基于單片機的無線防盜報警器研究與設計

摘要：該報警器具有誤報率較低、安裝和配置容易、成本低、能量消耗少、使用非常方便的特點。實現(xiàn)的原理是感應震動信號，將其轉換成超低頻信號，經(jīng)電路放大、輸出。檢測器是利用震動傳感器SW-18015P，一旦有震動便向主機發(fā)出信號。而主機功能是通過無線接受信號，再經(jīng)單片機處理，然后數(shù)碼管顯示出信號發(fā)出的具體范圍并同時控制喇叭發(fā)出警告聲音?？梢詰糜诩揖?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/防盜">防盜、倉庫防盜等多種防盜場合，具有很強的實用價值和良好的市場前景。

關鍵詞：無線報警系統(tǒng);震動傳感器;STC89C51;防盜

隨著現(xiàn)在社會的發(fā)展，時代進步，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警器，這有效的保護了大家的財產安全，讓居家更放心。在本文中，介紹一種利用震動傳感器進行監(jiān)控，并進行報警的系統(tǒng)的設計。

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。這點就是因為不法分子看到了大部分人防盜意識不夠強所造成的結果。因此越來越多的居民家庭對財產安全問題十分擔憂，因此設計一種價格低廉，性能可靠、智能化的報警系統(tǒng)，必將在私人財產的防盜領域起到巨大作用。

本設計體型小，安裝方便，不易被發(fā)現(xiàn)，安裝在隱蔽地方對物品房間進行保護，一旦當有人不經(jīng)允許進入房間或者動被保護的物品時，報警器就會及時發(fā)出警報，進行保護。經(jīng)研究分析家用無線防盜器系統(tǒng)的設計原理，并根據(jù)系統(tǒng)功能要求在考慮產品的性價比對系統(tǒng)進行總體分析設計，設計電路簡單，性能穩(wěn)定。最后能實現(xiàn)系統(tǒng)設計的目標功能。

2 系統(tǒng)設計方案

2.1 硬件電路設計

無線防盜報警器主要是由無線震動探測器(震動發(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)硬件結構圖

系統(tǒng)硬件主要分為三部分，圖2遙控器硬件結構圖;圖3震動探測信號發(fā)射電路硬件結構圖;圖4主機電路硬件結構圖。

2.3 各結構圖的工作方式

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。它的功能就是對報警器進行布防或撤防，此功能的實現(xiàn)實際上就是發(fā)射兩組編碼，一組是布防的編碼，另一組是撤防的編碼。

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

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

3 無線防盜報警器的硬件設計

3.1 電源設計

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

3.2 震動發(fā)射電路設計

震動傳感器采用MEC原裝震動開關SW-18015P，靈敏度高，對環(huán)境震動敏感，一般用來檢測周圍環(huán)境的震動強度，屬于高阻態(tài)，當有震動的時候可以達到幾歐姆的電阻，可以利用他的阻性得出電壓信號，然后利用電壓比較器來輸出數(shù)字信號驅動發(fā)射電路發(fā)射信號。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)射電路設計

由于無線信號容易受外界環(huán)境影響，因此從系統(tǒng)的可靠性考慮，發(fā)射的控制信號采用編碼的方式進行傳送，而且在同一區(qū)域內要同時使用多個系統(tǒng)而相互間又不影響，所以無線信號的編碼由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)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，當有按鍵按下時，SC2262-IR得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調制的串行數(shù)據(jù)信號。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模塊，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會開啟SC2262芯片與發(fā)射模塊的電源，一但SC2262芯片工作則會把已經(jīng)固定的編碼信號通過發(fā)射電路發(fā)送出去。其原理圖如圖6所示。

3.4 接收電路設計

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

經(jīng)高頻接收且解調出來的信號是編碼集成電路SC2262編碼后的串行信號，必須經(jīng)相應的解碼電路解碼才能還原出控制信號數(shù)據(jù)。SC2272就擔任了這個解碼任務。SC2262和SC2 272是一對專用的編、解碼集成電路，當接收部分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，就會在SC2272的17腳輸出一個高電平，表示解碼成功，同時在4位數(shù)據(jù)位上輸出相應的數(shù)據(jù)信號，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、顯示電路設計

STC89C51為主要的中央處理系統(tǒng)，單片機是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計算機，當在STC89C51單片機的RST引腳引入高電平并保持 2個機器周期時，單片機內部就執(zhí)行復位操作，按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位是通過RST端經(jīng)過電阻與電源VCC接通而實現(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，單片機控制數(shù)碼管每段的高低電平，從而實現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。

該設計有報警電路，布放狀態(tài)下檢測到震動，蜂鳴器就會發(fā)聲提示，直到主人按下撤防，才會停止鳴叫，報警模塊如圖9所示。

4 程序流程圖

整套系統(tǒng)先進行初始化，當系統(tǒng)檢測到信號，布防程序啟動，報警電路啟動，開始進行報警。本次報警結束，則按下撤防鍵。本系統(tǒng)重新開始布防。整個系統(tǒng)運行如圖10。

5 結論

本設計是一套防盜報警系統(tǒng)，其主要的功能是震動探測器檢測到異常狀況時采用無線的型式把信號傳遞給主機，主機通過處理將警情信號傳給報警器發(fā)出報警聲。結構簡單，體積小，實用性很強?？梢詰玫匠小⑸痰?、住宅小區(qū)、倉庫以及個人家居智能報警。可以采用干電池供電，在某些地區(qū)無供電設施時，有很大優(yōu)越性。其功耗很低，能夠較長時間工作。比以往的報警器簡單很多。