摘要:本論文設計了基于單片機最小系統的電子防盜系統的整體方案，對傳感器模塊，GSM通信模塊等外設做了仔細的研究分析，最終結合單片機和GSM模塊制作了家庭防盜器。這款家庭防盜器具有硬件結構簡單、安裝快捷方便、價格便宜的特點。模塊化的結構使得用戶添加其他模塊更加簡單方便，添加了GSM模塊也使得該防盜器可以遠程報警。

　　關鍵詞:單片機;GSM;防盜器;傳感器

　　0引言

　　社會在快速進步，生活在信息化時代的人對于安全也有了更高的要求，他們要求價格便宜、隱蔽性好、耐用的防盜器，但是由于以往的防盜器體積大、隱蔽性差、價格昂貴，在用戶使用過程中沒有受到很大的歡迎，沒有接收到好的評價和反饋。近年來運用了熱釋電紅外傳感器的防盜器在實際應用中受到了用戶的一致好評。因此本設計運用51單片機為主體，添加GSM模塊外設，制作了一款操作便捷，價格便宜，可以遠程報警的家庭式電子防盜器。

　　1系統方案設計

　　系統是以51單片機[1]為主體的，外設有GSM模塊，紅外傳感器，蜂鳴器和LED燈組成的聲光報警模塊。防盜器整體體積較小，不易被小偷發現，它的靈敏性也很高，坑干擾能力也很強。本系統有一個很重要的模塊組成，即GSM通信模塊，在報警的同時GSM模塊會給軟件程序預先設定好的手機號碼發送短信，及時報告報警情況，人們就可以在短時間內查看情況，以免造成不必要的損失。系統有軟件部分和硬件部分，軟件程序驅動硬件工作，硬件有51單片機，熱釋電紅外傳感器，GSM短信模塊，LED燈顯示報警模塊等，由傳感器收集信號發送到單片機進行數據處理，然后進行報警和發送短信。

　　單片機最小系統我們運用的是51系列單片機。整個系統是由軟件主程序控制工作的，子程序配合主程序完成工作。工作原理熱釋電傳感器收集信號并且轉換成電信號，然后打開門限閥門送出TTL電平至51單片機最小系統。在單片機內部，軟件程序進行識別判斷，并且進行程序算法，然后發出入侵報警的程序反饋，驅動程序作出反應，控制GSM模塊向指定手機號用戶發送短信，同時LED燈亮起來，蜂鳴器發出報警聲音，這樣不僅可以近距離報警，而且還能短信通知看不到報警信息的人，從而實現了更安全的防盜功能。

　　2系統硬件設計

　　2.1具體模塊電路設計

　　2.2人體感應模塊的設計

　　熱釋電紅外線(PIR)傳感器[2]是目前一種新型高靈敏度探測元件，它能檢測人體發射的紅外線，并且可以輸出電信號。它能夠運用于防入侵報警器和各種自動化裝置。它不用接觸人體就可以檢測到人體的紅外能量，并將其轉換成電壓信號輸出。添加放大電路進行電壓信號放大，就可以運用這個信號驅動其他電路，從而進行電路控制。人體溫度一般是37攝氏度，所以人體輻射出的紅外線一般是定長的，熱釋電紅外探測器元件的波長靈敏度在0.2—20um范圍內一般不會變化。熱釋電紅外傳感器探測到紅外輻射源時，其內安裝的敏感材料的溫度會升高，極化強度降低，表面電荷降低。這部分釋放的電荷通常稱為熱致發光電荷。

　　它的量可以反映材料溫度的變化，因此通過電路從熱發光電荷轉換而來的輸出電壓也可以反映被探測物體溫度的變化，從而探測到紅外輻射能量的變化。當檢測區域沒有人移動時，背景物體(如墻壁和家具等)在室溫下紅外輻射的能量很小，并且基本穩定，所以不能觸發報警器。當人體突然進入探測區時，人體紅外輻射在被熱釋電元接收前通過部分鏡面聚焦，但是由于接收到的熱量不同，從而不能相互抵消所以它的信號才能接受處理并輸出電壓信號。即發出報警信號。

