家庭入侵报警系统设计

龙舰涵　曾德贵

【摘要】现代家庭安防系统广泛采用电子防范技术。本系统针对家庭非法入侵，采用红外热释电传感器进行入侵信号检测，以stm8L151K4作为处理器，采用CC1101无线传输模块与主机进行数据传输，在家庭无人值守时进行非法入侵检测。该系统采用低功耗技术、成本低、误报率低，报警实时性能好。

【关键词】热释电stm8L151K4 低功耗

0引言

现代家庭安防系统是电子、通信、计算机与信息处理及其相关技术测综合应用。家庭入侵报警系统以家庭安全防范为目的，对非法进入防区的行为进行信息处理、实时报警、发出并记录报警信息。

家庭入侵报警系统系统由入侵探测器进行感应；传输方式采用有线传输或无线传输；系统主机具有人机交互、数据存储、及远程报警等功能。

1系统结构

系统处理器采用意法半导体的低功耗芯片stm8L151K4，待机电流可达1uA。采用红外热释电传感器进行入侵信号检测判断，经过放大处理后由单片机进行综合判断，通过CC1101无线传输模块在433MHz频段与主机进行通讯。主机采用GPRS上传数据并实时报警。系统框图如下图1。

系统电源采用3V电池供电，对系统进行电源监测，欠电压（低于2.2V）时报警并停止运行。防拆装用弹簧压按键的方式，当装置被破坏时，弹簧失效，按键松快，信号由低电平变为高电平。

1.1探头信号处理

红外探头采用双元热释电D203S，内带前置放大器。当有人闯入时，原有的热平衡被打破，根据闯入的方向不同，场效应管的栅源电压（热释电极化后转换的电压）为正压与负压。由此，根据最初进入的脉冲波形边沿检测能初步判别入侵方向。前置放大选用NMOS耗尽型的JFET，封装在探头内取源极信号输出，工作电流在10uA左右。

中间级信号经放大处理，将信号放大到0-3V之间，通过双限比较器，输出数字信号进入单片机（0.7VDD 2.1v为高电平，0.3VDD 0.9V为低电平）。噪声容限设置为1V。

1.2光学系统

为扩大人体感应距离，在探头前端加装菲涅尔透镜。菲涅尔透镜型号为7626，长形双区多段，段数越多，灵敏度越高。实验证明如果对镜片进行裁剪或遮挡，还能再进一步收敛角度，但该镜片的15度在远距离探测时效果不明显，与红外探头焦距及红外辐射衰减有关。实际调试时需要弯曲成圆弧形，满足焦平面25mm的要求。

2入侵检测与报警

单片机采用捕获模式捕获脉冲宽度，并對脉冲计数。在程序中通过捕获测量脉宽，脉冲个数结合判定是否入侵者，降低误报率。通过闯入防区的首个脉冲波形边沿组合可进行入侵方向识别，也可进行闯入防区静止后再移动的方向进行判别。采用多个探头组成阵列合理布局可进一步提高识别度。

入侵检测认定后，通过CC1101将报警信号及记录传输至主机，主机通过GPRS上传数据至网络数据库，并向用户手机进行短信及电话报警。

3低功耗处理

低功耗与电池供电是现代安防系统的趋势，系统设计的平均工作电流在50uA左右。系统电流如下表1所示：

4小结

系统采用红外热释电探头作为传感器进行家庭入侵防盗系统检测具有低功耗、低成本、待机时间长的特点；根据实际环境进行防区布局，组成探头阵列，能较准确地识别人类非法入侵行为；采用无线方式进行数据传输节省网络布线，主机与外网互联进行实时报警。

参考文献：

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[3]郑先锋.家庭安防系统设计[J].信息技术，2006（03）.