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基于C和串口通信的紅外防盜報警系統設計
選擇熱釋電紅外傳感器搭建報警電路, 采用被動(dòng)式紅外線(xiàn)探測技術(shù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸報警信號，用串口完成單片機與PC的通信，用C#完成對紅外線(xiàn)報警軟件的編程，實(shí)現上下位機報警、異地報警的功能。下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
引言
隨著(zhù)時(shí)代的不斷進(jìn)步，人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面。由于紅外線(xiàn)是不可見(jiàn)光，有很強的隱蔽性和保密性，白天黑夜均可使用，而且抗干擾能力強。因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用。此外，在電子防盜、人體探測等領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測器也以其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩定等特點(diǎn)而得到了廣泛的應用。本文以被動(dòng)式熱釋電紅外探測器及單片機為核心電路，設計了能通過(guò)串口與PC機交互監控信息的紅外防盜報警系統。
一、紅外線(xiàn)報警技術(shù)
存在于自然界的，任何溫度高于絕對零度的物體都會(huì )產(chǎn)生黑體輻射，溫度越高，輻射越強，輻射波長(cháng)越短。人體的體溫為37 攝氏度左右，在這個(gè)溫度上的物體輻射波長(cháng)在紅外區。
被動(dòng)式紅外探測器主要由光學(xué)系統、熱傳感器(或稱(chēng)為紅外傳感器)及報警控制器等部分組成，其核心是紅外探測器件，通過(guò)光學(xué)系統的配合作用可以探測到某個(gè)立體防范空間內的熱輻射的變化[1]。被動(dòng)紅外探測的基本原理就是利用特殊的紅外接收元件感應人體發(fā)出的紅外源，從而判斷是否有人進(jìn)入監控區域。在無(wú)人或動(dòng)物進(jìn)入探測區域時(shí)，現場(chǎng)的紅外輻射穩定不變，一旦有人體紅外線(xiàn)輻射進(jìn)來(lái)，經(jīng)光學(xué)系統聚焦就使熱釋電器件產(chǎn)生突變電信號，而發(fā)出警報[2]。
二、紅外報警系統硬件芯片及整體設計
本文設計的紅外線(xiàn)報警系統分為子報警系統和父報警系統，采用被動(dòng)式熱釋電紅外傳感器，同時(shí)配合菲涅爾透鏡使得檢測距離更遠，信號處理方面利用芯片BISS0001 對傳感器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行濾波、放大、并將輸出信號傳遞給單片機STC89C52，單片機控制語(yǔ)音芯片進(jìn)行發(fā)聲報警，控制無(wú)線(xiàn)傳輸模塊無(wú)線(xiàn)傳輸、串口通信，最終完成異地雙報警的功能。
本設計采用價(jià)格便宜，性能良好的熱釋電紅外傳感器RE200B, 一種基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器，能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線(xiàn)能量變化，并將其轉換為電信號輸出。處理電路核心采用BISS0001 芯片，BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)[5]。單片機選用目前使用比較廣泛的STC89C52，其內部含有大容量的Flash 存儲器，在日常生活中有著(zhù)廣泛的應用。語(yǔ)音芯片采用華邦公司的ISD1760,它不僅可以多段錄音，而且還有獨立按鍵和SPI 兩種工作模式供選擇。設計中選用無(wú)線(xiàn)通訊模塊采用基于凌陽(yáng)61 單片機系列的模塊，該無(wú)線(xiàn)傳輸模組以 nRF2401A 芯片為核心，提供了一路的無(wú)線(xiàn)發(fā)射和兩路的無(wú)線(xiàn)接收功能，可以很方便地將其運用于51 系列單片機上進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。
中左端D1 為熱釋電紅外傳感器，經(jīng)2 腳輸出后,通過(guò)電容耦合,并經(jīng)過(guò)運放組成的帶通濾波器和增益放大, 電阻組成偏置電路,將運放偏置電壓設在1/2VCC 上。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱而且是一個(gè)變化的信號，所以就需要傳感器信號處理電路處理傳感器發(fā)出的微弱信號， 將其濾波、放大，最終輸出的信號雜波少且有足夠大的增益驅動(dòng)下一級電路[4]。由OP2 輸出的檢測信號和單片機相接,實(shí)現智能控制。
