻、判决端第三电阻；
[0024]所述判决端运放的正极连接电源，负极接地，正相输入端通过所述判决端第一电阻、判决端电容与所述接收端第二运放的输出端电连接，反相输入端通过所述判决端第二电阻连接电源同时通过判决端第三电阻接地，输出端与所述稳压二极管阴极连接，同时输出端还与所述所述单片机主控装置通讯连接；所述稳压二极管阳极接地。
[0025]进一步，所述报警装置包括用于录制及播放报警语音的语音录放电路和用于指示光路校准的指示灯驱动电路，所述语音录放电路和指示灯驱动电路分别与所述单片机主控装置通讯连接；所述单片机主控装置根据所述光强状态判决电路判断得出的光强状态，控制所述语音录放电路报警；所述单片机主控装置还根据所述光接收电路进行校准时的光信号接收情况，控制所述指示灯驱动电路的指示灯点亮或熄灭。
[0026]进一步，还包括操控装置，所述操控装置包括光路校准开关、语音录制开关和语音选择开关，三者分别与所述单片机主控装置通讯连接；
[0027]所述单片机主控装置通讯连接还根据光路校准开关的开关情况，控制所述指示灯驱动电路的指示灯点亮或熄灭；和根据所述语音录制开关的开关情况，控制所述语音录放电路的语音录制；以及根据所述语音选择开关的选择情况，控制所述语音录放电路播放对应的报警语音。
[0028]进一步，所述光发射电路、光发射模组、光接收模组、光接收电路、光强状态判决电路、报警装置和单片机主控装置均设置于一主机上，所述主机用于安装在门窗上；所述正交平面反射镜组用于安装在所述门窗的外框上。
[0029]进一步，所述主机设置有电池槽，且安装有电源开关及复位按钮，所述电池槽用于安装作为电源的电池，所述电源开关接于所述电池与所述光强状态判决电路、光接收电路、光发射电路、报警装置以及单片机主控装置的电连接通路上，用于控制所述电池对外供电；所述复位按钮与所述单片机主控装置通讯连接，用于实现所述单片机主控装置的复位操作。
[0030]有益效果:本发明提出的基于光纤传感的门窗报警设备，通过光发射电路产生光信号，并将所述光信号发射至正交平面反射镜组中；通过光接收电路接收所述正交平面反射镜组反射的光信号；并通过光强状态判决电路根据光接收电路接收的光信号判断所述光信号的光强状态并传输至单片机主控装置；当门窗被打开时，所述接收电路接收的光信号的强度将发生变化，所述单片机主控装置将控制所述报警装置报警。本发明利用光纤传感来实现门窗报警，抗磁性干扰能力强且更加安全。
[0031]此外，本发明还可通过报警装置模拟人声播放报警语音，营造房屋内有人的真实感，增强对盗贼的吓阻作用，可以更好地保障人们的人身及财产安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明提出的基于光纤传感的门窗报警设备实施例的整体设备结构示意图。
[0033]图2是本发明提出的基于光纤传感的门窗报警设备实施例的整体电路结构示意图。
[0034]图3是图1中光发射模组及光接收模组的结构示意图。
[0035]图4是图2中光发射电路的具体电路结构示意图。
[0036]图5是图2中光接收电路的具体电路结构示意图。
[0037]图6是图2中光强状态判决电路的具体电路结构示意图。
[0038]图7是图2中报警装置的语音录放电路的具体电路结构示意图。
[0039]图8是图2中报警装置的指示灯驱动电路的具体电路结构示意图。
[0040]图9是图2中操控装置的具体电路结构示意图。
[0041]图10是本发明提出的基于光纤传感的门窗报警设备实施例的整体工作流程示意图。
