专利名称：气压感应型智能报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种由微电脑控制的气压感应型智能报警装置，属于保安设备领域。
伴随着社会进步和生活水平的提高，治安防范日益受到人们的重视，但目前市场上提供的各种报警器存在着需要施工布线，监控区域存在盲区，报警装置不够隐蔽，高灵敏度和高误报警率矛盾不易调和等缺点。如，专利号为96212486.9、名为全电脑通讯报警器即是，其结构包括外壳、红外探测器、扬声器、按键开关、以及控制电路中的红外探测、触发启动、报警设置、单片机、号码录入、号码校对、发送驱动、模拟摘机、话路接口诸单元及电话插座组成。该装置不足之处正如上述，采用红外探测器做报警传感器，其必须安装在显眼而开阔处，另，红外探测器也受自身采集角的限制，只能对一定角度内的红外源做出反应，这样存在较大的盲区。
鉴于上述，本实用新型的目的是提供一种报警装置，它通过感应气压变化，克服了监控盲区，有效遴选出门窗开闭引起的气压气流变化，过滤其他动态的干扰，并利用已有的通信设备和通讯方法，可根据传感器得到的信号自动向主人或值班人员的手机、电话机或寻呼机发出警报。
为达成此目的，本实用新型采用以下技术方案一种气压感应型智能报警装置，包括外壳，气压感应�？椋涿醇兀刺允镜坪屯饪侵械目刂频缏罚涮卣髟谟谒隹刂频缏酚善垢杏Γテ刺柚茫怕胧淙牒褪涑觯奥方涌冢蹋允镜ピㄑ督涌冢窳寮觳猓粝斓缏罚妊辜暗偷缪固崾荆缁安遄槌桑渲兴銎垢杏Φ氖涑鼋拥テ氖淙耄凰龅テ氖涑鼋铀龊怕胧涑龅ピ氖淙耄龊怕胧涑龅ピ氖涑鼋铀龌奥方涌诘氖淙耄凰龌奥方涌诘氖涑鼋拥缁安遄凰龅缁安遄踊奥方涌诘氖淙耄凰龌奥方涌诘氖涑鼋铀龊怕胧淙氲ピ氖淙耄龊怕胧淙氲ピ涑鼋铀龅テ氖菔淙耄凰龅テ氖涑鼋右粝斓缏分械难≡窨氐氖淙耄鲅≡窨氐氖涑鼋犹崾疽�/报警音发生单元的输入，所述提示音/报警音发生单元的输出接所述功率放大器的输入，所述功率放大器的输出接蜂鸣片的输入；所述单片机的输出接所述显示单元的输入，所述状态设置单元的输出接所述单片机的输入。
在报警装置处警戒状态时，若气压感应单元检测到变化的气压信号，遴选出门窗等的异动后，单片机便控制话路接口完成摘机，并从其单片机存储器中取出预先设置的手机、电话机与寻呼机号码，调用号码输出电路通过话路接口单元送双音多频信号至电话插座进行拨号，从而利用已有的通信设备向该存储器所指的手机，电话机或寻呼机发出预先设定的报警信号，实现自动报警。此时单片机可通过音响电路中的选择开关启动警笛音或提示音发生电路，将警笛音或提示音送到功率放大器，放大后输出到蜂鸣片上鸣叫，从而达到威慑非法入侵者并提示主人或值班人员的作用。
本实用新型设计合理，采用气压感应作为信号的采集器，不存在盲区，可实现隐蔽布置，而且体积�。胖每占渌嬉猓恍栌氲缁盎嗔蛹纯桑沧吧柚眉虻ィ褂貌僮鞣奖�。并可利用单片机的功能，拓展成具有远程控制和环境监听功能的报警器。
以下结合附图和实施例对本实用新型做详细说明
图1是报警装置的外壳结构图图2是控制电路的框图图3是控制电路的原理图(共九幅)图4气压感应单元框图参照图1，本实用新型包括外壳和外壳中的控制电路，外壳上布设有状态设置按键开关1、电话插座2、灵敏度拨动开关3、机械锁联动电源开关4、功能状态显示灯5、电池仓6。
