热释红外线防火、防盗报警器
徐福成赵丽华
用被动式热释红外线传感器制作的报警器和自动开关类的文章，在不少杂志上刊登过。本文介绍一种不同的热释红外线防盗报警器。该报警器的探头部分使用廉价的4运放LM324完成对热释红外线信号的放大、比较、输出，用51系列单片机AT89C2051做报警器的主控部分，二者之间只用一根双线连接，这条线路即完成给传感器的供电，还传送探头部分向主机部分发回的报警信号。
该报警器具有监测范围内进人报警、断路报警和短路三种报警功能。可以说：即有对外监测，又有对本身系统的监测。
一、热释红外线探头部分电路工作原理：
热释红外线探头的工作原理图如图1所示。4运放LM324--IC1是本电路的核心元件，IC1C和IC1B组成两级交流低通滤波放大电路，对热释红外线传感器输出的微弱的1-10HZ的红外信号进行放大。IC1A接成输入端悬浮式的电压比较器。由于两级低通滤波放大电路的一个输入端均接在了R8、R10组成的分压电路的分压输出端上，而且分压电阻的取值较小，所以IC1的11、5、12脚的电压基本等于LM324供电电压的一半。对于接成运放状态的IC1C、IC1B来说，其输出电压也保持在1/2VCC的静态电压。比较级的同向输入端和反向输入端之间的电压由R2,R15对LM324供电没电压的1/2再进行分压来决定。静态时V-低于V＋，IC1A输出高电平，IC1D的反向输入端由于电阻R1的上拉呈高电平状态，输出端输出低电平。三极管V2截止。
当有盗贼进入监控范围内，热释红外线传感器监测到信号后，发出一个微弱的交变信号，经两级交流放大后，IC1的7脚输出的正半周信号，使电压比较器的V—高于V＋，3脚输出低电平信号，该信号通过C6将IC1的13脚拉成低电平，14脚输出高电平，V2饱和导通。电容器C6通过电阻R1充电，13脚的电压不断上升，当电压高于IC1D的同向输入端的电压后，IC1的14脚输出反转，由高电平变为低电平，V2由饱和变为截止。V2是IC1D的输出放大级，V2实际上输出了一个负脉冲信号。它通过传输线路传送到室内主机部分，主机接收到该脉冲信号后，经过分析判断发出报警声音。
为了保证热释红外线传感器部分的正常供电，V1,DW1等组成了简单的串联稳压电路，C4兼电子滤波作用。热释红外线探头在电源线路上发出的负脉冲信号，由于脉冲的宽度较小。不会影响热释红外线探头的正常供电。
二、热释红外线报警器室内主控机部分工作原理：
主控机部分主要有一块AT89C2051单片机电路来完成对热释红外线探头送来的报警信号、线路的开路信号、线路的短路信号的监测查询，当查询到不同的报警信号后，通过单片机的输出口输出不同的报警声音信号，喇叭发出不同的报警声音。值班人员根据不同的报警声音便知道报警的警况。主机部分的电路原理图如图2所示。
图2中的IC1是一个双光电耦合器，两个输入端串联起来，再串入给热释红外线探头供电的电路中。光电耦合器的输入特性就是发光二极管的输入特性，它们有一个死区电压，加在输入端的正向电压必须高于死区电压后，电路中才会有电流通过。利用这一原理，通过与输入端并联的电阻R8和R4来调整不同的状态下，光电耦合器中的电流状态。由于电阻R4阻值较大（也可以省略），正常工作时，探头供电电流I0的大部分通过IC1A的输入端，IC1A的输出端导通，8脚输出低电平；由于R8的阻值较小，探头供电电流I0全部通过R8在R8上的电压降还低于IC1输入端的死区电压，IC1B的输入端无电流通过，对应的输出端截止，6脚被单片机的I/O口中的上拉电阻拉成高电平。当红外探头发出报警的负脉冲信号时，供电电路中的电流增大，此时IC1B的输入端也有电流通过，输出端由截止变成导通，6脚高电平变成低电平信号，随着探头负脉冲信号的结束，6脚恢复高电平，这相当于单片机P1.6口接收到一个负脉冲信号。单片机查询到报警脉冲信号后，单片机P3.5发出监测范围进人的报警信号。当线路被盗贼截断出现开路状态后，给探头供电的电流消失IC1A的输出端由原来的低电平变成高电平，单片机查询到P1.7口的高电平信号后， P3.5发出线路断路报警信号。当热释红外线探头的供电电路被盗贼短路后，线路供电电流增大，IC1B的输出端由原来的高电平状态变成低电平状态，这种状态在短路没有解除之前一直保持下去。单片机查询并区别于进人报警信号后，P3.5发出线路短路报警信号。
三种报警信号发出声音的时间均设计成20秒，报警结束后，单片机继续监测报警状态，一般情况下，监测范围内进人报警声是不连续的，短路和断路报警信号是连续的。
三极管V1、V2、V3、D6、R7、C2组成音频功率放大电路，将单片机P3.5输出的音频信号放大，推动喇叭发声。C3是音频信号耦合电容。
D1～D4组成桥式整流电路，C1是电源滤波电容。LED1是交流电源指示灯。IC3、IC4分别是单片机和探头供电的三端稳压电路。LED2是报警指示灯，由单片机控制工作状态，R6是给热释红外线检测电路上的限流电阻，限制线路短路后的输出电流。
AT89C2051共有15个I/O口，电路中仅使用了4个I/O口，其它的I/O口为下一个型号的热释红外线报警器的其它功能所占用。
三、单片机软件框图：
框图见附图3。软件分为4个模块。一块是主程序，反复查询P1.7和P1.6的状态，出现报警信号后转移到相应的3块报警声音模块，喇叭发出不同的报警声音。