基于藍(lán)牙通訊的智能防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄭玉龍　董濤　趙博　邢華　王濤

摘要：隨著我國(guó)電子工業(yè)的不斷發(fā)展，各種新型電子設(shè)備融入了人們的生活，其中包括智能防盜設(shè)備。本文設(shè)計(jì)了一款以AT89S52單片機(jī)為控制核心、藍(lán)牙為無(wú)線通訊手段并配合手機(jī)APP的智能防盜系統(tǒng)，可用于物品的防盜。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙；單片機(jī)；防盜；傳感器；手機(jī)應(yīng)用

隨著電子科技的快速發(fā)展，各種新型電子設(shè)備融入了人們的生活，其中包括智能防盜設(shè)備。防盜設(shè)備是保護(hù)財(cái)產(chǎn)不受損失的電子產(chǎn)品，具有物品被盜時(shí)發(fā)出各種形式報(bào)警的功能。防盜設(shè)備可分為多種形式，本文就基于藍(lán)牙通信形式的防盜報(bào)警設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)一款以單片機(jī)為控制核心，藍(lán)牙與手機(jī)APP進(jìn)行通信的智能防盜設(shè)備。使用時(shí)，用戶將防盜設(shè)備安置在被保護(hù)物品內(nèi)，當(dāng)物品與用戶的距離超過(guò)設(shè)定范圍時(shí)，用戶的手機(jī)APP就會(huì)發(fā)出聲音和振動(dòng)報(bào)警，提示用戶，與此同時(shí)，防盜設(shè)備的聲光報(bào)警系統(tǒng)也會(huì)啟動(dòng)。

智能防盜設(shè)備可以應(yīng)用于領(lǐng)域較廣，可以應(yīng)用于旅行箱防盜、背包防盜、電腦包防盜等具有一定空間能夠安置防盜設(shè)備的場(chǎng)所。

一、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）總體方案

基于藍(lán)牙通訊的智能防盜系統(tǒng)中包含4個(gè)模塊，分別是單片機(jī)模塊、藍(lán)牙模塊、聲光報(bào)警模塊和電源模塊。如圖1所示為系統(tǒng)的整體框圖，其中虛線框內(nèi)為智能防盜系統(tǒng)，電源模塊為單片機(jī)、藍(lán)牙模塊和聲光報(bào)警模塊進(jìn)行供電；單片機(jī)的功能是控制藍(lán)牙模塊與智能手機(jī)進(jìn)行無(wú)線通訊；藍(lán)牙模塊的功能是與手機(jī)APP進(jìn)行通訊；聲光報(bào)警模塊是防盜器的報(bào)警裝置。智能手機(jī)APP是手機(jī)內(nèi)部的應(yīng)用軟件，通過(guò)軟件內(nèi)部的通訊協(xié)議與智能防盜系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

（二）電源模塊

電源模塊的作用是為智能防盜系統(tǒng)的控制核心模塊、聲光報(bào)警模塊和藍(lán)牙通訊模塊提供電能。本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)、聲光報(bào)警模塊和藍(lán)牙通訊模塊的供電電壓均為+5VDC，系統(tǒng)外置一塊小型可充電高能鋰電池，額定電壓為7.4VDC，容量5000mAh，可以支持系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。采用鋰電池供電另一優(yōu)點(diǎn)是在系統(tǒng)電量低時(shí)可以更換，防止無(wú)電時(shí)防盜系統(tǒng)無(wú)法正常使用。系統(tǒng)的+5VDC電壓采用穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)，如圖2所示為+5V穩(wěn)壓電路原理圖。其中LM2940是+5V穩(wěn)壓芯片，能夠?qū)⑤斎氪笥?.5V的電壓穩(wěn)壓為5V；C1、C2是2個(gè)電解電容，是構(gòu)成穩(wěn)壓電路的基本條件，并且，C2是防止后端負(fù)載突變的緩沖電容；C3和C4是使電源更加純凈的作用；LED0是電源工作指示燈，R1為限流電阻，防止LED兩端電壓過(guò)高而燒毀LED。

（三）單片機(jī)模塊

本設(shè)計(jì)中選用的單片機(jī)為AT89S52，供電電源5V。如圖3所示為最小系統(tǒng)電路原理圖，包含一個(gè)手動(dòng)按鈕復(fù)位電路和晶體振蕩器電路，晶振頻率選擇12MHz，起振電路中的起振電容選擇為22uF。單片機(jī)是智能防盜系統(tǒng)的控制核心器件，本設(shè)計(jì)中單片機(jī)的功能是控制藍(lán)牙芯片、聲光報(bào)警模塊。