参照图2，气压感应型智能报警装置所述控制电路由气压感应、单片机、状态设置、号码输入和输出、话路接口、音响电路、稳压及低电压提示，电话插座组成，其中气压感应的输出接单片机的输入；单片机的输出接号码输出单元的输入，号码输出单元的输出接话路接口的输入；话路接口的输出接电话插座；电话插座接话路接口的输入；话路接口的输出接号码输入单元的输入，号码输入单元输出接单片机的数据输入；单片机的输出接音响电路中的选择开关的输入，选择开关的输出接提示音/报警音发生单元的输入，提示音/报警音发生单元的输出接功率放大器的输入，功率放大器的输出接蜂鸣片的输入；状态设置单元的输出接单片机的输入。
另，上述的单片机输入/输出还与通讯接口的输出/输入相接；单片机输入与键盘的输出相接；单片机的输出接显示单元的输入；单片机的输入与振铃检测的输出相接，振铃检测输入并接在电话插座上；单片机的输出接有监听单元，监听单元的输出接话路接口的输入，实现对环境监听。
气压感应的输出接单片机的输入，单片机的数据输出接号码输出模块的输入，号码输出模块接话路接口�？榈氖淙耄奥方涌谀？榈氖涑鐾ü缁安遄油ǖ缁跋呗罚テ云垢杏Φ降囊斐Ｇ榭霭丛ど瓒ǖ暮怕氚魏攀揪钡テ刂萍嗵ピ舳嗵ピ？榧觳獾降纳敉ü延械耐ㄑ渡璞缸远蛑魅撕椭蛋嗳嗽钡氖只停布丛ど韬怕氲闹魅嗽诮拥奖ň魏耪保材芴较殖〉母髦稚簟Ｔ诎魏疟ň耐钡テ牧硪宦肥涑鐾ü粝斓缏分械难≡窨兀醒≡竦乜站岩艋蛱崾疽舴⑸缏匪腿牍β史糯笃鳎糯蠛笥煞涿鞣⒊霰ň艋蛱崾疽敉宸欠ㄈ肭终呋蛱崾局魅撕椭蛋嘣�。
PC机通过通讯接口或键盘输入号码数据到单片机内，亦可通过电话插座上的外接电话机操作产生设定号码，通过话路接口送入号码输入电路，号码输入电路输出送进单片机进行存储。
状态设置�？榈氖涑鼋拥テ氖淙耄⑼üテ氖涑隹刂埔粝斓缏分械难≡窨兀≡袷涑鼋泳岩艋蛱崾疽舴⑸氖淙耄纯刂剖涑龅纳�。
通讯模块为连接计算机RS232串口与单片机的接口。
稳压及低电压提示接9V电源输入，经稳压输出5V，并可输出低电压告警信号。
请参见图3，因原图幅面大，故分九幅�？樵硗急硎荆贾兴晡淖�、符号为连线标记。下面依照图示对原理框图中各功能�？榈墓钩珊妥饔米饕灰幌晔銎垢杏Φピ�(图3 NO.1)由气压感应用驻极体麦克风(DET1)和十一个比较放大器U1:A～D,U2:A～D,U3:A/B/D以及两个灵敏度开关SW1/SW2组成。当麦克风检测到异动的气压气流变化时，通过各级低通滤波器与比较器的比较判断，从U3第13脚输出一个低电平给单片机的第33脚，启动单片机开始工作。具体工作原理如“图4气压感应单元框图”，说明如下气压感应单元的组成及工作原理参照图4气压感应单元原理框图，气压感应单元依次由感应探头、线性放大、第一级低通滤波、第二级低通滤波、第一级比较器、第二比较器串接而，其中第一级低通滤波输出接至可变跟踪参考电压，可变跟踪参考电压输出接第一级比较器，可变跟踪参考电压及第二级比较器由辅助电源提供基准。结合图3 NO.1，各�？楣钩杉白饔萌缦�1．辅助电源电路由U2D比较放大器，R1,R2,C18,VCC组成，在U2D的第14脚输出稳定的辅助电压VE1=+2V。电阻R1与R2对电源+Vcc(+5V)分压得到+2V，使用C18滤除各种干扰杂波后送入U2D之12脚，U2D接成电压跟随器形式。于是U2D之14脚输出电压VE1=+2V恒定，并作为辅助电源一方面送至可变跟踪参考电压电路，另一方面送至第二级比较器作为比较器参考电源，并且通过RV1为DET1提供偏置电源、再者加至U2A之同相输入端为其提供静态工作点。
