一种智能无线防盗控制系统的设计

姚 曼

引言

近年来，随着经济的快速发展及社会的进步，大学大众化、各种商场的货仓数量以及小区数量的不断增加，管理问题也就随之而来，失窃率不断升高。虽然市场上已经有了各种防盗器，但是防盗功能有限。如何采取有效措施，防止或抑制盗窃学校教室、公寓、机房，商场的货仓以及小区等地，已成为当今一项重大的社会问题。为此，我们设计了一种基于51单片机控制的无线防盗系统。

系统总体方案设计

本系统的设计中，采用51单片机为主控制器，用无线发射器和密码键盘实现对电子锁的开启和关闭，用激光发射接收对管检测房门是否被打开，经过电子锁控制器对信息进行分析判断处理，信号终端接收机对接收到的信号进行分析判断处理，设计一个智能防盗控制系统，从而达到为学校教室、公寓、机房，商场的货仓以及小区等管理较为集中的地方防盗的目的。

根据系统的设计要求，并考虑到系统的可行性，整个系统的设计框图如图1所示。系统电子锁部分以51单片机为主控制器，接收分析判断密码键盘输入的信号和HCS301无线接收模块输入的信号，而且分别控制着激光发射和接收模块、CC1101无线发送信号模块以及报警模块。电子锁的键盘输入的密码可以自由设定，可以修改，通过51单片机对密码键盘输入密码进行比对，然后进行处理并控制其他各模块。

图1 系统方框图

系统的硬件主要由HCS301无线发射器、电子锁模块、终端信号接收模块三大模块组成。

1.HCS301无线发射模块

HCS301无线发射模块电路是由滚动码编码芯片HCS301芯片和外围发射电路设计而成的发射模块。HCS301编码集成电路具有保密性高的特点，可编程28Bit系列号，可编程64Bit加密密钥，每次发送代码是唯一的，加密密钥不可读取。

HCS301在使用之前，发射器首先要被“学习”确认，“学习”确认完成后，产生一个唯一的加密密钥。由工厂代码和系列号一起经密钥产生算法形成唯一的加密密钥，然后写入片内EPROM。HCS301编码过程由原代码，加密密钥及同步码等经KEELOQ算法加密后，产生32Bit高度保密的滚动代码。由于KEELOQ算法的复杂性和16位同步码每次传输时都要更新，故每次传输代码都和上一次的代码完全不同。

2.电子锁模块

电子锁电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源，其中设置备用电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。

电子锁模块电路主要由At89s52控制器、AT24C02掉电存储电路、密码输入键盘电路、显示电路、激光发射和接收对管检测电路、HCS301无线接收电路、CC1101无线信号发射电路、报警电路以及其他的一些电路构成。输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键。

电子锁的密码设置过程：打开电源后，显示器显示“000000”，设原始密码为“123456”，只要输入此密码便可开门，这样可预防停电后再来电时无密码可用。按“删除”键，清除显示器为“000000”；欲重新设定密码，先输入密码再按“*”；输入密码，再按“确认”键，若密码与设定密码相同，则关闭电子锁。否则显示器清为“000000”。

电子锁关闭过程：

通过密码输入键盘输入密码传给At89s52控制器，由控制器对信息进行比对，若正确，则关闭电子锁，绿色发光二极管提示；若连续输入三次密码都不正确，则电子锁保持启动，不进行关闭，红色发光二极管发光提醒，即使继续输入正确密码也无效；这时只有通过唯一的HCS301无线发射器进行解锁，若无线解码信号不正确，则控制器不作任何处理，维持现状；若无线解码信号正确，则经控制器处理控制关闭电子锁，绿色发光二极管提示；若不进行解锁直接打开门，激光发射和接收模块就会检测到房门被打开，经过控制器对信息的处理发出报警信号和通过CC1101无线信号发射模块给终端信号接收机发送信号，通知工作人员等待工作人员处理。

3.终端信号接收模块

终端信号接收模块电路主要由At89s52控制器、CC 1101无线接收信号模块、LCD液晶显示模块和声光报警模块组成。

当CC1101无线接收信号模块接收到信号后，对信号进行处理之后传给控制器At89s52，由At89s52控制器对信息进行分析，进行密码比对，若密码不一致，则控制器不进行任何处理；若密码一致，则确定为此处管理的区域的某个地方有人非法进入，则通过At89s52控制器对信息继续处理，控制LCD液晶显示模块和声光报警模块，通过LCD液晶显示模块被盗地点，通过声光报警模块进行提示工作人员。

系统软件设计

本软件系统主要由两大部分组成，分别是电子锁软件部分和终端信号接收模块软件部分。

1.电子锁软件设计

电子密码锁工作的主要过程是LED数码管提示开始输入密码，通过键盘输入密码，同时L E D显示密码输入情况，按下确认键后判断密码的正确性，作出开锁或报警处理。当输入密码连续输入错误3次时，键盘部分红色发光二极管提示，禁止输入。即使再次输入密码也无效。这时只有通过唯一的HCS301无线发射器进行解锁。电子锁总程序流程图如图2所示。

2.终端接收机软件设计

终端接收机工作的主要过程是接收无线信号，对接收到的数据进行分析处理，若是此管理系统的管理范围，则报警提示并在LCD显示具体地点。终端接收机软件流程图如图3所示。

结束语

本设计中采用At89s52单片机微控制器，采用红外激光对管来检测室内有无人员，采用CC1101无线发射接收模块来传输信号，具有两种解码模式，一种为键盘输入密码开锁方式，另一种为采用HCS301无线滚动编码开锁方式，针对生活小区、学校教室、公寓、机房以及各种集中管理的货仓等地设计的一个“基于51单片机控制的防盗系统”。该系统具有保密性强，难破解等特点，此设计也改变了以往纯硬件电路报警系统的故障率高，易受天气等环境影响等不利因素，建立报警数据库，将报警地点准确地、实时地向操作者显示，提高了报警效率，最大限度地减小损失。能够达到安防的目的，尤其适用于小区，学校教室、公寓、机房以及各种集中管理的货仓等地。

[1]张超敏.智能小区周界防盗报警系统的研究与设计[J].电气应用，2013(2):36-39.

[2]陈良琳.基于TDA5210的86MHz无线接收模块设计[J].电子设计工程，2011，19(5):162-164.

[3]卢志财.基于MCU的遥控锁研究与设计[J].宁德师范学院学报(自然科学版)，2012，24(3):275-277.