熊 杰

(黃岡師范學(xué)院 電子信息學(xué)院，湖北 黃州 438000)

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基于C8051F020的智能紅外報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

熊 杰

(黃岡師范學(xué)院 電子信息學(xué)院，湖北 黃州 438000)

以C8051f020單片機(jī)作為控制核心，采用熱釋電紅外傳感器模塊DYP-ME003作為前端探測器，通過SPI 協(xié)議模式對語音芯片ISD1700 進(jìn)行語音錄放功能的精確操控，實(shí)現(xiàn)語音門鈴錄音、播放，報(bào)警聲錄音、播放等。若有人入侵，則通過單片機(jī)控制GSM 模塊按照設(shè)置好的號碼及信息發(fā)送到主人的手機(jī)上，達(dá)到報(bào)警目的。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能真實(shí)再現(xiàn)語音效果，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

C8051f020；紅外報(bào)警；ISD1700；GSM; DYP-ME003

隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到迅速的提高，私有財(cái)產(chǎn)也隨之不斷增加，因而對防盜措施提出了更高要求[1]。為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要，筆者設(shè)計(jì)了家庭式電子防盜系統(tǒng)。目前市面上主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等報(bào)警器，但這幾種比較常見的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)，而該設(shè)計(jì)所使用的紅外線是不可見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此能在防盜、警戒等安保裝置中得到廣泛應(yīng)用。這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，同時，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可用于制動控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域。

1 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)采用功能強(qiáng)大的SOC單片機(jī)C8051F020作為主控芯片[2]。該芯片包括UART、SPI、中斷等接口。系統(tǒng)包括四個部分：(1)人體紅外傳感器電路，(2)語音報(bào)警電路，(3)GSM模塊，(4)鍵盤顯示電路。其中人體紅外傳感器電路用于采集是否有人進(jìn)入，語音報(bào)警電路可以發(fā)出語音門鈴聲和防盜報(bào)警聲兩種聲音，GSM模塊可向設(shè)定手機(jī)發(fā)出短信或者撥打電話；鍵盤顯示電路可以設(shè)置鈴聲，報(bào)警電話，短信信息，以及安裝在門外用于給客人的門鈴按鍵。如圖1所示。

2 硬件電路

2.1 紅外采集電路

本設(shè)計(jì)采用的是DYP-ME003人體紅外感應(yīng)模塊，該模塊由熱釋電傳感器B、菲涅爾透鏡、低頻帶通放大器、電壓比較器、開機(jī)延時電路等幾部分組成。當(dāng)有人從探頭前經(jīng)過時，傳感器B輸出微弱的低頻信號，頻率約為0.2～10kHz，再經(jīng)放大器和比較器，輸出電壓。當(dāng)有人進(jìn)入時輸出高電平，反之輸出低電平。其與C8051F020接口電路如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

圖2 人體紅外傳感器外接電路

2.2 語音門鈴報(bào)警電路

圖3 語音門鈴報(bào)警電路

語音門鈴報(bào)警電路如圖3所示，語音錄放芯片ISD1700是華邦I(lǐng)SD公司2007年新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路。該芯片提供多項(xiàng)新功能, 包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)、新信息提示、雙運(yùn)行模式及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動線路、振蕩器與內(nèi)存等全方位整合系統(tǒng)功能。有獨(dú)立按鍵模式和SPI 接口模式兩種控制方式。該芯片通過SPI總線與單片機(jī)相連，通過單片機(jī)SPI控制ISD1700 錄音、播放門鈴溫馨提示音、入侵報(bào)警音。

2.3 GSM 無線報(bào)警模塊

在現(xiàn)代的移動通信體制中，全球移動通信(Global System for Mobile Communication，GSM)系統(tǒng)是一種比較成熟和完善的系統(tǒng)，其應(yīng)用很廣泛，是基于時分多址技術(shù)的移動通信體制，目前已建成覆蓋全國的GSM 數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)，這是我國公眾移動的主要通信方式。GSM Modem 的主要功能包括：收發(fā)短信、語音通話、數(shù)傳模式實(shí)現(xiàn)無線實(shí)時數(shù)據(jù)通信、無線上網(wǎng)。

該模塊與計(jì)算機(jī)或單片機(jī)通過串口通信，波特率9 600 bps，通過SIM卡座來安裝SIM卡。

2.4 鍵盤顯示電路

鍵盤采用4X4矩陣鍵盤，顯示電路采用LCD1602液晶。鍵盤包括門外的門鈴按鍵、設(shè)置門鈴按鍵、語音+、語音-、電話號碼設(shè)置按鍵、0～9數(shù)字按鍵。顯示器顯示當(dāng)前設(shè)置信息。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 GSM 無線報(bào)警模塊

GSM Modem 的主要功能包括：收發(fā)短信、語音通話、數(shù)傳模式實(shí)現(xiàn)無線實(shí)時數(shù)據(jù)通信、無線上網(wǎng)。