2．感应探头电路由感应麦克风DET1与RV1,C17组成，由辅助电源提供静态偏置，完成气压/电转换。(将检测到的气压变化真实值反映在电压值上)感应探头(DET1)检测到变化的气压气流信号，一路经C17送入线性放大电路，另一路经RV1送入第二级低通滤波电路。
3．线性放大电路由U2B运算放大器，R39,R40～R44，以及SW1,SW2组成。集成运算放大器U2B接成线性差动形式。R39,R41及SW1为负反馈电阻网络，整个网络的等效负反馈电阻Rf，当SW1闭合时，Rf=R39放大倍数低，当SW1断开时Rf=R39+R40放大倍数高。R42～R44与SW2构成反相输入端的输入电阻网络，当SW2接至R42(39KΩ)时放大倍数低，接至R44(10KΩ)时放大倍数高，接至R43(30KΩ)时，放大倍数中等。运放同相输入端信号自电位器RV1滑动端取出，经C17耦合至运放第5脚，调节RV1可微调放大倍数。综上知由SW1,SW2可以设置不同的放大倍数，于是可以实现不同的监控灵敏度，以适应不同监控面积的需要。线性放大电路的输出信号自U2B第7脚(U2B-7#)通过电阻R24送入第一级低通滤波电路。
4．第一级低通滤波电路由U2C运算放大器，C8,C9,R24,R26～R29组成。线性放大电路的输出信号经过R24,R25输入U2C构成第一级低通滤波电路，C8与R28连接点电位为辅助电源VE1=2V,R25,C8构成RC低通滤波，C9为正反馈电容改善滤波电路的滚降特性。通带电压放大倍数=R27/R28。低通滤波后，输出信号自U2C的第8脚经R26,R30送入第二级低通滤波电路，另一路经过C10送入可变跟踪参考电压提供气压感应信号的取样信号(定义为UO1)。
5．第二级低通滤波电路由U2A运算放大器，R3,R22,R23,R30～R33,R38,C1,C11,C13,C14组成。感应麦克风DET1取样信号送入U2A同相输入端并且第一级低通滤波电路输出信号经R30送入U2A的反相输入端，构成差动低通滤波电路。RV1与C1构成RC低通滤波，C11,C13,R33反馈改善第二级低通滤波电路的滚降特性。通带电压放大倍数=R31/(R31+R26)。气压感应信号被选频并放大到具体动态范围，该信号从U1第一脚自C13与R33联结点送至第一级比较器(定义为UO2)。
6．可变跟踪参考电压电路由U1A～U1D四个比较器，C2,C4,C5,C10,D1～D5,R4～R21,R37及Q1组成，受第一级低通滤波的输出信号UO1(自U2C通过C10输出)以及辅助电源(U2D的14脚VE1=2V)的控制，输出跟踪UO2的变化信号VE2(送入U3B第6脚的电压信号)与VE3(送入U3A第5脚的电压信号)。UO2输出最大时，VE3=1.8V,VE2=2.12V；UO2输出最小时，VE3=1.6V,VE2=1.9V。辅助电源VE1=2V送入U1A第3脚同相输入端，同时由第一级低通滤波电路输出的UO1信号通过D4,D3二极管送入U1A的第2脚反相输入端。当UO2减小时，由于U2C为反相放大，UO1增大，经过U1A的运算放大，在其输出端U1A第1脚输出可变跟踪参考电压VE2增大，并送入第一级比较器U3B的第6脚；辅助电压VE1=2V与U1C,U1D组成的恒压源送参考电压给U1B之反相输入端U1B第6脚，同时第一级低通滤波输出信号通过D3,D4,D5,R10网络加至U1B之同相输入端，当UO2增大时，UO1减�。珼3～D5,R10,C5及运放U1B的输出VE3跟踪减�。⑺腿氲谝患侗冉掀鱑3A的第5脚。
