趙佳佳

(西安石油大學 測井信號與信息處理研究室，陜西 西安 710065)

基于STM32的紅外防盜報警器

趙佳佳

(西安石油大學 測井信號與信息處理研究室，陜西 西安 710065)

隨著社會的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對安防問題的關(guān)注度越來越高，因而各類防盜設(shè)備也層出不窮。本文采用熱釋電紅外傳感器，STM32單片機以及藍牙無線通信模塊設(shè)計一種紅外防盜報警器。其可安裝在隱蔽的環(huán)境下，對輻射紅外線物體的入侵行為產(chǎn)生報警信號，提醒相關(guān)人員采取應急防御措施。

紅外線輻射；STM32；報警信號；藍牙無線通信

在當今經(jīng)濟和科技迅猛發(fā)展的大環(huán)境下，許多犯罪手段越來越智能化，入室搶劫造成財產(chǎn)損失和人身傷害的事例更是屢見不鮮。尤其是家里只有老人和小孩的情況下，警惕性較低，被盜幾率大。傳統(tǒng)的防盜措施是給房屋安裝防盜窗、防盜門等設(shè)施，但不符合防火的要求，存在一定的安全隱患。所以，研發(fā)出科學化、智能化的防盜設(shè)備，是家居安全的有效保障。

目前，市面上主要有壓力觸發(fā)式防盜報警器、開關(guān)電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報警器等?？蓱迷谄渖系奶綔y器也種類多樣，有磁控開關(guān)探測器、聲控探測器、振動探測器、煙感探測器、壓電探測器等。我們所使用的紅外探測器是一種隱蔽性強、靈敏度高、抗干擾能力強的傳感器，其可以非接觸的形式檢測出一定范圍內(nèi)紅外線輻射的變化。因此，可利用這一特性，研制一種價格低廉，功能可靠且小型化，適合室內(nèi)安裝和使用的紅外防盜報警器。

1 紅外傳感器介紹

1.1 傳感器探測方式

熱釋電紅外傳感器的探測方式主要分為兩種，分別為主動式探測和被動式探測。被動式紅外傳感器是利用紅外光敏器件將活動的生物體發(fā)出的微量紅外線轉(zhuǎn)換成相應的電信號，并進行放大、處理，它的監(jiān)控范圍較大、可靠性高，能有效地檢測出運動的生物體。主動式紅外傳感器是點對點的探測，探測范圍受到了很大的局限性，若要對較大的空間進行探測，就必須增加探測器的數(shù)目，價格也會隨之增加。因此，我們采用被動式探測方法來對外界的紅外輻射變化進行探測。

1.2 熱釋電紅外效應

熱釋電紅外(pyroelectricinfrared，PIR)是通過目標與背景的溫差來探測目標，其可探測人體所輻射出的紅外光,實現(xiàn)探測范圍內(nèi)運動人體的檢測。人體運動時，紅外輻射將以唯一的方式影響PIR傳感器的輸出信號。當被測范圍內(nèi)紅外輻射發(fā)生了變化時，它可以及時的檢測到，并將這個紅外輻射信號轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出，達到原始信號采集的目的。

熱釋電紅外傳感器內(nèi)部由光學濾鏡，場效應管，紅外感應源(熱釋電元件)，偏置電阻，EMI電容等元器件組成。熱釋電元件的探測波長為0.2～20 μm，而光學濾鏡的主要作用是允許波長在7～10 μm左右的紅外線過，可將燈光、太陽光及其他輻射濾掉，以抑制外界的干擾。正常情況下，人體會發(fā)出波長在10 μm左右的紅外線，當人體進入熱釋電紅外探頭的監(jiān)測區(qū)域時，因人體溫度與環(huán)境溫度有明顯差別，會產(chǎn)生ΔT，同時輸出電壓值ΔV；若無人進入檢測區(qū)，或者在探頭監(jiān)測區(qū)域內(nèi)保持靜止，則環(huán)境溫度沒有變化，傳感器就不會有輸出。

用熱釋電元件來檢測，可以有效地提高系統(tǒng)的靈敏度和穩(wěn)定性。紅外感應源通常由兩個串聯(lián)或者并聯(lián)的熱釋電元件組成，這兩個熱釋電元件的電極相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋電元件的作用幾乎無差別。因此，其自身產(chǎn)生的熱釋電效應就會相互抵消，很大程度上降低了系統(tǒng)自身的誤差。如圖1所示。

