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基于单片机技术的室内报警器的设计
作者：王艳芳 黄海滨
来源：《现代电子技术》2008年第08期
摘 要：以单片机技术为基础，选择集成声音传感器PS2109和红外传感器BH用作采集系统的敏感元件，设计一个适合办公室、仓库、商店及学校机房的室内防盗器。对声光控制的报警系统的设计流程、硬件组成、具体工作原理做了详细的介绍，并且对这个报警系统的特点进行简单描述。
关键词：声音传感器PS2109;红外传感器BH;报警器;信号采集;A/D转换;555定时器 中图分类号：
文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)08-025-
(1.Physics and Telecommunication Engineering College,South China Normal
Abstract：Taking single chip computer as the foundation,choosing integration sound sensor PS2109 and infrared sensor BH as the gathering system′s sensitive unit,a indoor alarm apparatus which is fit for office,warehouse,store and the school engine room is designed.To the acoustooptic control alarm system design flow,the hardware composition,the concrete principle of work have made detai Keywords：sound sensor PS2109;infrared sensor BH;alarm apparatus;signal gathering;A/D
随着社会经济的日益发展，防盗成了人们越来越关心的问题。铁门铁窗等已经不能给人们带来太多的安全感，社会对报警器材的需求日益迫切。智能报警系统，是以保障安全为目的建立起来的技术防范系统。他包括以现代物理和电子技术及时发现侵进入破坏行为、产生声光报
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警阻吓罪犯以及提醒值班人员采取恰当的防范措施。本文以声音传感器和红外传感器为探头简单设计了一个适合办公室、仓库、商店及学校机房的室内防盗器。
1 硬件构成
报警器硬件部分如图1所示的8个基本部件组成，可分为2个模块。其中，传感器、信号调制电路和A/D转换电路组成信号采集模块。机房中的声音和红外线信号通过传感器转换为电信号，在信号调制电路中将信号放大，滤波，再经A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号。另一个模块是报警器主体模块，由单片机和声光报警系统、GM16C550串行端口扩展芯片和RS 232电平转换电路组成。单片机控制实现声光报警功能。GM16C550串行端口扩展芯片和RS 232电平转换电路与单片机一起实现报警器经Modem与学校网络值班中心的通信，使有关工作人员能够对机房的情况及时发现和处理。
1.1 声音、光电信号采集模块
因为偷盗行为一般发生在夜晚，所以防盗系统通常使针对夜晚设计，在本设计中选择把房内的声音和红外线作为采集信号，所以用集成声音传感器PS2109和红外传感器BH用作采集系统的敏感元件。
夜晚的房内应该是非常安静的，设置一个噪音最高分贝(一般在30~40 dB之间)，一旦机房的噪音超过预设的底限，声音传感器就会发出信号。当有人或其他动物进入室内时，就会产生红外线，红外线传感器也会发出信号。
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数据采集模块的电路图如图2所示，A/D转换电路采用常用的8位8通道数模转换专用芯片ADC0809，声音、红外线传感器的输出端分别接到ADC0809的IN0和IN1。由图2可知ADC0809的通道选择地址A，B，C分别由C51的P0.0～P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7=0时，与写信号WR共同选通ADC0809。图2中ALE信号与ST信号连在一起，在WR信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。例如，当输出地址为7FF8H即可选通通道IN0，实现对声音传感器输出的模拟量进行转换；输出地址7FF9H即可选通道IN1，实现对红外线传感器输出的模拟量进行转换。图2中ADC0809的转换结束状态信号EOC接到C51的INT1引脚，当A/D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。
1.2 报警器主体模块
声光报警电路由单片机P3.7口控制，输出报警信号(高低电平间隔1 s的脉冲信号)，驱动声光报警电路，直至按复位键RESET和开关键。
声光报警电路由555定时器、扬声器和普通发光二极管组成，电路图如图3所示。
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其中555定时器接成了一个低频多谐振荡器，其控制电压出入端5脚与单片机ATC51的P3.7端相连，受P3.7脚输出的脉冲信号控制。由电容C4的充冲放电作用，当P3.7＝1时，555输出脉冲的振荡频率较低，当P3.7＝0时，555输出脉冲的振荡频率较高。该脉冲信号经隔置电容C2加到扬声器上，扬声器将发出高、低交替的2种叫声，同时P3.7脚输出的高低电平间隔1 s的脉冲信号经电阻R1加到发光二极管LED上，LED将闪烁发光，达到声光同时报警的效果。
当报警器检测到房内的异常信息后，除了在电脑室现场产生声光报警信号外，还需要将现场信息通知到值班人员。为此，系统设计了单片机与Modem通讯模块，该模块由单片机、GM16C550串行端口扩展芯片和RS 232电平转换电路组成。
2 程序设计部分
监控程序流程图如图4所示。系统复位后，首先要进行初始化，包括对各个控制用寄存器的初始化、设置中断服务程序的入口地址、设置堆栈等。
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数据采集部分的程序设计包括：驱动ADC0809的输入端IN0和IN1进行A/D转换，分别由子程序ADC1(噪声控制)和ADC2(光电信号转换)完成；
单片机接收转换好的数据，存入指定存储单元，由INT1中断服务程序完成。每次驱动A/D转换后等待外部中断1，中断到来说明A/D转换已经完成，通过中断服务程序读取转换得到的数据。 3 结 语
该室内防盗的自动报警系统的特点为：能对室内声音和可疑物体入侵等突变进行报警；如果出现硬件故障(如传感器遗落、内部元器件损坏等)，能发出故障报警；如果只有一种参数出现异常(如噪声过大或是红外线传感器检测到异常信号)，能发出异常报警信号，令值班人员到现场处理；如果声音传感器和红外传感器同时送出异常信号，则说明有盗情，发出失窃警报，并及时将这些信息报到值班室。
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参 考 文 献
［1］王忠民,郝静,张瑜.基于单片机语音数字联网火灾报警器设计［J］.现代电子技术,2004,27(10):1416.
［2］李广弟.单片机基础［M］.北京:北京航空航天大学出版社,1994.
［3］梁亚光.单片机的Modem通讯［J］.单片机与嵌入式系统应用,2001(8):61. ［4］张毅坤.单片微型计算机原理及应用［M］.西安:西安电子科技大学出版社,1998. ［5］张友德.单片微型机原理应用与实验［M］.上海:复旦大学出版社,1999. ［6］余锡存.单片机原理及接口技术［M］.西安:西安电子科技大学出版社
作者简介
王艳芳 女，1980年出生，湖南桃江人，华南师范大学物理与电信工程学院05级研究生。
黄海滨 男，1981年出生，湖南武冈人，助教。主要从事电子技术的教学及研究工作。