[0042]图1和图3中:10_主机,11-光发射基座，12-可动光纤，13-固定光纤，14-光发射凸透镜，15-发光二极管，16-光接收基座，17-光接收凸透镜，18-光电二极管，20-正交平面反射镜组，21-第一平面反射镜，22-第二平面反射镜，30-电池槽，31-光路校准开关，32-语音录制开关，33-语音选择开关，34-电源开关，35-复位按钮，36-驻极体话筒，37-扬声器，38-光路校准指示灯。
【具体实施方式】
[0043]为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。
[0044]本实施例提出的基于光纤传感的门窗报警设备，其包括单片机主控装置、光纤传感装置和报警装置；其中，光纤传感装置包括正交平面反射镜组、光发射电路、光发射模组、光接收模组、光接收电路和光强状态判决电路。
[0045]请参阅图1，本实施例中，所述光发射电路、光发射模组、光接收模组、光接收电路、光强状态判决电路、报警装置和单片机主控装置均设置于一主机10上，该主机10用于安装在门窗上(本实施例中“门窗”是指门或者窗的统称，可单独指门或者单独指窗)；所述正交平面反射镜组(在图1中用标号20示出)用于安装在所述门窗的外框上(该门窗的外框固定在墙壁上)。
[0046]同时，所述正交平面反射镜组对应设置在所述光发射模组的预设发射光路以及所述光接收模组的预设接收光路上。
[0047]所述光发射电路安装在所述光发射模组上，用于产生光信号，并将所述光信号发射至所述正交平面反射镜组中。
[0048]所述光接收电路安装在所述光接收模组上，用于接收所述正交平面反射镜组反射的光信号。
[0049]所述光强状态判决电路与所述光接收电路电连接，用于根据所述光接收电路接收的光信号判断所述光信号的光强状态。
[0050]所述单片机主控装置分别与所述光发射电路、光强状态判决电路和所述报警装置通讯连接，用于驱动所述光发射电路产生光信号，并根据所述光强状态判决电路判断得出的光强状态，控制所述报警装置报警。
[0051]本实施例提出的基于光纤传感的门窗报警设备，通过光发射电路产生光信号，并将所述光信号发射至正交平面反射镜组中；通过光接收电路接收所述正交平面反射镜组反射的光信号；并通过光强状态判决电路根据光接收电路接收的光信号判断所述光信号的光强状态并传输至单片机主控装置；当门窗被打开时，所述接收电路接收的光信号的强度将发生变化(该强度变化主要包括强度变小，或强度变为0，即接收不到光信号)，所述单片机主控装置将控制所述报警装置报警。本实施例利用光纤传感来实现门窗报警，抗磁性干扰能力强且更加安全。
[0052]为了更好地实现本实施例的目的，本实施例还对各个组件做了进一步优化，具体如下:
[0053]请继续参阅图1，所述正交平面反射镜组包括反射面互成90°角的第一平面反射镜21和第二平面反射镜22，所述第一平面反射镜21用于接收所述光发射电路发射出的光信号，并反射至所述第二平面反射镜22 ;所述第二平面反射镜22用于将所述第一平面反射镜21反射来的光信号反射至所述光接收电路。
[0054]请参阅图2，本实施例中，单片机主控装置主要包括单片机及其外围电路，所述单片机具体可采用STC12C5A60S2单片机，所述外围电路包括图2中的晶振(所述晶振连接在单片机的XTALl和XTAL2引脚上)、电容Cl和电容C2等基本元件；如图2中，所述光发射电路连接在所述单片机的Pl.0 口上，所述光强状态判决电路连接在所述单片机的Pl.1 口上。
[0055]请参阅图3，所述光发射模组包括光发射基座11、以及固定在所述光发射基座11上并且按所述预设发射光路依次设置的可动光纤12、固定光纤13和光发射凸透镜14 ;所述可动光纤12的第一端与所述光发射电路(具体地，与发光二极管15)实现光传输连接，其第二端与所述固定光纤13连接，且在发生振动时其第二端可相对于所述固定光纤13发生一定幅度的偏移，使耦合入固定光纤13中的光信号的强度发生变化，因而光接收电路接收到的光信号强度也是变化的，所述光强状态判决电路判断出该光强状态，并将其传输至所述单片机主控装置，由所述单片机主控装置控制所述报警装置报警。
