基于STM32的围栏报警系统

毕庆生

摘要：为了满足现在社会的安全性问题，本文设计了一种新型的围栏报警系统。利用三轴加速度传感器、单片机以及蓝牙模块构成的监控系统对围栏进行振动的测量。当振动幅度达到预先设置的阈值，即满足报警状态，蓝牙模块会将信号送回，报警器报警从而达到保护预防非法份子进行非法攀爬围栏的目的。本设计实现的目的明确，设计精巧，在实际应用中有着很广阔的前景。

关键词：振动检测；加速度传感器；单片机；蓝牙通信模块

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）32-0212-02

当今社会，安全问题越来越受到社会人命的关注，例如大多数小区的围栏安全性能不够，虽然有视频监控，但是难免会有监控死角，给不法分子以可乘之机，能够轻易地越过这道保护小区人民生活财产安全的屏障，给人民造成巨大的损失，也给社会带来严重的负面影响。据报道，曾有一小区一个月内连续被盗五次，给居民直接造成数十万的经济损失，甚至有小区居名夜间在卧室都曾目击到犯罪分子的身影！这不仅给小区居名的生命财产安全带来巨大的威胁，同时也给社会抹上一层令人难安的阴影。因此小区的围栏安全性问题尤为重要，制作一套完善的围栏警报装置是相当必要的。

1 系统的整体设计

为了解决这一问题，本文做出如下的设计：从力学角度来讲，首先建立起受力分析的坐标系，坐标系的原点设在围栏的重心位置。但是重心的位置并非是固定不变的，而是随着围栏的运动状态不同而发生改变。由于在日常生活中围栏的重心位置变化不大，同时为了便于研究，在这里认为重心的相对位置是不发生改变的，空间一点P的位置可以用坐标表示。坐标系的位置和方向如图1 所示。围栏遭到攀爬就会发生振动与变形，振动说明有运动加速度的产生，变形说明围栏的姿态发生过细微的变化；三轴加速度传感器可以通过检测被检测物的加速度有无变化来判断被检测物有无运动的产生，通过P点在三轴的方位变化的检测可以得出被检测物的具体方位变化，因此设计一套以三轴加速度传感器，单片机，通信模块以及报警器组成的围栏报警系统。在围栏上每隔两米的距离安装一个三轴加速度传感器，每个传感器之间相连用以供电和通信，最后与单片机进行通信。当某一处三轴加速度传感器检测到该点围栏有运动的产生和方位的变化，就会将此变化信号传给单片机，单片机会对变化的数据进行分析，判断出围栏是否遭到攀爬，若遭到攀爬，则由蓝牙模块将报警信号送给小区保安室的报警器，发出警报。

2 系统的硬件设计

2.1 硬件的选型

首先传感器选取的是ADXL343三轴加速度传感器，ADXL343是一款具有多功能3轴、数字输出、低g MEMS加速度计，可以精确的检测出被检测物有无运动的发生，同时价格便宜，应用性强。本设计通过检测围栏有无加速度的发生来检测其有无运动的发生，同时还可以通过检测围栏的方位来得出其是否发生倾斜。单片机选取的是具有ARM系列最新、最先进构架的Cortex-M3内核的STM32，因为STM32拥有优异的实时性能、杰出的功耗控制以及出众的外设，并且价格便宜。蓝牙模块选取的是HC-05主从机一体蓝牙模块。

2.2 硬件设计

本设计可以分为两个部分，第一部分为检测装置，由ADX343、STM32以及蓝牙发送模块构成，放于围栏之上。通过ADXL343检测出围栏有无加速度的产生以及其方位状态；由STM32检测出来，判断围栏有没有振动产生，若判定没有发生振动，则继续检测；若判定有震动产生则说明需要报警，将报警信号由蓝牙发送模块发送出去。第二部分为报警装置，由蓝牙接收模块和报警器构成。当蓝牙接收模块接收到报警信号的，驱动报警器发出警报。如图2所示。

3 系统的软件设计

本设计的软件主要是指对STM32的编程，首先配置好STM32的IO口，并且设置好阈值。开始实时监测三轴加速度传感器读取的围栏的加速度信号，将此信号与阈值进行比较，若未超过阈值，则认为围栏没有被攀爬。一旦围栏的加速度信号超过了阈值，则判定围栏被攀爬了，STM32随即将报警信号传给蓝牙发送模块。

本设计在软件上针对各种误报干扰设计出相对应的解决方案。首先对于风力的干扰，由于风力造成的围栏晃动较小，只需要将阈值设置高一点即可，但是阈值也不宜设置得过高，以免给犯罪分子可乘之机。第二，对于小孩以及路人无意识触碰、无恶意的攀爬，本设计在报警器报警的同时，会同时有扬声器发声进行警告，让触碰者退开，同时也能惊走犯罪分子。

4 实验结果分析

随机以不同的力道攀爬围栏十次，来进行对围栏的警报器的准确性检测，实验为每次都能准确的检测出有人在攀爬围栏，结果表明本文设计围栏警报器能够准确的检测出围栏有没有被攀爬。结果表明本文设计的围栏警报器具有生产成本低，准确性能好等優点，满足当前市场的要求，有很好的发展和使用前景。

参考文献：

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