專利名稱：一種兩線制主動紅外探測報警系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及安全防范領域，具體涉及紅外探測報警裝置。
背景技術：
在安全防范、智能樓宇等領域中，廣泛使用主動紅外探測裝置。目前市場上的紅外 探測裝置大多是基于38KHZ載波進行紅外收發(fā)，并且與報警主機的接口為四線制，即兩芯 電源線，兩芯報警信號?；?8KHZ載波的紅外接收發(fā)送方式，普遍存在抗干擾能力差、太 陽光照射下易飽和等缺點，提高抗干擾能力、抑制飽和、減少誤報一直是主動紅外探測裝置 改進的方向。用兩芯線同時傳輸電源與信號在現場總線技術領域一直受到廣泛的重視，目前市 場上也有多種實現方式，如ProfiBus-PA采用的是IEC1158-2標準等。這些實現方式大多 是直接在電源的直流電平上疊加載波信號，這樣就存在著一些缺陷，如傳輸距離變短、傳輸 速率降低、節(jié)點數減少、成本上升等。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種兩線制主動紅外探測報警系統(tǒng)，在一對傳輸總線上同時進行 電源供應和數據傳輸，并且使用獨特的紅外接收處理電路以提高探測器抗干擾能力，結構 簡單、成本低廉，通信距離遠、可帶節(jié)點多、響應速度快，產品可靠并且能夠有效防干擾和抑 噪。一種兩線制主動紅外探測報警系統(tǒng)，包括一個用于總線電源供應控制、通信控制以及報警信息處理的主控制模塊，和N個用于紅外線收發(fā)探測的前端模塊，N為大于或等于2的偶數。其中，主控制模塊包括用于給掛載在總線上的前端模塊供電，并控制實現主從之間雙向通信的總線供電 與通信控制電路；和用于處理前端模塊上傳的報警信息，并在確認警情之后執(zhí)行相關1/0(輸入/輸 出)動作，對外輸出開關量形式的報警信號的報警信息處理電路。通信控制電路和報警信息處理電路由主控制模塊的第一微控制器控制。前端模塊包括用于將主機通過電源通信總線傳遞過來的脈沖電平進行整流濾波處理，并經穩(wěn)壓 之后為前端模塊提供穩(wěn)定的工作電壓的整流穩(wěn)壓電路；和用于實現從總線上讀取數據并根據協議在對應的時序中向總線發(fā)送數據以實現 雙向通信的數據收發(fā)電路；以及用于處理接收的紅外信號的紅外接收處理電路，包括紅外發(fā)送電路和紅外接收電路。
整流穩(wěn)壓電路、數據收發(fā)電路和紅外接收處理電路由前端模塊 的第二微控制器控 制。前端信號收發(fā)模塊負責紅外信號的接收、發(fā)送、放大處理以及數據通信。主控制模塊的總線供電與通信控制電路、前端模塊的整流穩(wěn)壓電路以及數據收發(fā) 電路，實現在一對傳輸總線上同時進行電源供應和數據傳輸。主控制模塊的總線供電與通信控制電路，包括第一微控制器、電子開關邏輯電 路、過流保護電路、穩(wěn)壓直流電源、第一穩(wěn)壓塊和若干電阻；其中，電子開關邏輯電路由第一 場效應晶體管、第一三極管、第二三極管、第三三極管、第四三極管構成，過流保護電路由第 五三極管和第四電阻構成。所述的第一場效應晶體管的源極與第四電阻的一端、第七電阻的一端相連，第四 電阻的另一端接至直流穩(wěn)壓電源的正極；所述的第一場效應晶體管的漏極與電源通信總線正極相連，并連至第一電阻、第 三電阻、第二電阻的一端；第三電阻的另一端與第五電阻的一端、第一微控制器的第一 I/O 引腳相連，第五電阻的另一端接地，第二電阻的另一端接至第一三極管的集電極，第一電阻 的另一端接至電源通信總線的負極并接地；所述的第一場效應晶體管的柵極與第七電阻的一端、第九電阻的一端、第二三極 管的集電極、第五三極管的集電極相連，第九電阻的另一端與第四三極管的集電極相連；第一三極管的基極與第六電阻的一端相連，第六電阻的另一端接至第一微控制器 的第二 I/O引腳；第一三極管的發(fā)射極與第三三極管的發(fā)射極相連并接地，第三三極管的基極與第 十電阻的一端相連，第十電阻的另一端接至第一微控制器的第二 I/O引腳；第二三極管的基極與第八電阻的一端相連，第八電阻的另一端接至第三三極管的 集電極；第四三極管的基極與第十一電阻的一端相連，第十一電阻的另一端接至第一微控 制器的第三I/O引腳，第四三極管的射極接地；前端模塊的整流穩(wěn)壓電路、數據收發(fā)電路包括第二微控制器，由第一二極管、第一 電容、第二穩(wěn)壓塊構成的整流穩(wěn)壓電路，由第六三極管、第七三極管以及電阻構成的數據收 發(fā)電路。