基于C8051F020的智能红外报警系统设计

熊 杰

(黄冈师范学院 电子信息学院，湖北 黄州 438000)



基于C8051F020的智能红外报警系统设计

熊 杰

(黄冈师范学院 电子信息学院，湖北 黄州 438000)

以C8051f020单片机作为控制核心，采用热释电红外传感器模块DYP-ME003作为前端探测器，通过SPI 协议模式对语音芯片ISD1700 进行语音录放功能的精确操控，实现语音门铃录音、播放，报警声录音、播放等。若有人入侵，则通过单片机控制GSM 模块按照设置好的号码及信息发送到主人的手机上，达到报警目的。测试结果表明，该系统能真实再现语音效果，运行稳定、可靠。

C8051f020；红外报警；ISD1700；GSM; DYP-ME003

随着科学技术与经济的不断发展，人们生活水平得到迅速的提高，私有财产也随之不断增加，因而对防盗措施提出了更高要求[1]。为了满足现代住宅防盗的需要，笔者设计了家庭式电子防盗系统。目前市面上主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点，而该设计所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此能在防盗、警戒等安保装置中得到广泛应用。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。

1 系统工作原理

系统采用功能强大的SOC单片机C8051F020作为主控芯片[2]。该芯片包括UART、SPI、中断等接口。系统包括四个部分：(1)人体红外传感器电路，(2)语音报警电路，(3)GSM模块，(4)键盘显示电路。其中人体红外传感器电路用于采集是否有人进入，语音报警电路可以发出语音门铃声和防盗报警声两种声音，GSM模块可向设定手机发出短信或者拨打电话；键盘显示电路可以设置铃声，报警电话，短信信息，以及安装在门外用于给客人的门铃按键。如图1所示。

2 硬件电路

2.1 红外采集电路

本设计采用的是DYP-ME003人体红外感应模块，该模块由热释电传感器B、菲涅尔透镜、低频带通放大器、电压比较器、开机延时电路等几部分组成。当有人从探头前经过时，传感器B输出微弱的低频信号，频率约为0.2～10kHz，再经放大器和比较器，输出电压。当有人进入时输出高电平，反之输出低电平。其与C8051F020接口电路如图2所示。

图1 系统框图

图2 人体红外传感器外接电路

2.2 语音门铃报警电路

图3 语音门铃报警电路

语音门铃报警电路如图3所示，语音录放芯片ISD1700是华邦ISD公司2007年新推出的单片优质语音录放电路。该芯片提供多项新功能, 包括内置专利的多信息管理系统、新信息提示、双运行模式及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等全方位整合系统功能。有独立按键模式和SPI 接口模式两种控制方式。该芯片通过SPI总线与单片机相连，通过单片机SPI控制ISD1700 录音、播放门铃温馨提示音、入侵报警音。

2.3 GSM 无线报警模块

在现代的移动通信体制中，全球移动通信(Global System for Mobile Communication，GSM)系统是一种比较成熟和完善的系统，其应用很广泛，是基于时分多址技术的移动通信体制，目前已建成覆盖全国的GSM 数字蜂窝移动通信网络，这是我国公众移动的主要通信方式。GSM Modem 的主要功能包括：收发短信、语音通话、数传模式实现无线实时数据通信、无线上网。

该模块与计算机或单片机通过串口通信，波特率9 600 bps，通过SIM卡座来安装SIM卡。

2.4 键盘显示电路

键盘采用4X4矩阵键盘，显示电路采用LCD1602液晶。键盘包括门外的门铃按键、设置门铃按键、语音+、语音-、电话号码设置按键、0～9数字按键。显示器显示当前设置信息。

3 软件设计

3.1 GSM 无线报警模块

GSM Modem 的主要功能包括：收发短信、语音通话、数传模式实现无线实时数据通信、无线上网。

(1) 设置短信中心号手机的SIM 卡在出厂时都已经绑定固定的短信中心号码，即这个SIM 卡的归属地是确定的。对于国内来说，各地移动局的短消息中心号码的格式为：+8618772xxx498。xxx 为当地的区号。以湖北黄冈地区为例，短信中心号： +8618772508498，应向GSM 下发数据帧：AA 09 2B 38 36 31 38 37 37 32 35 30 38 34 39 38 (16 进制数据)。如果设置成功，GSM 应答AA 09 “+8618772508498”；如果设置不成功，GSM 应答 AA 09 “ERROR”。

(2) 无线MODEM 发短信的工作原理。先用手机数据线将手机连接到电脑串口，通过串口向MODEM发一系列的AT指令，就能达到控制MODEM 发短信的目的。在串口调试程序中，向该串口发送AT 并回车。如果返回OK，则表示连接建立；设置短信发送格式AT+CMGF=1 并回车。若果返回OK，则表示现在短信的发送格式为PDU 方式；AT+CMGF=0 并回车，选择的短信发送格式为TEXT格式。发送短信：AT+CMGF=33 并回车。如果返回“>”，则把字符串数据逐个输入，并以CTRL+Z 结尾；过一会返回OK 即发送成功[3]。

3.2 系统的流程图

图4 主流程图 图5 设置报警信息流程图

图4主流程图实现的功能是：首先判断门铃是否被按下，若按下则播放门铃音乐，若门被打开，当单片机检测到热释电传感器送来的脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后，控制语音门铃报警电路开始报警，报警持续10 s后自动停止报警，同时，GSM无线报警模块会向预先设定的号码拨出电话。然后程序开始循环工作，检测是否还有下次触发信号，等待报警从而使报警器进入连续工作状态。

图5为设置报警信息流程图，设置门铃音乐、报警手机号码、报警短信。系统中的报警铃声为抑扬顿挫的救护车声音。

4 结论

所设计的基于单片机技术的智能红外防盗报警器，以C8051F020 单片机为核心，外接热释电红传感器和GSM 无线报警模块。对于传感器来说，它是一种新颖的部件，平时传感器输出低电平，当在工作范围内检测到有人时，输出高电平，此电平输入单片机，经单片机内部软件编程处理后，驱动声光报警电路和GSM 报警模块开始报警。该报警器的最大特点就是操作简单，安装方便。随着社会的发展，相信报警器必将在更广阔的领域得到广泛应用。若对该无线通信技术以及上位机与下位机通信技术稍加修改即可应用于众多领域。

[1] 乔振民.基于单片机控制的热释电红外报警电路设计[J].产业与科技论坛, 2012，(8)：78.

[2] 鲍可进.SOC单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社，2011.

[3] 徐丽丽,杨风，米卫卫. 基于单片机家庭防盗报警系统的设计[J].传感器世界，2013,(8)：20-23.

(李鑫)

The design of intelligent infrared alarm system based on C8051F020

XIONG Jie

(School of Electronic Information， Huanggang Normal University, Huangzhou 438000, Hubei, China)

We used C8051f020 as the key controlling component of single chip microcomputer(SCM), pyroelectric infrared sensor module DYP-ME003 as the front-end detector, through SPI protocol model of ISD1700 voice chip for accurate control of audio playback function, realized voice doorbell recording, playback, alarm recording, broadcasting,etc. If someone rashly enters the house monitored, the monitor will instruct GSM module which is preset with proper information to send the emergent message to the owner’s mobile phone and report the incident to the police as well. The test results show that this system can repreduce the voice effects, and work stably, reliably.

C8051f020；infrared alarm；ISD1700；GSM; DYP-ME003

TP274

A

1003-8078(2014)03-0047-03

2013-12-22 doi 10.3969/j.issn.1003-8078.2014.03.11

熊杰，男，湖北天门人，讲师，硕士，研究方向为信号与信息处理、嵌入式系统。