專利名稱：帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及信號裝置中的報(bào)警裝置，是一種響應(yīng)兩種或兩種以上不同的意外或異常情況的報(bào)警器，包括夜盜和火災(zāi)報(bào)警等。本實(shí)用新型還涉及測時(shí)學(xué)中的電子計(jì)時(shí)器，是一種目視的時(shí)間或日期的指示裝置，具體地說，是利用指示元件組合的重疊字符，例如利用多路傳輸技術(shù)的時(shí)間或日期等的指示裝置。
目前已有各種類型的保安報(bào)警器，但大多只具備單一功能，如煤氣報(bào)警器、火災(zāi)報(bào)警器、入侵報(bào)警器等。電子時(shí)鐘通常也是單一功能的。由于這些報(bào)警器和時(shí)鐘裝置用途各不相同，而利用通常的設(shè)計(jì)難以有機(jī)結(jié)合，因此，要完成多種報(bào)警功能等通常就必須購置多個(gè)報(bào)警器同時(shí)使用，這不但給使用和維護(hù)帶來困難，也增加了購買開支，不利于報(bào)警器的推廣使用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有多種異常情況報(bào)警功能，結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)帶有時(shí)鐘和時(shí)控功能的帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器，具有一個(gè)單片機(jī)電路，二——四組環(huán)境異常情況檢測電路將檢測到的信號經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再送入單片機(jī)電路進(jìn)行處理；單片機(jī)電路根據(jù)信號處理結(jié)果控制一個(gè)報(bào)警電路發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號；一個(gè)顯示電路與單片機(jī)電路相連接，一個(gè)輸入鍵盤經(jīng)一個(gè)串／并變換器與單片電路連接；一個(gè)電源電路分別為上述各電路提供所需電源。
本實(shí)用新型中的環(huán)境異常情況檢測電路由氣體與煙霧檢測電路、入侵防竊檢測電路、及溫度檢測電路所組成。
本實(shí)用新型中的入侵防竊檢測電路采用遠(yuǎn)紅外入侵檢測電路或微波入侵檢測電路或視頻入侵檢測電路。
本實(shí)用新型中的單片機(jī)電路接有保護(hù)電路，包括上電復(fù)位及死鎖自復(fù)電路、掉電操作電路、內(nèi)存防沖電路、及掉電檢測電路。
本實(shí)用新型中的電源電路包括在電氣連接上相互獨(dú)立的模擬電源和數(shù)字電源。
本實(shí)用新型中的輸入鍵盤上具有7個(gè)鍵，全為命令鍵，而無數(shù)字鍵。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是由于采用單片機(jī)作為中央運(yùn)算控制單元，利用單片計(jì)算機(jī)技術(shù)將各類檢測電路發(fā)出的信號全部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并與用軟件組成的具有夏時(shí)制自動轉(zhuǎn)換、閏年修正等功能的全自動電子鐘相結(jié)合，通過數(shù)據(jù)運(yùn)算、邏輯判別、延時(shí)定時(shí)及數(shù)字顯示，從而達(dá)到了多功能化和智能化。能可靠地完成一氧化碳與煙霧監(jiān)測、入侵防竊報(bào)警、自動開燈、火災(zāi)報(bào)警、全自動電子鐘時(shí)間顯示和日期顯示、定時(shí)呼叫、鬧鐘、溫度顯示等。而且電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于生產(chǎn)制造、可靠性高，大大拓寬了使用范圍。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明

圖1為本實(shí)用新型中采用的一種氣體及煙霧檢測電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型中采用的一種溫度檢測電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型中所采用的一種遠(yuǎn)紅外入侵檢測電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型中所采用的微機(jī)控制電路、報(bào)警電路、顯示電路、輸入鍵盤等結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型中采用的上電復(fù)位及死鎖自復(fù)、掉電操作、內(nèi)存防沖等保護(hù)電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本實(shí)用新型中采用的掉電檢測電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本實(shí)用新型中采用的電源電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本實(shí)用新型中采用的軟件的程序框圖的一部分。