整流穩(wěn)壓電路和數據收發(fā)電路由前端模塊的第二微控制器控制；其中，電源通信總線的正極與第一二極管的正極、第六三極管的集電極、第十四電 阻的一端相連，第十四電阻的另一端與第十五電阻的一端、第二微控制器的第一 I/O引腳 相連，第十五電阻的另一端接地，第一二極管的負極與第六三極管的射極、第十一電阻的一 端、第一電容的正極、第二穩(wěn)壓塊的輸入端相連，第一電容的負極與第二穩(wěn)壓塊的接地端相 連，并接至第二微控制器的接地端，第六三極管的基極與第十一電阻的一端、第十二電阻的 一端相連，第十二電阻的另一端與第七三極管的集電極相連，第七三極管的基極與第十三 電阻的一端相連，第十三電阻的另一端接至第二微控制器的第二 I/O引腳，第七三極管的 射極接地，總線的負極也接地。所述的第一、第二微控制器可以采用多種型號的微控制器，第一場效應晶體管以 及第一穩(wěn)壓塊和第二穩(wěn)壓塊可以根據應用所需要的電流大小選用不同的規(guī)格。前端模塊的紅外接收處理電路是由傳感器信號處理電路、三級帶通濾波放大電路以及檢波電路構成的。傳感器信號處理電路包括由第十六電阻、第二電容、第一電解電容構成的RC濾波 電路和由第一紅外接收管、第十七電阻構成的信號轉換電路。其中，第十六電阻的一端與電 源相連，第十六電阻的另一端與第二電容的一端、第一電解電容的正極以及第一紅外接收 管的負極相連，第二電容的另一極、第一電解電容的負極以及第十七電阻的一端均接地，第 十七電阻的另一端與第一紅外接收管的正極相連并接至第一輸出；三級帶通濾波放大電路包括第一級帶通濾波放大電路、第二級帶通濾波放大電 路和第三級帶通濾波放大電路。第一級帶通濾波放大電路包括第一運算放大器、若干電阻和若干電容。第三電容 一端與第二輸入相連，第三電容的另一端與第十八電阻的一端、第十九電阻的一端、第一運 算放大器的正向輸入端相連，第十八電阻的另一端、第一運算放大器的電源正向輸入端接 至電源，第十九電阻的另一端、第二十電阻的一端以及第一運算放大器的反向輸入端均接 地，第二十電阻的另一端與第四電容的一端相連，第四電容的另一端與第一運算放大器反 向輸入端、第二十一電阻的一端、第五電容的一端相連，第二十一電阻的另一端、第五電容 的另一端與第一運算放大器的輸出端相連，并接至第二輸出；第二級帶通濾波放大電路包括第二運算放大器、若干電阻和若干電容。其中，第二 運算放大器的正向輸入端與第三輸入相連，第二十二電阻的一端、第二十五電阻的一端均 接地，第二十二電阻的另一端與第六電容的一端相連，第六電容的另一端與第二運算放大 器的反向輸入端、第二十三電阻的一端、第七電容的一端相連，第二十三電阻的另一端、第 七電容的另一端與第二運算放大器的輸出端相連并接至第二十四電阻的一端；第二十四電 阻的另一端、第二十五電阻的另一端相連并接至第三輸出；第三級帶通濾波放大電路包括第三運算放大器、若干電阻和若干電容。其中，第十 電容的一端與第四輸入相連，第十電容的另一端與第二十六電阻的一端、第二十七電阻的 一端、第三運算放大器的正向輸入端相連，第二十六電阻的另一端接至電源，第二十七電阻 的另一端、第二十八電阻的一端接地，第二十八電阻的另一端與第八電容的一端相連，第八 電容的另一端與第三運算放大器的反向輸入端、第二十九電阻的一端、第九電容的一端相 連，第二十九電阻的另一端、第九電容的另一端與第三運算放大器UC的輸出端相連，并接 至第四輸出；檢波電路包括第四運算放大器和若干電阻，其中，第三十電阻的一端接電源，第 三十一電阻的一端接地，第三十電阻的另一端、第三十一電阻的另一端相連并接至第四運 算放大器的正向輸入端，第四運算放大器的反向輸入端接至第五輸入，第四運算放大器的 輸出端接至第五輸出。其中，第一輸出接第二輸入，第二輸出接第三輸入，第三輸出接第四輸入，第四輸 出接第五輸入，第五輸入接第二微控制器的第三I/O引腳。上述紅外接收處理電路中的第一、第二、第三、第四運算放大器可使用通用的優(yōu)質 運算放大器，第一紅外接收二極管以選用抗干擾能力強的品種為佳。