基于单片机的无线防盗报警器研究与设计

王志刚，李伟，贾宇飞

（黄河科技学院河南郑州450063）

基于单片机的无线防盗报警器研究与设计

王志刚，李伟，贾宇飞

（黄河科技学院河南郑州450063）

该报警器具有误报率较低、安装和配置容易、成本低、能量消耗少、使用非常方便的特点。实现的原理是感应震动信号，将其转换成超低频信号，经电路放大、输出。检测器是利用震动传感器SW-18015P，一旦有震动便向主机发出信号。而主机功能是通过无线接受信号，再经单片机处理，然后数码管显示出信号发出的具体范围并同时控制喇叭发出警告声音。可以应用于家居防盗、仓库防盗等多种防盗场合，具有很强的实用价值和良好的市场前景。

无线报警系统；震动传感器；STC89C51；防盗

随着现在社会的发展，时代进步，生活水平的提高，人们对自己所处环境的安全要求也就越来越高，不得不时刻留意不速之客的光顾，人们对家居安全也越来越重视。许多家庭选择安装了报警器，这有效的保护了大家的财产安全，让居家更放心。在本文中，介绍一种利用震动传感器进行监控，并进行报警的系统的设计。

1　系统简介

随着科技的提高，电子电器飞速发展，人民生活水平有了很大提高，然而一些不法分子也越来越多。这点就是因为不法分子看到了大部分人防盗意识不够强所造成的结果。因此越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧，因此设计一种价格低廉，性能可靠、智能化的报警系统，必将在私人财产的防盗领域起到巨大作用。

本设计体型小，安装方便，不易被发现，安装在隐蔽地方对物品房间进行保护，一旦当有人不经允许进入房间或者动被保护的物品时，报警器就会及时发出警报，进行保护。经研究分析家用无线防盗器系统的设计原理，并根据系统功能要求在考虑产品的性价比对系统进行总体分析设计，设计电路简单，性能稳定。最后能实现系统设计的目标功能。

2　系统设计方案

2.1硬件电路设计

无线防盗报警器主要是由无线震动探测器（震动发射电路）、无线接收电路、数据解码电路、中央控制单元、数字显示单元、遥控电路、报警电路和电源电路等部分组成。其框图如图1所示。

图1　多路无线防盗报警器的组成框图Fig.1Multi-channel wireless burglar alarm system composition block diagram

2.2系统硬件结构图

系统硬件主要分为三部分，图2遥控器硬件结构图；图3震动探测信号发射电路硬件结构图；图4主机电路硬件结构图。

图2　遥控器硬件结构图Fig.2Remote control hardware structure diagram

图3　震动探测信号发射电路硬件结构图Fig.3Vibration detection signal transmission circuit hardware structure diagram

图4　主机电路硬件结构图Fig.4Host circuit hardware structure diagram

2.3各结构图的工作方式

遥控器的基本组成就是编码模块与要把编码发射出去的发射模块。它的功能就是对报警器进行布防或撤防，此功能的实现实际上就是发射两组编码，一组是布防的编码，另一组是撤防的编码。

震动探测信号发射电路的基本组成是震动探测器、电压比较器、编码模块、发射模块。工作方式是通过震动传感器器把电压信号传给LM393电压比较芯片，判断震动强度，如果达到强度就通过发射电路把代表有异常的编码发送出去。震动的灵敏度可以通过电位器调节。

主机电路是由接收模块、解码模块、处理模块、显示模块、报警模块组成。工作方式是通过接收模块接收到信号，再由解码电路解码并把已解码信号通过处理器处理，处理器再判断接收的是否为遥控器的信号还是探测器的异常信号，再分别处理，若是异常信号则开启报警电路与显示电路，若是遥控器的信号就是实现撤防或布防的功能［1］。

3　无线防盗报警器的硬件设计

3.1电源设计

本系统电压为4.5 V左右，直接接3个1.5 V的直流干电池提供电源，然后用导线连接电源接口模块。

3.2震动发射电路设计

震动传感器采用MEC原装震动开关SW-18015P，灵敏度高，对环境震动敏感，一般用来检测周围环境的震动强度，属于高阻态，当有震动的时候可以达到几欧姆的电阻，可以利用他的阻性得出电压信号，然后利用电压比较器来输出数字信号驱动发射电路发射信号［2］。LM393采用双列直插8脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8脚塑料封装（SOP8），如图5。

图5　震动模块电路Fig.5Vibration module circuit

3.3发射电路设计

由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠性考虑，发射的控制信号采用编码的方式进行传送，而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响，所以无线信号的编码由SC2262集成电路完成，SC2262-IR是2262系列用于红外遥控的专用芯片，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于遥控发射电路。编码芯片SC2262-IR发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，当有按键按下时，SC2262-IR得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号。SC2262-IR的管脚图如图6所示。