[0056]所述光接收模组包括光接收基座16、以及固定在所述光接收基座16上的光接收凸透镜17，所述光接收凸透镜17设置在所述预设接收光路上。图1中位于光接收凸透镜17左侧的光电二极管18用于将光信号转化成电信号。
[0057]请参阅图4，所述光发射电路包括发光二极管Dl、发射端运放ARl、发射端第一电容C11、发射端第二电容C12、发射端第一电阻R11、发射端第二电阻R12、发射端第三电阻R13、发射端第四电阻R14。
[0058]所述发光二极管Dl与所述可动光纤12的第一端实现光传输连接,用于产生并发射光信号。
[0059]所述发射端运放ARl正极连接电源VCCl同时通过所述发射端第一电容Cll接地，负极接地，正相输入端通过发射端第一电阻Rll与所述单片机主控装置通讯连接，反相输入端通过所述发射端第二电阻R12接地，输出端通过所述发射端第三电阻R13连接反馈至反相输入端，同时输出端还与所述发光二极管Dl的阳极连接。
[0060]所述发光二极管Dl阴极接地，所述发射端第二电容C12和发射端第四电阻R14分别并联在所述发光二极管Dl两端。
[0061]本实施例中，发光二极管Dl与图1中发光二极管15对应；发射端第一电容Cll的作用是为发射端运放ARl进行滤波；发射端第四电阻R14的作用是限制通过发光二极管Dl的峰值电流，以保护发光二极管Dl ;发射端第二电容C12的作用是吸收干扰脉冲，防止误报。
[0062]请参阅图5，所述光接收电路包括光电二极管D2、接收端第一运放AR2、接收端第二运放AR3、接收端第一电容C21、接收端第二电容C22、接收端第一电阻R21、接收端第二电阻R22、接收端第三电阻R23、接收端第四电阻R24、接收端第五电阻R25、接收端第六电阻R26和接收端第七电阻R27。
[0063]所述光电二极管D2用于接收所述正交平面反射镜组反射的光信号，其阴极连接电源VCC1，阳极通过所述接收端第一电阻R21接地。
[0064]所述接收端第一运放AR2的正极连接电源，负极接地，正相输入端通过所述接收端第一电容C21、接收端第二电阻R22连接至所述光电二极管D2的阳极，反相输入端通过所述接收端第三电阻R23接地，输出端通过所述接收端第四电阻R24反馈至反相输入端。
[0065]所述接收端第二运放AR3的正极连接电源，负极接地，正相输入端通过所述接收端第五电阻R25、接收端第二电容C22连接至所述接收端第一运放AR2的输出端，反相输入端通过所述接收端第六电阻R26接地，输出端通过所述接收端第七电阻R27反馈至反相输入端，同时输出端还与所述光强状态判决电路电连接(该输出端输出的电信号为VSl)。
[0066]本实施例中，光电二极管D2与图1中光电二极管18对应；接收端第一电阻R21为限流电阻，接收端第一电容C21和接收端第二电容C22为隔直电容，分别用于稳定接收端第一运放AR2、接收端第二运放AR3的静态工作点。上述光接收电路总体为利用LM358搭建的二级同相放大电路。
[0067]请参阅图6，所述光强状态判决电路包括稳压二极管D3、判决端运放AR4、判决端电容C31、判决端第一电阻R31、判决端第二电阻R32、判决端第三电阻R33。
[0068]所述判决端运放AR4的正极连接电源，负极接地，正相输入端通过所述判决端第一电阻R31、判决端电容C31与所述接收端第二运放AR3的输出端电连接，反相输入端通过所述判决端第二电阻R32连接电源同时通过判决端第三电阻R33接地，输出端与所述稳压二极管D3阴极连接，同时输出端还与所述所述单片机主控装置(单片机Pl.1 口)通讯连接；所述稳压二极管D3阳极接地。