本發(fā)明中電源通信總線的工作原理是主控制模塊的總線供電與通信控制電路中的第一微控制器通過此電路中的電子 開關邏輯電路將通信數據轉換成開關脈沖信號加在總線上的場效應開關管的柵極，實際上就是將總線上原本恒定的直流電源電壓斬波成脈沖電壓，并以一定的脈沖寬度分別表示 “0”和“1”，這樣就將原本的電源線變成了攜帶有數字信號信息并同時傳輸能量的電源通信 總線；前端模塊通過整流穩(wěn)壓電路接收電源通信總線上傳遞過來的能量為其工作提供穩(wěn)定 的電壓，并且在通過數據收發(fā)電路接收數據的同時，通過此電路中的第二微控制器控制電 子開關邏輯電路在主控制器發(fā)送一位數據的低電平期間拉高或不拉高總線，以便確定向主 控制器返回數據“ 0 ”或者“ 1”。這樣總線在供電的同時，實現了雙向通信。本發(fā)明還提供了一種如前所述的兩線制紅外探測報警系統(tǒng)的信號傳輸和處理的 方法，系統(tǒng)工作時，主控制模塊可以通過發(fā)送時鐘節(jié)拍信號進行全面策動和協調，前端模塊 按照特定總線協議的約定跟隨節(jié)拍執(zhí)行相關動作，這樣既提高了前端模塊的響應速度，又 可避免相鄰紅外光束之間相互干擾。一種如前所述的本發(fā)明的兩線制紅外探測報警系統(tǒng)的信號傳輸和處理的方法，包 括以下步驟主控制模塊向總線發(fā)送一個長幀，所述的長幀包括同步位串和一系列數據位，所 述的一系列的數據位一方面實現主控制模塊與前端模塊之間的信息交換，另一方面它還是 主控制模塊策動和協調所有前端模塊執(zhí)行相關動作的時鐘節(jié)拍；其中每N個數據位對應一 個時序段，每個時序段按照總線協議的約定對應一前端模塊的一個動作執(zhí)行，所述的動作 執(zhí)行為紅外發(fā)射、紅外接收或回傳數據動作執(zhí)行，所有前端模塊的所有動作均按照總線協 議的約定被嵌入到整個長幀的各個時序段中，并且各個前端模塊的各個動作在各個時序段 中進行分配的具體約定以相互配合、不相互干擾為根本原則；各前端模塊在檢測到所述的同步位串之后復位內部的處理邏輯，作好根據時鐘節(jié) 拍執(zhí)行相關動作的準備，接著前端模塊開始監(jiān)測整個長幀，并逐次計數長幀中的每個時序 段，并在協議分配給它的時序段來臨時執(zhí)行相關動作，直至長幀結束，所有模塊的所有動作 也會執(zhí)行完畢。總線協議對某個前端模塊具體在哪個時序段執(zhí)行哪個動作的約定是靈活的，以光 束之間進行紅外收發(fā)動作時不相互干擾為原則，一般滿足以下幾個條件即可(1)保證同一防區(qū)的相鄰光束不同時進行紅外收發(fā)；(2)保證相鄰防區(qū)處于同一位置的光束不同時進行紅外收發(fā)；(3) 一個前端模塊在進行紅外發(fā)送動作時，與之對應的另一前端模塊一定要在執(zhí) 行紅外接收動作。本發(fā)明的有益技術效果如下本發(fā)明的兩線制主動紅外探測報警系統(tǒng)結構簡單、成本低廉，實現了在一對傳輸 總線上同時進行電源供應和數據傳輸的功能，并且通信距離遠、可帶節(jié)點多、響應速度快， 相對于傳統(tǒng)主動紅外探測器，有效的減少了安裝過程中的施工難度和線材成本，提高了產 品的可靠性；同時，采用多級濾波放大電路對微弱的紅外傳感器輸出信號進行處理，有效防 止包括太陽光在內各種干擾光源的干擾，并能很好的抑制電路中的各種噪聲。


圖1為本發(fā)明兩線制主動紅外對射探測報警系統(tǒng)的結構框圖；圖2為本發(fā)明中前段模塊內部結構框8
圖3為本發(fā)明中主控制模塊的總線供電與通信控制電路的示意圖；圖4為本發(fā)明中前端模塊的整流穩(wěn)壓電路和數據收發(fā)電路的示意圖；圖5為本發(fā)明中傳感器信號處理電路的示意圖；圖6為本發(fā)明中第一級帶通濾波放大電路的示意圖；圖7為本發(fā)明中第二級帶通濾波放大電路的示意圖；圖8為本發(fā)明中第三極帶通濾波放大電路的示意圖；圖9為本發(fā)明中檢波電路的示意圖；圖10為本發(fā)明中長幀的結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例來詳細闡述本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。