专利名称：一种两线制主动红外探测报警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及安全防范领域，具体涉及红外探测报警装置。
背景技术：
在安全防范、智能楼宇等领域中，广泛使用主动红外探测装置。目前市场上的红外 探测装置大多是基于38KHZ载波进行红外收发，并且与报警主机的接口为四线制，即两芯 电源线，两芯报警信号。基于38KHZ载波的红外接收发送方式，普遍存在抗干扰能力差、太 阳光照射下易饱和等缺点，提高抗干扰能力、抑制饱和、减少误报一直是主动红外探测装置 改进的方向。用两芯线同时传输电源与信号在现场总线技术领域一直受到广泛的重视，目前市 场上也有多种实现方式，如ProfiBus-PA采用的是IEC1158-2标准等。这些实现方式大多 是直接在电源的直流电平上叠加载波信号，这样就存在着一些缺陷，如传输距离变短、传输 速率降低、节点数减少、成本上升等。
发明内容
本发明提供了一种两线制主动红外探测报警系统，在一对传输总线上同时进行 电源供应和数据传输，并且使用独特的红外接收处理电路以提高探测器抗干扰能力，结构 简单、成本低廉，通信距离远、可带节点多、响应速度快，产品可靠并且能够有效防干扰和抑 噪。一种两线制主动红外探测报警系统，包括一个用于总线电源供应控制、通信控制以及报警信息处理的主控制模块，和N个用于红外线收发探测的前端模块，N为大于或等于2的偶数。其中，主控制模块包括用于给挂载在总线上的前端模块供电，并控制实现主从之间双向通信的总线供电 与通信控制电路；和用于处理前端模块上传的报警信息，并在确认警情之后执行相关1/0(输入/输 出)动作，对外输出开关量形式的报警信号的报警信息处理电路。通信控制电路和报警信息处理电路由主控制模块的第一微控制器控制。前端模块包括用于将主机通过电源通信总线传递过来的脉冲电平进行整流滤波处理，并经稳压 之后为前端模块提供稳定的工作电压的整流稳压电路；和用于实现从总线上读取数据并根据协议在对应的时序中向总线发送数据以实现 双向通信的数据收发电路；以及用于处理接收的红外信号的红外接收处理电路，包括红外发送电路和红外接收电路。
整流稳压电路、数据收发电路和红外接收处理电路由前端模块 的第二微控制器控 制。前端信号收发模块负责红外信号的接收、发送、放大处理以及数据通信。主控制模块的总线供电与通信控制电路、前端模块的整流稳压电路以及数据收发 电路，实现在一对传输总线上同时进行电源供应和数据传输。主控制模块的总线供电与通信控制电路，包括第一微控制器、电子开关逻辑电 路、过流保护电路、稳压直流电源、第一稳压块和若干电阻；其中，电子开关逻辑电路由第一 场效应晶体管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管构成，过流保护电路由第 五三极管和第四电阻构成。所述的第一场效应晶体管的源极与第四电阻的一端、第七电阻的一端相连，第四 电阻的另一端接至直流稳压电源的正极；所述的第一场效应晶体管的漏极与电源通信总线正极相连，并连至第一电阻、第 三电阻、第二电阻的一端；第三电阻的另一端与第五电阻的一端、第一微控制器的第一 I/O 引脚相连，第五电阻的另一端接地，第二电阻的另一端接至第一三极管的集电极，第一电阻 的另一端接至电源通信总线的负极并接地；所述的第一场效应晶体管的栅极与第七电阻的一端、第九电阻的一端、第二三极 管的集电极、第五三极管的集电极相连，第九电阻的另一端与第四三极管的集电极相连；第一三极管的基极与第六电阻的一端相连，第六电阻的另一端接至第一微控制器 的第二 I/O引脚；第一三极管的发射极与第三三极管的发射极相连并接地，第三三极管的基极与第 十电阻的一端相连，第十电阻的另一端接至第一微控制器的第二 I/O引脚；第二三极管的基极与第八电阻的一端相连，第八电阻的另一端接至第三三极管的 集电极；第四三极管的基极与第十一电阻的一端相连，第十一电阻的另一端接至第一微控 制器的第三I/O引脚，第四三极管的射极接地；前端模块的整流稳压电路、数据收发电路包括第二微控制器，由第一二极管、第一 电容、第二稳压块构成的整流稳压电路，由第六三极管、第七三极管以及电阻构成的数据收 发电路。