單片機在家居防盜系統中的應用

1引言

隨著時代的不斷進步，生活質量不斷的改善，人們對自己所處環境的安全性提出了越來越高的要求，尤其是在家居安全方面，目前，安全防范系統是家庭建設的必備設備。因此，家居智能防盜系統必將有很大的發展，由于本系統采用單片機處理信息，可以方便以后擴展和兼容樓宇智能系統。

系統的電路主要有電源模塊、單片機模塊、傳感器模塊、無線模塊、顯示模塊、報警模塊等組成，其系統框圖如圖1所示。利用傳感器模塊把門窗的狀態轉換成電信號送給單片機模塊，根據用戶編譯的程序和無線模塊傳送的指令去控制報警模塊和顯示模塊。用顯示模塊告訴用戶門窗情況，同時報警模塊發出報警聲和燈光，報警驅趕入侵者。

2系統模塊設計

2.1電源模塊

電源模塊中市電AC220V經過變壓器T輸出AC12V，再經過整流橋ZD整流，輸出一個脈動的直流電。脈動直流經過電解電容C11和滌綸電容C12濾波輸出比較平滑的直流電，再經過三端穩壓器7812和7805輸出+12V和+5V，輸出的+12V再經過電解電容C13和滌綸電容C14濾波輸出穩定的直流電。輸出的+5V有要經過電解電容C15和滌綸電容C16濾波輸出穩定的直流電。為了防止入侵者進入防區之前將系統的供電交流電源切斷，系統必須能夠在交流電源被切斷后繼續正常運行一段時間，本系統采用12V/7AH的鉛酸蓄電池作為后備電源。

2.2單片機模塊

單片機就是在一塊硅片上集成了中央處理器（CPU）、儲存器（RAM、ROM、EEPROM、Flash Memory）和輸出接口（并行I/O、串行通信口）、輸入、振蕩電路、計數器等電路的一塊集成電路，這樣的一塊集成電路具有一臺計算機的基本功能，因而被稱為單片機微型計算機，簡稱單片機。

2.3傳感器模塊

2.3.1門磁開關

門磁開關主要由開關和磁鐵兩部分組成，開關部分由磁簧開關經引線連接，定型封裝而成；磁鐵部分由對應的磁場強度的磁鐵封裝于塑膠或合金殼體內。當安裝門磁開關的門窗打開時，門窗與門窗框必將產生移位，門磁與磁體也同時產生位移。門磁開關產生一個脈沖，脈沖信號即刻給單片機，單片機進行處理。

2.3.2光電式傳感器

光電式傳感器由發射二極管和接收管組成，如圖2所示，圖中A、K是紅外發射二極管的正負極，C、E是接收管的正負極。工作原理和光電耦合器差不多。因此只要A極接高電平、K極接低電平，紅外發射管就能發出紅外線。可以在傳感器加上外圍電路來檢測接收管的信號，進而確定是否接受到反射回來的紅外線。如果接收管接收到反射回來的紅外線，紅外接收頭導通，E管腳輸出高電平，接近Vcc；如果沒有接收到反射回來的紅外線，紅外接收頭不導通，E管腳輸出低電平，接近GND。

2.4無線模塊

無線模塊主要是由一個4路非鎖存輸出的接收模塊和一個4鍵遙控器，4路非鎖存輸出的接收模塊結構如圖3所示。工作頻率為315MHz。接收模塊四路輸出，每個引腳的功能如表1所以，高電平有效，電壓約為5V。D0-D3與單片機連接。

設置地址碼的原則是：同一個系統地址碼必須一致，不同的系統可以依靠不同的地址碼加以區分。在通常使用中采用8位地址碼。編碼電路PT2262和解碼PT2272的第1～8腳為地址設定腳，有三種狀態可供選擇：懸空、接正電源、接地。3的8次方為6561，所以地址編碼不重復度為6561組，只有發射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對使用。

2.5顯示模塊

顯示模塊的電路組成比較簡單，使用一個470Ω電阻和LED串聯。四路電路組成都一樣。共陽接法，就是LED陽極接+5V電源，陰極經過電阻接單片機。模塊結構如圖4所示。

電路的工作原理為：當單片機處理信號結束后，把信號給顯示模塊，送給那路低電平，對應那路LED發光，反之高電平LED熄滅。LED亮熄情況來指示每路的工作情況，每路的工作情況組成整個系統的工作情況。

2.6報警模塊

報警模塊電路是由高分貝報警器、紅色報警燈、藍色報警燈組成，三個支路都使用三極管驅動。燈光部分分別使用8個高亮度LED使燈光更加耀眼。而報警采用了高分貝的報警器聲音使更加響亮。本模塊的電路原理為：每個三極管驅動一條支路，電路中的電阻都是限流的。在報警的時候紅LED和還藍LED燈交替閃爍，發出耀眼的燈光。并三極管驅動高分貝報警器報警。

3電路調試

3.1門窗檢測

本系統使用門磁開關對門窗進行檢測，當主人想知道自己的門窗的關閉情況，可以按下無線遙控器的“A”（檢測）按鍵，當單片機接收到無線模塊接收的“A”按鍵信息時，單片機開始掃描每個門磁開關。當安裝門磁開關的門窗打開時，門磁開關輸出高電平。高電平經過電阻送入單片機，單片機經過預習編好的程序運行并將結果送給顯示模塊。顯示模塊接收單片機處理后的信息給LED發光，再按下無線遙控器“C”（取消）按鍵，單片機就給顯示模塊低電平，全部關閉。這樣系統就等待中，等待無線模塊給它新的指令信號。門窗檢測功能主要功能檢測門窗的狀態，讓用戶知道有可能被入侵的門窗，從源頭杜絕被盜可能。

3.2門窗防盜

門窗防盜使用的是光電式傳感器進行門窗防盜。當主人外出或者夜間睡覺按下無線遙控器的“B”按鍵（布防），當單片機接收到無線模塊接收的“B”按鍵信號時，單片機開始掃描每個光電式傳感器的狀態，當檢測的有物體或人體阻擋光電式傳感器的發出的紅外線使光電式傳感器無法接收到紅外線，輸出低電平，低電平給單片機進行處理，處理后的信息給顯示模塊和報警模塊。單片機分別給顯示模塊和報警模塊高電平信號，顯示模塊指示那路傳感器被觸發。報警模塊也被高電平觸發，報警燈開始閃爍，高分貝報警器開始工作，告訴用戶有非法入侵。當用戶要取消布防，必須按下遙控器的“C”按鍵，單片機進入等待。等待無線遙控器給它新的指令。

3.3緊急報警

當有緊急情況的時候，長按下無線遙控器“D”（呼叫）按鍵，大約5S后，單片機接收到無線遙控器“D”信號，單片機控制報警模塊報警。告訴別人有緊急情況，請求幫助。為什么要按下5S才報警是怕誤操作，引起不必要的麻煩。再按下無線遙控器的“C”按鍵停止報警。使單片機進入等待，等待無線遙控器給它新的指令。

4結論

文中提出了一種利用傳感器模塊、單片機模塊、無線模塊、報警模塊和顯示模塊制作家居防盜系統，系統可靠性高，執行力強，經濟實用型較高，是典型的單片機和外部模塊相結合的應用。在今后的研究中，可進一步討論與GSM移動通信之間的相關聯，以求更好的提高家居防盜性能。