如圖1所示的一種兩線制主動紅外探測報警系統(tǒng)，包括一個用于總線電源供應控制、通信控制以及報警信息處理的主控制模塊1和N個 用于紅外線收發(fā)探測的前端模塊2，N為大于或等于二的偶數。其中，主控制模塊1包括總線供電與通信控制電路3，用于給掛載在總線上的前端模塊2供電，并控制實現 主從之間雙向通信的；和報警信息處理電路4，用于處理前端模塊2上傳的報警信息，并在確認警情之后執(zhí) 行相關10動作，對外輸出開關量形式的報警信號的。通信控制電路3和報警信息處理電路 4共用主控制模板1的第一微控制器U1來控制。如圖2所示，前端模塊2包括整流穩(wěn)壓電路5，用于將主機通過電源通信總線傳遞過來的脈沖電平進行整流濾 波處理，并經穩(wěn)壓之后為前端模塊2提供穩(wěn)定的工作電壓的；和數據收發(fā)電路6，用于實現從總線上讀取數據并根據協議在對應的時序中向總線 發(fā)送數據以實現雙向通信的；以及紅外接收處理電路7，用于處理接收的紅外信號。整流穩(wěn)壓電路5、數據收發(fā)電路6和紅外接收處理電路7由前端模塊2的第二微控 制器U2控制。如圖3所示，總線供電與通信控制電路3，包括第一微控制器U1、電子開關邏輯電 路、過流保護電路、穩(wěn)壓直流電源DC、第一穩(wěn)壓塊T1和若干電阻；其中，電子開關邏輯電路 由第一場效應晶體管Q1、第一三極管Q3、第二三極管Q4、第三三極管Q5、第四三極管Q6構 成，過流保護電路由第五三極管Q2和第四電阻R4構成。其中，第一場效應晶體管Q1的源極S與第四電阻R4的一端、第七電阻R7的一端 相連，第四電阻R4的另一端接至直流穩(wěn)壓電源DC的正極；第一場效應晶體管Q1的漏極D與電源通信總線正極相連，并連至第一電阻R1、第 三電阻R3、第二電阻R2的一端；第三電阻R3的另一端與第五電阻R5的一端、第一微控制 器U1的第一 I/O引腳1/01相連，第五電阻R5的另一端接地，第二電阻R2的另一端接至第 一三極管Q3的集電極，第一電阻R1的另一端接至電源通信總線的負極并接地；所述的第一場效應晶體管Q1的柵極G與第七電阻R7的一端、第九電阻R9的一端、第二三極管Q4的集電極、第五三極管Q2的集電極相連，第九電阻R9的另一端與第四三極 管Q6的集電極相連；第一三極管Q3的基極與第六電阻R6的一端相連，第六電阻R6的另一端接至第一 微控制器U1的第二 I/O引腳1/02 ；第一三極管Q3的發(fā)射極與第三三極管Q5的發(fā)射極相連并接地，第三三極管Q5的 基極與第十電阻R10的一端相連，第十電阻R10的另一端接至第一微控制器U1的第二 I/O 引腳1/02;第二三極管Q4的基極與第八電阻R8的一端相連，第八電阻R8的另一端接至第 三三極管Q5的集電極；第四三極管Q6的基極與第十一電阻R11的一端相連，第十一電阻R11的另一端接 至第一微控制器U1的第三I/O引腳1/03，第四三極管Q6的射極接地；如圖4所示，第一二極管D1、第一電容C1和第二穩(wěn)壓塊T2構成整流穩(wěn)壓電路5 ； 第六三極管Q7、第七三極管Q8和若干電阻構成數據收發(fā)電路6 ；整流穩(wěn)壓電路5和數據收 發(fā)電路6由第二微控制器U2控制；其中，電源通信總線的正極與第一二極管D1的正極、第六三極管Q7的集電極、第 十四電阻R14的一端相連，第十四電阻R14的另一端與第十五電阻R15的一端、第二微控制 器U2的第一 I/O引腳1/01相連，第十五電阻R15的另一端接地，第一二極管D1的負極與第 六三極管Q7的射極、第十一電阻R11的一端、第一電容C1的正極、第二穩(wěn)壓塊T2的輸入端 VIN相連，第一電容C1的負極與第二穩(wěn)壓塊T2的接地端GND相連，并接至第二微控制器U2 的接地端，第六三極管Q7的基極與第十一電阻R11的一端、第十二電阻R12的一端相連，第 十二電阻R12的另一端與第七三極管Q8的集電極相連，第七三極管Q8的基極與第十三電 阻R13的一端相連，第十三電阻R13的另一端接至第二微控制器U2的第二 I/O引腳1/02， 第七三極管Q8的射極接地，總線的負極也接地。紅外接收處理電路7由傳感器信號處理電路、三級帶通濾波放大電路以及檢波電 路構成。