整流稳压电路和数据收发电路由前端模块的第二微控制器控制；其中，电源通信总线的正极与第一二极管的正极、第六三极管的集电极、第十四电 阻的一端相连，第十四电阻的另一端与第十五电阻的一端、第二微控制器的第一 I/O引脚 相连，第十五电阻的另一端接地，第一二极管的负极与第六三极管的射极、第十一电阻的一 端、第一电容的正极、第二稳压块的输入端相连，第一电容的负极与第二稳压块的接地端相 连，并接至第二微控制器的接地端，第六三极管的基极与第十一电阻的一端、第十二电阻的 一端相连，第十二电阻的另一端与第七三极管的集电极相连，第七三极管的基极与第十三 电阻的一端相连，第十三电阻的另一端接至第二微控制器的第二 I/O引脚，第七三极管的 射极接地，总线的负极也接地。所述的第一、第二微控制器可以采用多种型号的微控制器，第一场效应晶体管以 及第一稳压块和第二稳压块可以根据应用所需要的电流大小选用不同的规格。前端模块的红外接收处理电路是由传感器信号处理电路、三级带通滤波放大电路以及检波电路构成的。传感器信号处理电路包括由第十六电阻、第二电容、第一电解电容构成的RC滤波 电路和由第一红外接收管、第十七电阻构成的信号转换电路。其中，第十六电阻的一端与电 源相连，第十六电阻的另一端与第二电容的一端、第一电解电容的正极以及第一红外接收 管的负极相连，第二电容的另一极、第一电解电容的负极以及第十七电阻的一端均接地，第 十七电阻的另一端与第一红外接收管的正极相连并接至第一输出；三级带通滤波放大电路包括第一级带通滤波放大电路、第二级带通滤波放大电 路和第三级带通滤波放大电路。第一级带通滤波放大电路包括第一运算放大器、若干电阻和若干电容。第三电容 一端与第二输入相连，第三电容的另一端与第十八电阻的一端、第十九电阻的一端、第一运 算放大器的正向输入端相连，第十八电阻的另一端、第一运算放大器的电源正向输入端接 至电源，第十九电阻的另一端、第二十电阻的一端以及第一运算放大器的反向输入端均接 地，第二十电阻的另一端与第四电容的一端相连，第四电容的另一端与第一运算放大器反 向输入端、第二十一电阻的一端、第五电容的一端相连，第二十一电阻的另一端、第五电容 的另一端与第一运算放大器的输出端相连，并接至第二输出；第二级带通滤波放大电路包括第二运算放大器、若干电阻和若干电容。其中，第二 运算放大器的正向输入端与第三输入相连，第二十二电阻的一端、第二十五电阻的一端均 接地，第二十二电阻的另一端与第六电容的一端相连，第六电容的另一端与第二运算放大 器的反向输入端、第二十三电阻的一端、第七电容的一端相连，第二十三电阻的另一端、第 七电容的另一端与第二运算放大器的输出端相连并接至第二十四电阻的一端；第二十四电 阻的另一端、第二十五电阻的另一端相连并接至第三输出；第三级带通滤波放大电路包括第三运算放大器、若干电阻和若干电容。其中，第十 电容的一端与第四输入相连，第十电容的另一端与第二十六电阻的一端、第二十七电阻的 一端、第三运算放大器的正向输入端相连，第二十六电阻的另一端接至电源，第二十七电阻 的另一端、第二十八电阻的一端接地，第二十八电阻的另一端与第八电容的一端相连，第八 电容的另一端与第三运算放大器的反向输入端、第二十九电阻的一端、第九电容的一端相 连，第二十九电阻的另一端、第九电容的另一端与第三运算放大器UC的输出端相连，并接 至第四输出；检波电路包括第四运算放大器和若干电阻，其中，第三十电阻的一端接电源，第 三十一电阻的一端接地，第三十电阻的另一端、第三十一电阻的另一端相连并接至第四运 算放大器的正向输入端，第四运算放大器的反向输入端接至第五输入，第四运算放大器的 输出端接至第五输出。其中，第一输出接第二输入，第二输出接第三输入，第三输出接第四输入，第四输 出接第五输入，第五输入接第二微控制器的第三I/O引脚。