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基于单片机的安防系统设计与实现

作者：王建新日期：2015-12-04 13:58 来源：未知

0 引言
随着时代的进步，人们对自己的居住环境中的安全性提出了更高要求，尤其是在家庭安全。现在许多重要领域都配备了智能报警系统，从而大大提高的重要领域的安全水准，有效地保证了居民的人身和财产安全。与此同时，红外技术已成为先进的科学技术的一个重要组成部分，鉴于红外光线肉眼不可见的效果，有很强的隐蔽性和保密性，所以它已被广泛应用在安全，此外,电子防盗和人类检测等领域中人们擅长使用这中价格低廉，技术性能稳定的红外探测器。因此，利用红外报警器检测装置的设计是非常重要的，保护人身和财产安全。
1 安防系统设计构想 1.1 设计内容
为了实现家庭安防系统的目的,本设计设计了一款性价比高的基于红外传感器和51单片机为控制核心的安全防御系统，由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，且报警准确、迅速，控制系统简单实用，是智能化家庭安防的最佳选择。
本课题设计功能主要包括如下几个方面:1.能通过红外探测器检测人体入侵;2.能显示报警信息，并保存可以供查询;3. 能对系统进行本地布撤防操作，也可以通过手机短信布撤防;4..显示时间; 5.能够通过红外感应人体之后自动向主人拨打电话，利用通话可以及时准确判断是敌是友。
1.2 设计构想
为了达到系统要求，硬件应该包括单片机最小系统、红外检测电路、GSM模块电路、时钟电路、LCD电路、按键电路、报警电路
2 安防系统重要模块设计介绍 2.1 无线监听模块设计
为了使得家庭安防系统能够远程监听室内安全状况，本系统在室内安置一个麦克风并采用手机来监听麦克风位置的动静，也就是起到监听的效果，本设计利用 SIM900A 的 GPRS 模块进行短信的收发或接听电话，SIM900A模块是一款支持中文短信息的工业级的新版GSM模块,工作在 EGSM900 和 GSM1800 双频段 , 电源范围为直流3.3～4.8V ,休眠状态电流消耗为 3.5mA，空闲状态为 25mA，发射状态为 300mA( 平均 )，峰值为 2.5A ；可传输语音和数据信号 , 功耗在 EGSM900(4 类 )和 GSM1800(1 类 ) 分别为 2W 和 1W , 通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM 电压为 3V/1.8V，TC35i通过AT命令可双向传输指令和数据 , 可选波特率为 300b/s ～ 115kb/s , 自动波特率为 1.2kb/s ～ 115kb/s。它支持 Text 和 PDU 格式的 SMS(Short Message Service, 短消息 ), 可通过 AT 命令或关断信号实现重启和故障恢复，本设计只用到了 SIM900A 其中 5 个引脚，分别是 VCC、GND、TXD、RXD、MIC。其电路图如图 1所示

如上图所示，SIM900A 的电源是通过系统电源（5V）通过串联两个三极管降压后提供的，TXD接到单片机的P30，RXD 接到单片机的 P31。
2.2 人员闯入室内检测模块设计
为了能准确的检测到人体入侵，本设计采用了主动式红外检测方式，主动式红外需要一个红外发射管以及一个红外接受管，正常情况下，两个管子之间由红外线连通，但是当有人入侵时，红外线被阻隔。红外对管跟单片机相连的电路图如图2 所示

图中红外接受管串联了一个1K的电阻，而红外发射管串联了一个500R的电阻。同时在红外接收管的正极端接到了单片机P32口，当接受管能正常接收到红外光时，P32为低电平，相反，当接收不到红外光时，P32为高电平。
2.3 人员闯入报警设计
当有人入侵的时候，除了做到远程短信报警，也需要有本地报警，起到震慑罪犯的作用，本设计中本地报警就采用了蜂鸣器。蜂鸣器的驱动采用单片机的P2.4口，由于蜂鸣器需要较大的电流来工作，单片机纯IO口无法达到那么大的电流，因此需要外接三极管来放大电流。三极管采用的是PNP型三极管，当P2.4为低电平时，三极管导通，蜂鸣器的正极为高电平，就会响起来。图 3 是其连线图。

2.4 按键电路
本设计除了主动检测人体入侵和自动报警外，还需要对各种参数进行设置，比如要设置主人电话号码，设置当前时间，查询报警记录等等，这就需要用到人机交互功能，这里采用了四个按键作为人机交互设备，此按键属于微动开关，每个按键上都用了10K的上拉电阻，当按键没有被按下时，按键所对应的IO口固定为高电平，当按键被按下时，IO口直接跟地短路了，所以IO口为低电平，单片机就是读取IO口的高低电平来判断是否有按键被按下。
2.5 时钟电路
为了给系统提供时间，需要用到时钟芯片，本设计采用的时钟芯片为DS1302，是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通 32.768kHz 晶振。
【参考文献】
[1] 宋劼 .基于语义的智能家居管理系统关键技术研究[D].北京邮电大学 2011
[2]岳祝强.基于无线传感器网络的智能家居终端的研究[D].河北工程大学 2011
[3]孙静.基于以太网智能家居控制器的研究及实现[D].西安科技大学 2006