三級帶通濾波放大電路包括第一級帶通濾波放大電路、第二級帶通濾波放大電路 和第三級帶通濾波放大電路。傳感器信號處理電路如圖5所示，包括RC濾波電路和信號轉換電路。其中，第十六 電阻R16、第二電容C2、第一電解電容E1構成RC濾波電路，第一紅外接收管RED1、第十七電 阻R17構成信號轉換電路。其中，第十六電阻R16的一端與電源VCC相連，第十六電阻R16 的另一端與第二電容C2的一端、第一電解電容E1的正極、第一紅外接收管RED1的負極相 連，第二電容C2的另一極、第一電解電容E1的負極以及第十七電阻R17的一端均接地，第 十七電阻R17的另一端與第一紅外接收管RED1的正極相連，并接至第一輸出I ；第一級帶通濾波放大電路如圖6所示，包括第一運算放大器UA、若干電阻和若干 電容。其中，第三電容C3的一端與第二輸入II相連，第三電容C3的另一端與第十八電阻 R18的一端、第十九電阻R19的一端、第一運算放大器UA的正向輸入端相連，第十八電阻 R18的另一端、第一運算放大器UA的電源正向輸入端接至電源VCC，第十九電阻R19的另一 端、第二十電阻R20的一端以及第一運算放大器UA的電源負向輸入端均接地，第二十電阻 R20的另一端與第四電容C4的一端相連，第四電容C4的另一端與第一運算放大器UA反向 輸入端、第二i^一電阻R21的一端、第五電容C5的一端相連，第二i^一電阻R21的另一端、第五電容C5的另一端與第一運算放大器UA的輸出端相連，并接至第二輸出II ；第二級帶通濾波放大電路如圖7所示，包括第二運算放大器UB、若干電阻和若干電容。其中，第二運算放大器UB的正向輸入端與第三輸入III相連，第二十二電阻R22的 一端、第二十五電阻R25的一端均接地，第二十二電阻R22的另一端與第六電容C6的一端 相連，第六電容C6的另一端與第二運算放大器UB的反向輸入端、第二十三電阻R23的一 端、第七電容C7的一端相連，第二十三電阻R23的另一端、第七電容C7的另一端與第二運 算放大器UB的輸出端相連并接至第二十四電阻R24的一端；第二十四電阻R24的另一端、 第二十五電阻R25的另一端相連并接至第三輸出III ；第三級帶通濾波放大電路如圖8所示，包括第三運算放大器UC、若干電阻和若干 電容。其中，第十電容ClO的一端與第四輸入IV相連，第十電容ClO的另一端與第二十六電 阻R26的一端、第二十七電阻R27的一端、第三運算放大器UC的正向輸入端相連，第二十六 電阻R26的另一端接至電源VCC，第二十七電阻R27的另一端、第二十八電阻R28的一端接 地，第二十八電阻R28的另一端與第八電容C8的一端相連，第八電容C8的另一端與第三運 算放大器UC的反向輸入端、第二十九電阻R29的一端、第九電容C9的一端相連，第二十九 電阻R29的另一端、第九電容C9的另一端與第三運算放大器UC的輸出端相連，并接至第四 輸出IV;檢波電路如圖9所示，包括第四運算放大器UD和若干電阻，其中，第三十電阻R30 的一端接電源VCC，第三十一電阻R31的一端接地，第三十電阻R30的另一端、第三十一電 阻R31的另一端相連并接至第四運算放大器UD的正向輸入端，第四運算放大器UD的反向 輸入端接至第五輸入V，第四運算放大器UD的輸出端接至第五輸出V。其中，第一輸出I接第二輸入II，第二輸出II接第三輸入III，第三輸出III接第 四輸入IV，第四輸出IV接第五輸入V，第五輸入V接第二微控制器的第三I/O引腳1/03。第一微控制器Ul和第二微控制器U2采用各種型號的微控制器，第一場效應晶體 管Ql以及第一穩(wěn)壓塊Tl和第二穩(wěn)壓塊T2可以根據應用所需要的電流大小選用不同的規(guī) 格。第一運算放大器UA、第二運算放大器UB、第三運算放大器UC、第四運算放大器UD 可使用通用的優(yōu)質運算放大器，第一紅外接收二極管REDl以選用抗干擾能力強的品種為佳。一種如前所述的本發(fā)明的兩線制紅外探測報警系統(tǒng)的信號傳輸和處理的方法，包 括以下步驟主控制模塊1向總線發(fā)送長幀，圖10給出了一個長幀的結構，其中，長幀包括同步 位串8，幀間間隔過后連續(xù)4個0即為長幀的同步序列；和64個數據位，9為數據位。數據位 一方面實現主控制模塊與前端模塊之間的信息交換，另一方面它還是主控制模塊策動和協 調所有前端模塊執(zhí)行相關動作的時鐘節(jié)拍，每兩個數據位對應著一個時序段10。