圖9為本實(shí)用新型中采用的軟件的程序框圖的另一部分。
圖10為定時(shí)器T0的中斷服務(wù)程序框圖。
圖11為定時(shí)器T1的中斷服務(wù)程序框圖。
圖12為可控硅交流開關(guān)電路結(jié)構(gòu)圖。
圖1、2、3、4、5、6、7聯(lián)合描述了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。圖1所描述的氣體及煙霧檢測電路，是由氣敏傳感器QM－N5，運(yùn)算放大器F2、F3(型號1／25G358)，光電耦合器BG10、BG11(型號1／2PC827)、電阻R24、R25、R26、R27、R28、R57、R68、R69，電容C28、C29、C41等所組成；氣敏傳感器QM－N5檢測到的信號經(jīng)一級直流放大后，電壓增益約31dB，放大后的模擬信號再由雙光電耦合器及運(yùn)放F3組成的線性光耦合電路送入模／數(shù)轉(zhuǎn)換器0809的采樣端口IN3。圖2描述的溫度檢測電路，是由溫度傳感器NST－1，運(yùn)算放大器F4、F5(型號1／25G353)，光電耦合器BG12、BG13(型號1／2PC827)，電阻R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R70、R71，電容C30、C42等所組成；溫度傳感器NST－1所檢測到的信號經(jīng)橋式直流放大器放大后，電壓增益約20dB，同樣，放大后的模擬信號由雙光電耦合器及運(yùn)放組成的線性光耦合電路送入模／數(shù)轉(zhuǎn)換器0809的采樣端口IN4。圖3描述的遠(yuǎn)紅外入侵檢測電路，是由遠(yuǎn)紅外傳感器P228，運(yùn)算放大器F6、F7、F8(型號1／25G358)，光電耦合器BG14、BG15(型號1／2PC827)，三端開關(guān)元件WH8778，二極管D8，電阻R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50、R51、R52、R72、R73、R74，電容C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37、C38、C39、C43等所組成；遠(yuǎn)紅外傳感器檢測到的信號經(jīng)兩級交流運(yùn)算放大器后，電壓增益約94dB，該放大器在靜態(tài)時(shí)輸出電壓約為電源電壓VS的1／2，有入侵信號時(shí)輸出電壓在1／2VS的上下范圍內(nèi)擺動；經(jīng)放大后的模擬信號，也由雙光電耦合器及運(yùn)放組成的線性光耦合電路送入模／數(shù)轉(zhuǎn)換器0809的采樣端口IN5。由于上述模擬信號放大電路與單片機(jī)電路是不共地的，這對提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾很大的作用。檢測到的信號被放大到0－5V。
圖4所描述的電路，其中心是8031單片機(jī)，當(dāng)然，也可采用其他51系列單片機(jī)或性能類似的其他單片機(jī)；采用4K字節(jié)的EPROM(型號2732)作為程序存貯器，鎖存器74LS373用來鎖存總線上分時(shí)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)地址信號。串／并行變換器74LS164用來將單片機(jī)8031發(fā)出的串行信號轉(zhuǎn)變成并行信號以實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描并給出LED數(shù)碼管的段碼。為了彌補(bǔ)單片機(jī)8031輸出口的不足，擴(kuò)展了一片74LS373作為8位數(shù)據(jù)輸出口，用作LED的掃描移位。
8位模／數(shù)轉(zhuǎn)換器0809用來將溫度傳感器、氣敏傳感器及熱釋遠(yuǎn)紅外傳感器的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字量。