7．第一级比较器电路由U3A,U3B两个比较放大器，C3,C6,C7,C15,R34,R36组成。静态(无气压感应电压)时U3第5脚电压=2.2V,U3第4脚电压=第7脚电压=2V，第6脚电压=1.8V,U3A,U3B比较器均输出高电平至第二级比较器，此时第二级比较器输出高电平；当感应探头感应到正向增大的气压信号时，UO2增大且送入U3A,U3B的可变跟踪参考电压VE3下降，U3A的第2脚输出低电平至第二级比较器，此时第二级比较器输出低电平；当感应到负向增大的气压信号，UO2减小且送入U3A,U3B的可变跟踪电压VE2电位升高，U3B的第1脚输出低电平至第二级比较器，此时第二级比较器输出低电平。这样只要有低频气压变化，不论微弱或强烈，由于参考电压具跟踪可变性，本级电路的输出端均可出现负向跳变，同时由于两级低通滤波器的存在尽可能的减少了误报警的出现8．第二级比较器电路由U3D比较放大器，C16,R35,R46组成。第一级比较器电路的输出(U3A的第2脚与U3B的第1脚)接第二级比较器的同相输入端U3D的第11脚，辅助电源的输出U2D的第14脚接第二级比较器的反相输入端U3D的第10脚，当第一级比较器输出一个负向跳变到第二级比较器时，第二级比较器将输出一个低电平给单片机的33脚，惊醒单片机，使单片机进入报警工作程序。
状态设置单元(图3NO.2)由二个反相器U4:A～B以及按键开关SW3组成。本电路通过按键开关触发脉冲对功能状态进行设置，并把状态计数输入单片机的第4脚以控制报警输出状态，同时把显示计数信号传送给显示单元。
显示单元(图3NO.2)显示单元由一个计数器U5和晶体管Q2，四个功能状态显示灯D7～D10以及三个反相器U4:C～E组成，计数器U5由单片机第24脚输出高电压来控制启动，单片机的第7脚输出低电平控制Q2是否导通，同时状态设置单元输入的脉冲使状态显示灯D7～D10循环点亮，其中当发光二极管D7亮时表示处于提示音输出状态；当发光二极管D8亮时表示处于延时报警拨号的输出状态；当发光二极管D9亮时表示处于即时报警拨号的输出状态；当发光二极管D10亮时，单片机处于设置状态。
音响电路(图3NO.3)由选择开关，提示音发生电路，警笛音发生电路，功率放大器及蜂鸣片组成。
其中提示音发生电路由一个单时基电路U8，四个与非门U7:A～D组成，U8(LM555)低频1HZ振荡第3脚Q端输出开关信号，控制U7构成的RC音频振荡电路，在U7D第11脚输出提示音给功率放大器；警笛音发生电路由一个双时基电路U6:A～B组成，U6A构成的低频控制信号通过控制U6B之第11脚CVOLT，对U6B进行调制，在U6B之第9脚Q端输出警笛音给功率放大器；选择开关由两个干簧管继电器J4/J5组成，选择开关继电器由单片机输出高电平来控制开闭，以选择输出到功率放大器的为提示音或警笛音；当干簧管J4受单片机第3脚输出低电压控制闭合，控制警笛音电路启动；当干簧管J5受单片机第2脚输出低电压控制闭合，控制提示音电路启动。
功率放大器由两个晶体管Q3/Q4和变压器T1组成。提示音或报警音送至Q4基极放大后，在Q4的集电极负载(即变压器T1)初级形成+9V～-9V的功率信号，升压后由T1次级输出至压电陶瓷片上，形成功率信号。
蜂鸣片选用压电陶瓷片。
