基于單片機(jī)技術(shù)的室內(nèi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，防盜成了人們越來越關(guān)心的問題。鐵門鐵窗等已經(jīng)不能給人們帶來太多的安全感，社會(huì)對報(bào)警器材的需求日益迫切。智能報(bào)警系統(tǒng)，是以保障安全為目的建立起來的技術(shù)防范系統(tǒng)。他包括以現(xiàn)代物理和電子技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)侵進(jìn)入破壞行為、產(chǎn)生聲光報(bào)警阻嚇罪犯以及提醒值班人員采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧?。本文以聲音傳感器和紅外傳感器為探頭簡單設(shè)計(jì)了一個(gè)適合辦公室、倉庫、商店及學(xué)校機(jī)房的室內(nèi)防盜器。

1 硬件構(gòu)成

　　報(bào)警器硬件部分如圖1所示的8個(gè)基本部件組成，可分為2個(gè)模塊。其中，傳感器、信號調(diào)制電路和A／D轉(zhuǎn)換電路組成信號采集模塊。機(jī)房中的聲音和紅外線信號通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，在信號調(diào)制電路中將信號放大，濾波，再經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。另一個(gè)模塊是報(bào)警器主體模塊，由單片機(jī)和聲光報(bào)警系統(tǒng)、GM16C550串行端口擴(kuò)展芯片和RS 232電平轉(zhuǎn)換電路組成。單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。GM16C550串行端口擴(kuò)展芯片和RS 232電平轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)一起實(shí)現(xiàn)報(bào)警器經(jīng)Modem與學(xué)校網(wǎng)絡(luò)值班中心的通信，使有關(guān)工作人員能夠?qū)C(jī)房的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

1.1 聲音、光電信號采集模塊

　　因?yàn)橥当I行為一般發(fā)生在夜晚，所以防盜系統(tǒng)通常使針對夜晚設(shè)計(jì)，在本設(shè)計(jì)中選擇把房內(nèi)的聲音和紅外線作為采集信號，所以用集成聲音傳感器PS－2109和紅外傳感器BH用作采集系統(tǒng)的敏感元件。

　　夜晚的房內(nèi)應(yīng)該是非常安靜的，設(shè)置一個(gè)噪音最高分貝(一般在30～40 dB之間)，一旦機(jī)房的噪音超過預(yù)設(shè)的底限，聲音傳感器就會(huì)發(fā)出信號。當(dāng)有人或其他動(dòng)物進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生紅外線，紅外線傳感器也會(huì)發(fā)出信號。

　　數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖如圖2所示，A／D轉(zhuǎn)換電路采用常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片ADC0809，聲音、紅外線傳感器的輸出端分別接到ADC0809的IN0和IN1。由圖2可知ADC0809的通道選擇地址A，B，C分別由89C51的P0.0～P0.2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當(dāng)P2.7＝0時(shí)，與寫信號WR共同選通ADC0809。圖2中ALE信號與ST信號連在一起，在WR信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)輸出地址為7FF8H即可選通通道IN0，實(shí)現(xiàn)對聲音傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換；輸出地址7FF9H即可選通道IN1，實(shí)現(xiàn)對紅外線傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖2中ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號EOC接到89C51的INT1引腳，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元。

1.2 報(bào)警器主體模塊

　　聲光報(bào)警電路由單片機(jī)P3.7口控制，輸出報(bào)警信號(高低電平間隔1 s的脈沖信號)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路，直至按復(fù)位鍵RESET和開關(guān)鍵。

　　聲光報(bào)警電路由555定時(shí)器、揚(yáng)聲器和普通發(fā)光二極管組成，電路圖如圖3所示。

　　其中555定時(shí)器接成了一個(gè)低頻多諧振蕩器，其控制電壓出入端5腳與單片機(jī)AT89C51的P3.7端相連，受P3.7腳輸出的脈沖信號控制。由電容C4的充沖放電作用，當(dāng)P3.7＝1時(shí)，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當(dāng)P3.7＝0時(shí)，555輸出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經(jīng)隔置電容C2加到揚(yáng)聲器上，揚(yáng)聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時(shí)P3.7腳輸出的高低電平間隔1 s的脈沖信號經(jīng)電阻R1加到發(fā)光二極管LED上，LED將閃爍發(fā)光，達(dá)到聲光同時(shí)報(bào)警的效果。

　　當(dāng)報(bào)警器檢測到房內(nèi)的異常信息后，除了在電腦室現(xiàn)場產(chǎn)生聲光報(bào)警信號外，還需要將現(xiàn)場信息通知到值班人員。為此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了單片機(jī)與Modem通訊模塊，該模塊由單片機(jī)、GM16C550串行端口擴(kuò)展芯片和RS 232電平轉(zhuǎn)換電路組成。

2 程序設(shè)計(jì)部分

　　監(jiān)控程序流程圖如圖4所示。系統(tǒng)復(fù)位后，首先要進(jìn)行初始化，包括對各個(gè)控制用寄存器的初始化、設(shè)置中斷服務(wù)程序的入口地址、設(shè)置堆棧等。

　　數(shù)據(jù)采集部分的程序設(shè)計(jì)包括：驅(qū)動(dòng)ADC0809的輸入端IN0和IN1進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，分別由子程序ADC1(噪聲控制)和ADC2(光電信號轉(zhuǎn)換)完成；

　　單片機(jī)接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入指定存儲(chǔ)單元，由INT1中斷服務(wù)程序完成。每次驅(qū)動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換后等待外部中斷1，中斷到來說明A／D轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。

3 結(jié) 語

　　該室內(nèi)防盜的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn)為：能對室內(nèi)聲音和可疑物體入侵等突變進(jìn)行報(bào)警；如果出現(xiàn)硬件故障(如傳感器遺落、內(nèi)部元器件損壞等)，能發(fā)出故障報(bào)警；如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常(如噪聲過大或是紅外線傳感器檢測到異常信號)，能發(fā)出異常報(bào)警信號，令值班人員到現(xiàn)場處理；如果聲音傳感器和紅外傳感器同時(shí)送出異常信號，則說明有盜情，發(fā)出失竊警報(bào)，并及時(shí)將這些信息報(bào)到值班室。