一種智能無線防盜控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

姚 曼

引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步，大學(xué)大眾化、各種商場的貨倉數(shù)量以及小區(qū)數(shù)量的不斷增加，管理問題也就隨之而來，失竊率不斷升高。雖然市場上已經(jīng)有了各種防盜器，但是防盜功能有限。如何采取有效措施，防止或抑制盜竊學(xué)校教室、公寓、機(jī)房，商場的貨倉以及小區(qū)等地，已成為當(dāng)今一項(xiàng)重大的社會(huì)問題。為此，我們設(shè)計(jì)了一種基于51單片機(jī)控制的無線防盜系統(tǒng)。

系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用51單片機(jī)為主控制器，用無線發(fā)射器和密碼鍵盤實(shí)現(xiàn)對電子鎖的開啟和關(guān)閉，用激光發(fā)射接收對管檢測房門是否被打開，經(jīng)過電子鎖控制器對信息進(jìn)行分析判斷處理，信號終端接收機(jī)對接收到的信號進(jìn)行分析判斷處理，設(shè)計(jì)一個(gè)智能防盜控制系統(tǒng)，從而達(dá)到為學(xué)校教室、公寓、機(jī)房，商場的貨倉以及小區(qū)等管理較為集中的地方防盜的目的。

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，并考慮到系統(tǒng)的可行性，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。系統(tǒng)電子鎖部分以51單片機(jī)為主控制器，接收分析判斷密碼鍵盤輸入的信號和HCS301無線接收模塊輸入的信號，而且分別控制著激光發(fā)射和接收模塊、CC1101無線發(fā)送信號模塊以及報(bào)警模塊。電子鎖的鍵盤輸入的密碼可以自由設(shè)定，可以修改，通過51單片機(jī)對密碼鍵盤輸入密碼進(jìn)行比對，然后進(jìn)行處理并控制其他各模塊。

圖1 系統(tǒng)方框圖

系統(tǒng)的硬件主要由HCS301無線發(fā)射器、電子鎖模塊、終端信號接收模塊三大模塊組成。

1.HCS301無線發(fā)射模塊

HCS301無線發(fā)射模塊電路是由滾動(dòng)碼編碼芯片HCS301芯片和外圍發(fā)射電路設(shè)計(jì)而成的發(fā)射模塊。HCS301編碼集成電路具有保密性高的特點(diǎn)，可編程28Bit系列號，可編程64Bit加密密鑰，每次發(fā)送代碼是唯一的，加密密鑰不可讀取。

HCS301在使用之前，發(fā)射器首先要被“學(xué)習(xí)”確認(rèn)，“學(xué)習(xí)”確認(rèn)完成后，產(chǎn)生一個(gè)唯一的加密密鑰。由工廠代碼和系列號一起經(jīng)密鑰產(chǎn)生算法形成唯一的加密密鑰，然后寫入片內(nèi)EPROM。HCS301編碼過程由原代碼，加密密鑰及同步碼等經(jīng)KEELOQ算法加密后，產(chǎn)生32Bit高度保密的滾動(dòng)代碼。由于KEELOQ算法的復(fù)雜性和16位同步碼每次傳輸時(shí)都要更新，故每次傳輸代碼都和上一次的代碼完全不同。

2.電子鎖模塊

電子鎖電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源，其中設(shè)置備用電源是為了防止因?yàn)橥ｋ娫斐傻拿艽a鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。

電子鎖模塊電路主要由At89s52控制器、AT24C02掉電存儲電路、密碼輸入鍵盤電路、顯示電路、激光發(fā)射和接收對管檢測電路、HCS301無線接收電路、CC1101無線信號發(fā)射電路、報(bào)警電路以及其他的一些電路構(gòu)成。輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。

電子鎖的密碼設(shè)置過程：打開電源后，顯示器顯示“000000”，設(shè)原始密碼為“123456”，只要輸入此密碼便可開門，這樣可預(yù)防停電后再來電時(shí)無密碼可用。按“刪除”鍵，清除顯示器為“000000”；欲重新設(shè)定密碼，先輸入密碼再按“*”；輸入密碼，再按“確認(rèn)”鍵，若密碼與設(shè)定密碼相同，則關(guān)閉電子鎖。否則顯示器清為“000000”。