[0069]本实施例中，稳压二极管D3的作用是稳定判决端运放AR4(电压比较器)的输出电压，以保护单片机。
[0070]请参阅图7和图8，所述报警装置包括用于录制及播放报警语音的语音录放电路(图7)和用于指示光路校准的指示灯驱动电路(图8)，所述语音录放电路和指示灯驱动电路分别与所述单片机主控装置通讯连接；所述单片机主控装置根据所述光强状态判决电路判断得出的光强状态，控制所述语音录放电路报警；所述单片机主控装置还根据所述光接收电路进行校准时的光信号接收情况，控制所述指示灯驱动电路的指示灯点亮或熄灭。
[0071]具体的，如图7所示，语音录放电路包括语音录放芯片、扬声器LS1、驻极体话筒MK1、报警端运放AR5及组成电路所需的各电容电阻和二极管。其中，语音录放芯片可采用ISD1760芯片；驻极体话筒MKl源极通过电阻R41接地，漏极通过电阻R42和R43接电源VCCl, R42与R43之间为串联，两电阻之间接地；驻极体话筒MKl漏极通过电容C41与语音芯片MIC+引脚相连接，源极通过电容C42与语音芯片MIC-引脚相连接。
[0072]扬声器LSl正极通过电容C51与运算放大器AR5输出端相连接，负极接地，正负极之间通过电阻R51与电容C52相连接，电阻R51与电容C52之间相串联；运算放大器AR5输出端分别与二极管D4阳极、二极管D5负极相连接，并通过电阻R52将输出信号反馈回反相输入端，二极管D4阴极接电源VCC1，二极管D5阴极接地；运算放大器AR5反相输入端通过电阻R53和电容C53接地，电阻R53与电容C53之间相串联；运算放大器AR5正相输入端通过电阻R54接电源VCC1、通过电阻R55接地。
[0073]语音芯片Vccd引脚与Vssd引脚之间通过电容C61、C62相连接，同时Vccd引脚接电源VCC1，Vssd引脚接地；Vssa引脚与Vcca引脚通过电容C63、C64相连接，同时Vssa引脚接地，Vcca引脚接电源VCCl ；Vsspl引脚通过电容C65、C66与Vccp引脚相连接，同时Vsspl引脚接地，Vccp引脚接电源VCCl ；Vssp2引脚通过电容C67、C68与Vccp引脚相连接，同时Vssp2引脚接地；AGC引脚通过电容C69接地；ROSC引脚通过电阻R61接地；AUD/AUX弓丨脚通过电容C71与运算放大器AR5同相输入端相连接；引脚21、3、6、7、4、5分别与单片机P0.0、P0.1、P0.2, P0.3, P0.4, P0.5 端口相连接。
[0074]其中，引脚21与单片机P0.0端口相连接，用于从单片机获取产生内置报警语音(后文会提及)所需脉冲信号；引脚11和引脚12与驻极体话筒MKl电路相连接，用于进行自定义报警语音的录制，引脚17通过以TDA2030为核心的功率放大电路与扬声器LSl相连接，用于播放报警语音，其中二极管D4、二极管D5的作用是控制输出电压正负极限，电容C71和电容C51分别起到输入隔直和输出隔直的作用，R51和C52起到移相、稳定频率的作用。
[0075]如图8所示，所述指示灯驱动电路包括发光二极管D6、电阻R81，发光二极管D6阴极与单片机P3.0端口相连接，阳极通过电阻R27接电源；其中，电阻R27主要用于限流以保护发光二极管D6。
[0076]请继续参阅图1，本实施例还包括操控装置，所述操控装置包括光路校准开关31、语音录制开关32和语音选择开关33，三者分别与所述单片机主控装置通讯连接。
[0077]所述单片机主控装置通讯连接还根据光路校准开关31的开关情况，控制所述指示灯驱动电路的指示灯(即发光二极管D6，也即图1中光路校准指示灯38)点亮或熄灭；和根据所述语音录制开关32的开关情况，控制所述语音录放电路的语音录制；以及根据所述语音选择开关33的选择情况，控制所述语音录放电路播放对应的报警语音。