上述红外接收处理电路中的第一、第二、第三、第四运算放大器可使用通用的优质 运算放大器，第一红外接收二极管以选用抗干扰能力强的品种为佳。本发明中电源通信总线的工作原理是主控制模块的总线供电与通信控制电路中的第一微控制器通过此电路中的电子 开关逻辑电路将通信数据转换成开关脉冲信号加在总线上的场效应开关管的栅极，实际上就是将总线上原本恒定的直流电源电压斩波成脉冲电压，并以一定的脉冲宽度分别表示 “0”和“1”，这样就将原本的电源线变成了携带有数字信号信息并同时传输能量的电源通信 总线；前端模块通过整流稳压电路接收电源通信总线上传递过来的能量为其工作提供稳定 的电压，并且在通过数据收发电路接收数据的同时，通过此电路中的第二微控制器控制电 子开关逻辑电路在主控制器发送一位数据的低电平期间拉高或不拉高总线，以便确定向主 控制器返回数据“ 0 ”或者“ 1”。这样总线在供电的同时，实现了双向通信。本发明还提供了一种如前所述的两线制红外探测报警系统的信号传输和处理的 方法，系统工作时，主控制模块可以通过发送时钟节拍信号进行全面策动和协调，前端模块 按照特定总线协议的约定跟随节拍执行相关动作，这样既提高了前端模块的响应速度，又 可避免相邻红外光束之间相互干扰。一种如前所述的本发明的两线制红外探测报警系统的信号传输和处理的方法，包 括以下步骤主控制模块向总线发送一个长帧，所述的长帧包括同步位串和一系列数据位，所 述的一系列的数据位一方面实现主控制模块与前端模块之间的信息交换，另一方面它还是 主控制模块策动和协调所有前端模块执行相关动作的时钟节拍；其中每N个数据位对应一 个时序段，每个时序段按照总线协议的约定对应一前端模块的一个动作执行，所述的动作 执行为红外发射、红外接收或回传数据动作执行，所有前端模块的所有动作均按照总线协 议的约定被嵌入到整个长帧的各个时序段中，并且各个前端模块的各个动作在各个时序段 中进行分配的具体约定以相互配合、不相互干扰为根本原则；各前端模块在检测到所述的同步位串之后复位内部的处理逻辑，作好根据时钟节 拍执行相关动作的准备，接着前端模块开始监测整个长帧，并逐次计数长帧中的每个时序 段，并在协议分配给它的时序段来临时执行相关动作，直至长帧结束，所有模块的所有动作 也会执行完毕。总线协议对某个前端模块具体在哪个时序段执行哪个动作的约定是灵活的，以光 束之间进行红外收发动作时不相互干扰为原则，一般满足以下几个条件即可(1)保证同一防区的相邻光束不同时进行红外收发；(2)保证相邻防区处于同一位置的光束不同时进行红外收发；(3) 一个前端模块在进行红外发送动作时，与之对应的另一前端模块一定要在执 行红外接收动作。本发明的有益技术效果如下本发明的两线制主动红外探测报警系统结构简单、成本低廉，实现了在一对传输 总线上同时进行电源供应和数据传输的功能，并且通信距离远、可带节点多、响应速度快， 相对于传统主动红外探测器，有效的减少了安装过程中的施工难度和线材成本，提高了产 品的可靠性；同时，采用多级滤波放大电路对微弱的红外传感器输出信号进行处理，有效防 止包括太阳光在内各种干扰光源的干扰，并能很好的抑制电路中的各种噪声。
图1为本发明两线制主动红外对射探测报警系统的结构框图；图2为本发明中前段模块内部结构框8
图3为本发明中主控制模块的总线供电与通信控制电路的示意图；图4为本发明中前端模块的整流稳压电路和数据收发电路的示意图；图5为本发明中传感器信号处理电路的示意图；图6为本发明中第一级带通滤波放大电路的示意图；图7为本发明中第二级带通滤波放大电路的示意图；图8为本发明中第三极带通滤波放大电路的示意图；图9为本发明中检波电路的示意图；图10为本发明中长帧的结构图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例来详细阐述本发明，但本发明并不仅限于此。如图1所示的一种两线制主动红外探测报警系统，包括一个用于总线电源供应控制、通信控制以及报警信息处理的主控制模块1和N个 用于红外线收发探测的前端模块2，N为大于或等于二的偶数。