稳压及低电压提示单元(图3NO.4)由稳压�？閁9:78L05及低电压告警�？榈缪贡冉掀鱑3C(LM339)，电阻分压电路R74～R76及蜂鸣器组成。6节1.5V5号电池通过接口CZ4送入U9 78L05稳压输出逻辑供电电源+VCC，另通过开关SW4输出+5V。低压告警部分VCC(+5V)通过R74,R75提供参考电压源U+=1.33V,+9V电源通过R76,R77分压，若+9V电压过低，则U-＜U+，于是U3C(LM339)比较器输出低电平，使蜂鸣器S2启动鸣叫，提醒用户换电池。SW4可选用机械锁联动开关。
单片机(图3NO.5)选用MICROCHIP公司的PIC16C6X系列单片机及外接存储器24C01组成。或选用PIC16C6X以上级单片机。
键盘单元(图3NO.5)由外选键盘(指的是小键盘)与CZ6组成。外接键盘通过CZ6对单片机的第34～40脚进行操作控制。可利用键盘单元对报警器进行号码输入，此为号码输入的第一种方式。此时，单片机可外接LCD显示�？椋允淙氲暮怕虢械饔孟允拘６杂胄薷�。
监听单元(图3NO.6)由监听用麦克风DET2，功率放大器U21:LM386及继电器J2/J3组成。当气压感应单元感应到气压气流变化时，单片机的第17脚输出低电平给继电器J3，开启监听单元，同时单片机的第16脚输出一个低电平给继电器J2接通IO通道，将监听麦克风检测到的语音信号输送到话路接口电路，通过电话线路传送给主人。或由远端控制触发监听单元，主动对环境进行监听。
号码输入/输出单元(图3NO.6)号码输入由U12组成，号码输出由U12/U11组成，U12处于号码输入或号码输出的状态由U13/U14，继电器J1，干簧管J3在单片机的控制下切换决定。
号码输入单片机第27脚输出高电平经U13/U14触发U12且将U12设定在接收状态，同时J1接单片机第9脚低电平接通C44,R96。IO通道为外挂话机及U12提供DTMF通道，DTMF信号送入U12的第2脚与第3脚后，在MT8880内部滤波A/D转换后，自U12的第14～17(D3～D0)脚送出DTMF信号的解码，通过数据总线送至PIC单片机的第19～22脚。以上为号码输入的第二种方式。
号码输出PIC单片机第28脚输出高电平经U13/U14触发U12并将U12设定在发送状态，同时J1接单片机第9脚高电平接通C49与IO口，此时单片机第19～22脚送出存储的号码数据至U12(MT8880)第14～17脚，经D/A处理后由U12的第8脚送出双音多频信号，经C50,R98等耦合至U11(LM386)功率放大后自J1输出至IO口送出。
振铃检测部分(图3NO.7)由耦合阻容R105/C51，振铃检测集成电路U15(LS1240)、光电耦合器U17，阻容网络R106～R108,C54，两个反相电路U16:A～D，整形电路D15,C53,R101,R102以及计数器U18:4017组成。电话外线接收到的振铃信号经U15处理后在其第5脚输出高频蜂鸣信号，经过光电耦合器将蜂鸣信号耦合进整形电路，通过R106～R108及C54降压滤波，低通形成单向脉冲，通过U16(4013)反相二次，一路送入D15,R101,R102及C53构成的整流滤波形成时钟CLK，一路直接送入4017 ENA端，在U18(4017)第10脚输出端Q4形成振铃检测信号PIC-RING，送入单片机第6脚进行处理。此回路用于对报警器进行远端控制，如报警状态设置、更改号码或触发监听单元。