[0078]请参阅图9，光路校准开关31对应为图9中的拨码开关S3，语音录制开关32对应为图9中的拨码开关S4，语音选择开关33对应为图9中的拨码开关S5。其中，拨码开关S3接单片机P2.0 口，拨码开关S4接单片机P2.1 口，拨码开关S5接单片机P2.2 口。操控装置与单片机的整体连接方案可一并参阅图2。
[0079]请继续参阅图1及图2，所述主机10设置有电池槽30，且安装有电源开关34及复位按钮35，所述电池槽30用于安装作为电源的电池，所述电源开关34接于所述电池与所述光强状态判决电路、光接收电路、光发射电路、报警装置以及单片机主控装置的电连接通路上，用于控制所述电池对外供电；所述复位按钮35与所述单片机主控装置通讯连接，用于实现所述单片机主控装置的复位操作。
[0080]如图2所示，电源开关34对应为图2中拨码开关SI，复位按钮35对应为图2中拨码开关S2，其与电容C91并联后一端接于电源VCC1，另一端接单片机RST引脚且通过电阻R91接单片机GND引脚及接地。
[0081]本实施例中涉及的各组开关的作用是方便用户对门窗报警设备的各项功能进行选择及设置，其操作情况参考如下:
[0082]请继续参阅图1，电源开关34的使用方法为:往上拨时，位于主机10主面板左下角的电池槽30中的电池开始为主机10中各电路及电路元件供电，往下拨时，切断所述电池对外供电通路。
[0083]光路校准开关31的使用方法为:往上拨时，开启光路校准模式，并控制所述光路校准指示灯38(也即发光二极管D6)立即点亮，若光接收电路(光电二极管D2)能成功接收到光信号，则控制所述光路校准指示灯38熄灭，否则一直点亮；一旦所述光路校准指示灯熄灭则可认为光路校准完成。往下拨时，关闭光路校准模式。光路校准完成后的发射光路则为前述预设发射光路，同时，接收光路则为前述预设接收光路，一旦门窗被打开，该预设发射光路和预设接收光路便会遭到破坏，导致光信号强度出现变化。
[0084]语音录制开关32的使用方法为:往上拨时，开启语音录制模式；用户可通过主机10左上角的驻极体话筒36 (对应图7中驻极体话筒MKl)进行自定义报警语音的录制。往下拨时，则关闭语音录制模式。
[0085]语音选择开关33的使用方法为:往下拨时，一旦有警情发生(光信号强度出现变化)，将通过位于驻极体话筒36右侧的扬声器37 (对应图7中扬声器LSI)播放用户的自定义录音。反之，往上拨时，一旦有警情发生则播放系统内置语音。
[0086]所述单片机主控装置通讯连接还根据光路校准开关31的开关情况，控制所述光路校准指示灯点亮或熄灭；和根据所述语音录制开关16的开关情况，控制所述语音录放电路的语音录制；以及根据所述语音选择开关17的选择情况，控制所述语音录放电路播放对应的报警语音。
[0087]复位按钮35按下时，可以实现对单片机和语音录放电路的复位操作。
[0088]本实施例的工作流程请参阅图10。
[0089]开机进行单片机主控装置初始化后，单片机先进行自定义录音功能的判断，若用户启动语音录制功能，则单片机主控装置激活报警装置中的语音录放电路的语音录制功能；语音录制结束后，系统再返回进行自定义录音的判断。若用户关闭自定义录音功能，则程序继续运行，单片机将产生方波电压信号VS，并以其驱动光发射电路。
[0090]光发射电路(发光二极管Dl)开始发射脉冲光信号，经过正交平面反射镜组的反射，按照预设，光信号从出射孔出射后将回到入射孔，通过光接收电路和光强状态判决电路转换为数字电压信号VR并输入到单片机相应的引脚中。
