基于GPRS的無線紅外防盜報警器設計

摘要：安防技術是當前智能家居和智慧社區的重要發展方向，隨著電子通信技術的發展，GPRS無線傳輸和紅外檢測等先進技術不斷得到應用。本文以AT89S52單片機為核心，以RE200B熱釋電紅外傳感器和SIM300C芯片為關鍵器件，設計了一款基于GPRS的無線紅外防盜報警系統，該系統具有穩定可靠、性價比高等優點，完全滿足智能家居和智慧社區的安防應用需求，具有一定的推廣應用價值。

關鍵詞：GPRS；紅外探測；防盜報警器

隨著物聯網技術的迅速發展，各類智能家居設備層出不窮，其中以安防為目的的各類報警器更是成為智能家居和智慧社區等應用領域的重點[1]。但從當前的家庭安防技術體系來看，許多報警器還存在著價格高、故障率高、功能單一等問題，使智能家居體驗受到嚴重影響。在電子技術的推動下，單片機、紅外探測傳感器和GPRS無線通信模塊等電子器件的性能迅速提高，成為家庭安防系統的重要組成部分[2]。以此為背景，本文設計了一款基于GPRS的無線紅外防盜報警器，以期為相關應用領域提供有用的參考。

1 GPRS概述

隨著無線通信技術的發展，GPRS網絡已經得到廣泛應用，尤其是在數據傳輸領域更是具有很大的優勢[3]。GPRS是通用分組無線業務（General Packet Radio Service）的簡稱，它可以實現在任何時間、任何地點與任何人進行通信。GPRS具有傳輸速率高、接入時間短、頻譜效率高、支持協議多、兼容性能好、業務體系豐富、資源利用率高、傳輸速率高等特點，已經成為當前點對點網絡業務、數據業務的主流應用技術[4]。

2 系統總體設計

本系統以單片機為核心，以GPRS發送模塊、紅外檢測等模塊為關鍵組件，以信息采集模塊、轉換模塊等為外圍輔助部分，共同完成基于GPRS的無線紅外防盜報警功能。首先，單片機在主程序的控制下完成各模塊的初始化，并啟動紅外檢測裝置對目標區域進行監測，當有入侵者闖入監測區域時，紅外檢測單元立即產生一個脈沖信號，經轉換模塊的變換后傳輸至單片機，單片機一方面發出報警信號，另一方面調用GPRS模塊向用戶發送報警短信，從而使主人能及時了解到非法入侵行為。

3 關鍵器件選型

考慮到大批量生產的需要，采用了ATMEL公司研發的AT89S52單片機芯片為主控單元，以RE200B熱釋電紅外傳感器作為檢測單元，同時采用BIS0001對紅外傳感器采集的信號進行處理，上述芯片價格較國低廉，但性能可滿足防盜報警的需求，因而具有較高的性價比。為了提高系統性能，采用了臺灣普城公司研發的PT2262 芯片作為無線門磁信號的發射電路，可完成信號的編碼與解碼工作，由于該芯片采用了CMOS工藝，因此在功耗上可以大大節省，該芯片在無線通訊領域中應用十分廣泛。振動信號的采集選用南京遠拓公司生產的YT-JB3芯片，它可以實現地址編碼，具有體積小、質量輕、低功耗、高性能等優點，并且在公安部有合法備案，有助于商業化推廣。GPRS 模塊采用Simcom公司研發的SIM300C芯片，可以實現短信發送、語音通話和遠程數據傳輸。

4 系統硬件設計

本系統的設計可分為硬件設計和軟件設計，其中硬件系統主要由紅外感應電路、無線門磁電路、振動探測電路、無線發射電路、串口通信電路、以及電源電路等六大模塊。

4.1 紅外感應電路設計

紅外感應電路以RE200B雙元件型熱釋電紅外傳感器為核心器件，傳感器在平靜無擾動的環境中工作時，其電壓保持恒定。當有人進入目標區域時，RE200B的感應信號由于受到干擾，會立即產生一個交變的紅外輻射信號，該信號經過電磁感應后變成一個微弱跳變的電壓脈沖，經過BISS0001芯片的功率放大和整形處理后向外輸出，使后級電路可以對其進行進一步的處理。

