基于蓝牙通讯的智能防盗系统的设计与实现

郑玉龙　董涛　赵博　邢华　王涛

摘要：随着我国电子工业的不断发展，各种新型电子设备融入了人们的生活，其中包括智能防盗设备。本文设计了一款以AT89S52单片机为控制核心、蓝牙为无线通讯手段并配合手机APP的智能防盗系统，可用于物品的防盗。

关键词：蓝牙；单片机；防盗；传感器；手机应用

随着电子科技的快速发展，各种新型电子设备融入了人们的生活，其中包括智能防盗设备。防盗设备是保护财产不受损失的电子产品，具有物品被盗时发出各种形式报警的功能。防盗设备可分为多种形式，本文就基于蓝牙通信形式的防盗报警设备进行设计，并实现一款以单片机为控制核心，蓝牙与手机APP进行通信的智能防盗设备。使用时，用户将防盗设备安置在被保护物品内，当物品与用户的距离超过设定范围时，用户的手机APP就会发出声音和振动报警，提示用户，与此同时，防盗设备的声光报警系统也会启动。

智能防盗设备可以应用于领域较广，可以应用于旅行箱防盗、背包防盗、电脑包防盗等具有一定空间能够安置防盗设备的场所。

一、硬件系统设计

（一）总体方案

基于蓝牙通讯的智能防盗系统中包含4个模块，分别是单片机模块、蓝牙模块、声光报警模块和电源模块。如图1所示为系统的整体框图，其中虚线框内为智能防盗系统，电源模块为单片机、蓝牙模块和声光报警模块进行供电；单片机的功能是控制蓝牙模块与智能手机进行无线通讯；蓝牙模块的功能是与手机APP进行通讯；声光报警模块是防盗器的报警装置。智能手机APP是手机内部的应用软件，通过软件内部的通讯协议与智能防盗系统进行通讯。

（二）电源模块

电源模块的作用是为智能防盗系统的控制核心模块、声光报警模块和蓝牙通讯模块提供电能。本设计中，单片机、声光报警模块和蓝牙通讯模块的供电电压均为+5VDC，系统外置一块小型可充电高能锂电池，额定电压为7.4VDC，容量5000mAh，可以支持系统长时间运行。采用锂电池供电另一优点是在系统电量低时可以更換，防止无电时防盗系统无法正常使用。系统的+5VDC电压采用稳压电路实现，如图2所示为+5V稳压电路原理图。其中LM2940是+5V稳压芯片，能够将输入大于5.5V的电压稳压为5V；C1、C2是2个电解电容，是构成稳压电路的基本条件，并且，C2是防止后端负载突变的缓冲电容；C3和C4是使电源更加纯净的作用；LED0是电源工作指示灯，R1为限流电阻，防止LED两端电压过高而烧毁LED。

（三）单片机模块

本设计中选用的单片机为AT89S52，供电电源5V。如图3所示为最小系统电路原理图，包含一个手动按钮复位电路和晶体振荡器电路，晶振频率选择12MHz，起振电路中的起振电容选择为22uF。单片机是智能防盗系统的控制核心器件，本设计中单片机的功能是控制蓝牙芯片、声光报警模块。

（四）蓝牙模块

蓝牙模块是常见的无线通讯手段之一，优点是通讯稳定、通讯质量高、传输速率快、成本低，其缺点是通讯范围较小，一般通讯距离在15米以下，且距离越短，传输效果越好。本设计选用的是一款HC05蓝牙通讯模块，采用串行通讯协议与单片机进行连接，如图4所示为蓝牙模块与单片机的连接原理图。

蓝牙模块与手机连接时，在手机打开蓝牙操作，随后在智能防盗系统专用的APP中，查找防盗器的蓝牙并与之连接，连接后可以设置相应属性，包括防盗距离、防盗开关、手机警报响起形式（声音或震动）、防盗器声光报警形式（声音大小、光的强度）等设置。

（五）声光报警模块设计

声光报警模块是防盗器系统内部的，其作用是当发生被盗窃等情况时，被保护物体原理用户一定距离后，系统控制核心发出控制信号，使防盗器的喇叭发出刺耳的声响，并且使警报器的发出强烈的灯光进行警示。如图5所示为防盗系统内部的声光报警系统的电路原理图，R7和R8是上拉电阻，功能是拉高控制电平。当出现报警情况时，单片机P0.0输出口和P0.1输出口会发出“1”的控制信号，此时喇叭便会响起、LED会发光；若无报警情况，单片机P0.0输出口和P0.1输出口始终保持低电平，即发出“0”的控制信号，此时喇叭不会响起，LED灯不会亮起。

二、軟件设计

本设计中智能防盗系统的软件设计主要是对AT89S52单片机内部程序的设计和编写。AT89S52可以采用汇编语言和C语言进行编写。汇编语言编程的优点是程序执行效率能高达100%，缺点是程序编写复杂；C语言编程的优点的程序编写简便，缺点是执行效率不高，运行后能够产生垃圾代码。由于本设计中的防盗系统中多为输入输出接口控制和串行通信，没有较高精度的计算问题，因此本设计采用C语言进行编程。

如图6为系统控制的流程图。智能防盗系统上电后，首先对单片机基础程序进行初始化，包括I/O（Input / Output）口初始化、定时/计数器模块初始化等，随后进行蓝牙模块的串行通信初始化，包含蓝牙模块的内部协议程序、串行通信程序等；然后进入判断是否触发被盗条件，如果没有达到报警条件，则继续待机等候报警条件的触发；若达到报警条件，则向手机APP发出报警信号，手机立即进入报警状态，同时防盗系统自身也进入报警状态，发出声光报警，直至警报解除。

三、展望

智能防盗设备可以应用于旅行箱防盗、背包防盗、电脑包防盗等具有一定空间能够安置防盗设备的场所，今后，可以在本设计的基础上在智能防盗系统中增加GPS模块，方便被盗物品的定位和找回。同时，可以将该智能防盗系统进行小型化优化，逐渐扩展至放儿童或老人走失、宠物防盗定位等领域。

参考文献：

[1]李云胜，等.基于STC单片机的商品电子防盗系统设计.自动化与仪表[J].2009（7）.

[2]王立忠，郑闯.基于89S52的公厕自动冲水系统的设计与实现[J].科技创新与应用，2017（3）.