每個時序 段10按照總線協議的約定對應前端模塊2的一個動作執(zhí)行，所述的動作執(zhí)行為紅外發(fā)射、 紅外接收或回傳數據動作執(zhí)行，所有前端模塊2的所有動作均按照總線協議的約定被嵌入 到整個長幀的各個時序段中，并且各個前端模塊的各個動作在各個時序段中進行分配的具 體約定以相互配合、不相互干擾為根本原則。各前端模塊1在檢測到所述的同步位串8之后復位內部的處理邏輯，作好根據時鐘節(jié)拍執(zhí)行相關動作的準備，接著前端模塊開始監(jiān)測整個長幀，并逐次計數長幀中的每個 時序段，并在協議分配給它的時序段來臨時執(zhí)行相關動作，直至長幀結束，所有模塊的所有 動作也會執(zhí)行完畢?？偩€協議對某個前端模塊具體在哪個時序段執(zhí)行哪個動作的約定是靈活的，以光 束之間進行紅外收發(fā)動作時不相互干擾為原則，一般滿足以下幾個條件即可(1)保證同一防區(qū)的相鄰光束不同時進行紅外收發(fā)；(2)保證相鄰防區(qū)處于同一位置的光束不同時進行紅外收發(fā)；(3) 一個前端模塊在進行紅外發(fā)送動作時，與之對應的另一前端模塊一定要在執(zhí) 行紅外接收動作。采用該兩線制紅外探測報警系統(tǒng)的信號傳輸和處理的方法，系統(tǒng)工作時，主控制 模塊可以通過發(fā)送時鐘節(jié)拍信號進行全面策動和協調，前端模塊按照特定總線協議的約定 跟隨節(jié)拍執(zhí)行相關動作，這樣既提高了前端模塊的響應速度，又可避免相鄰紅外光束之間 相互干擾。
權利要求
一種兩線制主動紅外探測報警系統(tǒng)，包括一個用于總線電源供應控制、通信控制以及報警信息處理的主控制模塊(1)和N個用于紅外線收發(fā)探測的前端模塊(2)，N為大于或等于二的偶數，其特征在于，所述的主控制模塊(1)包括用于給掛載在總線上的前端模塊(2)供電，并控制實現主控制模塊(1)和前端模塊(2)之間雙向通信的總線供電與通信控制電路(3)；和用于處理前端模塊(2)上傳的報警信息，并在確認警情之后執(zhí)行相關IO動作，對外輸出開關量形式的報警信號的報警信息處理電路(4)；所述的總線供電與通信控制電路(3)和報警信息處理電路(4)由第一微控制器(U1)控制；所述的前端模塊(2)包括用于將主機通過電源通信總線傳遞過來的脈沖電平進行整流濾波處理，并經穩(wěn)壓之后為前端模塊(2)提供穩(wěn)定的工作電壓的整流穩(wěn)壓電路(5)；和用于實現從總線上讀取數據并根據協議在對應的時序中向總線發(fā)送數據以實現雙向通信的數據收發(fā)電路(6)；以及用于處理接收的紅外信號的紅外接收處理電路(7)；所述的整流穩(wěn)壓電路(5)、數據收發(fā)電路(6)和紅外接收處理電路(7)由第二微控制器(U2)控制。
2.根據權利要求1所述的兩線制紅外探測報警系統(tǒng)，其特征在于，所述的總線供電與 通信控制電路(3)，包括第一微控制器(Ul)、電子開關邏輯電路、過流保護電路、穩(wěn)壓直流 電源(DC)、第一穩(wěn)壓塊(Tl)和若干電阻；所述的電子開關邏輯電路由第一場效應晶體管 (Ql)、第一三極管(Q3)、第二三極管(Q4)、第三三極管(Q5)、第四三極管(Q6)構成，所述的 過流保護電路由第五三極管(Q2)和第四電阻(R4)構成；其中，所述的第一場效應晶體管(Ql)的源極(S)與第四電阻(R4)的一端、第七電阻 (R7)的一端相連，第四電阻(R4)另一端接至直流穩(wěn)壓電源(DC)的正極(+)；所述的第一場效應晶體管(Ql)的漏極(D)與電源通信總線正極(+)相連，并連至第一 電阻(Rl)、第三電阻(R3)、第二電阻(R2)的一端；第三電阻(R3)的另一端與第五電阻(R5) 的一端、第一微控制器(Ul)的第一 I/O引腳(1/01)相連，第五電阻(R5)的另一端接地，第 二電阻(R2)的另一端接至第一三極管(Q3)集電極，第一電阻(Rl)的另一端接至電源通信 總線的負極(_)并接地；所述的第一場效應晶體管(Ql)的柵極(G)與第七電阻(R7)的一端、第九電阻(R9)的 一端、第二三極管(Q4)的集電極、第五三極管(Q2)的集電極相連，第九電阻(R9)的另一端 