基于單片機(jī)的無線防盜報(bào)警器研究與設(shè)計(jì)

摘要：該報(bào)警器具有誤報(bào)率較低、安裝和配置容易、成本低、能量消耗少、使用非常方便的特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)的原理是感應(yīng)震動(dòng)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成超低頻信號(hào)，經(jīng)電路放大、輸出。檢測器是利用震動(dòng)傳感器SW-18015P，一旦有震動(dòng)便向主機(jī)發(fā)出信號(hào)。而主機(jī)功能是通過無線接受信號(hào)，再經(jīng)單片機(jī)處理，然后數(shù)碼管顯示出信號(hào)發(fā)出的具體范圍并同時(shí)控制喇叭發(fā)出警告聲音?？梢詰?yīng)用于家居防盜、倉庫防盜等多種防盜場合，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和良好的市場前景。

關(guān)鍵詞：無線報(bào)警系統(tǒng);震動(dòng)傳感器;STC89C51;防盜

隨著現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展，時(shí)代進(jìn)步，生活水平的提高，人們對自己所處環(huán)境的安全要求也就越來越高，不得不時(shí)刻留意不速之客的光顧，人們對家居安全也越來越重視。許多家庭選擇安裝了報(bào)警器，這有效的保護(hù)了大家的財(cái)產(chǎn)安全，讓居家更放心。在本文中，介紹一種利用震動(dòng)傳感器進(jìn)行監(jiān)控，并進(jìn)行報(bào)警的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)簡介

隨著科技的提高，電子電器飛速發(fā)展，人民生活水平有了很大提高，然而一些不法分子也越來越多。這點(diǎn)就是因?yàn)椴环ǚ肿涌吹搅舜蟛糠秩朔辣I意識(shí)不夠強(qiáng)所造成的結(jié)果。因此越來越多的居民家庭對財(cái)產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂，因此設(shè)計(jì)一種價(jià)格低廉，性能可靠、智能化的報(bào)警系統(tǒng)，必將在私人財(cái)產(chǎn)的防盜領(lǐng)域起到巨大作用。

本設(shè)計(jì)體型小，安裝方便，不易被發(fā)現(xiàn)，安裝在隱蔽地方對物品房間進(jìn)行保護(hù)，一旦當(dāng)有人不經(jīng)允許進(jìn)入房間或者動(dòng)被保護(hù)的物品時(shí)，報(bào)警器就會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，進(jìn)行保護(hù)。經(jīng)研究分析家用無線防盜器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，并根據(jù)系統(tǒng)功能要求在考慮產(chǎn)品的性價(jià)比對系統(tǒng)進(jìn)行總體分析設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)電路簡單，性能穩(wěn)定。最后能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 硬件電路設(shè)計(jì)

無線防盜報(bào)警器主要是由無線震動(dòng)探測器(震動(dòng)發(fā)射電路)、無線接收電路、數(shù)據(jù)解碼電路、中央控制單元、數(shù)字顯示單元、遙控電路、報(bào)警電路和電源電路等部分組成。其框圖如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)硬件主要分為三部分，圖2遙控器硬件結(jié)構(gòu)圖;圖3震動(dòng)探測信號(hào)發(fā)射電路硬件結(jié)構(gòu)圖;圖4主機(jī)電路硬件結(jié)構(gòu)圖。

2.3 各結(jié)構(gòu)圖的工作方式

遙控器的基本組成就是編碼模塊與要把編碼發(fā)射出去的發(fā)射模塊。它的功能就是對報(bào)警器進(jìn)行布防或撤防，此功能的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上就是發(fā)射兩組編碼，一組是布防的編碼，另一組是撤防的編碼。

震動(dòng)探測信號(hào)發(fā)射電路的基本組成是震動(dòng)探測器、電壓比較器、編碼模塊、發(fā)射模塊。工作方式是通過震動(dòng)傳感器器把電壓信號(hào)傳給LM393電壓比較芯片，判斷震動(dòng)強(qiáng)度，如果達(dá)到強(qiáng)度就通過發(fā)射電路把代表有異常的編碼發(fā)送出去。震動(dòng)的靈敏度可以通過電位器調(diào)節(jié)。

主機(jī)電路是由接收模塊、解碼模塊、處理模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊組成。工作方式是通過接收模塊接收到信號(hào)，再由解碼電路解碼并把已解碼信號(hào)通過處理器處理，處理器再判斷接收的是否為遙控器的信號(hào)還是探測器的異常信號(hào)，再分別處理，若是異常信號(hào)則開啟報(bào)警電路與顯示電路，若是遙控器的信號(hào)就是實(shí)現(xiàn)撤防或布防的功能。

3 無線防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)

3.1 電源設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)電壓為4.5 V左右，直接接3個(gè)1.5 V的直流干電池提供電源，然后用導(dǎo)線連接電源接口模塊。

3.2 震動(dòng)發(fā)射電路設(shè)計(jì)