輸出信號分別從P1.0；P1.1；P1.2經(jīng)光電耦合器BG1、BG3(型號PC613)輸出，反向放大后分別啟動報(bào)警用警笛集成塊CW9561或音樂集成塊CW9300及定時(shí)開啟遠(yuǎn)紅外探測器，集成塊CW9561和CW9300的具體引腳連接可參照通常接法。上述電路中還包括三極管BG4，繼電器J，二極管D1，光電耦合器BG5(型號PC613)，電阻R1、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R71，及時(shí)基電路(型號1／2 556)等器件。
單片機(jī)8031的P1.4接死鎖自復(fù)電路相應(yīng)接點(diǎn)，P1.5接掉電操作電路，P1.7接鍵輸入，P1.6開關(guān)K1選擇接地或再經(jīng)電阻R8接＋VC，P3.5經(jīng)一非門接秒標(biāo)記。XTAL1及XTAL2接由晶振HT、電容C2、C3組成的晶振電路。其它引腳接法可見圖中描述。
本電路中鍵盤只有命令鍵而沒有數(shù)字鍵，這是本電路的特點(diǎn)之一。數(shù)字的設(shè)定由命令鍵米鍵啟動單片機(jī)8031的內(nèi)部時(shí)鐘T1，使之以每秒一位的速率從0→9翻動，再接一下命令鍵米，數(shù)字即被鎖定，按第三下時(shí)，數(shù)字從高向低移動，整個(gè)設(shè)定過程類似于電子表的時(shí)間校準(zhǔn)方式。
各命令鍵的使用功能如下A鍵復(fù)位鍵。
B鍵循環(huán)顯示選擇鍵，每按一次可完成從溫度→月日→星期→時(shí)分的顯示轉(zhuǎn)換。
C鍵年份鍵。
D鍵月日時(shí)分鍵。每按一下分別顯示某月某日某時(shí)某分。
E鍵遠(yuǎn)紅外定時(shí)開啟鍵。每按一下分別顯示所設(shè)定的開啟時(shí)刻和關(guān)閉時(shí)刻。
F鍵定時(shí)呼叫或鬧鐘設(shè)定鍵。與開關(guān)K1配合它可以顯示需定時(shí)呼叫的月、日、時(shí)、分或鬧鐘起鬧的時(shí)刻。
以上各鍵中除A鍵與B鍵不能用米鍵輸入數(shù)字來變更內(nèi)容外，其他各鍵均可用米鍵隨時(shí)修改。
鍵盤電路中還有8個(gè)7407，4個(gè)75492，電阻R54、R57、R60、R61、R62、R63、R64、R65、R66、R67等。
繼電器J還控制一個(gè)圖12所示的可控硅交流開關(guān)電路，該電路由電阻R2，電容C1，指示燈D，熔斷絲RD1，雙向可控硅SCR等組成。
圖5描述了保護(hù)電路中的上電復(fù)位及死鎖自復(fù)、掉電操作及內(nèi)存防沖電路。上述電路由集成電路IC1(型號556)、IC2(型號74LS123)、IC3(型號1／2 556)，晶體管BG6、BG7、BG8，二極管D2、D3、D4、D5、D6、D7，電阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19，電容C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14，按鈕A，及或門、或非門、與非門等組成。單片機(jī)8031的P1.4、P1.5、P2.5、P2.6、P2.7、PSEN、RST／VPD等引腳與電路中的相應(yīng)接點(diǎn)連接。
掉電操作的工作過程為單片機(jī)8031的INTO端被負(fù)脈沖觸發(fā)后從當(dāng)前程序跳到掉電保護(hù)程序，在完成數(shù)據(jù)保護(hù)后由P1.5端發(fā)出低電平觸發(fā)由另一半556時(shí)基電路組成的掉電操作電路，將備用電源3V通入單片機(jī)8031的RST／VPD端，以保證片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)不致丟失。如果是誤觸發(fā)，掉電操作電路會自動切斷備用電源恢復(fù)正常供電。
上電復(fù)位及死鎖自復(fù)的工作過程是單片機(jī)8031的P1.4端發(fā)出的是一定頻率的方波。晶體管BG6、BG7分別在高低電平下導(dǎo)通，從而在電容C4、C5上產(chǎn)生電壓，由二極管D2、D3加到1／2 556時(shí)基電路的P2.6腳。1／2 556時(shí)基電路接成電壓比較器，如果系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)地址指針?biāo)梨i，單片機(jī)8031的P1.4腳會停止輸出方波，晶體管BG6或BG7必有一管截止，因此電壓比較器翻轉(zhuǎn)，由第5腳輸出一低電平，由于電阻R14與電容C9的微分作用，負(fù)脈沖加入到第8腳。另一半556時(shí)基電路接成一單穩(wěn)電路，負(fù)脈沖使單穩(wěn)電路輸出低電平反相后由電阻R5加入晶體管BG8，從而使系統(tǒng)復(fù)位。
