1 概述
随着经济的发展,人们对防盗防火保安设备的需求量大为增加,为了满足用户需求,作者用国内器材研制成一种功能先进、实用、成本低廉的智能防盗防火防警器。
该智能报警器专门为银行、商场、金库、机要室、仓库等有特殊保安要求的用户而开发研究的,也适用于家庭保安。
该报警器配用相应的标准保安探头,可以实现防开启、防接近、防玻璃破碎、防火灾等全面的保安1由于该报警器中应用单片机技术和现代化电子技术,保安功能全部可由用户设置与修改。用户可根据各自特定的保安要求,通过小键盘设置组成各种高质量的专用保安系统。
该报警器是有线保安报警器,报警方式为警筒、警灯。以下就该报警器的功能、工作原理、硬件及软件设计作进一步阐述。
2 主要功能及特点
(1)内装式预警蜂鸣器可做24h防盗音响恐吓和键盘操作提示。外接大功率高音警戒音响。
(2)监控8个保安警戒防区,每个防区可按用户要求自由设置10项保安功能,并有100万组可修改的密码封锁,保密性强。
(3)多项可由用户操作使用的可编程保安报警器功能有:
编程密码设置与修改;
警戒密码设置与修改;
进入时间设置与修改;
退出时间设备与修改;
报警延时时间设置与修改;
探头触发时间设置与修改;
定时自动警戒时间与修改;
临时警戒密码设置与修改;
快速警戒功能;
警戒防区设置与修改(1～8防区自由组态)。
(4)防区探头线路和警戒情况由机箱的红、绿双色指示灯显示,各防区独立互不干扰,并且报警指示有记忆能力。
(5)防区探头设计成常开、常闭组合式线路,防破坏能力强。
(6)用户全部操作集中在4×4数字键盘上完成。
(7)交流/直流(浮充)供电,交流供电由专用指示灯显示。
3 工作原理及硬件电路设计
3.1硬件电路的组成
该报警主要由8031单片机、8155可编程并行I/O扩展接口、EPROM2732、时钟电路、74臼373、74LS244、4×4键盘、8个红绿双色指示灯、蜂鸣器、警笛、输入信号预处理电路、探头网络组成。硬件电路组成的结构框图如图1所示。
报警器以8031单片机为控制核心,通过可编程接口芯片8155对单片机的I/0接口进行扩展川,可监控8个警戒防区且有对应的皿D指示灯来表明防区工作状态。4×4键盘是由单片机8031的P1口组成行列式扫描阵列,通过软件实现键识别川,进行人机对话操作。
3.2 输入信号预处理电路设计
传感器探头网络输出为正常/开路/短路三态输出信号,三态输出使探头网络具有防破坏能力。如图2所示。预处理电路为二态输出信号:正常/报警(0/1)。
可见预处理信号为三态输入、二态输出。其输入输出波形如图3所示。
本设计选用低功耗、高性能、低造价的比较器(IC为四比较器LM339)合成方法实现了系统要求的预处理信号。一片该芯片可以完成2个防区输入信号的预处理功能。
3.3 低功耗设计
该报警器是专门保安控制器,可靠性是设计重点。为防止市电供电遭到破坏导致保安事故,电源设计成交流供电/直流浮充式备份的复合供电结构。由于受直流供电能够维持足够长的有效保安时间,提出低功耗设计的特殊要求。
低功耗电气设计已经通过芯片选型实施在硬件结构析各个部分,这里仅对报警器中用电“大户”LED灯进行特殊设计。
设计中全部LED采用共地接法。利用单片机接口读人交流电信号Acs,利用四D的驱动集成块74LS240/74凶244门控端G,控制全部皿D,其控制逻辑为:
Acs=1(有交流电),G=1(皿D灯亮)
Acs=0(交流失电),G=1(皿D灯灭)
LED低功耗电路如图4所示。
为能在Ac掉电时仍能用IZD显示报警器的工作状态,要求软件设计控制四D在键盘操作和报警时恢复G=0,这样的设计既能够保证降低交流失电时的功能,又不影响皿D的显示功能。
4 软件设计
4.1 软件设计基本任务
(1)用户保安功能编程;
(2)对警戒防区实时监控报警;
(3)防误报处理;
(4)低功耗功能软件实现。
4.2 软件模块化设计
为了便于分析与设计,本软件设计采用结构化程序设计方法,各功能程序实现模块化、子程序化。全部程序包括:主程序、CTC0中断服务程序、CTC1中断服务服务程序,皆由MCS-51汇编语言编制。
主程序由初始化模块、键盘扫描处理程序、用户编程模块、警戒防区监控模块组成。主程序框图如图5所示。
CTC0中断服务程序执行CTC1发计数脉冲任务。CTC0作为定时器,CTC1作为计数器,CTC0和CTC1联合产生20m时基周期[3]。
CTC1中断服务程序由实时时钟计时模块、防误报处理模块、报警模块、低功耗处理模块组成。中断服务程序见图6、图7所示。
5 结束语
该报警器的最大特点是对重要、集中的保安区域实现保险库式的计算机智能化电子警戒。该报警器经过专家鉴定并投入市场使用。经过开发阶段、调试、运行不同时期考验,证明此设计方案合理,产品性能可靠、成本低廉、可取代同类进口产品。
|
