计算机时代２０１１年第９期 ・２５ ・ 基于单片机的防盗报警系统的设计 褚亚飞，潘振锋，汪国坚，宋一波 （浙江海洋学院萧山科技学院，浙江杭州３１１２５８） 摘要：设计了一款基于单片机的防盗报警系统，该系统与电话网络组成自动寻呼报警系统，当任一被监测点有事故发 生时，该点的传感器将信号送入该系统，则系统自动通过电话网络向警讯中心或用户寻呼，对所指定的机构或人员发出 警情信号。 关键字：单片机；报警；系统；信号 中图分类号：ＴＰ３６８．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００６—８２２８（２０１１）０９—２５—０２ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｎｔｉ－ｔｈｅｆｔ Ａｌａｒｍ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ＣＨＵ Ｙａ—ｆｃｉ，ＣＨＥＮ Ｄｅ—ｃｈｅｎｇ （Ｘｉａｏｓｈａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１１２５８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎ ａｎｔｉ—ｔｈｅｆｔ ａｌａｒｍ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｍａｋｅ ｕｐ ａｕｔｏ—ｃａｌｌ ａｌａｒｍ ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａｎ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｉｎ ａｎｙ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｐｏｉｎｔ，ｔｈｅ ｓｅｎｓｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｉｎｔ ｗｉｌｌ ｔｒａｎｓｍｉｔ ａ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｌｌ ｃａｌｌ ａｌａｒｍ ｃｅｎｔｅｒ ｏｒ ｕｓｅｒｓ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｎｄ ｓｅｎｄ ａｎ ａｌａｒｍ ｍｅｓｓａｇｅ ｔｏ ｓｐｅｃｉｉｅｄ ｏｒｆｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ ｂｙ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；ａｌａｒｍ；ｓｙｓｔｅｍ；ｓｉｇｎａｌ ０引言 随着经济的发展，人们对防盗、防劫、防火保安设备的需求 量大大增加，对偷盗、抢劫、火灾、煤气泄漏等事故进行监测和 块、电话报警、报警电路和显示模块等构成。系统总体设计见图 １。 当主人不在家时有人闯入，则报警器通过红外感应，将感 在单片机控制下系统将发出声光 报警系统的要求也愈来愈高。对于这种情况及电话网络覆盖 应到的信息传入单片机内部，面越来越广的趋势，我们采用单片机控制技术，将ＭＣＳ５１单 报警来威慑入侵者，同时自动拨打预先存好的电话号码，以便 片机、ＩＳＤ２５６０集成语音芯片、ＨＴ１６２１液晶显示驱动芯片及集 一我们采取防盗措施避免财产损失。 ２震荡电路 成电路组成的双音多频拨号电路等有机地结合在一起，研制成 １．时钟的选择对于系统功耗相当敏感。单就时钟方案来讲， 种实用、成本低廉的智能防盗报警器。该报警器能与电话网 络组成自动寻呼报警系统，当任一被监测点有事故发生时，该 使用外部晶振且不使用锁相环是功率消耗最小的一种。点的传感器将信号送入该系统，系统将自动通过电话网络向警 ＭＣＳ一５１内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该 讯中心或用户寻呼，对所指定的机构或人员发出警Ｉ青信号。 高增益反相放大器的输入端为新片引脚ｘＴＡＬ１，输出端为引脚 ＸＴＡＬ。