基于Android手機與單片機的智能防盜系統(tǒng)設計

王廬山

摘? 要：本文介紹了一種Android手機作為移動控制端， STC89C52RC單片機為底層主控芯片，人體遠紅外熱釋電傳感器、防闖入光幕及振動傳感器作為檢測裝置，通過WIFI通信來實現(xiàn)Android手機移動端遠程監(jiān)控防盜系統(tǒng)。單片機將檢測到的防盜傳感器開關信號，上傳到移動手機端，移動端軟件通過數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)可以設置布防和解除布防模式，在布防模式下，當檢測到有人闖入時，Android手機收到報警提示，用戶可以通過手機控制警笛警燈發(fā)生報警聲，同時遠程拍照取證。實踐證明，本系統(tǒng)結構簡單、可靠性高、成本低，具有很強的實用價值和廣闊的市場前景。

關鍵詞：Android 單片機? 防盜? 遠程控制? 光幕

中圖分類號：TP277? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）09（a）-0126-03

Abstract：This paper introduces an Android mobile phone as the mobile control terminal， STC89c52rc single chip as the bottom main control chip， human far-infrared pyroelectric sensor， anti intruder light curtain and vibration sensor as the detection device， through WiFi communication to realize the Android mobile phone remote monitoring and anti-theft system. SCM will detect the anti-theft sensor switch signal， upload to the mobile phone， mobile software through data analysis. The system can set and remove the deployment mode. In the deployment mode， when someone intrudes， the Android mobile phone receives an alarm prompt， and the user can control the siren and alarm light to generate an alarm sound through the mobile phone， and take a remote photo to obtain evidence at the same time. It has been proved that the system is simple in structure， high in reliability and low in cost. It has strong practical value and broad market prospect.

Key Words：Android SCM;Anti-theft;Remote control;Light curtain

1? 系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)架構圖如圖1所示，基于Android手機與單片機的智能防盜系統(tǒng)是在傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)的基礎上，配置了人體遠紅外熱釋傳感器、防闖入光幕墻及振動傳感器等防盜采集設備和數(shù)據(jù)傳輸設備、單片機底層控制設備、智能移動終端等處理控制設備，通過Android移動端上位機應用軟件，實現(xiàn)了對防盜系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、驅動控制層等部分組成。

2? 系統(tǒng)硬件設計

2.1 單片機控制單元

單片機控制單元選用STC89C52RC單片機為控制核心，單片機與時鐘電路、電源電路及復位電路一起構成單片機最小系統(tǒng)。外接人體遠紅外熱釋傳感器、防闖入光幕及振動傳感器，用于檢測是否有人闖入。單片機通過串口與Wifi模塊連接，接收Android移動端發(fā)來的控制命令，向 Android移動端上傳防盜傳感器的數(shù)據(jù)。單片機控制系統(tǒng)接收Android移動端發(fā)來的控制命令，解析命令，從而發(fā)出控制信號，控制報警燈及警笛的動作，實現(xiàn)自動報警的功能。

2.2 人體遠紅外熱釋傳感器單元

人體遠紅外熱釋電傳感器放在用戶大門外面，用于檢測是否有人進入到限定區(qū)域。人體遠紅外熱釋電傳感器模塊，是基于紅外光電技術。自動感應，當人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。傳感器有兩種觸發(fā)模式：不可重復觸發(fā)模式和重復觸發(fā)模式，當工作在不可重復模式時，模塊感應輸出高電平后，延時一段時間，輸出自動從高電平跳變?yōu)榈碗娖?。當工作在重復觸發(fā)方式時，感應輸出高電平后，延時時間段內，如果有人在感應范圍移動，輸出保持高電平，直到人離開，延時一段時間后高電平跳變?yōu)榈碗娖健?/p>

感應模塊可以設置封鎖時間，在封鎖時間段，不接受任何感應信號。此功能可有效抑制各種干擾。

模塊靈敏度高，可靠性強。把模塊的輸出信號連接到單片機的IO口上，單片機通過檢測高低電平，就可以判斷是否有人闖入。

2.3 防闖入光幕墻單元

光幕墻模塊用于檢測是否有人破門而入，電路如圖2所示。

模塊放在住宅大門的兩側，檢測非法開門。光幕墻模塊的一端安裝有多個紅外光電發(fā)射管，另一端相應的有相同數(shù)量的紅外光電接收管。當一對紅外發(fā)射管、紅外接收管之間沒有障礙物時，紅外光電發(fā)射管發(fā)出的紅外光信號能順利到達紅外光電接收管。紅外光電接收管接收到紅外光信號后，輸出低電平;當有障礙物的時，紅外光電發(fā)射管發(fā)出的紅外光信號不能到達紅外接收管，電路輸出為高電平。

