一种家庭智能防盗报警系统的设计
摘要：家庭智能防盗报警系统能够为人们提供安全、智能的居住环境，对其设
计展开探讨具有十分重要的意义。
本文设计了一种家庭智能防盗报警系统，并对
其硬件和软件的设计展开了详细的介绍，以期能为类似系统设计提供借鉴。
关键词：智能防盗报警系统；硬件；软件；设计
随着我国社会经济的快速发展，人们的生活水平日益提高，对居住环境的安
全性要求越来越高，对家庭智能防盗报警系统也越来越重视。
当前电子信息技术
及通信技术的不断进步，为家庭防盗报警系统的智能化提供了有力的技术支持。
基于此，笔者对一种家庭智能防盗报警系统的设计进行了介绍。
1.系统整体设计
系统采用模块化设计方法，系统模块包括嵌入式控制系统、图像视频采集系统、数据存储系统、人体入侵感应系统、语音报警系统、智能终端、SIM900A 交
互通信系统等. 各部分的系统构成如下：
（1）嵌入式控制系统由STM32F103ZET6 中央处理器构成；
（2）图像视频采集系统由摄像头OV7670 采集模块、音频集成功放模块、GSM 模块构成；
（3）人体入侵感应系统由红外探测模块、微波多普勒传感器构成；
（4）语音报警系统由ATK-SIM900A 模块、蜂鸣器模块构成；
（5）数据存储系统由W25Q128FV 存储芯片构成；
（6）SIM900A 交互系统由SIM900A 模块构成，智能系统利用此模块可以与房主预置的手机号码通信.智能防盗系统的整体框图如图1 所示.
图像采集系统是采集当前的图像信息，考虑到SIM900A 通信方式传输图片信息时，很费流量，图像信息平时存储在数据存储模块中，存储信息以图片为主，所以只
有当入侵者已经进入房屋时，才会将采集到的清晰图片通过GSM 方式传送到房主的手机上，可以有效避免外部人员的无意损坏.人体入侵感应系统安装在窗户的边沿，有人试图翻越窗户时，会切割红外线，阻挡红外信息传递，系统会拨打预留
的房主手机号码，实现实时语音通信.数据存储系统主要用来存储摄像头采集的图
像信息，当信息量超过当前容量时，会自动的覆盖较远的存储信息，保持内部存
储信息的时效性.
图1 防盗系统的整体框图
语音报警系统会建立房主的手机和监控地的通信桥梁，类似两个人打电话，
相互通信，起到威慑的作用.系统采用GSM 卡进行通信，它是系统家庭智能防盗
报警系统的特色和创新之处，通过和外围的电路配合使用，能够全面的保护家庭
的财产.智能移动终端通常是指能插GSM 卡的移动终端设备.辅助电路包括光敏探
测电路、5V 电压转换3.3V 电路，嵌入式系统保护电路等一系列在外围起辅助作
用的电路.
2.系统硬件设计
下位机的硬件系统基于高性能的STM32F103处理器和嵌入式的实时操作系统
控制的，上位机主要是手机或者手持式嵌入式处理系统.信息交流的方式以GSM
的通信为主. 在下位机操作系统中可以随时浏览存储信息和进行各种操作.
2.1 SIM900A 通信及语音报警模块
ATK-SIM900A 是ALIENTEK 推出的一款高性能工业级GSM/GPRS 模块，提供包
括语音、短信和GPRS 数据传输等功能.GSM 模块传输引脚TX、RX，采用串口通信的方式与嵌入式系统连接，同时GSM 通信内容通过音频功放芯片LM386 放大，电路如图2 所示.GSM 模块利用TX9 和RX10 引脚接收无线信号，微弱信号与
LM386 的正向输入端相连，将信号进行功率放大，通过喇叭传递声音信息.
图2 通信及语音报警电路
图3 摄像头采集电路
2.2 摄像头OV7670 采集模块
OV7670 图像传感器可以输出各种分辨率的8位数据，包括整帧信号图像、子采样图像、取窗口图像.用户可以根据需要控制输出图像质量、数据格式和传输方式.通过SCCB 接口编程，软件可以对摄像头采集的图像进行伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等参量的调节.它通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等，提高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像.图3 是摄像头采集电路的连接方式. 系统正常情况以采集图片信息为主，在必要的时候可以利用摄像头录像，但是能存取得时间很短.
2.3 微波多普勒探测
微波多普勒传感器应用了主动探测技术，对前方扇形区域内的移动体探测效果较好，避免了红外探头的耐候性差、近距离、平行对射分布等缺点.同时，在微波多普勒传感器输入输出信号中，还含有移动体的速度、强度等有效信息，在软件处理时可以用来提高报警器的抗干扰和防漏报的能力.微波多普勒传感器探测的信号微弱，通常只有几毫伏，需要利用两级放大电路对相应的信号放大.系统利用LM324 运放，放到倍数为1200，在放大电路的反馈信号上要加2.2nf 电容，这样输出的效果会好些.放大的信号经过电压比较器LM393 与2.5V 的电压比较，会输出高低电平信号.有人接近，嵌入式处理器会检测到高电平信号，否则为低电平信号.微波多普勒信号的放大电路如图4 所示.
2.4 电源模块设计
控制系统需要用到5V 和3.3V 两种电压值的电源. 在调试阶段，5V 电源是由USB 接口提供，后期采用降压变压器对220V 交流电降压整流，在通过LM7805 产生，3.3V 电源利用ASM1117 稳压芯片实现，将5V 的电压转换成3.3V，在输入输出端要加一个滤波电容，转换电路如图5 所示.AMS1117 和LM7805 提供完善的过流保护和过热保护功能，确保芯片和电源系统的稳定性.
图4 微波多普勒探测电路
2.6 红外探测模块
在室内墙壁的门框或者窗户边缘安装红外传感器.红外探测主要是利用红外发射二极管发射的红外光是否被红外接收管接收，从而判断入口是否被入侵.
图7 外红探测电路图
图8 系统工作流程图
3.软件系统设计
本设计中编译软件采用MDK 5，它是美国KeilSoftware 公司出品的单片机C 语言软件开发系统.该程序设计过程主要包括红外入侵探测和微波多普勒接近式探测两种方式，在正常启动系统时，会根据入侵的程度做出不同的反应.在入侵者接近
时，只是定时采集图像信息，采集的信息存储在系统内部的存储器中.当人入侵之后，发送短信和图片信息给房主，并且实时的存储检测图像信息，房主可以根据GSM 通信方式，给与入侵者警告，如果还不行，房主会报警，并且收集入侵者图像信息，即便入侵者进入家中破坏了智能防盗控制系统，也损坏不了进入的证据.系统工作流程图如图8所示.
此系统有在家模式和离家模式等两种工作模式.每一种模式又有白天和晚上之分，他们是通过光敏元件探测光线强度自动设置.工作模式分类如图9 所示.当有人在家，可以将系统关闭，晚上会自动开启.离家模式时，白天和晚上都会开启系统.在白天离家时，需要房主主动开启，微波传感器判断客厅长时间没有人员走动时也会主动开启系统.
图9 工作模式
4.结束语
综上所述，家庭防盗报警系统的智能化能够提高系统的可靠性，有效保障人们居住环境的安全以及财产安全。
本文设计了一种家庭智能防盗报警系统，该系统具有安全可靠，稳定性强，性价比高等优点，在家庭防盗中具有一定的推广应用价值。
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