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成 一１硬件设计 １．１系统总体设计 个稳定的自激振荡器。 ＭＣＳ一５１的复位是由外部的复位电路来实现的。复位电路 １．３复位电路 ｌ 堂 皇堕 接ＲＳＴ复位输出口。当振荡器工作时，ＲＳＴ引脚出现两个周期 以上的高电平使机器复位。 ＡＴ８９Ｓ５２ 匾 电源模块［＝＝ １．４电源设计 由于本设计不需要高功率电源，所以采用三端稳压器足以 满足要求。用ｌｍ７８／ｌｍ７９系列三端稳压Ｉｃ来组成稳压电源所 图ｌ系统总体设计 需的外围元件极少，符合低功耗设计的要求。电路内部还有过 流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格 防盗报警系统是由红外收发电路、振荡复位电路、电源模 便宜。电路设计见图２。 收稿日期：２０１１—６—２４ 作者简介：褚亚飞（１９８３一）女，浙江省天台县人，研究方向：计算机应用技术。 ・ ２６ ・ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｒａ Ｎｏ．９ ２０１ １ ＬＭ７８１２主要用途：适用于各种电源稳压电路。主要特点： 的外形图与ＬＭ７８０５区别不大，最大电流也为１．５Ａ，但是输出电 压最多只能达２４Ｖ。使用ＬＭ７８０５和ＬＭ７８ｌ２能使电源稳压。 ｕ５ ｕ３ 低电平的组合，可构成不同的码。其电路图可见图４。 ＤＴＭＦ信号收发芯片ＭＴ８８８０以其功能强、功耗低、工作稳 定、可靠等优点在须同时具备ＤＴＭＦ信号接收和发送功能的系 统中倍受人们青睐。我们利用单片机的Ｉ／０口与芯片ＭＴ８８８０ 一 输出稳定性好，使用方便，输出过流、过热自动保护。ＬＭ７８１２ １．８电话报警模块 图２电源设计 １．５报警电路 为使设计简便同时发出的音效逼真，音频信号发生器采用 集成的语音电路；为了使报警的音量足够大，在音频信号发生 器后面又增加了一级功率放大器。ＬＭ３８６是款不错的音频功 放电路，其工作电压为５—１８Ｖ，功率为１．２５Ｗ，频率响应的上限 为３００ｋＨｚ，增益可达５０ｄＢ，而且外围电路简单，易于设计，在６Ｖ 电源电压下，它的静态功耗仅为２４ｍＷ，符合低功耗需要。 １．６ ＩＳＤ２５６０集成语音芯片 Ｐ／Ｒ录放音控制端在高电平时，为放音状态，低电平时为录 音状态；Ｐ３．５、Ｐ３．７端用于录放音时的启停控制，通常与Ｐ／Ｒ端 配合使用；Ｐ３．４端为每段信息结束信号输出端，该信号为负向 信号，时间为１２．５ｍｓ，其上升沿标志信息结束。一般情况下，可 将单片机的Ｐｌ口、Ｐ３．４和Ｐ３．５与ＩＳＤ２５６０的地址线相连，用以 设置语音段的起始地址。Ｐ３．０一Ｐ３．３用以控制录放音状态。 Ｐ３．７为扩展录音键，可供录音时使用。电路设计如图３所示。 图３ ＩＳＤ２５６０电路设计 １．７ ＨＳ００３８Ｂ红外接收头 ｔｔＳ０ｔｔ３８Ｂ｛ ’ ｒ — ｏｐｔｉｏｎａｌ一 南 Ｉ ｌ ．． ．． ． 一 ２ ． 图４ ＨＳ００３８Ｂ红外接收头 ＨＳ００３８Ｂ是一个一体化红外接收芯片，它集光电转换、解 调和放大于一体，只需少量外接元件就能完成从红外线接收到 输出与ＴＴＬ电平信号兼容的所有工作。ＨＳ００３８平时输出为高 电平，当有遥控信号输入时，其输出为高低电平脉冲，故接收时 一个码由一个低电平后跟一个高电平构成。利用不同长短高 的接口信号线（包括Ｒ／Ｗ，ＣＳ，ＣＰ，ＲＳＯ共４根）直接连接并模拟 产生芯片ＭＴ８８８０的各个接口信号，完成ＤＴＭＦ信号的收发以 及对通信线路中各种信号音的识别等功能。电路设计见图５。 竿 ｆ 一 口 口 ０上一 ： 图５电话报警模块设计 ２程序流程图 ２．１总程序流程图 系统总的程序流程图如图６所示。 图６总程序流程图 ２．２发送电路程序流程图 相应数据初始化ｌ Ｉ Ｎ 、 ：：／ ｝Ｖ 应 图７发送电路程序流程图 （下转第２９页） 计算机时代２０１１年第９期 ・ ２９ ・ 统，利用ＶＣ＋＋６．０编程软件实现上述算法。