光幕墻模塊的輸出端與單片機相連，通過單片機檢測高低電平，就可以檢測到是否有人闖入。

2.4 振動傳感器單元

震動模塊用來檢測系統(tǒng)的震動，震動傳感器安裝到汽車的車門上。震動檢測電路如圖3所示，當沒有震動發(fā)生時，由于R6和R12的分壓作用，使得Q1基極電壓約等于發(fā)射極的電壓，故三極管Q1處于截止狀態(tài);Q1集電極為低電平，CD4013中的D觸發(fā)器的時鐘輸入端為低電平，所以觸發(fā)器輸出端狀態(tài)不變，維持低電平;當有震動發(fā)生時，震動傳感器Y1產生很高的不規(guī)則脈沖電壓信號，這個電壓和R6和R12的分壓進行迭加，使得Q1基極電壓小于發(fā)射極的電壓，故三極管Q1處于導通狀態(tài);Q1集電極為高電平，CD4013中的D觸發(fā)器的時鐘輸入端從低電平跳變?yōu)楦唠娖?，所以觸發(fā)器輸出端變?yōu)楦唠娖?延時一段時間后，又恢復成高電平。模塊輸出端與單片機直接相連，通過單片機來檢測高低電平，從而檢測環(huán)境是否有震動，起到報警作用。

2.5 警燈警笛驅動單元

警燈警笛采用購買現(xiàn)成的產品，驅動采用NPN三極管和繼電器驅動，驅動電路與單片機相連，當單片機輸出低電時，三極管Q1導通，繼電器JDQ通電，開關閉合，警燈警笛模塊得電，發(fā)出報警聲音和光，報警驅動電路如圖4所示。

3? 系統(tǒng)軟件設計

3.1 底層軟件設計

系統(tǒng)首先對程序進行初始化，之后開始檢測人體遠紅外熱釋傳感器、防闖入光幕墻及振動傳感器的信號，關閉警燈警笛。然后將當前防盜傳感器數(shù)據(jù)通過Wifi上傳到上位機Android移動端，上位機應用進行智能分析，判斷是否有人闖入。接著等待上位機發(fā)送控制指令，接收指令成功后，單片機系統(tǒng)根據(jù)工作模式進行操作。在布防模式下，單片機解析上位機的命令，當上位機發(fā)出報警控制信號時，警燈警笛工作，發(fā)出報警聲音和光，同時上位機會自動拍照取證。在非布防模式下，單片機對理會上位機的命令，報警系統(tǒng)不工作。

3.2 Android移動端軟件設計

上位機Android移動端應用程序采用Android編寫，編程環(huán)境采用 Studio，上位機主要通過Wifi與單片機的數(shù)據(jù)通信，傳輸用戶所設定的相關參數(shù)值和控制命令，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程控制功能。系統(tǒng)上位機界面主要包括門、窗、人異常檢測及布防控制等選項，該界面實時顯示當前防盜傳感器的情況，用于用戶對當前防盜實時的監(jiān)測。同時當有盜竊發(fā)生時，上位機Android移動端應用程序還要啟用遠程拍照取證。

4? 結語

基于Android手機與單片機的智能防盜系統(tǒng)集信息采集、傳輸、應用與指揮決策于一體，實現(xiàn)了對家庭防盜遠程監(jiān)控。根據(jù)設計思想制作實物，經驗證功能實現(xiàn)良好。本系統(tǒng)利用單片機和Android平臺的結合，不僅實現(xiàn)低成本檢測、顯示和報警，而且通過串口WiFi設備還能將系統(tǒng)數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)接脩舻闹悄苁謾C上，真正實現(xiàn)了遠程的智能防盜報警。

參考文獻

[1] 付建文，蔣昱麒.基于LoRa技術的遠程抄表系統(tǒng)設計[J].電子設計工程，2019，27（15）：157-160，165.

[2] 溫強.雙音多頻發(fā)送接收器MT8888及其應用[J].自動化技術與應用，2017（2）：47-51.

[3] 楊峰.新型DTMF信號收/發(fā)芯片MT8888及其應用[J].現(xiàn)代電子技術，2019（6）：89-91.

[4] 王南陽.ISD1400系列單片永久性語音錄放電路[J].國外電子元器件，2016（11）：65-68.

[5] 蔡強.嵌入式汽車智能防盜系統(tǒng)設計[D].徐州：中國礦業(yè)大學，2018.

[6] 陳丹.基于低功耗單片機的高精度ADC測試平臺控制系統(tǒng)設計[D].南京：東南大學，2019.