SC2262的电源端与发射模块的电源端受制于震动模块，一旦发现异常就会开启SC2262芯片与发射模块的电源，一但SC2262芯片工作则会把已经固定的编码信号通过发射电路发送出去［3］。其原理图如图6所示。

图6　编码与发射电路图Fig.6Coding and emission circuit diagram

3.4接收电路设计

接收电路的无线接收与解调部分采用的是现成的高频接收模块，可以简化设计工作，而且可靠性较好，接收模块采用的是超再生接收，具体的解调过程为：当发射器发送1时，相应的发射高频电路工作，接收部分就会相应地收到一个315 M的高频信号，使模块输出为1，当发射部分发送的是0时，发射高频部分停止工作，接收部分就输出为0，这样就实现了无线信号的传输。

经高频接收且解调出来的信号是编码集成电路SC2262编码后的串行信号，必须经相应的解码电路解码才能还原出控制信号数据。SC2272就担任了这个解码任务。SC2262和SC2272是一对专用的编、解码集成电路，当接收部分SC2272的8位地址数据与发射部分的8位地址数据相同时，就会在SC2272的17脚输出一个高电平，表示解码成功，同时在4位数据位上输出相应的数据信号，后续的输出控制电路就根据解码输出的数据位［4］。电路图如图7所示。

图7　数据解码与接收电路Fig.7Data decoding and receiving circuit

3.5控制、显示电路设计

STC89C51为主要的中央处理系统，单片机是在集成电路芯片上集成了各种元件的微型计算机，当在STC89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作，按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经过电阻与电源VCC接通而实现的［5］。最小系统如图8所示。

显示电路是由一位共阳数码管显示，单片机控制数码管每段的高低电平，从而实现数码管的显示。

该设计有报警电路，布放状态下检测到震动，蜂鸣器就会发声提示，直到主人按下撤防，才会停止鸣叫，报警模块如图9所示［6］。

图8　单片机最小系统电路Fig.8Single chip microcomputer minimum system circuit

图9　声音报警模块Fig.9Voice alarm module

4　程序流程图

整套系统先进行初始化，当系统检测到信号，布防程序启动，报警电路启动，开始进行报警。本次报警结束，则按下撤防键。本系统重新开始布防。整个系统运行如图10。

图10　程序流程图Fig.10Program flow chart

5　结论

本设计是一套防盗报警系统，其主要的功能是震动探测器检测到异常状况时采用无线的型式把信号传递给主机，主机通过处理将警情信号传给报警器发出报警声。结构简单，体积小，实用性很强。可以应用到超市、商店、住宅小区、仓库以及个人家居智能报警。可以采用干电池供电，在某些地区无供电设施时，有很大优越性。其功耗很低，能够较长时间工作。比以往的报警器简单很多。

［1］戴佳，苗龙，陈斌.5l单片机应用系统开发典型实例［M］.北京：中国电力出版，2002.［2］姜道连.用于AT89C51设计报警器的设计与制作［J］.国外电子元器件，2010（12）：31-34. JIANG Dao-lian.Used in the design and manufacture of AT89C51 design alarm［J］.Journal of Foreign Electronic Components，2010（12）：31-34.

［3］胡汉才.单片机原理及其接口技术［M］.北京：清华大学出版社，2003.

［4］陈星.无线通信集成电路与单片无线收发集成电路及无线数据通信IC高级技术［M］.北京：北京电子科技出版社，2006.

［5］赵利，郑英兰.数字电子技术［M］.北京：冶金工业出版社，2009.

［6］M.Morris Mano.Digital Design［M］Third Edition.Beijing；Higher Education Press，2002.

Research and design based on single chip wireless burglar alarm

WANG Zhi-gang，LI Wei，JIA Yu-fei
（Huanghe S&T College，Zhengzhou 450063，China）

The alarm has a low rate of false positives，easy installation and configuration，low cost，less energy consumption，use very convenient.Induction is the principle of vibration signals，convert them to ultra-low frequency signal，after amplification circuit，output.Detector is the use of vibration sensor SW-18015-p，once has the vibration signal to the host. The host function is through radio signals，then through single chip，then the digital tube display out the specific scope of the signal and at the same time issued a warning sound control horn.Can be applied to household anti-theft，warehouse and wait for a variety of security situation，has the very strong practical value and good market prospects.

call the police；pyroelectric infrared sensor；STC89C52；guard against theft

TN014

A

1674-6236（2015）20-0134-03

2014-12-30稿件编号：201412309

郑州市科技厅科技创新团队项目（121PCXTD511）

王志刚（1969—），男，河南郑州人，硕士，工程师。研究方向：嵌入式应用；无线通信。