[0091]此时进行光路校准模式的判断，若用户启动光路校准模式，单片机主控装置调用报警装置中的指示灯驱动电路，若单片机检测到的数字电压信号VR不恒为零，则指示灯驱动电路的指示灯熄灭，否则，指示灯常亮。单片机主控装置保持对电压信号VR的检测和光路校准模式的激活状态，直至用户关闭光路校准模式。
[0092]若用户没有开启光路校准模式，系统将进入到布防状态，单片机主控装置对电压信号VR进行检测，若检测到在信号VS的高电平持续时间内，信号VR没有保持恒定高电平，则单片机主控装置将调用报警装置来实现报警语音的播放，此时再进行自定义报警语音的判断，若用户选择了播放自定义录制的语音，单片机将控制语音芯片播放事先录制的语音5分钟，否则将播放内置语音5分钟，播放结束后进入重置系统判断；若单片机检测到在信号VS的高电平持续时间内信号VR保持恒定高电平则直接进入重置系统判断。
[0093]若重置系统，则返回系统初始化，重复上述步骤；若不需要重置系统，则返回到自定义录音功能的判断。
[0094]本实施例不仅具有较强的抗磁性干扰能力，还可通过报警装置模拟人声播放报警语音，营造房屋内有人的真实感，增强对盗贼的吓阻作用，可以更好地保障人们的人身及财产安全。
[0095]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种基于光纤传感的门窗报警设备，其特征在于，包括单片机主控装置、光纤传感装置和报警装置；其中，光纤传感装置包括正交平面反射镜组、光发射电路、光发射模组、光接收模组、光接收电路和光强状态判决电路； 所述正交平面反射镜组对应设置在所述光发射模组的预设发射光路以及所述光接收模组的预设接收光路上； 所述光发射电路安装在所述光发射模组上，用于产生光信号，并将所述光信号发射至所述正交平面反射镜组中； 所述光接收电路安装在所述光接收模组上，用于接收所述正交平面反射镜组反射的光信号; 所述光强状态判决电路与所述光接收电路电连接，用于根据所述光接收电路接收的光信号判断所述光信号的光强状态； 所述单片机主控装置分别与所述光发射电路、光强状态判决电路和所述报警装置通讯连接，用于驱动所述光发射电路产生光信号，并根据所述光强状态判决电路判断得出的光强状态，控制所述报警装置报警。
2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的门窗报警设备，其特征在于，所述正交平面反射镜组包括反射面互成90°角的第一平面反射镜和第二平面反射镜，所述第一平面反射镜用于接收所述光发射电路发射出的光信号，并反射至所述第二平面反射镜；所述第二平面反射镜用于将所述第一平面反射镜反射来的光信号反射至所述光接收电路。
3.根据权利要求2所述的基于光纤传感的门窗报警设备，其特征在于，所述光发射模组包括光发射基座、以及固定在所述光发射基座上并且按所述预设发射光路依次设置的可动光纤、固定光纤和光发射凸透镜；所述可动光纤的第一端与所述光发射电路实现光传输连接，其第二端与所述固定光纤连接，且在发生振动时其第二端可相对于所述固定光纤发生偏移； 所述光接收模组包括光接收基座、以及固定在所述光接收基座上的光接收凸透镜，所述光接收凸透镜设置在所述预设接收光路上。
4.根据权利要求3所述的基于光纤传感的门窗报警设备，其特征在于，所述光发射电路包括发光二极管、发射端运放、发射端第一电容、发射端第二电容、发射端第一电阻、发射端第二电阻、发射端第三电阻、发射端第四电阻； 所述发光二极管与所述可动光纤的第一端实现光传输连接，用于产生并发射光信号； 所述发射端运放正极连接电源同时通过所述发射端第一电容接地，负极接地，正相输入端通过发射端第一电阻与所述单片机主控装置通讯连接，反相输入端通过所述发射端第二电阻接地，输出端通过所述发射端第三电阻连接反馈至反相输入端，同时输出端还与所述发光二极管的阳极连接； 所述发光二极管阴极接地，所述发射端第二电容和发射端第四电阻分别并联在所述发光二极管两端。