圖1 紅外傳感器原理圖

2 系統(tǒng)整體設(shè)計

本設(shè)計主要分為兩部分，一部分是感知探測范圍內(nèi)紅外輻射變化的紅外探測模塊；另一部分是對入侵行為進行報警和顯示提醒的報警監(jiān)控模塊。紅外探測模塊一般安裝在窗戶、門或入戶通道等較隱蔽的地方，其由紅外探測器、單片機和無線發(fā)送模塊組成，主要的工作就是檢測外界紅外輻射的變化，將數(shù)據(jù)發(fā)送出。報警監(jiān)控模塊由單片機、報警模塊和無線接收模塊組成，當接收到紅外探測模塊所發(fā)送的數(shù)據(jù)時，單片機進行分析處理，控制報警模塊是否啟動報警模式。其可以放置在人活動較多的范圍內(nèi)，以便于聽到報警聲音時及時采取措施。如圖2所示。

圖2 整體設(shè)計框圖

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 紅外探測模塊

紅外探測模塊由主芯片STM32，紅外感應模塊HC-SR501以及藍牙發(fā)送模塊組成?；贑ortex-M3內(nèi)核的STM 32F103系列處理器是新型的嵌入式微處理器，它在各方面指標上都遠遠優(yōu)于51系列單片機，其通信和USART接口較多，時鐘頻率可達72 MHz，有低功耗、低成本、高性能等優(yōu)點，適用于中小型研發(fā)項目。紅外感應模塊HC-SR501會根據(jù)檢測到的外界紅外輻射的變化量，而產(chǎn)生相應的電信號，其靈敏度高，體積小，方便我們使用。藍牙模塊選取的是主從機一體HC-05模塊，具有高集成、低成本以及靈活性能強等優(yōu)點。如圖3所示。

圖3 紅外探測模塊原理圖

3.2 報警監(jiān)控模塊

報警監(jiān)控模塊是由主芯片STM32，聲音報警模塊，藍牙接收模塊和LCD顯示屏組成。當藍牙接收模塊接收到紅外探測模塊所發(fā)送的探測信息后，將其送入主控芯片STM32進行分析計算，判斷是否有入侵者進入，從而決定是否啟動報警和顯示提醒。如圖4所示。

圖4 監(jiān)控模塊原理圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

我們采用C語言對主控芯片進行編程。首先，紅外探測系統(tǒng)初始化，配置串口，若有人入侵，單片機接收傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并控制藍牙模塊發(fā)出，否則，繼續(xù)待命；報警監(jiān)控系統(tǒng)成功接收入侵信號后，啟動聲音報警，且顯示屏顯示“Have invaded”字樣。同時，需要判斷其持續(xù)時間是否為10 s，若是，則報警結(jié)束，否則，繼續(xù)檢測是否還接收到入侵信號。若還收到入侵信號，則繼續(xù)循環(huán)上述步驟，否則，結(jié)束報警工作，繼續(xù)待命，等待下一次入侵事件發(fā)生。如圖5，圖6所示。

圖5 系統(tǒng)軟件原理框圖

圖6 監(jiān)控模塊顯示界面

5 結(jié)束語

本文設(shè)計了一種體積小、價格便宜、靈敏度高的紅外防盜報警器。通過實驗證明，該設(shè)備可有效地檢測出人體靠近時的紅外輻射，并發(fā)出報警聲音，達到提醒的目的。因此，將該設(shè)備安裝在家居、辦公室、倉庫等場所可有效降低被盜的概率，在實際生活中有著重要的意義。

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Infrared Burglar Alarm Based on STM32

Zhao Jiajia

(TheLoggingSignalandInformationProcessingLaboratory,Xi’anShiyouUniversity,Xi’anShaanxi710065,China)

With the development of society, the people’s living standard has been improved, and more and more attention has been paid to the security problem. Therefore, all kinds of anti-theft devices are emerging endlessly. In this paper, an infrared burglar alarm is designed with the using of infrared pyroelectric sensor, STM32 microcontroller and Bluetooth wireless communication module. This alarm can be installed in a hidden environment, the alarm signals are generated for the intrusion of radiation infrared objects to remind the relevant personnel to take emergency defense measures.

infrared radiation; STM32; alarm signal; Bluetooth wireless communication

2017-01-09

趙佳佳(1993- )，女，陜西延安人，西安石油大學在讀研究生，專業(yè)為信號與信息處理。

1674- 4578(2017)01- 0051- 03

TP 277

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