內(nèi)存防沖的工作過程是由于程序存貯器為4K字節(jié)，因此單片機(jī)8031的P2.5、P2.6、P2.7腳都是空腳。如果系統(tǒng)跑飛，地址指針必然會進(jìn)入高位地址區(qū)，即P2.5、P2.6、P2.7腳總會有一腳產(chǎn)生高電平，經(jīng)或非門后就會輸出一低觸發(fā)電平，為了防止在非取指周期，P2.5、P2.6、P2.7上可能出現(xiàn)高電平。本電路從8031的PSEN處取出信號使之與或非后的信號再經(jīng)或門鉗制，從而保證只有在取指周期出現(xiàn)的P2.5、P2.6、P2.7上的高電平才被確認(rèn)為是跑飛信號。跑飛信號觸發(fā)由74LS123組成的單穩(wěn)電路，可使系統(tǒng)復(fù)位，以防地址指針沖刷片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)。
圖6描述了保護(hù)電路中的掉電檢測電路。其由光隔離管BG9，二極管WD，電阻R20、R21、R22、R23，電容C15，運(yùn)算放大器F1(1／2 5G358)、集成電路IC4(1／2 556)等所組成。工作過程是光隔離管BG9取出交流市電半波濾波后將高電平加入到運(yùn)算放大器F1的反相端，如果掉電，運(yùn)放電壓比較器翻轉(zhuǎn)，使1／2 556時(shí)基電路組成的RS觸發(fā)器觸發(fā)并發(fā)出一負(fù)脈沖送到單片機(jī)8031的INTO端，從而使系統(tǒng)中斷當(dāng)前程序轉(zhuǎn)入掉電保護(hù)操作。
圖7描述了電源電路。其由變壓器B，整流橋堆ZL1、ZL2、ZL3、ZL4，穩(wěn)壓塊7805(三塊)、7809、7812、7905，二極管D9、D10，電容C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C7等所組成，VM為模擬電源輸出，VS為數(shù)字電源輸出。模擬電源和數(shù)字電源兩部分不共地，且采用兩級穩(wěn)壓方式。為了消除電源干擾變壓器初次級均加有靜電屏蔽隔離層。
圖12描述的可控硅交流開關(guān)由熔斷器RD1，雙向可控硅SCR、電阻R2，電容C1，指示燈D等所組成。
圖8、圖9、圖10、圖11描述了本實(shí)施例中所用的軟件。其特點(diǎn)如下128個(gè)片內(nèi)RAM作如下分配20H－22H共24個(gè)位單元全部作標(biāo)志位。
棧頂為60H。
四個(gè)中斷源是這樣分配的T0中斷源安排有電子鐘程序，閏年判別程序，定時(shí)比較程序，A／D采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換程序，以及遠(yuǎn)紅外超限信號一分鐘計(jì)數(shù)程序。
T1中斷源安排有0→9循環(huán)置數(shù)程序及夜間自動開燈監(jiān)控程序。
INTO外部中斷源接掉電檢測電路的失壓信號。失壓時(shí)它除了作好棧區(qū)清零，恢復(fù)棧頂外，并將地址指針沉淀在004DH處，以防沖撞RAM中數(shù)據(jù)。
1NT1外部中斷源接夜間開燈時(shí)發(fā)出的單穩(wěn)觸發(fā)信號。K2在夜間開燈位置時(shí)，P1.0發(fā)出的低電平一方面使BG4導(dǎo)通，繼電器吸合使交流可控硅開關(guān)導(dǎo)通；另一方面使BG5受光電二極管的激發(fā)而導(dǎo)通，從而發(fā)出單穩(wěn)信號使1NT1中斷當(dāng)前程序跳入到自動開燈監(jiān)控程序中。
在軟件中還考慮到氣敏元件在剛開啟時(shí)有長達(dá)2－4分鐘的不穩(wěn)定狀態(tài)。因此具有自動延時(shí)5分鐘的功能。
考慮到紅外元件在剛開啟時(shí)有2分鐘的不穩(wěn)定狀態(tài)，因此在定時(shí)到后還有2分鐘的延時(shí)。
考慮到遠(yuǎn)紅外元件只有三維方向監(jiān)測(空間的長、寬、高)，而不能排除外界的瞬間干擾，因此本軟件中增加了時(shí)間判別，也就是在監(jiān)測到首次信號后立即開啟T1定時(shí)器，以每0.1秒采樣一次計(jì)，如果累計(jì)信號有10次以上，即表明歷史信號與“當(dāng)前信號”一致，因此為真，否則為假。這種四維監(jiān)控方式可有效地防止偶發(fā)因素帶來的干擾。
本軟件中的閏年判別程序用年份除四方法判別。星期幾程序用求星期公式來確定S＝(X－1)＋( (X－1)/4 )－( (X－1)/100 )＋( (X－1)/400 )＋C由于年、月、日與星期幾之間是函數(shù)關(guān)系，因此不易出錯(cuò)，且可完成求任一年中某月某日為星期幾的運(yùn)算。
為了提高可靠性，A／D轉(zhuǎn)換程序除了以每0.1秒采樣一次信號的方式進(jìn)行中斷方式模數(shù)轉(zhuǎn)換外，還具有中值濾波的功能。