5.根据权利要求4所述的基于光纤传感的门窗报警设备，其特征在于，所述光接收电路包括光电二极管、接收端第一运放、接收端第二运放、接收端第一电容、接收端第二电容、接收端第一电阻、接收端第二电阻、接收端第三电阻、接收端第四电阻、接收端第五电阻、接收端第六电阻和接收端第七电阻； 所述光电二极管用于接收所述正交平面反射镜组反射的光信号，其阴极连接电源，阳极通过所述接收端第一电阻接地； 所述接收端第一运放的正极连接电源，负极接地，正相输入端通过所述接收端第一电容、接收端第二电阻连接至所述光电二极管的阳极，反相输入端通过所述接收端第三电阻接地，输出端通过所述接收端第四电阻反馈至反相输入端； 所述接收端第二运放的正极连接电源，负极接地，正相输入端通过所述接收端第五电阻、接收端第二电容连接至所述接收端第一运放的输出端，反相输入端通过所述接收端第六电阻接地，输出端通过所述接收端第七电阻反馈至反相输入端，同时输出端还与所述光强状态判决电路电连接。
6.根据权利要求5所述的基于光纤传感的门窗报警设备，其特征在于，所述光强状态判决电路包括稳压_■极管、判决端运放、判决端电各、判决端弟一电阻、判决端弟_■电阻、判决端第三电阻； 所述判决端运放的正极连接电源，负极接地，正相输入端通过所述判决端第一电阻、判决端电容与所述接收端第二运放的输出端电连接，反相输入端通过所述判决端第二电阻连接电源同时通过判决端第三电阻接地，输出端与所述稳压二极管阴极连接，同时输出端还与所述所述单片机主控装置通讯连接；所述稳压二极管阳极接地。
7.根据权利要求1至6任一所述的基于光纤传感的门窗报警设备,其特征在于,所述报警装置包括用于录制及播放报警语音的语音录放电路和用于指示光路校准的指示灯驱动电路，所述语音录放电路和指示灯驱动电路分别与所述单片机主控装置通讯连接；所述单片机主控装置根据所述光强状态判决电路判断得出的光强状态，控制所述语音录放电路报警；所述单片机主控装置还根据所述光接收电路进行校准时的光信号接收情况，控制所述指示灯驱动电路的指示灯点亮或熄灭。
8.根据权利要求7所述的基于光纤传感的门窗报警设备，其特征在于，还包括操控装置，所述操控装置包括光路校准开关、语音录制开关和语音选择开关，三者分别与所述单片机主控装置通讯连接； 所述单片机主控装置通讯连接还根据光路校准开关的开关情况，控制所述指示灯驱动电路的指示灯点亮或熄灭；和根据所述语音录制开关的开关情况，控制所述语音录放电路的语音录制；以及根据所述语音选择开关的选择情况，控制所述语音录放电路播放对应的报警语音。
9.根据权利要求8所述的基于光纤传感的门窗报警设备，其特征在于，所述光发射电路、光发射模组、光接收模组、光接收电路、光强状态判决电路、报警装置和单片机主控装置均设置于一主机上，所述主机用于安装在门窗上；所述正交平面反射镜组用于安装在所述门窗的外框上。
10.根据权利要求9所述的基于光纤传感的门窗报警设备，其特征在于，所述主机设置有电池槽，且安装有电源开关及复位按钮，所述电池槽用于安装作为电源的电池，所述电源开关接于所述电池与所述光强状态判决电路、光接收电路、光发射电路、报警装置以及单片机主控装置的电连接通路上，用于控制所述电池对外供电；所述复位按钮与所述单片机主控装置通讯连接，用于实现所述单片机主控装置的复位操作。
【文档编号】G08B13/186GK104408849SQ201410821418
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】崔虎, 邝知研, 黄伟楠, 苏少花, 潘麦铭成, 陈粤俊 申请人:华南师范大学