智能家用门窗报警器的设计与实现

（日照市技师学院，山东 日照 276800）

引言

目前，国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，国内防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。但是与国外厂商相比还有很大差距。在本文的设计中，包含有硬件设计和软件设计两个模块。就设计来说，单片机的使用是其中的核心环节，因此从某种意义上看，此防盗系统也是单片机的具体应用。单片机的应用系统同样也是由软件和硬件所构成的，其中硬件包含了单片外围应用电路、输入输入设备等等，而软件则是所有工作程序的集合。

一、系统概述

本设计可以分为硬件电路设计和软件程序设计两大部分，首先介绍了该控制系统的硬件电路部分，包括无线转发防盗报警发送电路、无线防盗报警接收电路及一些主要芯片（如：AT89C2051、PT2262/PT2272、LM386等）。其次是软件程序设计部分，包括主程序分析和模块程序分析（如：停电程序、撤防程序、布防程序等）。

系统总框图

1.工作原理

当门磁传感器产生报警信号时，使D触发器CD4013(1)脚输出控制周期约为1s的高电平脉冲。该脉冲控制着电源及编码发射的通和断，在编码输出脚(17)输出串行的编码信号，从而使编码调整管8050及超高频发射管F90间歇工作，5s后自动停止，完成对报警信号的发送任务。

工作原理图如下

2.单片机选择芯片选择

本设计的无线接收模块采用芯片AT89C51和PT2272。AT89C51是一种低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含有8KB的可反复檫写的只读程序存储器和256KB的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存储器技术制造兼容MCS-51产品指令系统。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和Flash存储单元，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。PT2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用解码电路，PT2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,常与编码芯片PT2262配套使用，多用于无线遥控发射电路。

AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入／输出(1/0)端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。本设计选择AT89C51单片机，是由于采用单片机的无线报警装置拥有更优良的调节控制性能，AT89C51单片机虽然是功能结构最简单的单片机，但由于价格便宜，器件的功能基本能满足设计要求，之前对51单片机已经有了一定程度的了解，因此就是使用AT89C51单片机承担无线接收模块主要的采集信号、控制功能。其中，VCC电源端接三节电池的电池盒，提供4.5V电源，电源并要结合30pf的电容连接到RST端，提供上电复位信号；GND端接地；18，19端接12Mhz的晶振；P1.0口到P1.3口用于接收四个开关的信号，分别是设防开关、报警开关、撤防开关、警示开关。

此无线装置传送信号需要发射编码信号无线传送，因此需要选择编码解码芯片。目前市场上有大量应用在无线传送领域的编解码芯片，比如无线编解码芯片EV1527、无线编解码芯片(CMS2272)、无线编解码电路SC2260 SC2260-R4等。但考虑到设计预算有限，设计也较为简单。因此采用编码解码芯片PT2262/PT2272。只要很少的外围器件就可以实现短消息通信识别，而且整个系统的稳定性也较高，比较简单，适合作为简单遥控用使用。在设计的无线报警装置，所需警铃功率较大，因此需使用集成功放电路。一般选用型号为LM386的集成功放器件。在实际中触发装置可采用无线门磁传感器、红外传感器、超声波传感器等类型的传感器。无线门磁传感器由于专门为门窗安防设计而成，具有安全可靠的特点，因此选用它作为触发装置。设计应用一般总是安装在门内侧的上方。它由两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有一个永磁铁，用来产生恒定磁场；较大的部件是无线门磁主体，内部有一个常闭型干簧管。当永磁体和干簧管靠得很近时(小于5mm)，无线门磁传感器处于工作等待状态；当永磁体离干簧管有一定距离后，无线门磁传感器立即发射包含地址编码和自身识别码（也就是数据码）的315MHz的高频无线电信号。主机通过识别这个无线电信号的地址码，判断是否为同一个报警系统，然后根据自身识别码（即数据码），确定是哪一个无线门磁报警。

二、软件设计

该系统软件采用C语言开发，主要由查询和中断两部分组成。报警信号检测为循环检测，远程控制为中断部分。子程序包括有停电程序、撤防程序、布防程序、报警程序。当编写完成程序，基本实现预定的功能，在编译无误之后，使用编程器拷入80C51单片机，将单片机插入焊接完成的硬件电路后，接通电源，进行调试。

当按下无线发射模块下数第一个键时，无线接收模块的蜂鸣器会响一下，这表示设防成功，而当接收模块断电开关被触发以后，蜂鸣器会不断发出报警；当按下无线发射模块下数第三个键时，无线接收模块的蜂鸣器会响两下，这表示撤防成功，而当接收模块断电开关被触发以后，蜂鸣器不会发出报警；当按下无线发射模块下数第二个键时，无线接收模块的蜂鸣器会发出报警（在预设时间之内响）；当按下无线发射模块下数第四个键，并且不松开，无线接收模块的蜂鸣器会不断发出报警。当按下无线发射模块下数第二个键时，无线接收模块的蜂鸣器会发出报警。

三、结论

本设计是用51单片机控制的无线防盗报警系统，该系统实用性强，适合用于家庭防盗。发送电路和接收电路的频率均为315MHz，编码芯片、解码芯片分别采用PT2262、PT2272，保证避免其他无线信号的干扰以及接收报警信号的准确性，性能十分可靠。门窗防盗系统的主要模块主要是运用多种感应器和传感器的相互作用，和51单片机的基础控制，报警系统我们是通过发光二极管和扬声器的作用表现，当然在一定基础上我们可以对此进行发挥，加上通讯专业和自动化专业的相关知识，开发短信发送和自动录音录像功能，可以使门窗防盗系统更加完善和实用。