其中，主控制模块1包括总线供电与通信控制电路3，用于给挂载在总线上的前端模块2供电，并控制实现 主从之间双向通信的；和报警信息处理电路4，用于处理前端模块2上传的报警信息，并在确认警情之后执 行相关10动作，对外输出开关量形式的报警信号的。通信控制电路3和报警信息处理电路 4共用主控制模板1的第一微控制器U1来控制。如图2所示，前端模块2包括整流稳压电路5，用于将主机通过电源通信总线传递过来的脉冲电平进行整流滤 波处理，并经稳压之后为前端模块2提供稳定的工作电压的；和数据收发电路6，用于实现从总线上读取数据并根据协议在对应的时序中向总线 发送数据以实现双向通信的；以及红外接收处理电路7，用于处理接收的红外信号。整流稳压电路5、数据收发电路6和红外接收处理电路7由前端模块2的第二微控 制器U2控制。如图3所示，总线供电与通信控制电路3，包括第一微控制器U1、电子开关逻辑电 路、过流保护电路、稳压直流电源DC、第一稳压块T1和若干电阻；其中，电子开关逻辑电路 由第一场效应晶体管Q1、第一三极管Q3、第二三极管Q4、第三三极管Q5、第四三极管Q6构 成，过流保护电路由第五三极管Q2和第四电阻R4构成。其中，第一场效应晶体管Q1的源极S与第四电阻R4的一端、第七电阻R7的一端 相连，第四电阻R4的另一端接至直流稳压电源DC的正极；第一场效应晶体管Q1的漏极D与电源通信总线正极相连，并连至第一电阻R1、第 三电阻R3、第二电阻R2的一端；第三电阻R3的另一端与第五电阻R5的一端、第一微控制 器U1的第一 I/O引脚1/01相连，第五电阻R5的另一端接地，第二电阻R2的另一端接至第 一三极管Q3的集电极，第一电阻R1的另一端接至电源通信总线的负极并接地；所述的第一场效应晶体管Q1的栅极G与第七电阻R7的一端、第九电阻R9的一端、第二三极管Q4的集电极、第五三极管Q2的集电极相连，第九电阻R9的另一端与第四三极 管Q6的集电极相连；第一三极管Q3的基极与第六电阻R6的一端相连，第六电阻R6的另一端接至第一 微控制器U1的第二 I/O引脚1/02 ；第一三极管Q3的发射极与第三三极管Q5的发射极相连并接地，第三三极管Q5的 基极与第十电阻R10的一端相连，第十电阻R10的另一端接至第一微控制器U1的第二 I/O 引脚1/02;第二三极管Q4的基极与第八电阻R8的一端相连，第八电阻R8的另一端接至第 三三极管Q5的集电极；第四三极管Q6的基极与第十一电阻R11的一端相连，第十一电阻R11的另一端接 至第一微控制器U1的第三I/O引脚1/03，第四三极管Q6的射极接地；如图4所示，第一二极管D1、第一电容C1和第二稳压块T2构成整流稳压电路5 ； 第六三极管Q7、第七三极管Q8和若干电阻构成数据收发电路6 ；整流稳压电路5和数据收 发电路6由第二微控制器U2控制；其中，电源通信总线的正极与第一二极管D1的正极、第六三极管Q7的集电极、第 十四电阻R14的一端相连，第十四电阻R14的另一端与第十五电阻R15的一端、第二微控制 器U2的第一 I/O引脚1/01相连，第十五电阻R15的另一端接地，第一二极管D1的负极与第 六三极管Q7的射极、第十一电阻R11的一端、第一电容C1的正极、第二稳压块T2的输入端 VIN相连，第一电容C1的负极与第二稳压块T2的接地端GND相连，并接至第二微控制器U2 的接地端，第六三极管Q7的基极与第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端相连，第 十二电阻R12的另一端与第七三极管Q8的集电极相连，第七三极管Q8的基极与第十三电 阻R13的一端相连，第十三电阻R13的另一端接至第二微控制器U2的第二 I/O引脚1/02， 第七三极管Q8的射极接地，总线的负极也接地。红外接收处理电路7由传感器信号处理电路、三级带通滤波放大电路以及检波电 路构成。三级带通滤波放大电路包括第一级带通滤波放大电路、第二级带通滤波放大电路 和第三级带通滤波放大电路。