通讯接口单元(图3NO.8)由通讯接口芯片U19:MAX202及外围阻容元件组成。在单片机第25/26脚的作用下，控制通讯数据自CZ8接口送入或输出，形成RS-232串口标准信号，作为本机与PC机的数据接口。此时可利用PC机对报警器进行号码输入，此为号码输入的第三种方式。
话路接口单元(图3NO.9)由压敏电阻R115，四个二极管构成的极性确认电路D16～D19，光藕U20，晶体管Q8以及恒流源负载电路晶体管Q9及电阻R110,R111构成。电话外线经CZ9接入经过D16～D19极性确认，送至Q8集电极，Q8的基极受U20控制，PIC单片机第5脚送出摘机高电平信号，通过光藕U20使Q8导通，IO通道为MT8880接口电路提供双音多频的输入/输出通道。Q9由R110及R14构成一个18mA的恒流源，模拟摘机负载。压敏电阻R115用于防雷击。
权利要求1.一种气压感应型智能报警装置，包括外壳，气压感应�？椋涿醇兀刺允镜坪屯饪侵械目刂频缏罚涮卣髟谟谒隹刂频缏酚善垢杏Γテ刺柚茫允镜ピ怕胧淙�/输出，话路接口，音响电路，稳压及低电压提示，电话插座组成，其中所述气压感应的输出接单片机的输入；所述单片机的输出接所述号码输出单元的输入，所述号码输出单元的输出接所述话路接口的输入；所述话路接口的输出接电话插座；所述电话插座接话路接口的输入；所述话路接口的输出接所述号码输入单元的输入，所述号码输入单元输出接所述单片机的数据输入；所述单片机的输出接选择开关的输入，所述选择开关的输出接提示音/报警音发生单元的输入，所述提示音/报警音发生单元的输出接所述功率放大器的输入，所述功率放大器的输出接蜂鸣片的输入；所述单片机的输出接所述显示单元的输入，所述状态设置单元的输出接所述单片机的输入。
2.根据权利要求1所述的气压感应型智能报警装置，其特征是单片机的第25、26脚与通讯接口相接，通讯接口由芯片U19-MAX202及外围阻容元件组成。
3.根据权利要求1所述的气压感应型智能报警装置，其特征是单片机的第34～40脚经CZ6与键盘相接。
4.根据权利要求1所述的气压感应型智能报警装置，其特征是单片机的第6脚与振铃检测相接，振铃检测输入并接在电话插座上。
5.根据权利要求1所述的气压感应型智能报警装置，其特征是单片机的第16、17脚连接有监听单元，监听单元的输出接话路接口的输入。
6.根据权利要求1所述的气压感应型智能报警装置，其特征是气压感应单元依次由感应探头、线性放大、第一级低通滤波、第二级低通滤波、第一级比较器、第二比较器串接而成，其中第一级低通滤波输出接至可变跟踪参考电压，可变跟踪参考电压输出接第一级比较器，可变跟踪参考电压及第二级比较器由辅助电源提供基准。
专利摘要一种气压感应型智能报警装置，包括外壳，气压感应�？椋涿醇兀刺允镜坪屯饪侵械目刂频缏罚涮卣髟谟谒隹刂频缏酚善垢杏Γテ刺柚茫允镜ピ怕胧淙�/输出，话路接口，音响电路，稳压及低电压提示，电话插座组成。本实用新型结构设计合理，体积小巧，它通过感应环境气压变化，做到监控无盲区，可隐蔽布置的特点，并利用现有通信方法，自动向预设号码呼叫报警。
文档编号G01N21/31GK2447780SQ0026084
公开日2001年9月12日 申请日期2000年10月25日 优先权日2000年10月25日
发明者王东方, 黄聿辉, 苏和衷 申请人:黄聿辉, 苏和衷, 余涵
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