單片機(jī)在家居防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用

1引言

隨著時代的不斷進(jìn)步，生活質(zhì)量不斷的改善，人們對自己所處環(huán)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(tǒng)是家庭建設(shè)的必備設(shè)備。因此，家居智能防盜系統(tǒng)必將有很大的發(fā)展，由于本系統(tǒng)采用單片機(jī)處理信息，可以方便以后擴(kuò)展和兼容樓宇智能系統(tǒng)。

系統(tǒng)的電路主要有電源模塊、單片機(jī)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(tǒng)框圖如圖1所示。利用傳感器模塊把門窗的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號送給單片機(jī)模塊，根據(jù)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(fā)出報警聲和燈光，報警驅(qū)趕入侵者。

2系統(tǒng)模塊設(shè)計

2.1電源模塊

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

2.2單片機(jī)模塊

單片機(jī)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(shù)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(jī)的基本功能，因而被稱為單片機(jī)微型計算機(jī)，簡稱單片機(jī)。

2.3傳感器模塊

2.3.1門磁開關(guān)

門磁開關(guān)主要由開關(guān)和磁鐵兩部分組成，開關(guān)部分由磁簧開關(guān)經(jīng)引線連接，定型封裝而成；磁鐵部分由對應(yīng)的磁場強(qiáng)度的磁鐵封裝于塑膠或合金殼體內(nèi)。當(dāng)安裝門磁開關(guān)的門窗打開時，門窗與門窗框必將產(chǎn)生移位，門磁與磁體也同時產(chǎn)生位移。門磁開關(guān)產(chǎn)生一個脈沖，脈沖信號即刻給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行處理。

2.3.2光電式傳感器

光電式傳感器由發(fā)射二極管和接收管組成，如圖2所示，圖中A、K是紅外發(fā)射二極管的正負(fù)極，C、E是接收管的正負(fù)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(fā)射管就能發(fā)出紅外線?？梢栽趥鞲衅骷由贤鈬娐穪頇z測接收管的信號，進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jī)連接。

設(shè)置地址碼的原則是：同一個系統(tǒng)地址碼必須一致，不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)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(shè)定腳，有三種狀態(tài)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(fù)度為6561組，只有發(fā)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(lián)。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(jīng)過電阻接單片機(jī)。模塊結(jié)構(gòu)如圖4所示。

電路的工作原理為：當(dāng)單片機(jī)處理信號結(jié)束后，把信號給顯示模塊，送給那路低電平，對應(yīng)那路LED發(fā)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(tǒng)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(lán)色報警燈組成，三個支路都使用三極管驅(qū)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(qū)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(lán)LED燈交替閃爍，發(fā)出耀眼的燈光。并三極管驅(qū)動高分貝報警器報警。

3電路調(diào)試

3.1門窗檢測

本系統(tǒng)使用門磁開關(guān)對門窗進(jìn)行檢測，當(dāng)主人想知道自己的門窗的關(guān)閉情況，可以按下無線遙控器的“A”（檢測）按鍵，當(dāng)單片機(jī)接收到無線模塊接收的“A”按鍵信息時，單片機(jī)開始掃描每個門磁開關(guān)。當(dāng)安裝門磁開關(guān)的門窗打開時，門磁開關(guān)輸出高電平。高電平經(jīng)過電阻送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過預(yù)習(xí)編好的程序運(yùn)行并將結(jié)果送給顯示模塊。顯示模塊接收單片機(jī)處理后的信息給LED發(fā)光，再按下無線遙控器“C”（取消）按鍵，單片機(jī)就給顯示模塊低電平，全部關(guān)閉。這樣系統(tǒng)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(tài)，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(jìn)行門窗防盜。當(dāng)主人外出或者夜間睡覺按下無線遙控器的“B”按鍵（布防），當(dāng)單片機(jī)接收到無線模塊接收的“B”按鍵信號時，單片機(jī)開始掃描每個光電式傳感器的狀態(tài)，當(dāng)檢測的有物體或人體阻擋光電式傳感器的發(fā)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(jī)進(jìn)行處理，處理后的信息給顯示模塊和報警模塊。單片機(jī)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(fā)。報警模塊也被高電平觸發(fā)，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(dāng)用戶要取消布防，必須按下遙控器的“C”按鍵，單片機(jī)進(jìn)入等待。等待無線遙控器給它新的指令。

3.3緊急報警

當(dāng)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(jī)接收到無線遙控器“D”信號，單片機(jī)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(jī)進(jìn)入等待，等待無線遙控器給它新的指令。

4結(jié)論

文中提出了一種利用傳感器模塊、單片機(jī)模塊、無線模塊、報警模塊和顯示模塊制作家居防盜系統(tǒng)，系統(tǒng)可靠性高，執(zhí)行力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)實用型較高，是典型的單片機(jī)和外部模塊相結(jié)合的應(yīng)用。在今后的研究中，可進(jìn)一步討論與GSM移動通信之間的相關(guān)聯(lián)，以求更好的提高家居防盜性能。