第２３卷 第２０期 电子设计工程 ２０１５年１０月 Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．２０ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ Ｏｃｔ．２０１５ 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） 摘要：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一１８０１５Ｐ。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 关键词：无线报警系统；震动传感器；Ｓ Ｉ℃８９Ｃ５１；防盗 中图分类号：ＴＮ０１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—６２３６（２０１５）２０—０１３４—０３ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｂｕｒｇｌａｒ ａｌａｒｍ ＷＡＮＧ Ｚｈｉ－ｇａｎｇ，ＬＩ Ｗｅｉ，ＪＩＡ Ｙｕ－ｆｅｉ （Ｈｕａｎｇｈｅ Ｓ＆ＴＣｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：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，ｃｏｎｖｅ￣ｔｈｅｍ ｔｏ ｕｌｔｒａ－ｌｏｗ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌ，ａｆｔｅｒ ａｍｐｌｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｏｕｔｐｕｔ．Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｉＳ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ ＳＷ．１８０１５．Ｐ，ｏｎｃｅ ｈａｓ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｓｔ． ｈＴｅ ｈｏｓｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒａｄｉｏ ｓｉｎｇａｌｓ，ｔｈｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｕｂｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｆｃ 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． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｌｌ ｔｈｅ ｐｏｌｉｃｅ；ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｅｎｓｏｒ；ＳＴＣ８９Ｃ５２；ｇｕａｒｄ ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅｆｔ 随着现在社会的发展，时代进步，生活水平的提高，人们 简单，性能稳定。最后能实现系统设计的目标功能。 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 ２系统设计方案 选择安装了报警器，这有效的保护了大家的财产安全，让居 ２．１硬件电路设计 家更放心。在本文中，介绍一种利用震动传感器进行监控，并 无线防盗报警器主要是由无线震动探测器（震动发射电 进行报警的系统的设计。 路）、无线接收电路、数据解码电路、控制单元、数字显示 １系统简介 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。 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 匡囫 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。 图１ 多路无线防盗报警器的组成框图 本设计体型小，安装方便，不易被发现，安装在隐蔽地方 Ｆｉｇ．１ Ｍｕｌｔｉ—ｃｈａｎｎｅｌ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｂｕ啷ａｒ ａｌａｒｍ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ 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 ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ 被保护的物品时，报警器就会及时发出警报，进行保护。经研 ２．２系统硬件结构图 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 系统硬件主要分为三部分，图２遥控器硬件结构图；图 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 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 收稿日期：２０１４—１２—３０ 稿件编号：２０１４１２３０９ 构图。 基金项目：郑州市科技厅科技创新团队项目（１２１ＰＣＸＴＤ５ｌ１） 作者简介：王志刚（１９６９一），男，河南郑州人，硕士，工程师。研究方向：嵌入式应用；无线通信。 －１３４－ 王志刚。等基于单片机的无线防盗报警器研究与设计 ｄｉａｇｒａｍ 酱ｖ 图３震动探测信号发射电路硬件结构图 Ｆｉｇ．３ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ ＧＮＤ ｖ 图５震动模块电路 Ｆｉｇ．５．Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ｃｉｒｃｕｉｔ 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 图４主机电路硬件结构图 Ｆｉｇ．４ Ｈｏｓｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ 线信号的编码由ＳＣ２２６２集成电路完成，ＳＣ２２６２一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ｌ７ 脚串行输出，可用于遥控发射电路。