基于STC12C5A的多路检测智能防盗报警器研究

李桂平，黄有全

（长沙民政职业技术学院 电子系，湖南 长沙 410004）

近年来夜间入室盗窃事件频发，给人们的财产带来损失，更给人们安全带来威胁和造成极大的心理负担。具有时间智能切换、热释红外和激光入侵检测和多种报警功能的低成本智能防盗报警器能给人们安全居家生活带来新的希望。

1 智能防盗报警器电路结构

防盗报警系统是用电子技术自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，阻吓非法入侵人员并向主人或安全保卫人员发出警示。防盗报警系统是预防盗窃事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。

图1 智能防盗报警器结构框图Fig.1 Intelligent anti-theft alarm system structure diagram

智能防盗报警器结构如图1所示，由单片机控制单元、震动探测单元、多路红外探测单元、多路激光探测单元、强光报警单元、声音报警单元、电话远程拨号报警单元、实时时钟单元、遥控单元、无线发送单元和电源模块等部分构成。

1.1 控制单元

采用STC12C5A微控制器作为防盗报警器的控制核心。它有20 K的FLASHPROM；16 K的EEPROM无需扩展外部存储器；8通道，10位高速ADC，速度可达到25万次/秒，2路PWM还可当D/A使用；1 280字节的RAM和 36线I／0口，完全可以满足本系统的要求。内置看门狗电路，它是一种集看门狗、电压监控和EEPROM低成本高性能高速微控制器。微控制器实时检测安装在门窗位置的震动检测传感器、激光检测传感器和热释红外传感器获得的检测信号，如果在需要报警的时段检测到非法入侵信号，则输出强光报警、声音报警，现场驱赶入侵者，同时向主人或安全保卫人员报警。如果设置为远程报警模式，可以启动远程电话拨号报警，与主人或保卫值班室取得联系。

图2 红外探测单元结构图Fig.2 Infrared detection unitstructure diagram

1.2 红外入侵探测模块

图2是热释红外探测单元结构框图。由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和报警电路等几部分组成。图中，菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性；热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用；靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。被动红外报警器的特点是能够响应人侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化，将检测的信号送到微控制器进行处理，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能。

信号检测与处理由专用运算放大器BISS0001完成，BISS0001内部由电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。

1.3 激光探测模块

激光具有单向性好，无散射，照射距离远，检测灵敏度极高的特点。当入侵者通过激光的光路时会阻断的光路，检测电路就会检测出入侵行为。图3是激光探测电路。激光发送二极管L1安装在入侵者必经的入口处的一端，光敏二极管安装在另一端。在启动激光检测后，L1发出激光，光敏二极管L2检测到激光，电阻小，信号经过比较器LM339和施密特触发器整形后传送给微控制器。由于激光的方向性好，人眼视觉看不见入口通道有光线，入侵者经过时必然会阻断光线，光敏二极管L2的电阻增加，信号经过比较器LM339和施密特触发器整形处理后供微控制器判断和发出报警信号。

图3 激光探测电路图Fig.3 Laser detection circuit diagram

1.4 振动探测模块

图4 振动探测电路图Fig.4 Vibration detecting circuit diagram

1.5 强光和声音报警模块

当安防范围内有入侵者时单片机发出控制信号控制强光和声音报警模块工作。图5是强光和声音报警模块的电路图。声音报警模块是由一个三极管控制声音报警器工作，它的工作原理是当STC12C5A微控制器的P0.0输出低电平时三极管导通，声音报警器工作，当STC12C5A微控制器的P0.0输出高电平时三极管截止，声音报警器不工作；强光报警模块是由一个三极管和一个继电器控制强光报警器工作，它的工作原理是当STC12C5A微控制器的P00输出低电平时三极管导通，继电器吸合，强光报警器工作，当STC12C5A微控制器的P00输出高电平时三极管截止，继电器释放，强光报警器不工作。当红外入侵探测模块、激光探测模块和振动探测模块这3个模块检测到有信号输入时，这三个模块工作，就向STC12C5A微控制器发出控制信号，STC12C5A微控制器的P0.0输出低电平，使声音报警模块中的三极管导通，启动声音报警器；同时也使强光报警模块中的三极管导通，继电器吸合，启动强光报警。

图5 强光和声音报警模块Fig.5 Light and sound alarm module

1.6 电话拨号远程报警模块

电话拔号远程报警模块由电话号码预设电路、自动摘机和自动拔号3部分组成。

电话号码预设电路的设计是为了方便用户录入电话号码。当出现警情时，系统将拨打事先录入的电话号码进行远程报警，此处要设计一个4行4列的键盘，为了软件设计的方便，可通过两个74HC245连接16个键，通过简单的查询程序即可录入键盘输人值。编码器采用CSC5087，它根据不同的按键产生一组双音频信号，CCITT（国际电报电话咨询委员会）规定了按键与高、低频组的组合。例如，按下“8”键，发出编号器信号频率为fL=852 Hz、fH=1 336 Hz。译码器为SC8870解码器，它将每一个编码信号译成一个4位二进制代码输出，16个DTMF编码信号分别对应0000～1111共16个二进制代码。例如，对CSC5087送出的fL=852 Hz、fH=1 336 Hz的DTMF 信号，SC8870 译码后输出“1000”代码，对应按键“8”。