與第四三極管(Q6)的集電極相連；所述的第一三極管(Q3)的基極與第六電阻(R6)的一端相連，第六電阻(R6)的另一端 接至第一微控制器(Ul)的第二 I/O引腳(1/02)；所述的第一三極管(Q3)的發(fā)射極與第三三極管(Q5)的發(fā)射極相連并接地，第三三極 管(Q5)的基極與第十電阻(RlO)的一端相連，第十電阻(RlO)的另一端接至第一微控制器 (Ul)的第二 I/O 引腳(1/02)；所述的第二三極管(Q4)的基極與第八電阻(R8)的一端相連，第八電阻(R8)的另一端接至第三三極管(Q5)的集電極；所述的第四三極管(Q6)的基極與第十一電阻(Rll)的一端相連，第十一電阻(Rll)的 另一端接至第一微控制器(Ul)的第三I/O引腳(1/03)，所述的第四三極管(Q6)的射極接 地；所述的整流穩(wěn)壓電路(5)由第一二極管(Dl)、第一電容(Cl)和第二穩(wěn)壓塊(T2)構成； 所述的數據收發(fā)電路(6)由第六三極管(Q7)、第七三極管(Q8)和若干電阻構成；所述的整 流穩(wěn)壓電路(5)和數據收發(fā)電路(6)由第二微控制器(U2)控制；其中，電源通信總線的正極(+)與第一二極管(Dl)的正極、第六三極管(Q7)的集電 極、第十四電阻(R14)的一端相連，第十四電阻(R14)的另一端與第十五電阻(R15)的一 端、第二微控制器(U2)的第一 I/O引腳(1/01)相連，電阻(R15)的另一端接地，第一二極 管(Dl)的負極與第六三極管(Q7)的射極、第十一電阻(Rll)的一端、第一電容(Cl)的正 極、第二穩(wěn)壓塊(T2)的輸入端(VIN)相連，第一電容(Cl)的負極與第二穩(wěn)壓塊(T2)的接 地端(GND)相連，并接至第二微控制器(U2)的接地端，第六三極管(Q7)的基極與第十一電 阻(Rll)的一端、第十二電阻(R12)的一端相連，第十二電阻(R12)的另一端與第七三極管 (Q8)的集電極相連，第七三極管(Q8)的基極與第十三電阻(R13)的一端相連，第十三電阻 (R13)的另一端接至第二微控制器(U2)的第二 I/O引腳(1/02)，第七三極管(Q8)的射極 接地，總線的負極(_)也接地。
3.根據權利要求1所述的兩線制紅外探測報警系統(tǒng)，其特征在于，所述的紅外接收處 理電路(7)由傳感器信號處理電路、三級帶通濾波放大電路以及檢波電路構成，其中，所述的傳感器信號處理電路包括RC濾波電路和信號轉換電路，所述的RC濾波電路由 第十六電阻(R16)、第二電容(C2)和第一電解電容(El)構成，所述的信號轉換電路由第 一紅外接收管(REDl)、第十七電阻(R17)構成的；其中，第十六電阻(R16)的一端與電源 (VCC)相連，第十六電阻(R16)的另一端與第二電容(C2)的一端、第一電解電容(El)的正 極、第一紅外接收管(REDl)的負極相連，第二電容(C2)的另一極、第一電解電容(El)的 負極以及第十七電阻(R17)的一端均接地，第十七電阻(R17)的另一端與第一紅外接收管 (REDl)的正極相連，并接至第一輸出(I)；所述的三級帶通濾波放大電路包括第一級帶通濾波放大電路、第二級帶通濾波放大 電路和第三級帶通濾波放大電路；其中，所述的第一級帶通濾波放大電路包括第一運算放大器(UA)、若干電阻和若干電容；其 中，第三電容(C3)的一端與第二輸入(II)相連，第三電容(C3)的另一端與第十八電阻 (R18)的一端、第十九電阻(R19)的一端、第一運算放大器(UA)的正向輸入端⑴相連，第 十八電阻(R18)的另一端、第一運算放大器(UA)的電源正向輸入端⑴接至電源(VCC)， 第十九電阻(R19)的另一端、第二十電阻(R20)的一端以及第一運算放大器(UA)的電源 負向輸入端(_)均接地，第二十電阻(R20)的另一端與第四電容(C4)的一端相連，第四電 容(C4)的另一端與第一運算放大器(UA)反向輸入端(_)、第二十一電阻(R21)的一端、第 五電容(C5)的一端相連，電阻(R21)的另一端、第五電容(C5)的另一端與第一運算放大器 (UA)的輸出端相連，并接至第二輸出(II)；所述的第二級帶通濾波放大電路包括第二運算放大器(UB)、若干電阻和若干電容；其 