新型自動拍照智能防盜系統(tǒng)的設計

引言
　　目前市場上的防盜器大致可分為報警式和微機監(jiān)控式類。報警式防盜系統(tǒng)價格便宜、結構簡單，但其功能只是單純的報警，盜賊還是可以逃之夭夭，系統(tǒng)無法留下有效的法律證據，正是由于它的這種失效性阻礙了其市場的拓展。另一種是微機監(jiān)控式，這種裝置比較先進，但其成本高，必須在220V電壓支持下方能工作，且需要有一定技術的人員來操縱。

　　本系統(tǒng)主要結合這兩種裝置的弊端，應用紅外線技術及單片機原理，將照相機應用到了防盜系統(tǒng)中，具有經濟、科學、高效等特點，尤其適用于農村畜牧防盜。

　　紅外線具有一定的穿透性，而且地球大氣層對紅外輻射的吸收具有明顯的選擇性，其中1～2.5μm、3～5μm、8～14μm三個大氣窗口在紅外技術中特別重要，應根據紅外線的工作波長選擇合適的紅外輻射源、接收器，以及工作距離。

　　LPC900系列單片機是一個基于80C51內核的高速、低功耗Flash單片機，主要集成了I2C總線、SPI接口、UART通信接口、實時時鐘、EEPROM、A/D轉換器、IPS/IAP在線編程和遠程方式等一系列有特色的功能部件。P89LPC932是該系列當中的一款，采用了高性能的處理器結構，指令執(zhí)行時間只需2～4個時鐘周期，集成了許多系統(tǒng)級的功能，可大大減少元件的數目和電路板面積并降低系統(tǒng)的成本，適合于許多要求高集成度、低成本的場合，可以滿足多方面的性能要求，在本系統(tǒng)中用來執(zhí)行控制功能。 

系統(tǒng)的組成
　　智能防盜系統(tǒng)是以紅外發(fā)光二極管作為信號源，以光敏三極管作為紅外接收裝置，采用透鏡聚光技術提高系統(tǒng)的靈敏度和抗干擾能力，在信號處理過程中采用模擬電子電路對信號進行放大，為了要排除其他小動物經過時導致誤報拍照現(xiàn)象，采用單片機作為控制機，集中的對信號進行采集、處理和控制，能有效地排除干擾，提高了系統(tǒng)的精度。同時為防止系統(tǒng)本身被破壞，在設計時也配帶了報警器和電燈的驅動電路，從而使該報警器結構更加合理，功能更加完善，系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。 
 

系統(tǒng)工作原理
　　本裝置是利用光電轉換原理，把電信號轉換成光信號，將電信號轉換成光信號的核心器件是三只紅外發(fā)光二極管，在其兩端加上固定電壓產生連續(xù)的光信號。紅外接收裝置采用光敏三極管來實現(xiàn)，從而又能夠把紅外發(fā)光二極管所發(fā)出的紅外光轉換成電信號，但由于此時的電信號較弱，不足以驅動電路及負載正常工作，故采用模擬放大電路對信號進行放大處理，使其能夠保證后面的電路及負載正常工作。

　　由于紅外線發(fā)射裝置和紅外線接收裝置的有效作用距離有限，所以必須盡量減少光源能量的損失，為使發(fā)光二極管的光源能量能最大限度地被光敏三極管接收，采用透鏡聚光技術來實現(xiàn)，使其作用距離可達到8～9m，甚至更遠，同時采用專用電路解決了小動物經過時導致系統(tǒng)誤拍、誤報現(xiàn)象的發(fā)生。人是引起該系統(tǒng)自動拍照報警的直接原因，當至少有兩束光線被阻擋時，系統(tǒng)才報警，有效地排除其他小動物的干擾，提高了系統(tǒng)精度。系統(tǒng)在檢測到異常情況時，發(fā)出報警，同時觸發(fā)照相機拍照。該裝置同時設有自定義功能擴展接口，可設置電話自動撥打110，或設置家里所有的燈都打開等功能。系統(tǒng)電路原理圖如圖2所示，系統(tǒng)工作原理圖如圖3所示。 
  


 
軟件設計
　　系統(tǒng)的軟件設計主要是單片機程序設計，在科學計算中采用高級語言，在實時控制中采用匯編語言。單片機常用于實時控制，而自動控制常是實時控制，本系統(tǒng)就是利用單片機的實時控制功能，對現(xiàn)場進行實時監(jiān)測，對照相機、報警器等裝置進行實時控制。

　　其中單片機程序設計要完成數據的采集，系統(tǒng)的自檢測、自校準功能及信號的采集等，并確定是否進行拍照和報警等。

　　采用PL/M-96語言編程，它的特點是同時兼有高級語言和匯編語言的優(yōu)點，可以直接利用CPU的硬件特性進行程序設計。PL/M-96語言程序設計塊可讀性好，可靠性高，代碼轉換質量高，單片機程序設計框圖如圖4所示。

 
結束語
　　本系統(tǒng)成功地把照相機引入到了防盜系統(tǒng)中，自行研制、開發(fā)、設計了系統(tǒng)專用電路，實現(xiàn)了三選二報警，排除了其他動物干擾，集單片機，數字電子電路和模擬電子電路技術功能于一體，同時應用紅外線技術和照相機原理，使系統(tǒng)具有價格低、結構簡單和實用性強等特點。

    系統(tǒng)耗電量低，在十幾伏的電壓下即可正常工作，無須照明電路支持，溫度變化對系統(tǒng)影響小，尤其實用于北方溫差大的地方。

參考文獻
1 張洪潤等.單片機應用技術教程. 清華大學出版社
2 周立功. LPC900系列Flash單片機應用技術
3 童詩白.模擬電子技術.高等教育出版社
4 閻石.數字電子技術基礎.高等教育出版社
5 皮藝軍.犯罪學研究論要.中國政法大學出版社
6 Intel.Microcontroller-Handbook.1999