（四）藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙模塊是常見(jiàn)的無(wú)線通訊手段之一，優(yōu)點(diǎn)是通訊穩(wěn)定、通訊質(zhì)量高、傳輸速率快、成本低，其缺點(diǎn)是通訊范圍較小，一般通訊距離在15米以下，且距離越短，傳輸效果越好。本設(shè)計(jì)選用的是一款HC05藍(lán)牙通訊模塊，采用串行通訊協(xié)議與單片機(jī)進(jìn)行連接，如圖4所示為藍(lán)牙模塊與單片機(jī)的連接原理圖。

藍(lán)牙模塊與手機(jī)連接時(shí)，在手機(jī)打開(kāi)藍(lán)牙操作，隨后在智能防盜系統(tǒng)專用的APP中，查找防盜器的藍(lán)牙并與之連接，連接后可以設(shè)置相應(yīng)屬性，包括防盜距離、防盜開(kāi)關(guān)、手機(jī)警報(bào)響起形式（聲音或震動(dòng)）、防盜器聲光報(bào)警形式（聲音大小、光的強(qiáng)度）等設(shè)置。

（五）聲光報(bào)警模塊設(shè)計(jì)

聲光報(bào)警模塊是防盜器系統(tǒng)內(nèi)部的，其作用是當(dāng)發(fā)生被盜竊等情況時(shí)，被保護(hù)物體原理用戶一定距離后，系統(tǒng)控制核心發(fā)出控制信號(hào)，使防盜器的喇叭發(fā)出刺耳的聲響，并且使警報(bào)器的發(fā)出強(qiáng)烈的燈光進(jìn)行警示。如圖5所示為防盜系統(tǒng)內(nèi)部的聲光報(bào)警系統(tǒng)的電路原理圖，R7和R8是上拉電阻，功能是拉高控制電平。當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警情況時(shí)，單片機(jī)P0.0輸出口和P0.1輸出口會(huì)發(fā)出“1”的控制信號(hào)，此時(shí)喇叭便會(huì)響起、LED會(huì)發(fā)光；若無(wú)報(bào)警情況，單片機(jī)P0.0輸出口和P0.1輸出口始終保持低電平，即發(fā)出“0”的控制信號(hào)，此時(shí)喇叭不會(huì)響起，LED燈不會(huì)亮起。

二、軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中智能防盜系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)AT89S52單片機(jī)內(nèi)部程序的設(shè)計(jì)和編寫(xiě)。AT89S52可以采用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。匯編語(yǔ)言編程的優(yōu)點(diǎn)是程序執(zhí)行效率能高達(dá)100%，缺點(diǎn)是程序編寫(xiě)復(fù)雜；C語(yǔ)言編程的優(yōu)點(diǎn)的程序編寫(xiě)簡(jiǎn)便，缺點(diǎn)是執(zhí)行效率不高，運(yùn)行后能夠產(chǎn)生垃圾代碼。由于本設(shè)計(jì)中的防盜系統(tǒng)中多為輸入輸出接口控制和串行通信，沒(méi)有較高精度的計(jì)算問(wèn)題，因此本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程。

如圖6為系統(tǒng)控制的流程圖。智能防盜系統(tǒng)上電后，首先對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)程序進(jìn)行初始化，包括I/O（Input / Output）口初始化、定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊初始化等，隨后進(jìn)行藍(lán)牙模塊的串行通信初始化，包含藍(lán)牙模塊的內(nèi)部協(xié)議程序、串行通信程序等；然后進(jìn)入判斷是否觸發(fā)被盜條件，如果沒(méi)有達(dá)到報(bào)警條件，則繼續(xù)待機(jī)等候報(bào)警條件的觸發(fā)；若達(dá)到報(bào)警條件，則向手機(jī)APP發(fā)出報(bào)警信號(hào)，手機(jī)立即進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)防盜系統(tǒng)自身也進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，發(fā)出聲光報(bào)警，直至警報(bào)解除。

三、展望

智能防盜設(shè)備可以應(yīng)用于旅行箱防盜、背包防盜、電腦包防盜等具有一定空間能夠安置防盜設(shè)備的場(chǎng)所，今后，可以在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上在智能防盜系統(tǒng)中增加GPS模塊，方便被盜物品的定位和找回。同時(shí)，可以將該智能防盜系統(tǒng)進(jìn)行小型化優(yōu)化，逐漸擴(kuò)展至放兒童或老人走失、寵物防盜定位等領(lǐng)域。

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