摘要：本文設(shè)計(jì)了一款以熱釋電紅外傳感器和AT89S52為核心控制芯片的智能庫區(qū)防盜系統(tǒng)，可依據(jù)設(shè)定的時(shí)間段，對(duì)紅外傳感器輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，執(zhí)行對(duì)應(yīng)功能的子程序;同時(shí)，接受鍵盤輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。該系統(tǒng)可檢測90~140度的平面范圍，探測距離最遠(yuǎn)可達(dá)15米，能有效實(shí)現(xiàn)庫區(qū)的安全值守。
0.前 言
智能防盜系統(tǒng)已成為庫區(qū)管理的必要組成部分，數(shù)字化、無線化、集成化則是防盜系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為此，現(xiàn)代防盜系統(tǒng)廣泛采用紅外線作為傳感信號(hào)。由于紅外線是不可見光，因而具有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，且基于紅外傳感信號(hào)的防盜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，報(bào)警準(zhǔn)確、及時(shí)，是安全防御的最佳選擇。本設(shè)計(jì)主要對(duì)智能庫區(qū)防盜系統(tǒng)的基本功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，可分時(shí)段對(duì)檢測到的信號(hào)做出判斷并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。
1.系統(tǒng)方案
系統(tǒng)要求具備以下功能：
1.防盜系統(tǒng)在18:00—08:00時(shí)間段內(nèi)處于防盜狀態(tài)，當(dāng)檢測到有人進(jìn)入則發(fā)出聲光報(bào)警，并記錄進(jìn)入時(shí)間;
2.防盜系統(tǒng)在08:00—18:00時(shí)間段內(nèi)處于檢測人數(shù)狀態(tài)，每當(dāng)一個(gè)人進(jìn)入，則計(jì)數(shù)一次，當(dāng)達(dá)到人數(shù)上限時(shí)，發(fā)出報(bào)警;
3.防盜系統(tǒng)在19:00—06:00時(shí)間段內(nèi)處于燈控狀態(tài)，當(dāng)檢測到有人進(jìn)入則點(diǎn)亮照明燈，無人時(shí)則關(guān)閉照明燈。
智能庫區(qū)防盜系統(tǒng)由MCU、紅外信號(hào)檢測、鍵盤控制、顯示單元、聲光報(bào)警等五個(gè)單元組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)框圖
2.系統(tǒng)硬件
2.1主控MCU
MCU是系統(tǒng)的控制單元，完成對(duì)紅外、鍵盤等輸入信號(hào)的處理，并向顯示、聲光等輸出單元發(fā)出相應(yīng)指令，MCU選用單片機(jī)AT89S52，AT89S52是一種低功耗、高性能8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，可滿足用戶代碼的存儲(chǔ)需要。
2.2紅外信號(hào)檢測單元
檢測單元選用人體紅外感應(yīng)模塊作為傳感器來輸入報(bào)警信號(hào)，該模塊直線檢測距離遠(yuǎn)，范圍廣，工作也較為穩(wěn)定，配備菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測半徑可達(dá)到15m，菲涅爾透鏡焦距一般為5cm左右，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整菲涅爾透鏡與傳感器之間的距離，一般把透鏡固定在傳感器正前方1~5cm處 。
人體紅外感應(yīng)模塊如圖2所示。其中1引腳接電源負(fù)極，3引腳接電源正極，電源為6~9V直流電壓;2引腳輸出報(bào)警信號(hào)，信號(hào)幅度約為4~6V，高電平有效，水平感應(yīng)角度為90～140度，垂直感應(yīng)角度為15～30度，感應(yīng)距離0.5～15m，W1可調(diào)整靈敏度，W2可在5-120S范圍內(nèi)調(diào)整輸出延遲。
圖2 人體紅外感應(yīng)模塊
加電后，若有人在感應(yīng)區(qū)活動(dòng)，模塊便有持續(xù)脈沖輸出，直到人離開感應(yīng)區(qū)并延時(shí)一段時(shí)間才停止輸出。
2.3聲光報(bào)警單元
本單元采用一個(gè)紅色LED和一個(gè)藍(lán)色LED模擬警燈，采用無源蜂鳴器模擬警笛，警燈及警笛的效果均通過編程實(shí)現(xiàn)，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)由單片機(jī)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)發(fā)光管和蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。另有一個(gè)LED實(shí)現(xiàn)照明功能。
2.4鍵盤控制單元
鍵盤控制單元采用8個(gè)獨(dú)立按鍵輸入數(shù)據(jù)，可調(diào)整時(shí)間、設(shè)定報(bào)警人數(shù)上限和解除警報(bào)。從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的人機(jī)交互功能。
2.5顯示單元
考慮到報(bào)警信息量不是很大，故選用8位共陽極LED數(shù)碼管完全可以滿足需要，數(shù)碼管價(jià)格低廉，編程靈活，采用動(dòng)態(tài)顯示方式還可節(jié)約單片機(jī)I/O口線。系統(tǒng)圖如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)電路圖
3.系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)工作時(shí)，主程序負(fù)責(zé)系統(tǒng)的各種初始化操作，檢測硬件電路是否正常，并對(duì)定時(shí)器進(jìn)行設(shè)置，具體流程如圖4所示。
圖4 主程序流程圖
系統(tǒng)工作時(shí)，若紅外傳感器檢測到有人靠近，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平的報(bào)警信號(hào)輸入到主控芯片，主程序通過查詢當(dāng)前時(shí)間跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的功能區(qū)：若在第一時(shí)段，則單片機(jī)發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警并記錄當(dāng)前時(shí)間;若在第二時(shí)段，則對(duì)經(jīng)過人數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù);若在第三時(shí)段，則控制照明系統(tǒng)開啟并在人離開后關(guān)閉照明系統(tǒng)。紅外信號(hào)判斷子程序及定時(shí)中斷流程如圖5所示。
圖5 紅外信號(hào)判斷子程序及定時(shí)中斷流程
結(jié)語
本文采用熱釋電紅外傳感器與單片機(jī)相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)了一款智能庫區(qū)防盜系統(tǒng)，并安裝在關(guān)鍵庫所，經(jīng)實(shí)際測試，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、報(bào)警及時(shí)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，并具有良好的隱蔽性和保密性，可用于庫區(qū)、商店、家庭和物業(yè)管理。