電子鎖關(guān)閉過程：

通過密碼輸入鍵盤輸入密碼傳給At89s52控制器，由控制器對信息進(jìn)行比對，若正確，則關(guān)閉電子鎖，綠色發(fā)光二極管提示；若連續(xù)輸入三次密碼都不正確，則電子鎖保持啟動(dòng)，不進(jìn)行關(guān)閉，紅色發(fā)光二極管發(fā)光提醒，即使繼續(xù)輸入正確密碼也無效；這時(shí)只有通過唯一的HCS301無線發(fā)射器進(jìn)行解鎖，若無線解碼信號不正確，則控制器不作任何處理，維持現(xiàn)狀；若無線解碼信號正確，則經(jīng)控制器處理控制關(guān)閉電子鎖，綠色發(fā)光二極管提示；若不進(jìn)行解鎖直接打開門，激光發(fā)射和接收模塊就會(huì)檢測到房門被打開，經(jīng)過控制器對信息的處理發(fā)出報(bào)警信號和通過CC1101無線信號發(fā)射模塊給終端信號接收機(jī)發(fā)送信號，通知工作人員等待工作人員處理。

3.終端信號接收模塊

終端信號接收模塊電路主要由At89s52控制器、CC 1101無線接收信號模塊、LCD液晶顯示模塊和聲光報(bào)警模塊組成。

當(dāng)CC1101無線接收信號模塊接收到信號后，對信號進(jìn)行處理之后傳給控制器At89s52，由At89s52控制器對信息進(jìn)行分析，進(jìn)行密碼比對，若密碼不一致，則控制器不進(jìn)行任何處理；若密碼一致，則確定為此處管理的區(qū)域的某個(gè)地方有人非法進(jìn)入，則通過At89s52控制器對信息繼續(xù)處理，控制LCD液晶顯示模塊和聲光報(bào)警模塊，通過LCD液晶顯示模塊被盜地點(diǎn)，通過聲光報(bào)警模塊進(jìn)行提示工作人員。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本軟件系統(tǒng)主要由兩大部分組成，分別是電子鎖軟件部分和終端信號接收模塊軟件部分。

1.電子鎖軟件設(shè)計(jì)

電子密碼鎖工作的主要過程是LED數(shù)碼管提示開始輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，同時(shí)L E D顯示密碼輸入情況，按下確認(rèn)鍵后判斷密碼的正確性，作出開鎖或報(bào)警處理。當(dāng)輸入密碼連續(xù)輸入錯(cuò)誤3次時(shí)，鍵盤部分紅色發(fā)光二極管提示，禁止輸入。即使再次輸入密碼也無效。這時(shí)只有通過唯一的HCS301無線發(fā)射器進(jìn)行解鎖。電子鎖總程序流程圖如圖2所示。

2.終端接收機(jī)軟件設(shè)計(jì)

終端接收機(jī)工作的主要過程是接收無線信號，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，若是此管理系統(tǒng)的管理范圍，則報(bào)警提示并在LCD顯示具體地點(diǎn)。終端接收機(jī)軟件流程圖如圖3所示。

結(jié)束語

本設(shè)計(jì)中采用At89s52單片機(jī)微控制器，采用紅外激光對管來檢測室內(nèi)有無人員，采用CC1101無線發(fā)射接收模塊來傳輸信號，具有兩種解碼模式，一種為鍵盤輸入密碼開鎖方式，另一種為采用HCS301無線滾動(dòng)編碼開鎖方式，針對生活小區(qū)、學(xué)校教室、公寓、機(jī)房以及各種集中管理的貨倉等地設(shè)計(jì)的一個(gè)“基于51單片機(jī)控制的防盜系統(tǒng)”。該系統(tǒng)具有保密性強(qiáng)，難破解等特點(diǎn)，此設(shè)計(jì)也改變了以往純硬件電路報(bào)警系統(tǒng)的故障率高，易受天氣等環(huán)境影響等不利因素，建立報(bào)警數(shù)據(jù)庫，將報(bào)警地點(diǎn)準(zhǔn)確地、實(shí)時(shí)地向操作者顯示，提高了報(bào)警效率，最大限度地減小損失。能夠達(dá)到安防的目的，尤其適用于小區(qū)，學(xué)校教室、公寓、機(jī)房以及各種集中管理的貨倉等地。

[1]張超敏.智能小區(qū)周界防盜報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].電氣應(yīng)用，2013(2):36-39.

[2]陳良琳.基于TDA5210的86MHz無線接收模塊設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011，19(5):162-164.

[3]盧志財(cái).基于MCU的遙控鎖研究與設(shè)計(jì)[J].寧德師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，24(3):275-277.