震動(dòng)傳感器采用MEC原裝震動(dòng)開關(guān)SW-18015P，靈敏度高，對環(huán)境震動(dòng)敏感，一般用來檢測周圍環(huán)境的震動(dòng)強(qiáng)度，屬于高阻態(tài)，當(dāng)有震動(dòng)的時(shí)候可以達(dá)到幾歐姆的電阻，可以利用他的阻性得出電壓信號(hào)，然后利用電壓比較器來輸出數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)射電路發(fā)射信號(hào)。LM393采用雙列直插8腳塑料封裝(DIP8)和微形的雙列8腳塑料封裝(SOP8)，如圖5。

3.3 發(fā)射電路設(shè)計(jì)

由于無線信號(hào)容易受外界環(huán)境影響，因此從系統(tǒng)的可靠性考慮，發(fā)射的控制信號(hào)采用編碼的方式進(jìn)行傳送，而且在同一區(qū)域內(nèi)要同時(shí)使用多個(gè)系統(tǒng)而相互間又不影響，所以無線信號(hào)的編碼由SC2262集成電路完成，SC2262-IR是2262系列用于紅外遙控的專用芯片，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于遙控發(fā)射電路。編碼芯片SC2262-IR發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，SC2262-IR得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)。SC2262-IR的管腳圖如圖6所示。

SC2262的電源端與發(fā)射模塊的電源端受制于震動(dòng)模塊，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會(huì)開啟SC2262芯片與發(fā)射模塊的電源，一但SC2262芯片工作則會(huì)把已經(jīng)固定的編碼信號(hào)通過發(fā)射電路發(fā)送出去。其原理圖如圖6所示。

3.4 接收電路設(shè)計(jì)

接收電路的無線接收與解調(diào)部分采用的是現(xiàn)成的高頻接收模塊，可以簡化設(shè)計(jì)工作，而且可靠性較好，接收模塊采用的是超再生接收，具體的解調(diào)過程為：當(dāng)發(fā)射器發(fā)送1時(shí)，相應(yīng)的發(fā)射高頻電路工作，接收部分就會(huì)相應(yīng)地收到一個(gè)315 M的高頻信號(hào)，使模塊輸出為1，當(dāng)發(fā)射部分發(fā)送的是0時(shí)，發(fā)射高頻部分停止工作，接收部分就輸出為0，這樣就實(shí)現(xiàn)了無線信號(hào)的傳輸。

經(jīng)高頻接收且解調(diào)出來的信號(hào)是編碼集成電路SC2262編碼后的串行信號(hào)，必須經(jīng)相應(yīng)的解碼電路解碼才能還原出控制信號(hào)數(shù)據(jù)。SC2272就擔(dān)任了這個(gè)解碼任務(wù)。SC2262和SC2 272是一對專用的編、解碼集成電路，當(dāng)接收部分SC2272的8位地址數(shù)據(jù)與發(fā)射部分的8位地址數(shù)據(jù)相同時(shí)，就會(huì)在SC2272的17腳輸出一個(gè)高電平，表示解碼成功，同時(shí)在4位數(shù)據(jù)位上輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，后續(xù)的輸出控制電路就根據(jù)解碼輸出的數(shù)據(jù)位。電路圖如圖7所示。

3.5 控制、顯示電路設(shè)計(jì)

STC89C51為主要的中央處理系統(tǒng)，單片機(jī)是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計(jì)算機(jī)，當(dāng)在STC89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持 2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作，按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)過電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。最小系統(tǒng)如圖8所示。

顯示電路是由一位共陽數(shù)碼管顯示，單片機(jī)控制數(shù)碼管每段的高低電平，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。

該設(shè)計(jì)有報(bào)警電路，布放狀態(tài)下檢測到震動(dòng)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)聲提示，直到主人按下撤防，才會(huì)停止鳴叫，報(bào)警模塊如圖9所示。

4 程序流程圖

整套系統(tǒng)先進(jìn)行初始化，當(dāng)系統(tǒng)檢測到信號(hào)，布防程序啟動(dòng)，報(bào)警電路啟動(dòng)，開始進(jìn)行報(bào)警。本次報(bào)警結(jié)束，則按下撤防鍵。本系統(tǒng)重新開始布防。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行如圖10。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)是一套防盜報(bào)警系統(tǒng)，其主要的功能是震動(dòng)探測器檢測到異常狀況時(shí)采用無線的型式把信號(hào)傳遞給主機(jī)，主機(jī)通過處理將警情信號(hào)傳給報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲。結(jié)構(gòu)簡單，體積小，實(shí)用性很強(qiáng)?？梢詰?yīng)用到超市、商店、住宅小區(qū)、倉庫以及個(gè)人家居智能報(bào)警?？梢圆捎酶呻姵毓╇?，在某些地區(qū)無供電設(shè)施時(shí)，有很大優(yōu)越性。其功耗很低，能夠較長時(shí)間工作。比以往的報(bào)警器簡單很多。