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基于蓝牙通讯的智能防盗系统的设计与实现

2017-10-21郑玉龙董涛赵博邢华王涛

科技风 2017年19期
关键词:防盗蓝牙单片机

郑玉龙 董涛 赵博 邢华 王涛

摘要:随着我国电子工业的不断发展,各种新型电子设备融入了人们的生活,其中包括智能防盗设备。本文设计了一款以AT89S52单片机为控制核心、蓝牙为无线通讯手段并配合手机APP的智能防盗系统,可用于物品的防盗。

关键词:蓝牙;单片机;防盗;传感器;手机应用

随着电子科技的快速发展,各种新型电子设备融入了人们的生活,其中包括智能防盗设备。防盗设备是保护财产不受损失的电子产品,具有物品被盗时发出各种形式报警的功能。防盗设备可分为多种形式,本文就基于蓝牙通信形式的防盗报警设备进行设计,并实现一款以单片机为控制核心,蓝牙与手机APP进行通信的智能防盗设备。使用时,用户将防盗设备安置在被保护物品内,当物品与用户的距离超过设定范围时,用户的手机APP就会发出声音和振动报警,提示用户,与此同时,防盗设备的声光报警系统也会启动。

智能防盗设备可以应用于领域较广,可以应用于旅行箱防盗、背包防盗、电脑包防盗等具有一定空间能够安置防盗设备的场所。

一、硬件系统设计

(一)总体方案

基于蓝牙通讯的智能防盗系统中包含4个模块,分别是单片机模块、蓝牙模块、声光报警模块和电源模块。如图1所示为系统的整体框图,其中虚线框内为智能防盗系统,电源模块为单片机、蓝牙模块和声光报警模块进行供电;单片机的功能是控制蓝牙模块与智能手机进行无线通讯;蓝牙模块的功能是与手机APP进行通讯;声光报警模块是防盗器的报警装置。智能手机APP是手机内部的应用软件,通过软件内部的通讯协议与智能防盗系统进行通讯。

(二)电源模块

电源模块的作用是为智能防盗系统的控制核心模块、声光报警模块和蓝牙通讯模块提供电能。本设计中,单片机、声光报警模块和蓝牙通讯模块的供电电压均为+5VDC,系统外置一块小型可充电高能锂电池,额定电压为7.4VDC,容量5000mAh,可以支持系统长时间运行。采用锂电池供电另一优点是在系统电量低时可以更換,防止无电时防盗系统无法正常使用。系统的+5VDC电压采用稳压电路实现,如图2所示为+5V稳压电路原理图。其中LM2940是+5V稳压芯片,能够将输入大于5.5V的电压稳压为5V;C1、C2是2个电解电容,是构成稳压电路的基本条件,并且,C2是防止后端负载突变的缓冲电容;C3和C4是使电源更加纯净的作用;LED0是电源工作指示灯,R1为限流电阻,防止LED两端电压过高而烧毁LED。

(三)单片机模块

本设计中选用的单片机为AT89S52,供电电源5V。如图3所示为最小系统电路原理图,包含一个手动按钮复位电路和晶体振荡器电路,晶振频率选择12MHz,起振电路中的起振电容选择为22uF。单片机是智能防盗系统的控制核心器件,本设计中单片机的功能是控制蓝牙芯片、声光报警模块。

(四)蓝牙模块

蓝牙模块是常见的无线通讯手段之一,优点是通讯稳定、通讯质量高、传输速率快、成本低,其缺点是通讯范围较小,一般通讯距离在15米以下,且距离越短,传输效果越好。本设计选用的是一款HC05蓝牙通讯模块,采用串行通讯协议与单片机进行连接,如图4所示为蓝牙模块与单片机的连接原理图。

蓝牙模块与手机连接时,在手机打开蓝牙操作,随后在智能防盗系统专用的APP中,查找防盗器的蓝牙并与之连接,连接后可以设置相应属性,包括防盗距离、防盗开关、手机警报响起形式(声音或震动)、防盗器声光报警形式(声音大小、光的强度)等设置。

(五)声光报警模块设计

声光报警模块是防盗器系统内部的,其作用是当发生被盗窃等情况时,被保护物体原理用户一定距离后,系统控制核心发出控制信号,使防盗器的喇叭发出刺耳的声响,并且使警报器的发出强烈的灯光进行警示。如图5所示为防盗系统内部的声光报警系统的电路原理图,R7和R8是上拉电阻,功能是拉高控制电平。当出现报警情况时,单片机P0.0输出口和P0.1输出口会发出“1”的控制信号,此时喇叭便会响起、LED会发光;若无报警情况,单片机P0.0输出口和P0.1输出口始终保持低电平,即发出“0”的控制信号,此时喇叭不会响起,LED灯不会亮起。

二、軟件设计

本设计中智能防盗系统的软件设计主要是对AT89S52单片机内部程序的设计和编写。AT89S52可以采用汇编语言和C语言进行编写。汇编语言编程的优点是程序执行效率能高达100%,缺点是程序编写复杂;C语言编程的优点的程序编写简便,缺点是执行效率不高,运行后能够产生垃圾代码。由于本设计中的防盗系统中多为输入输出接口控制和串行通信,没有较高精度的计算问题,因此本设计采用C语言进行编程。

如图6为系统控制的流程图。智能防盗系统上电后,首先对单片机基础程序进行初始化,包括I/O(Input / Output)口初始化、定时/计数器模块初始化等,随后进行蓝牙模块的串行通信初始化,包含蓝牙模块的内部协议程序、串行通信程序等;然后进入判断是否触发被盗条件,如果没有达到报警条件,则继续待机等候报警条件的触发;若达到报警条件,则向手机APP发出报警信号,手机立即进入报警状态,同时防盗系统自身也进入报警状态,发出声光报警,直至警报解除。

三、展望

智能防盗设备可以应用于旅行箱防盗、背包防盗、电脑包防盗等具有一定空间能够安置防盗设备的场所,今后,可以在本设计的基础上在智能防盗系统中增加GPS模块,方便被盗物品的定位和找回。同时,可以将该智能防盗系统进行小型化优化,逐渐扩展至放儿童或老人走失、宠物防盗定位等领域。

参考文献:

[1]李云胜,等.基于STC单片机的商品电子防盗系统设计.自动化与仪表[J].2009(7).

[2]王立忠,郑闯.基于89S52的公厕自动冲水系统的设计与实现[J].科技创新与应用,2017(3).

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