传感器信号处理电路如图5所示，包括RC滤波电路和信号转换电路。其中，第十六 电阻R16、第二电容C2、第一电解电容E1构成RC滤波电路，第一红外接收管RED1、第十七电 阻R17构成信号转换电路。其中，第十六电阻R16的一端与电源VCC相连，第十六电阻R16 的另一端与第二电容C2的一端、第一电解电容E1的正极、第一红外接收管RED1的负极相 连，第二电容C2的另一极、第一电解电容E1的负极以及第十七电阻R17的一端均接地，第 十七电阻R17的另一端与第一红外接收管RED1的正极相连，并接至第一输出I ；第一级带通滤波放大电路如图6所示，包括第一运算放大器UA、若干电阻和若干 电容。其中，第三电容C3的一端与第二输入II相连，第三电容C3的另一端与第十八电阻 R18的一端、第十九电阻R19的一端、第一运算放大器UA的正向输入端相连，第十八电阻 R18的另一端、第一运算放大器UA的电源正向输入端接至电源VCC，第十九电阻R19的另一 端、第二十电阻R20的一端以及第一运算放大器UA的电源负向输入端均接地，第二十电阻 R20的另一端与第四电容C4的一端相连，第四电容C4的另一端与第一运算放大器UA反向 输入端、第二i^一电阻R21的一端、第五电容C5的一端相连，第二i^一电阻R21的另一端、第五电容C5的另一端与第一运算放大器UA的输出端相连，并接至第二输出II ；第二级带通滤波放大电路如图7所示，包括第二运算放大器UB、若干电阻和若干电容。其中，第二运算放大器UB的正向输入端与第三输入III相连，第二十二电阻R22的 一端、第二十五电阻R25的一端均接地，第二十二电阻R22的另一端与第六电容C6的一端 相连，第六电容C6的另一端与第二运算放大器UB的反向输入端、第二十三电阻R23的一 端、第七电容C7的一端相连，第二十三电阻R23的另一端、第七电容C7的另一端与第二运 算放大器UB的输出端相连并接至第二十四电阻R24的一端；第二十四电阻R24的另一端、 第二十五电阻R25的另一端相连并接至第三输出III ；第三级带通滤波放大电路如图8所示，包括第三运算放大器UC、若干电阻和若干 电容。其中，第十电容ClO的一端与第四输入IV相连，第十电容ClO的另一端与第二十六电 阻R26的一端、第二十七电阻R27的一端、第三运算放大器UC的正向输入端相连，第二十六 电阻R26的另一端接至电源VCC，第二十七电阻R27的另一端、第二十八电阻R28的一端接 地，第二十八电阻R28的另一端与第八电容C8的一端相连，第八电容C8的另一端与第三运 算放大器UC的反向输入端、第二十九电阻R29的一端、第九电容C9的一端相连，第二十九 电阻R29的另一端、第九电容C9的另一端与第三运算放大器UC的输出端相连，并接至第四 输出IV;检波电路如图9所示，包括第四运算放大器UD和若干电阻，其中，第三十电阻R30 的一端接电源VCC，第三十一电阻R31的一端接地，第三十电阻R30的另一端、第三十一电 阻R31的另一端相连并接至第四运算放大器UD的正向输入端，第四运算放大器UD的反向 输入端接至第五输入V，第四运算放大器UD的输出端接至第五输出V。其中，第一输出I接第二输入II，第二输出II接第三输入III，第三输出III接第 四输入IV，第四输出IV接第五输入V，第五输入V接第二微控制器的第三I/O引脚1/03。第一微控制器Ul和第二微控制器U2采用各种型号的微控制器，第一场效应晶体 管Ql以及第一稳压块Tl和第二稳压块T2可以根据应用所需要的电流大小选用不同的规 格。第一运算放大器UA、第二运算放大器UB、第三运算放大器UC、第四运算放大器UD 可使用通用的优质运算放大器，第一红外接收二极管REDl以选用抗干扰能力强的品种为佳。一种如前所述的本发明的两线制红外探测报警系统的信号传输和处理的方法，包 括以下步骤主控制模块1向总线发送长帧，图10给出了一个长帧的结构，其中，长帧包括同步 位串8，帧间间隔过后连续4个0即为长帧的同步序列；和64个数据位，9为数据位。