(1) 設(shè)置短信中心號手機(jī)的SIM 卡在出廠時都已經(jīng)綁定固定的短信中心號碼，即這個SIM 卡的歸屬地是確定的。對于國內(nèi)來說，各地移動局的短消息中心號碼的格式為：+8618772xxx498。xxx 為當(dāng)?shù)氐膮^(qū)號。以湖北黃岡地區(qū)為例，短信中心號： +8618772508498，應(yīng)向GSM 下發(fā)數(shù)據(jù)幀：AA 09 2B 38 36 31 38 37 37 32 35 30 38 34 39 38 (16 進(jìn)制數(shù)據(jù))。如果設(shè)置成功，GSM 應(yīng)答AA 09 “+8618772508498”；如果設(shè)置不成功，GSM 應(yīng)答 AA 09 “ERROR”。

(2) 無線MODEM 發(fā)短信的工作原理。先用手機(jī)數(shù)據(jù)線將手機(jī)連接到電腦串口，通過串口向MODEM發(fā)一系列的AT指令，就能達(dá)到控制MODEM 發(fā)短信的目的。在串口調(diào)試程序中，向該串口發(fā)送AT 并回車。如果返回OK，則表示連接建立；設(shè)置短信發(fā)送格式AT+CMGF=1 并回車。若果返回OK，則表示現(xiàn)在短信的發(fā)送格式為PDU 方式；AT+CMGF=0 并回車，選擇的短信發(fā)送格式為TEXT格式。發(fā)送短信：AT+CMGF=33 并回車。如果返回“>”，則把字符串?dāng)?shù)據(jù)逐個輸入，并以CTRL+Z 結(jié)尾；過一會返回OK 即發(fā)送成功[3]。

3.2 系統(tǒng)的流程圖

圖4 主流程圖 圖5 設(shè)置報(bào)警信息流程圖

圖4主流程圖實(shí)現(xiàn)的功能是：首先判斷門鈴是否被按下，若按下則播放門鈴音樂，若門被打開，當(dāng)單片機(jī)檢測到熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，控制語音門鈴報(bào)警電路開始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)10 s后自動停止報(bào)警，同時，GSM無線報(bào)警模塊會向預(yù)先設(shè)定的號碼撥出電話。然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報(bào)警從而使報(bào)警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。

圖5為設(shè)置報(bào)警信息流程圖，設(shè)置門鈴音樂、報(bào)警手機(jī)號碼、報(bào)警短信。系統(tǒng)中的報(bào)警鈴聲為抑揚(yáng)頓挫的救護(hù)車聲音。

4 結(jié)論

所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)技術(shù)的智能紅外防盜報(bào)警器，以C8051F020 單片機(jī)為核心，外接熱釋電紅傳感器和GSM 無線報(bào)警模塊。對于傳感器來說，它是一種新穎的部件，平時傳感器輸出低電平，當(dāng)在工作范圍內(nèi)檢測到有人時，輸出高電平，此電平輸入單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，驅(qū)動聲光報(bào)警電路和GSM 報(bào)警模塊開始報(bào)警。該報(bào)警器的最大特點(diǎn)就是操作簡單，安裝方便。隨著社會的發(fā)展，相信報(bào)警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。若對該無線通信技術(shù)以及上位機(jī)與下位機(jī)通信技術(shù)稍加修改即可應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。

[1] 喬振民.基于單片機(jī)控制的熱釋電紅外報(bào)警電路設(shè)計(jì)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇, 2012，(8)：78.

[2] 鮑可進(jìn).SOC單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2011.

[3] 徐麗麗,楊風(fēng)，米衛(wèi)衛(wèi). 基于單片機(jī)家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].傳感器世界，2013,(8)：20-23.

(李鑫)

The design of intelligent infrared alarm system based on C8051F020

XIONG Jie

(School of Electronic Information， Huanggang Normal University, Huangzhou 438000, Hubei, China)

We used C8051f020 as the key controlling component of single chip microcomputer(SCM), pyroelectric infrared sensor module DYP-ME003 as the front-end detector, through SPI protocol model of ISD1700 voice chip for accurate control of audio playback function, realized voice doorbell recording, playback, alarm recording, broadcasting,etc. If someone rashly enters the house monitored, the monitor will instruct GSM module which is preset with proper information to send the emergent message to the owner’s mobile phone and report the incident to the police as well. The test results show that this system can repreduce the voice effects, and work stably, reliably.

C8051f020；infrared alarm；ISD1700；GSM; DYP-ME003

TP274

A

1003-8078(2014)03-0047-03

2013-12-22 doi 10.3969/j.issn.1003-8078.2014.03.11

熊杰，男，湖北天門人，講師，碩士，研究方向?yàn)樾盘柵c信息處理、嵌入式系統(tǒng)。