当有电话打入时，系统判断振铃的次数，达到预定的次数而电话仍没摘机系统将自动摘机。将电话振铃信号通过光电耦合器TP521输入到STC12C5A微控制器的TO脚，进行计数，接到振铃信号时，若连续振铃10次后，用户还没有摘机，则自动转到远程语音报警系统，STC12C5A微控制器置“1”相应引脚输出信号实现自动摘机功能。若在10次振铃中，主人接通电话，则控制器不响自动摘机挂机：自动摘机是远程报警和接收电话的前提。程控电话交换机判断电话线路是否摘机的根据是回路电流突然增大到30 A左右则认为电话已经摘机。当有报警信号或者外界有电话打入，需要系统摘机接通电话时，STC12C5A微控制器P1.7口变高电平，使NPN三极管导通，继而接通，从而电话回路被接通，实现了自动摘机。当P1.7口变低电平时系统实现挂机。

拨号电路是利用MT8880可实现DTMF的收发和信号音的判断功能。当要发送信，DTMF信号时，将MT8880设为DTMF发送模式，单片机会把电话号码的每一位发送给MT8880，转变成对应的DTMF信号发送到电话线上，实现自动拨号。在选择突发模式的情况下，每发送一个电话号码，MT8880都可以给单片机产生一个中断信号。DO～D3接STC12C5A微控制器的 P1.0～P1.3。MT8880的 IRQ／CP端与STC12C5A微控制器的TO连接，IRQ／CP端输出同TONE端输入的正弦波一一对应的方波，记方波的个数即可判断各种信号音。当判断信号音时，MT8880设置为信号音判断模式（CALL模式），然后启动TO计数器对IRQ／CP端输出的信号进行计数，因为回铃音为1 s通4 s断的信号，所以记数时间为5 s，又因为拨号音为450 Hz连续信号，忙音为0.35S通0.35S断，如果计数值为 350～550（450*l=450）则为回铃音，2 150～2 350（450*5=2 250）为拨号音，计数值 1 025～1 225（450*5/2=1 125）为忙音，催挂音为连续的950 Hz的正弦波，所以记数值大于4 000。记数值的范围可以适当调整。自动拔号的执行是通过单片机控制MT8880芯片和继电器来实现的，当自动拔号系统接收到报警系统送来的报警信号后自动摘机，然后自动拔相应的电话号码进行报警。工作原理是利用单片机的一个8位I/O口对开关三极管及MT8880芯片进行控制，实现电话自动摘机及自动拔号报警功能。

1.7 实时时钟模块

实时时钟模块用美国Dallas公司生产的串行时钟DS12887芯片实现。它是一种高性能的时钟芯片，可自动地对秒、分、时、日、周、月、年进行计数，可以方便地与单片机接口，从而解决并行实时芯片使得电路结构复杂的问题，而且DS12887时钟芯片没有内置电池，在电路掉电的情况下能继续计时，在电路恢复供电之后不需要校正时间。

DS12887是美国DALLAS公司生产的时钟日历芯片，具有24个引脚。DS12887和MC146818B及DS1287管脚兼容。内部自带锂电池，在没有外部电源的情况下可工作十年。它有内部集成晶振。可计算到2100年前的时、分、秒、星期、日、月、年7种日历信息，并带闰年补偿。用2进制或BCD码代表日历或闹钟信息。可选用夏令时模式。可以选用MOTOROLA和INTEL两种总线模式。它采用数据地址总线复用模式。内键128字节RAM，这128字节RAM中前14字节是时钟控制寄存器。其余为通用RAM。它可以输出可编程方波。它可以产生3种可编程中断；1）时间中断，可产生每秒一次直到每天一次中断；2）周期性中断，可产生122 ms到500 ms周期性中断；3）时间更新结束中断。

DS12887由晶振，周期中断/方波选择器，方波输出，寄存器 ABCD， 时钟/日历/闹钟 RAM，114字节通用 RAM，BCD/二进制数码累加器，时钟/日历更新，总线选择，电源开关和写保护这些部分组成。当VCC高于4.25 V 200 ms之后，芯片可以被外部程序操作。当VCC低于4.25 V时，芯片处于写保护状态，所有的输入均无效，同时所有输出呈高阻状态，当VCC低于3 V时，DS12887自动将供电方式改为由内部电池供电。时钟模块DS12887的AD口与单片机STC12C5A的I/O口相连，进行时间、日历数据输出。

2 控制程序设计

在开机后，单片机首先进行初始化，将数码管、高音警报器、炫目灯等外设关闭，同时将中断总允许位、外部中断0允许位和定时计数器T1开启，关闭外部中断1允许位和定时计数器T0。其中布防/撤防按键用来触发外部中断0，热释电传感器用来触发外部中断1，外部中断1允许位的开启与关闭由外部中断0来控制。方便对报警器进行布防与撤防功能。定时计数器T0用来控制高音报警器的发音频率以使其发出逼真的报警声；定时计数器T1用作延时函数。初始化完成后，若无中断请求信号，系统则使数码管的Dp小点闪烁。

初始化完成后，若布防/撤防按键第一次按下，则触发外部中断0，将外部中断1允许位打开，也就是说现在单片机可以接收传感器的信号并作出相应的动作，若传感器感受到在检测范围内有人活动，则将信号传输给单片机，触发外部中断1，使数码管显示E、同时炫目灯与高音报警器打开，实现声光报警功能。

3 结 论

以STC12C5A单片机为核心，结合多路激光探测电路、红外探测电路、实时控制电路、数字语音录放电路、振动探测电路、远程拨号电路和大功率强光报警和声音报警，以及其他的外围辅助电路，构成了一款高性能的智能安防报警器。可实现防盗、防火等安防功能。它能智能地区分各种警情、自动数字语音电话报警，可接收远端的电话遥控指令，又有大功率继电输出口。特别适合现代小区的安防系统。

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