测试规则如下：将 ５结束语 每个手指的八幅指纹图像两两匹配，共进行１０×（８×７）／２＝２８０ 本文重点研究指纹的匹配，将指纹分类时采用的特征点邻 次真匹配，假匹配采用所有手指的编号为ｌ的指纹图像两两匹 近结构引入到指纹的匹配模板中，同时增加细节点与参考点间 配，共匹配（１ｏ×９／２）＝４５次，测试中的阈值使用Ｔｈｒｅ ，测试｝生能 的脊线数目属性，利用这两个制约因素减少参与匹配的细节点 如图３所示。 Ｈ ；Ｊ ：争・ 、＼ 数目，降低运算量，提高匹配速度。从实验结果看，该匹配方法 性能较好，并且还有很大提升空间。影响上述匹配算法性能的 主要因素有 ’ ：预处理算法，能够保证匹配的准确性；参考点定 位方法，ＦＶＣ２０００ ＤＢ１指纹库中均为活体指纹，采集时发生的 严重位移无法有效定位参考点，反映到数据上就是ＥＥＲ、 ＦＭＲ１００和ＦＭＲ１０００都较高。下一步的工作将针对这两个因 ０。 素继续研究，以进一步提高这种匹配方法的性能。 ： ｉ ｛ “ １．２ 托；捌舯 参考文献： ｂ圈Ｆｊ难ｔ０）鞫ＦＮＭＲ（ｔ）图 ａ圈ＲＯＣ髓蠛圈 【１】时鹏，田捷，苏琪，杨鑫．基于奇异点邻近结构的快速指纹识别【Ｊ】．软件 学报．２００８．１９（１２１ 图３匹配算法的性能分析图 主要测试指标为ＦＭＲ，ＦＮＭＲ，ＥＥＲ，ＦＭＲＩＯ０，ＦＭＲ１０００ ， 具体数据如表ｌ所示。 ＥＥＲ是ＦＭＲ和ＦＮＭＲ能够同时取得的最小值，Ａｖｇ 【２Ｊ罗希平，田捷．自动指纹识别中的图像增强和细节匹配算弦［Ｊ】．软件 学报．２００２．１３（５） 【３１田捷，拐鑫等，生物特征识别技术理论与应用【Ｍｌ－清华大学出版社， ２００９． Ｅｎｒｏｌｌ Ｔｉｍｅ指生成指纹特征模板的平均时间，包含图像预处 ［４】杨利敏图像特征点定位算法研究及其应用［Ｏ１．上海交通大学博士学 理，图像增强的处理时间；Ａｖｇ Ｍａｔｃｈ Ｔｉｍｅ是指纹特征模板之 位论文．２００８． 间的匹配时间。从算法的主要性能指标可以看出，该匹配方法 ［５１ ｈｔｔｐ：／／ｂｉａｓ．ｃｓｒ．ｕｎｉｂｏ．ｉｔ／ｆｖｃ２００２／．２００２． 性能较好。 表ｌ匹配算法的性能指标 ＥＥＲ ＦＭＲｌＯＯ ＦＭＲ１０００ Ａｖｇ Ｅｎｒｏｌｌ Ｔｉｍｅ Ａｖｇ Ｍａｔｃｈ Ｔｉｍｅ 【６１ ｈｔｔｐ：／／ｂｉａｓ．ｃｓｒ．ｕｎｉｂｏ．ｉｔ／￣ｃ２０００／．２０００． 【７】张莹．基于大规模指纹库的指纹识别算法研究［Ｄ】．天津大学硕士学 位论文２００７． 【８】翁大伟．拍纹图像奇异点检测算法研究【Ｄ１．山东大学硕士学位论 ￣．２００９． ０．０７２８ ０１０００ ０．１２３４ ０．２８ｓ ０．２１Ｓ （上接第２６页） ２．３接收电路程序流程图 识别位复位，状态寄存器中的接收数据寄存器满标识位置位， 对外而言，当寄存器中的延时控制识别位复位时，ＩＲＱ／ＣＰ由 高电平变为低电平。如果用ＩＲＱ／ＣＰ作为单片机的中断信号， ＩＲＱＬ由高电平变为低电平，向ＣＰＵ发出中断请求，当ｃＰｕ，￣应 ｌ相应数据初始化【 ｌ串口初始化ｌ Ｎ 中断，读出寄存器中的数据后，ＩＲＱ返回高电平。程序流程图 如图８所示。 ＿＜ 【堡 塑ｉ ３结束语 本系统采用电话网络进行通讯，经调试运行稳定可靠，有 较好的实用价值。系统设计中涉及到了单片机教学中绝大部分 知识内容，可以将其作为—个较好的案例用于单片机教学。 参考文献： 【１】李光飞单片机课程设计实例指导［ＭＩ 北京航空航天太学出版社， Ｎ 匾 图８接收电路程序流程图 接收数据时，ＤＴＭＦ信号经由ＩＮ＋和ＩＮ一输入，经过运算 放大滤除信号中的拨号音频率，然后发送到双音频滤波器，分 ２００４． 【２】李朝青．单片机原理及接口技术［Ｍ】．北京航空航天大学出版社， １９９９． 【３】范风强．单片机语言Ｃ５１应用实战集锦【Ｍ】．清华文学出版社，２００３． ［４１李传南，王剑刚，李宝华．单片机与ＤＴＭＦ信号收霞芯片ＭＴ８８８０的 直接接口设计【Ｊ］电子与自动化，１９９９．２：２３～２４ 离出低频组和高频组信号，通过数字计数的方式检出ＤＴＭＦ信 号的频率，并且通过译码器译成４位二进制码。４位二进制编 码被锁存在接收数据寄存器中，此时状态寄存器中的延时控制 【５】赵巧妮．基奇单片机控制的智能家庭防盗报警系统的设计【Ｊ】．自动化 技术与应用，２０ ０－２９（８）： ｏ０～ ０２
