双重远程报警器制作

作者/滕德虎、王雷浩，芜湖机械工程学校

双重远程报警器制作

作者/滕德虎、王雷浩，芜湖机械工程学校

采用热释电红外传感器和震动传感器采集数据，通过单片机控制发出声光报警，同时驱动GSM移动通信模块向用户手机发送远程报警信息。用户还可拨号，报警器自动接听，远程监听现场声响，也可以向现场喊话，实现远程驱离。

红外报警；震动报警；远程报警；电子制作

引言

当有人进入10米范围的报警区域，或报警器有轻微震动时，即发出声光报警，同时发送报警信息到用户手机。用户可以拨号，报警器自动接听，实现远程监听现场声响，也可以向现场喊话驱离。用户根据需要，可选择震动报警、红外移动报警和双重报警。

该产品可用于家用防盗报警、汽车防盗报警，或用于重要场地无人值守。

1. 原理与设计

产品设计包括硬件和软件两个部分。系统由数据采集、单片机控制、声光报警、GSM移动通信等模块组成。热释电红外传感器、震动传感器、单片机控制电路、GSM移动通信及微型功率放大器构成电子电路，实现信息采集、处理、数据传送、短信报警等功能。其工作流程如图1所示，硬件电路图如图2所示。

图1 报警器工作流程图

1.1 报警器硬件设计

1.1.1 电源电路

报警器可用3节5号电池供电，也可用手机充电器、充电宝等其他5V电源供电。电源正极接VCC端，负极接地。

1.1.2 报警信号收集

当有人进入报警区域，人体感应模块输出高电平，开关三极管Q1导通，模块的MCU25引脚输出低电平，由单片机25脚控制报警程序运行。

当有保护目标有轻微震动时，震动感应模块OUT端输出高电平，由单片机15脚控制报警程序运行。

1.1.3 单片机控制电路

单片机采用STC89C52芯片、11.0592MHz晶振的最小系统。其S1为复位开关；S2为通话设置开关，用于控制报警器是否实现通话；S3为功能设置开关，按动开关实现人体红外报警、震动报警、双重联动报警和不报警状态的循环选定。

指示灯D1、D2和D3分别标识人体红外报警、震动报警和联动报警状态；若三灯均不亮，表示此时报警器不报警。指示灯D4、D5和D6分别为电源指示、通话状态指示和报警灯光指示。

单片机25脚和15脚是人体感应传信号和震动信号输入端，用于控制内部程序运行。35脚为声音报警输出端。单片机10脚和11脚为数据交换引脚，用以向GSM移动通信模块发送通话和发信息工作命令。

1.1.4 声音报警电路

当单片机收到报警信号时，其35脚输出高电平，开关三极管Q2导通，蜂鸣器LS1有电流通过而鸣叫。

1.1.5 GMS移动通信模块

报警器使用5V直流电源供电时，开关S4断开，电压经二极管D7降压为4.3V为提供电源。当使用4.5V电池供电时，可接通开关S4，短路二极管D7，让电源直接为GMS移动通信模块供电，提高可靠性。模块的3脚和4脚为数据交换段，用于接收来自单片机的工作命令。6脚接话筒，5脚为接听音频，输送到功率放大器输入端。当报警器接收到报警信号时，单片机发送命令到GMS移动通信模块，使其发送手机信息给指定用户，用户拨打报警器号码，可自动接听，从而实现监听和通话。

1.1.6 功率放大模块

功放模块为3W数字功率放大器，由GMS移动通信模块5脚输入音频，经发大后由输出端送往扬声器发声，实现免提通话。

1.2 元件选择

报警器晶体管及阻容器件皆为常规元件，满足图纸所示规格和型号即可。其他主要器件的型号规格如表1所示。

图2

表1 主要元件型号与规格

1.3 报警器程序设计

硬件是报警器躯体，程序是报警器系统核心和灵魂，硬件需要依靠程序才能实现完美功能。程序由主函数和子函数构成。主函数是整个控制系统的核心，专门用来协调和调用各子函数的关系。子函数是功能程序段，用来完成各种实质性的功能，如检测、计算、通讯、输出、显示等。本产品子函数主要有延时函数、串口初始化函数、串口发送字符函数、串口发送字符串函数、按键扫描函数、GMS发送短信函数、中断服务子函数、自动应答子函数。当单片机上电时，系统调用主函数，先进行串口初始化，随后进入无限循环，不断执行按键扫描函数、GSM发送短信函数和自动应答函数。条件满足时，系统执行相应程序段，实现相应功能。其程序流程图如图3所示。

图3 程序流程图

报警器程序代码可由Keil uVision4软件编写，并生成扩展名为hex的文件，再通过stc—isp—15xx—v6.85I软件下载到STC89C52芯片中。其参考的程序代码如下：

以上程序代码只要补写用于接收信息的用户手机号码，便可直接使用。

2. 实验

需要经过周密规划设计，将报警器元器件焊接在7mm×9mm的多孔板上。人体红外感应模块、GMS移动通信模块和STC89C52芯片可通过8P排针插座、3P排针插座和40P双列宽体DIP芯片座与多孔板连接，GMS移动通信模块应配有3G内置PCB天线；震动感应模块外部接插件为1.27排针，可用插座间隔焊接到多孔板上，必要时采取飞线连接。为节约空间，功放模块可在GMS移动通信模块下面架空焊接，实现三层走线。所有开关都选择立式，并焊接在多孔板右侧边缘，方便操作。外壳由3D打印而成，内藏电池盒、扬声器。其成品的内部结构和外观如图4所示。

图4 报警器内部结构和报警器外观

如果硬件焊接和代码录入无误，报警器便能正常工作，几乎无需调试。使用时，打开电源开关，系统进入15s的启动阶段，此时电源指示灯闪烁；当电源指示灯停止闪烁一直点亮时，表明系统启动完成、开始工作，此时默认为不报警、不通话状态。按微型轻触开关S1，单片机复位，重复上述过程。按微型轻触开关S2，循环设置通话和不通话状态，由指示灯D5亮、灭指示。按微型轻触开关S3，循环选择人体红外报警、震动报警、联动报警和不报警状态，由D1、D2和D3指示灯点亮指示；三灯都不亮为不报警状态。当报警器接收到报警信号时，D6点亮、蜂鸣器鸣叫，同时发信息到用户手机；若通话开关打开，用户可拨打电话，报警器自动接听，实现远程监听和通话。报警器一次报警后，延迟3分钟自动恢复报警状态，重新开始工作。

3. 结论

采用人体红外感应模块和震动感应模块采集数据，信号输出灵敏准确。单片机程序设计科学合理、运行快捷，相关控制准确无误。由于报警器送话器设置为最高灵敏度，听筒声音经功率放大，所以在100平米范围内，监听清晰、声音洪亮，通话顺畅，适用多种场合的远程报警。

＊ [1]王哲,朱英龙.基于单片机的火灾报警系统[J]. 信息通信. 2015(07)

＊ [2]赖显渺,张政泼,蒋桂平.基于单片机的热释电红外传感安防报警电路硬件电路设计[J]. 装备制造技术. 2015(06)