数据位 一方面实现主控制模块与前端模块之间的信息交换，另一方面它还是主控制模块策动和协 调所有前端模块执行相关动作的时钟节拍，每两个数据位对应着一个时序段10。每个时序 段10按照总线协议的约定对应前端模块2的一个动作执行，所述的动作执行为红外发射、 红外接收或回传数据动作执行，所有前端模块2的所有动作均按照总线协议的约定被嵌入 到整个长帧的各个时序段中，并且各个前端模块的各个动作在各个时序段中进行分配的具 体约定以相互配合、不相互干扰为根本原则。各前端模块1在检测到所述的同步位串8之后复位内部的处理逻辑，作好根据时钟节拍执行相关动作的准备，接着前端模块开始监测整个长帧，并逐次计数长帧中的每个 时序段，并在协议分配给它的时序段来临时执行相关动作，直至长帧结束，所有模块的所有 动作也会执行完毕。总线协议对某个前端模块具体在哪个时序段执行哪个动作的约定是灵活的，以光 束之间进行红外收发动作时不相互干扰为原则，一般满足以下几个条件即可(1)保证同一防区的相邻光束不同时进行红外收发；(2)保证相邻防区处于同一位置的光束不同时进行红外收发；(3) 一个前端模块在进行红外发送动作时，与之对应的另一前端模块一定要在执 行红外接收动作。采用该两线制红外探测报警系统的信号传输和处理的方法，系统工作时，主控制 模块可以通过发送时钟节拍信号进行全面策动和协调，前端模块按照特定总线协议的约定 跟随节拍执行相关动作，这样既提高了前端模块的响应速度，又可避免相邻红外光束之间 相互干扰。
权利要求
一种两线制主动红外探测报警系统，包括一个用于总线电源供应控制、通信控制以及报警信息处理的主控制模块(1)和N个用于红外线收发探测的前端模块(2)，N为大于或等于二的偶数，其特征在于，所述的主控制模块(1)包括用于给挂载在总线上的前端模块(2)供电，并控制实现主控制模块(1)和前端模块(2)之间双向通信的总线供电与通信控制电路(3)；和用于处理前端模块(2)上传的报警信息，并在确认警情之后执行相关IO动作，对外输出开关量形式的报警信号的报警信息处理电路(4)；所述的总线供电与通信控制电路(3)和报警信息处理电路(4)由第一微控制器(U1)控制；所述的前端模块(2)包括用于将主机通过电源通信总线传递过来的脉冲电平进行整流滤波处理，并经稳压之后为前端模块(2)提供稳定的工作电压的整流稳压电路(5)；和用于实现从总线上读取数据并根据协议在对应的时序中向总线发送数据以实现双向通信的数据收发电路(6)；以及用于处理接收的红外信号的红外接收处理电路(7)；所述的整流稳压电路(5)、数据收发电路(6)和红外接收处理电路(7)由第二微控制器(U2)控制。
2.根据权利要求1所述的两线制红外探测报警系统，其特征在于，所述的总线供电与 通信控制电路(3)，包括第一微控制器(Ul)、电子开关逻辑电路、过流保护电路、稳压直流 电源(DC)、第一稳压块(Tl)和若干电阻；所述的电子开关逻辑电路由第一场效应晶体管 (Ql)、第一三极管(Q3)、第二三极管(Q4)、第三三极管(Q5)、第四三极管(Q6)构成，所述的 过流保护电路由第五三极管(Q2)和第四电阻(R4)构成；其中，所述的第一场效应晶体管(Ql)的源极(S)与第四电阻(R4)的一端、第七电阻 (R7)的一端相连，第四电阻(R4)另一端接至直流稳压电源(DC)的正极(+)；所述的第一场效应晶体管(Ql)的漏极(D)与电源通信总线正极(+)相连，并连至第一 电阻(Rl)、第三电阻(R3)、第二电阻(R2)的一端；第三电阻(R3)的另一端与第五电阻(R5) 的一端、第一微控制器(Ul)的第一 I/O引脚(1/01)相连，第五电阻(R5)的另一端接地，第 二电阻(R2)的另一端接至第一三极管(Q3)集电极，第一电阻(Rl)的另一端接至电源通信 总线的负极(_)并接地；所述的第一场效应晶体管(Ql)的栅极(G)与第七电阻(R7)的一端、第九电阻(R9)的 一端、第二三极管(Q4)的集电极、第五三极管(Q2)的集电极相连，第九电阻(R9)的另一端 