中，第二運算放大器(UB)的正向輸入端(+)與第三輸入(III)相連，第二十二電阻(R22)的一端、第二十五電阻R25的一端均接地，第二十二電阻(R22)的另一端與第六電容(C6)的 一端相連，第六電容(C6)的另一端與第二運算放大器(UB)的反向輸入端(_)、第二十三電 阻R23的一端、第七電容C7的一端相連，第二十三電阻R23的另一端、第七電容(C7)的另 一端與第二運算放大器(UB)的輸出端相連并接至第二十四電阻(R24)的一端；第二十四電 阻(R24)的另一端、第二十五電阻(R25)的另一端相連并接至第三輸出(III)；所述的第三級帶通濾波放大電路包括第三運算放大器(UC)、若干電阻和若干電容；其 中，第十電容(ClO)的一端與第四輸入(IV)相連，另一端與第二十六電阻(R26)的一端、 第二十七電阻(R27)的一端、第三運算放大器(UC)的正向輸入端(+)相連，第二十六電阻 (R26)的另一端接至電源(VCC)，第二十七電阻(R27)的另一端、第二十八電阻(R28)的一 端接地，第二十八電阻(R28)的另一端與第八電容(C8)的一端相連，第八電容(C8)的另一 端與第三運算放大器(UC)的反向輸入端(_)、第二十九電 阻(R29)的一端、第九電容(C9) 的一端相連，第九電阻(R29)的另一端、第九電容(C9)與第三運算放大器(UC)的輸出端相 連，并接至第四輸出(IV)；所述的檢波電路包括第四運算放大器(UD)和若干電阻，其中，第三十電阻(R30)的一 端接電源(VCC)，第三十一電阻(R31)的一端接地，第三十電阻(R30)的另一端、第三十一 電阻(R31)的另一端相連并接至第四運算放大器(UD)的正向輸入端(+)，第四運算放大器 (UD)的反向輸入端(_)接至第五輸入(V)，第四運算放大器(UD)的輸出端接至第五輸出 (V)；其中，第一輸出(I)接第二輸入(II)，第二輸出(II)接第三輸入(III)，第三輸出 (III)接第四輸入(IV)，第四輸出(IV)接第五輸入(V)，第五輸入(V)接第二微控制器(U2) 的第三I/O引腳(1/03)。
4.根據權利要求1 3任一所述的兩線制紅外探測報警系統(tǒng)的信號傳輸和處理的方 法，其特征在于，包括以下步驟主控制模塊向總線發(fā)送一個長幀，所述的長幀包括同步位串和一系列數據位，所述的 一系列的數據位一方面實現主控制模塊與前端模塊之間的信息交換，另一方面還是主控制 模塊策動和協調所有前端模塊執(zhí)行相關動作的時鐘節(jié)拍；其中每N個數據位對應一個時序 段，每個時序段按照總線協議的約定對應一前端模塊的一個動作執(zhí)行，所述的動作執(zhí)行為 紅外發(fā)射、紅外接收或回傳數據動作執(zhí)行，所有前端模塊的所有動作均按照總線協議的約 定被嵌入到整個長幀的各個時序段中；各前端模塊在檢測到所述的同步位串之后復位內部的處理邏輯，作好根據時鐘節(jié)拍執(zhí) 行相關動作的準備，接著前端模塊開始監(jiān)測整個長幀，并逐次計數長幀中的每個時序段，并 在協議分配給它的時序段來臨時執(zhí)行相關動作，直至長幀結束，所有模塊的所有動作也會 執(zhí)行完畢。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種兩線制主動紅外探測報警系統(tǒng)，包括一個由總線供電與通信控制電路、報警信息處理電路構成的主控制模塊，和多個由整流穩(wěn)壓電路、數據收發(fā)電路、紅外發(fā)送電路和紅外接收電路構成的前端模塊。本發(fā)明還提供了上述報警系統(tǒng)的信號傳輸和處理的方法，由主控制模塊以通信時序為節(jié)拍全面策動和協調各個前端模塊的核心動作。本發(fā)明在一對傳輸總線上同時進行電源供應和數據傳輸，并且使用獨特的紅外接收處理電路以提高探測器抗干擾能力，結構簡單、成本低廉，通信距離遠、可帶節(jié)點多、響應速度快，產品可靠并且能夠有效防干擾和抑噪。
文檔編號G08B13/181GK101826243SQ20101017127
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權日2010年5月12日
發(fā)明者吳建德, 陳衛(wèi) 申請人:浙江天工智能電子有限公司