编码芯片ＳＣ２２６２一ＩＲ发 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 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，ＳＣ２２６２一ＩＲ得电工作，其第１７脚输出经 能的实现实际上就是发射两组编码，一组是布防的编码，另 一调制的串行数据信号。ＳＣ２２６２一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 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［３１。其原理图如图６所示。 发射模块 ＡＴＤ ｌｌ ＶＣＣ ＧＮＤ ２Ｍ０ ＩＲ１ ９ ｌ１Ｏｋｏ Ｒ． —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【ｌｌ。 亡＝卜一 ＬＭ３９３ ２．２ｋＱ ————ＣＣ ３无线防盗报警器的硬件设计 ３．１电源设计 ｕｔ ｃ２ ｃ１ ＴＥ 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 Ｄ３ Ｄ２ Ｄ１ Ｄ０ ＳＣ２２６２ 震动传感器采用ＭＥＣ原装震动开关ＳＷ一１８０１５Ｐ，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［２１。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。 ３．３发射电路设计 图６编码与发射电路图 Ｆｉｇ．６ Ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｉｃｕｉｒｔ 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， 由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠 相应的发射高频电路工作．接收部分就会相应地收到一个 ｌ３５－ 一《电子设计工程｝２０１５年第２０期 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 ＫＯ Ｐ１．０ ＶＣＣ Ｐ１．１（ＡＤＯ）Ｐ０．０ 现了无线信号的传输。 Ｐ１．２ （ＡＤＩ）Ｐ０．ｉ Ｐ１．３ （ＡＤ２）Ｐ０．２ 经高频接收且解调出来的信号是编码集成电路ＳＣ２２６２ Ｐ１．４ （ＡＤ３）Ｐ０．３ 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 Ｐ１．５ （ＡＤ４）Ｐ０．４ Ｐ１．６ （ＡＤＳ）Ｐ０．５ 控制信号数据。ＳＣ２２７２就担任了这个解码任务。ＳＣ２２６２和 Ｐ１．７ （ＡＤ６）Ｐ０．６ ＲＳＴ （ＡＤ７）Ｐ０．７ ＳＣ２２７２是一对专用的编、解码集成电路，当接收部分ＳＣ２２７２ Ｐ３．０（ＲＸＤ）丽 Ｐ３．１（ＴＸＤ）ＡＬＥ／Ｐ－Ｒ￣ 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 一 从 引Ｔ＝ 引 ；¨ Ｒ， Ｐ３．２（１可 ＰＥＥＮ １ＯｋＱ ｆ Ｐ３．３（而】（Ａ１ ５）Ｐ２．７ ＳＣ２２７２的１７脚输出一个高电平，表示解码成功，同时在４ Ｐ３．４（ＴＯ） （Ａ１４）Ｐ２．６ Ｐ３．５（Ｔ１） （Ａ１ ３）Ｐ２．５ 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 ３０ｔａ Ｆ Ｐ３．６（ＷＲ） （Ａ１２）Ｐ２．４ Ｐ３．７（丽） （Ａ１１）Ｐ２．３ 据解码输出的数据位Ｉ圳。电路图如图７所示。 Ｃ， ＸＴＡＬ２（Ａ１Ｏ）Ｐ２．２ ＸＴＡＬ１ （Ａ９）Ｐ２．１ ＧＮＤ （＾８）Ｐ２．０ ＶＣＣ 图８单片机最小系统电路 ｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｉｎｉｍｕｍ ｓｙｓｔｅｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ＧＮＤ ９０１３ Ｆｉｇ．８ Ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉＤＡＴＡ ＶＣＣ ＤＡＴＡ ＶＣＣ Ｃ： 接收模块 Ｒ２ ３ ＾ １ＯｋＱ ＶＣＣ ａ Ｄｏｕｔ ０Ｓｃ２ ０ＳＣ１ 图９声音报警模块 ＴＥ Ｄ３ Ｆｉｇ．９ Ｖｏｉｃｅ ａｌａｒｍ ｍｏｄｕｌｅ Ｄ２ 下撤防键。本系统重新开始布防。整个系统运行如图１０。 Ｄ１ Ｒ？０ ＤＯ ２０ｋｏ ＶＣＣ ｎ 王ｌ＝ 口Ｔ ０．＿【Ｈ 兄． １Ｏｋｎ ＧＮＤ ＧＮＤ 图７数据解码与接收电路 Ｆｉｇ．７ Ｄａｔａ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ３．５控制、显示电路设计 ＳＴＣ８９Ｃ５１为主要的处理系统．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 图１０程序流程图 片机的ＲＳＴ引脚引入高电平并保持２个机器周期时，单片机 Ｆｉｇ．１０ Ｐｒｏｇｒａｍｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ 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 ５ 结 论 两种。其中电平复位是通过ＲＳＴ端经过电阻与电源ＶＣＣ接 本设计是一套防盗报警系统，其主要的功能是震动探测 通而实现的［５１。最小系统如图８所示。 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 显示电路是由一位共阳数码管显示，单片机控制数码管 机通过处理将警情信号传给报警器发出报警声。结构简单， 每段的高低电平，从而实现数码管的显示。 体积小，实用性很强。可以应用到超市、商店、住宅小区、仓库 该设计有报警电路．布放状态下检测到震动，蜂鸣器就 以及个人家居智能报警。可以采用干电池供电。在某些地区 会发声提示，直到主人按下撤防，才会停止呜叫，报警模块如 无供电设施时，有很大优越性。其功耗很低，能够较长时间工 图９所示［６１。 作。比以往的报警器简单很多。 ４程序流程图 参考文献： 整套系统先进行初始化，当系统检测到信号，布防程 【１】戴佳，苗龙，陈斌．５ｌ单片机应用系统开发典型实例【Ｍ】．北 序启动，报警电路启动，开始进行报警。本次报警结束，则按 京：中国电力出版，２０ｏ２． ． （下转第１４０页） 一１３６－