与第四三极管(Q6)的集电极相连；所述的第一三极管(Q3)的基极与第六电阻(R6)的一端相连，第六电阻(R6)的另一端 接至第一微控制器(Ul)的第二 I/O引脚(1/02)；所述的第一三极管(Q3)的发射极与第三三极管(Q5)的发射极相连并接地，第三三极 管(Q5)的基极与第十电阻(RlO)的一端相连，第十电阻(RlO)的另一端接至第一微控制器 (Ul)的第二 I/O 引脚(1/02)；所述的第二三极管(Q4)的基极与第八电阻(R8)的一端相连，第八电阻(R8)的另一端接至第三三极管(Q5)的集电极；所述的第四三极管(Q6)的基极与第十一电阻(Rll)的一端相连，第十一电阻(Rll)的 另一端接至第一微控制器(Ul)的第三I/O引脚(1/03)，所述的第四三极管(Q6)的射极接 地；所述的整流稳压电路(5)由第一二极管(Dl)、第一电容(Cl)和第二稳压块(T2)构成； 所述的数据收发电路(6)由第六三极管(Q7)、第七三极管(Q8)和若干电阻构成；所述的整 流稳压电路(5)和数据收发电路(6)由第二微控制器(U2)控制；其中，电源通信总线的正极(+)与第一二极管(Dl)的正极、第六三极管(Q7)的集电 极、第十四电阻(R14)的一端相连，第十四电阻(R14)的另一端与第十五电阻(R15)的一 端、第二微控制器(U2)的第一 I/O引脚(1/01)相连，电阻(R15)的另一端接地，第一二极 管(Dl)的负极与第六三极管(Q7)的射极、第十一电阻(Rll)的一端、第一电容(Cl)的正 极、第二稳压块(T2)的输入端(VIN)相连，第一电容(Cl)的负极与第二稳压块(T2)的接 地端(GND)相连，并接至第二微控制器(U2)的接地端，第六三极管(Q7)的基极与第十一电 阻(Rll)的一端、第十二电阻(R12)的一端相连，第十二电阻(R12)的另一端与第七三极管 (Q8)的集电极相连，第七三极管(Q8)的基极与第十三电阻(R13)的一端相连，第十三电阻 (R13)的另一端接至第二微控制器(U2)的第二 I/O引脚(1/02)，第七三极管(Q8)的射极 接地，总线的负极(_)也接地。
3.根据权利要求1所述的两线制红外探测报警系统，其特征在于，所述的红外接收处 理电路(7)由传感器信号处理电路、三级带通滤波放大电路以及检波电路构成，其中，所述的传感器信号处理电路包括RC滤波电路和信号转换电路，所述的RC滤波电路由 第十六电阻(R16)、第二电容(C2)和第一电解电容(El)构成，所述的信号转换电路由第 一红外接收管(REDl)、第十七电阻(R17)构成的；其中，第十六电阻(R16)的一端与电源 (VCC)相连，第十六电阻(R16)的另一端与第二电容(C2)的一端、第一电解电容(El)的正 极、第一红外接收管(REDl)的负极相连，第二电容(C2)的另一极、第一电解电容(El)的 负极以及第十七电阻(R17)的一端均接地，第十七电阻(R17)的另一端与第一红外接收管 (REDl)的正极相连，并接至第一输出(I)；所述的三级带通滤波放大电路包括第一级带通滤波放大电路、第二级带通滤波放大 电路和第三级带通滤波放大电路；其中，所述的第一级带通滤波放大电路包括第一运算放大器(UA)、若干电阻和若干电容；其 中，第三电容(C3)的一端与第二输入(II)相连，第三电容(C3)的另一端与第十八电阻 (R18)的一端、第十九电阻(R19)的一端、第一运算放大器(UA)的正向输入端⑴相连，第 十八电阻(R18)的另一端、第一运算放大器(UA)的电源正向输入端⑴接至电源(VCC)， 第十九电阻(R19)的另一端、第二十电阻(R20)的一端以及第一运算放大器(UA)的电源 负向输入端(_)均接地，第二十电阻(R20)的另一端与第四电容(C4)的一端相连，第四电 容(C4)的另一端与第一运算放大器(UA)反向输入端(_)、第二十一电阻(R21)的一端、第 五电容(C5)的一端相连，电阻(R21)的另一端、第五电容(C5)的另一端与第一运算放大器 (UA)的输出端相连，并接至第二输出(II)；所述的第二级带通滤波放大电路包括第二运算放大器(UB)、若干电阻和若干电容；其 中，第二运算放大器(UB)的正向输入端(+)与第三输入(III)相连，第二十二电阻(R22)的一端、第二十五电阻R25的一端均接地，第二十二电阻(R22)的另一端与第六电容(C6)的 一端相连，第六电容(C6)的另一端与第二运算放大器(UB)的反向输入端(_)、第二十三电 阻R23的一端、第七电容C7的一端相连，第二十三电阻R23的另一端、第七电容(C7)的另 一端与第二运算放大器(UB)的输出端相连并接至第二十四电阻(R24)的一端；第二十四电 阻(R24)的另一端、第二十五电阻(R25)的另一端相连并接至第三输出(III)；所述的第三级带通滤波放大电路包括第三运算放大器(UC)、若干电阻和若干电容；其 中，第十电容(ClO)的一端与第四输入(IV)相连，另一端与第二十六电阻(R26)的一端、 第二十七电阻(R27)的一端、第三运算放大器(UC)的正向输入端(+)相连，第二十六电阻 (R26)的另一端接至电源(VCC)，第二十七电阻(R27)的另一端、第二十八电阻(R28)的一 端接地，第二十八电阻(R28)的另一端与第八电容(C8)的一端相连，第八电容(C8)的另一 端与第三运算放大器(UC)的反向输入端(_)、第二十九电 阻(R29)的一端、第九电容(C9) 的一端相连，第九电阻(R29)的另一端、第九电容(C9)与第三运算放大器(UC)的输出端相 连，并接至第四输出(IV)；所述的检波电路包括第四运算放大器(UD)和若干电阻，其中，第三十电阻(R30)的一 端接电源(VCC)，第三十一电阻(R31)的一端接地，第三十电阻(R30)的另一端、第三十一 电阻(R31)的另一端相连并接至第四运算放大器(UD)的正向输入端(+)，第四运算放大器 (UD)的反向输入端(_)接至第五输入(V)，第四运算放大器(UD)的输出端接至第五输出 (V)；其中，第一输出(I)接第二输入(II)，第二输出(II)接第三输入(III)，第三输出 (III)接第四输入(IV)，第四输出(IV)接第五输入(V)，第五输入(V)接第二微控制器(U2) 的第三I/O引脚(1/03)。
4.根据权利要求1 3任一所述的两线制红外探测报警系统的信号传输和处理的方 法，其特征在于，包括以下步骤主控制模块向总线发送一个长帧，所述的长帧包括同步位串和一系列数据位，所述的 一系列的数据位一方面实现主控制模块与前端模块之间的信息交换，另一方面还是主控制 模块策动和协调所有前端模块执行相关动作的时钟节拍；其中每N个数据位对应一个时序 段，每个时序段按照总线协议的约定对应一前端模块的一个动作执行，所述的动作执行为 红外发射、红外接收或回传数据动作执行，所有前端模块的所有动作均按照总线协议的约 定被嵌入到整个长帧的各个时序段中；各前端模块在检测到所述的同步位串之后复位内部的处理逻辑，作好根据时钟节拍执 行相关动作的准备，接着前端模块开始监测整个长帧，并逐次计数长帧中的每个时序段，并 在协议分配给它的时序段来临时执行相关动作，直至长帧结束，所有模块的所有动作也会 执行完毕。
全文摘要
本发明提供了一种两线制主动红外探测报警系统，包括一个由总线供电与通信控制电路、报警信息处理电路构成的主控制模块，和多个由整流稳压电路、数据收发电路、红外发送电路和红外接收电路构成的前端模块。本发明还提供了上述报警系统的信号传输和处理的方法，由主控制模块以通信时序为节拍全面策动和协调各个前端模块的核心动作。本发明在一对传输总线上同时进行电源供应和数据传输，并且使用独特的红外接收处理电路以提高探测器抗干扰能力，结构简单、成本低廉，通信距离远、可带节点多、响应速度快，产品可靠并且能够有效防干扰和抑噪。
文档编号G08B13/181GK101826243SQ20101017127
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者吴建德, 陈卫 申请人:浙江天工智能电子有限公司