　　紅外線探測器的探測波長為8至14um，而人體的紅外線輻射波長正好在這個范圍內，因此可以更好地探測到活躍的人體。在設計中采用了紅外探測器作為報警探測器，因為被動紅外技術靈敏度高、監測距離長、價格低可以節約成本，抗干擾性能好更加安全可靠，隱蔽性好不易被盜賊發現等優點，并且增添了蜂鳴器和LED顯示燈組合成聲光報警，還增加了GSM模塊，可以遠程發送短信，使報警系統更加完善。

　　2.3GSM模塊的設計

　　下面是GSM模塊[3]的電路圖，電路接上單片機的RX和TX引腳，當單片機的RX和TX引腳被置低電平時，GSM模塊向事先設定好的用戶發送報警信息。

　　2.4LED指示燈的設計

　　由2個發光二極管[4]接上電阻后分別連上單片機的LEDY和LEDG的引腳，外接VCC，當單片機的LEDY和LEDG引腳被置為低電平后，發光二極管被點亮，起到報警作用。下圖所示為發光二極管報警電路。

　　2.5蜂鳴器聲光報警模塊的設計

　　蜂鳴器聲光報警模塊[5]的電路圖，電路接上單片機的BUZZ引腳，當BUZZ端被置高電平時，蜂鳴器開始聲光報警。

　　3系統軟件設計

　　3.1軟件的程序實現

　　整個系統功能的實現需要軟件和硬件的相互協調和配合，當系統的硬件設計確定下來的時候，我們就可以設計出系統的軟件方案，軟件有不同的功能，根據他們不同的功能大致將它們分為兩類，一個是實現監控功能的軟件，也就是主程序，這個軟件負責控制各個功能模塊之間的相互協調。還有一類就是執行各種模塊功能的軟件，即子程序，這類軟件實現細節具體功能，如測量、計算、顯示、通信等。

　　下面說明了子程序的編寫原理[6]：①短信報警子程序：紅外傳感器收集信號，將信號發送到單片機最小系統，經過單片機一系列掃描和識別判斷，滿足報警條件，調用報警子程序就可以完成報交警。②串行口通信子程序：當系統采集的信號在單片機內經過查詢、判別后，若信號合格，即可調用行口通信程序控制GSM短信模塊向用戶終端發送短信。

　　3.2主程序的工作流程圖

　　由以上硬件和軟件的模塊設計可知整個系統的主程序工作流程。本主程序實現的功能是：首先給儀器上電，接著GSM模塊自主尋找信號，尋找信號完成，按下布防按鍵，熱釋電傳感器收集到信號并傳送給單片機最小系統[7]，單片機最小系統檢測到傳感器發送過來的信號，就表示有人進入了檢測區域，在軟件主程序的控制下，以及硬件電路[8]連接正常的情況下，聲光報警電路進行報警，GSM通信模塊向軟件程序編寫指定的手機號發送短信，報警完成，按下撤防按鍵，關閉報警。

　　4軟件系統仿真

　　該設計的軟件仿真是在proteus軟件[9]系統中進行的，該系統基本能完全實現硬件仿真，有蜂鳴器原件發聲，有各種顏色LED燈，能夠設置布防、復位、撤防按鍵，可以進行按鍵操作，但是在proteus中沒有模仿人體入侵的原件模塊，由于人體入侵會給單片機輸出高電平，所以在仿真中我們用按鍵來代替人體入侵，按鍵會給單片機一個脈沖信號，可以代表檢測到人體信號。

　　5結語

　　該設計用的是51系列中的AT89C51單片機芯片，還有GSM模塊，紅外傳感器器等外設，通過軟硬件的結合使用從而實現了系統的遠程報警[10]功能。如果有人進入檢測范圍，熱釋電紅外傳感器就會自動檢測信號，它把收集到的信號發送到單片機最小系統，單片機進行信號處理，在滿足報警信號的情況下，驅動報警系統進行報警，GSM模塊向用戶發送短信，報警完成。

　　參考文獻

　　[1]郝海峰,陶麗芳.基于89C52的紅外熱釋電防盜報警器設計[J].科學世界,2015,106(23):144-145.

　　[2]康華光.電子技術基礎(模擬部分).高等教育出版社,2004.

　　[3]曾紀鈞,吳勤勤,吳一陽.工控設備通信協議安全測試技術研究[J].軟件,2018,39(6):105-108.

　　[4]攸陽,楊素梅.軟件配置管理在軍用軟件中的應用[J].軟件,2018,39(6):85-88.

　　[5]陳杰,黃鴻.傳感器與檢測技術.高等教育出版社,2010.

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