智能窗户感测报警器的开发研究

龙军 孟宇萌 唐金杨

摘要：本文通过研究热释电传感器、STC51单片机、ESP8266模块等元件结构及应用，采集危险信号经单片机处理后触发报警，并将报警信号通过ESP8266模块推送给安卓手机，使手机用户能在第一时间获得报警提醒。

关键词：窗户感测报警；热释电传感器；ESP8266；单片机；安卓APP

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）09-0249-02

由于物业管理的要求，城市高楼很少装防盗网，导致坠楼、入室盗窃等事故隐患增加。本文研究的是在窗户、阳台上加装热释电传感器，感知人体的接近，发现有安全隐患则启动报警系统，并将信号推送给手机APP应用，触发手机报警。

1 红外探测报警器和热释电红外传感器（PIR）模块

自然界中温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都会产生热辐射，温度低于1725℃的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域。因其物理和化学性质的不同，产生的红外辐射波长和距离也不同，人体体温37度时发出波长约10μm的红外线。

基于红外辐射研制出主动和被动两类红外报警探测器。主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成，发射机发射一束或多数经过调制的红外光线指向接收机。两者间没有阻挡不报警，有物体遮挡，接收机输出信号发生变化，报警。被动红外探测器由光学系统、红外传感器及报警控制器等部分组成，探测器只被动接收、探测外部的红外辐射。

热释电红外传感器（PIR）模块是被动红外探测器，人体释放的红外线经菲泥尔滤光片增强后聚集到由热释电元件构成的红外感应源上，感应源释放出电荷输出电压信号。菲涅耳透镜根据菲涅耳原理制成，将热释的红外信号折射/反射聚焦到PIR上，检测区内分为若干明暗区，进入检测区的移动物体以温度变化形式在PIR上产生变化的热释红外信号，电信号发生变化。

HC-SR501人体红外感应模块工作电压DC5V至20V，电平输出3.3V/0V，感应范围7米内，辐射面120度。传感器的两个反向串联热释电元件的电极化方向相反，产生的释电效应相互抵消，无信号输出；当人进入探测区域，红外辐射通过部分镜面聚焦，被热释电元接收，两片热释电元接收的热量不同，热释电不同，产生差值，经信号处理而输出。可通过调节距离电位器和延时电位器来设置感应距离和延时长短。

2 报警模块的设计

报警模块采用5V有源蜂鸣器，其内有一简单振荡电路，将直流电转为一定频率的脉冲信号，实现磁场交变，带动钼片振动发音。继电器2脚分接12V和地，3脚分为常开、常闭和公共端，输入电流达到规定要求时，内部线圈产生电磁感应，内部触点开关打向常开端；当输入电流小于规定要求时，内部线圈电磁感应消失，内部触点开关打向常闭端。

3 单片机连接ESP8266串口Wi-Fi模块

ESP8266是一款低功耗、高集成度的Wi-Fi芯片，整合了RAM、ROM和Wifi发射器，含Station模式、AP模式和AP模式兼Station模式等三种工作模式，Station模式时该模块可连接其他WIFI信号；AP模式是发射WIFI信号，应用终端连接该WIFI模块；Station+AP模式既可连接别的WIFI信号又可发送信号供别人连，本应用中只需电脑或手机连接该WIFI模块，可采用AP模式。ESP8266使用3.3V的直流电源，与单片机连接时，只需使用VCC、GND、CH_PD、TX、RX五个管脚。

ESP8266的管脚与单片机引脚相连时，中间要串联一个400-1000欧的电阻。

模块提供了AT指令，常用命令如下：

1.改变波特率的指令：AT+CIOBAUD=4800。ESP8266默认波特率是115200，但单片机不能达到此传输速率，只能使用9600bps，设置时可用串口调试工具。

2.模式设定指令：AT+CWMODE=mode，mode分别用1-3对应上述的三种模式。

3.配置AP参数指令：AT+CWSAP=，，， 。该指令只在AP模式开启后有效，ssid是接入点名称字符串；pwd为密码字符串，最长64字节；chl为通道号；ecn是加密方式，0是无密码、1是WEP加密方式、2是WPA_PSK加密方式、3是WPA2_PSK加密方式、4是WPA_WPA2_PSK加密方式。

4.设置多路指令：AT+CIPMUX=，0为单路连接模式，1为多路连接模式。

5.创建服务器指令：AT+CIPSERVER=，。mode为0是关闭server模式，1是开启server模式；port为端口号（整数），缺省值333。

4 逻辑处理模块

设置热释电传感器输出连接单片机的P1_1引脚，P1_4引脚输出信号。若P1_1输入，则P1_4输出。

1. 包含的头文件和量及延时程序

2.单片机和ESP8266 WiFi模块串口通信程序

3. 获取WiFi传输的数据及主程序

5 用Android手机APP接收ESP8266推送的报警信息

首先可以用相应的串口工具配置并开户ESP8266的WIFI，再用手机查找该WIFI，手机作为客户端与ESP8266连接。

1.做一基于多线程的类，用于接收ESP8266发送的消息

2. 手机APP主程序

①手机主程序onCreate（）方法中开启服务器：

6 结语

本研究是手机直接连接ESP8266，仅能实现局域网的应用，可采用将ESP8266与计算机相连，将采集的数据传到服务器，再通过手机连接计算机服务器的模式，实现远程报警，从而进行更广泛、更智能的系统应用。

参考文献：

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[2] 龙文. 智能人身安全防护系统的开发与设计[J]. 电脑知识与技术，2018（36）.

[3] 毛敏. 红外防盗报警系统设计[J]. 电子测试，2018（13）.

[4] 谭传武. 基于51单片机的WIFI无线控制系统设计与实现[J]. 电子设计工程，2018（26）.

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【通联编辑：梁书】