本軟件串行掃描程序采用分時(shí)方式對按鍵及LED數(shù)碼管進(jìn)行掃描，以實(shí)現(xiàn)鍵盤命令輸入及LED數(shù)碼顯示。
全自動電子鐘程序具有自動修正閏年，夏時(shí)制功能，某項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)在于利用8031單片機(jī)中的軟件資源。
本實(shí)用新型可做成懸掛式或臺式，如果采用懸掛式，則可將按鍵與開關(guān)均組裝在一個(gè)活動小盒內(nèi)，以便從高處拉下來操作，操作完后松手即可將活動小盒送返鐘體內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器，其特征在于具有一個(gè)單片機(jī)電路，二-四組環(huán)境異常情況檢測電路將檢測到的信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再送入單片機(jī)電路進(jìn)行處理；單片機(jī)電路根據(jù)信號處理結(jié)果控制一個(gè)報(bào)警電路發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號；一個(gè)顯示電路與單片機(jī)電路相連接，一個(gè)輸入鍵盤經(jīng)一個(gè)串/并變換器與單片機(jī)電路連接；一個(gè)電源電路分別為上述各電路提供所需電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器，其特征在于環(huán)境異常情況檢測電路由氣體與煙霧檢測電路、入侵防竊檢測電路、及溫度檢測電路所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電子鐘智能型多功能報(bào)警器，其特征在于入侵防竊檢測電路采用遠(yuǎn)紅外入侵檢測電路或微波入侵檢測電路或視頻入侵檢測電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3所述的帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器，其特征在于單片機(jī)電路接有保護(hù)電路，包括上電復(fù)位及死鎖自復(fù)電路、掉電操作電路、內(nèi)存防沖電路、及掉電檢測電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3所述的帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器，其特征在于電源電路包括在電氣連接上相互獨(dú)立的模擬電源和數(shù)字電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器，其特征在于電源電路包括在電氣連接上相互獨(dú)立的模擬電源和數(shù)字電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3所述的帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器，其特征在于輸入鍵盤上具有7個(gè)鍵。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器，其特征在于輸入鍵盤上具有7個(gè)鍵。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器，其特征在于輸入鍵盤上具有7個(gè)鍵。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種帶電子鐘的智能型多功能報(bào)警器。其具有一單片機(jī)電路，一組環(huán)境異常情況檢測電路將檢測信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī)電路，單片機(jī)電路再據(jù)此控制一報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警信號；一顯示電路與微機(jī)控制電路相連接，一輸入鍵盤經(jīng)一串/并變換器與單片機(jī)電路連接；一電源電路分別為上述各電路提供所需電源。具有煙氣、入侵、火災(zāi)等報(bào)警功能，并能提供自動開燈、定時(shí)呼叫、時(shí)間和日期指示。
文檔編號G08B19/00GK2119692SQ9221330
公開日1992年10月21日 申請日期1992年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月27日
發(fā)明者沈文炯 申請人:沈文炯