4.2 無線門磁電路設計

從結構上看，本文設計的無線門磁電路由磁鐵部件和開關部件兩部分構成，它是通過對開關和磁鐵之間的距離來決定信號變化的，當由于環境變化造成兩者距離不斷加大，達到某一閾值后會引開關的動作，該動作會被感應電路所接收，并將電平拉低，并由PT2262芯片的14引腳傳入，再通過內部處理后從17腳輸出調制脈沖信號，最終由AT89S52單片機的P1.0引腳進入主控單元，從而為后續單元的工作提供了信號。

4.3 振動探測電路設計

振動探測傳感器YT-JB3由12V外接電源供電，當目標區域有人非法入侵時，環境會相應產生一定的振動信號，并觸發振動探測器報警。YT-JB3具有2路輸出，分別完成不同的任務，其中第一路輸出是開關信號，在正常情況下，繼電器處于常閉狀態，報警器處于常開狀態；第二路輸出是12V電平信號，具有較強的驅動能力，能夠直接驅動報警器發出報警信號。報警信號采用低電平設計，由單片機接收并處理。

4.4無線通信電路設計

AT89S52單片機內部采用TTL電平進行工作，但外部器件由串口輸出的信號通常不是標準TTL電平，因此無法由單片機直接處理，因而本文設計了一個轉換模塊，信號的轉換由MAX232芯片完成，以滿足信號處理的要求。GPRS模塊主要完成無線傳輸功能，其通信能力需要借助SIM卡來實現，因此GPRS電路設計關鍵是SIM卡電路的設計，本文將SIM300C芯片集成到系統中，通過單片機寫入AT指令，實現其短信發送、語音通話和遠程數據傳輸等功能。

4.5 電源模塊設計

電源模塊為系統各單元提供電力支持，其穩定性影響到整個系統的性能。為了保證供電可靠，本文采用直流穩壓電流進行供電，其內部包含電源變壓器、橋式整流電路、濾波電路和穩壓電路等部分，其中電源變壓器可以把220V交流電轉換為更低的電壓值，接著由格式整流電路把交流電轉換為直流電，但此時的直流仍有一定的波動，因此通過濾波電流去除高頻成分，得到更加平穩的直流電壓，最后由穩壓電路將其穩定在各功能模塊所需要的電壓水平。

5 系統軟件設計

軟件代碼采用C語言設計，應用模塊化的編程思想，對各功能模塊的代碼進行設計。與硬件系統功能相對應，軟件系統可以分為紅外感應子程序、無線門磁子程序、振動探測子程序、無線發射子程序、串口通信子程序、以及電源監測子程序等六大模塊。單片機的運行受主程序控制，按照一定的順序調用各功能模塊，完成紅外監測和防盜報警功能。電源模塊向單片機供電，然后各設備啟動，在初始化程序的操作下完成初始化工作，然后單片機進入循環掃描，對外部的檢測報警信號進行監測。一旦有報警信號傳入，單片機會立即對其進行處理，調用GPRS模塊向用戶發送短信。

6 結語

本文設計的基于GPRS的無線紅外防盜報警器在某小區內進行了大范圍應用，其工作穩定可靠，完全滿足實際應用需求。由于本系統具有體積小、質量輕、低功耗、高性能、低成本等優點，有著很高的性價比和競爭力，因而具有廣泛的應用前景。

參考文獻：

[1]王智峰，鄒峰，侯菲，李白萍.家庭智能安防報警系統的研究[J].儀表技術，2018（07）：31-33+36.

[2]關雯馨，王新蕊.智能家居安防GPRS無線遠程監測報警系統設計[J].電子世界，2018（01）：121-122.

[3]史振江，谷勇，王渝.基于物聯網和GPRS的公寓安全智能管理系統設計[J].電子測試，2017（20）：68-70.

[4]田仲富，王述洋.基于物聯網近程無線組網技術的嵌入式智能家居監控系統設計[J].重慶理工大學學報（自然科學），2017，31（01）：79-86.

作者簡介：陳亮（1996.10.21）男，漢族，安徽馬鞍山市當涂縣人，本科學歷，現就讀于：河海大學文天學院