將傳感器檢測與接收電路模塊中BISS0001 接入單片機，單片機接入LED 電路，當沒(méi)有報警信號時(shí)，控制綠燈亮，檢測到報警信號時(shí)，控制紅燈閃爍;同時(shí)單片機控制蜂鳴器發(fā)聲，無(wú)線(xiàn)模塊向父報警系統發(fā)送報警信號。
單片機不斷檢測無(wú)線(xiàn)通訊模塊是否收到報警信號，若沒(méi)有收到，則控制綠燈亮，紅燈滅;若收到則控制紅燈閃，綠燈滅，同時(shí)控制語(yǔ)音報警電路發(fā)出已錄好的聲音提示報警，并通過(guò)串口和PC 機進(jìn)行通信。
三、紅外報警系統的軟件設計
子報警系統的信號是由傳感器檢測端輸入，將其引入單片機，作為開(kāi)關(guān)量，當檢測到輸入為高電平時(shí)，相當于“開(kāi)關(guān)”閉合，報警系統進(jìn)入報警狀態(tài)，單片機控制相應的報警模塊報警。子報警系統程序流程圖。
父報警系統的輸入信號是由子報警系統通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊傳輸過(guò)來(lái)，父報警系統接收到報警信號后，進(jìn)入報警狀態(tài)單片機控制相應的報警模塊動(dòng)作，并和PC 進(jìn)行通信。父報警系統流程圖。
PC 報警系統軟件選用Microsoft Visual Studio 2012 環(huán)境下的C#語(yǔ)言編寫(xiě)，C#語(yǔ)言本身深受 Java、C 和 C++ 的影響。C#是一個(gè)語(yǔ)言，ASP.net 是一個(gè)平臺，上面支持用C#或者VB.Net 寫(xiě)代碼[6]。C#不但可以開(kāi)發(fā)基于A(yíng)SP.net 的應用程序，也可以開(kāi)發(fā)基于WinForm 的程序[3]。
NET 2.0 提供了對串口通信功能的支持，這其中最為重要的是SerialPort 類(lèi)。SerialPort 控件用于控制串行端口文件資源[2]。SerialPort 類(lèi)提供同步I/O 和事件驅動(dòng)的I/O、對引腳和中斷狀態(tài)的訪(fǎng)問(wèn)，以及對串口驅動(dòng)程序屬性的訪(fǎng)問(wèn)，支持ASCIIEncoding、UTF8Encoding、UnicodeEncoding、UTF32Encoding 以及mscorlib.dll 中定義的編碼。
系統軟件的編程主要是串口數據的接收，判斷接收到的數據是否為字符“b”，如果是彈出對話(huà)框報警，并實(shí)例化一個(gè)TEXT 類(lèi)textreceive 為接收顯示區。
數據接收的編程是系統軟件編程實(shí)現的重點(diǎn)。數據的接收采用事件響應驅動(dòng)方案。事件響應驅動(dòng)下的串口輸入緩沖區數據讀。.NET 中封裝了SerialPort 類(lèi)表示串行端口資源。,命名空間： System.IO.Ports , 實(shí)現過(guò)程：
<1>在設計器編輯串口serialport1 的DataReceived 事件，
<2>加入 textreceive.text 作為串口接收數據的顯示組件
<3>在DataReceived 事件響應函數中讀取串口輸入緩沖區中的數據DataReceived 事件響應函數修改為如下：
private void serialPort1_DataReceived(object sender,
System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)
{
serialReadString = serialPort1.ReadExisting();
this.textreceive.Invoke
if (serialReadString == "b")MessageBox.Show("有人闖入!", "警告");
}
}
當有人進(jìn)入傳感器檢測范圍內時(shí)，子報警系統和父報警系統相繼報警，同時(shí)電腦報警系統軟件彈出對話(huà)框顯示“有人進(jìn)入”。提示報警。
報警系統軟件運行成功，達到監控報警系統要求。
四、結論
紅外線(xiàn)報警器廣泛應用于生活之中，為人們生活安全提供保障。本文采用被動(dòng)式紅外線(xiàn)探測技術(shù)，利用熱釋電紅外傳感器作為傳感器，并設計出子報警系統和父報警系統，兩者進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，父系統和PC 機之間進(jìn)行串口通信，最終設計出來(lái)的紅外線(xiàn)報警系統，可以成功完成子系統、父系統、PC 三報警的功能，達到了系統監控報警的功能要求。
[參考文獻]
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[4] 董吉虹,白明,郎培,解峰,梁為.熱釋電紅外報警器的設計 [J].天津理工大學(xué)學(xué)報,2007.10：71~74
[5] 楊波.陳憂(yōu)先.熱釋電紅外傳感器的原理和應用[J].儀表技術(shù),2012,6:66~68.
[6] James Foxall. Visual C# 入門(mén)經(jīng)典[M].北京:人民郵電出版社,2005.
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