基于STM32的红外防盗报警器

赵佳佳

(西安石油大学 测井信号与信息处理研究室，陕西 西安 710065)

基于STM32的红外防盗报警器

赵佳佳

(西安石油大学 测井信号与信息处理研究室，陕西 西安 710065)

随着社会的发展，人们的生活水平不断提高，对安防问题的关注度越来越高，因而各类防盗设备也层出不穷。本文采用热释电红外传感器，STM32单片机以及蓝牙无线通信模块设计一种红外防盗报警器。其可安装在隐蔽的环境下，对辐射红外线物体的入侵行为产生报警信号，提醒相关人员采取应急防御措施。

红外线辐射；STM32；报警信号；蓝牙无线通信

在当今经济和科技迅猛发展的大环境下，许多犯罪手段越来越智能化，入室抢劫造成财产损失和人身伤害的事例更是屡见不鲜。尤其是家里只有老人和小孩的情况下，警惕性较低，被盗几率大。传统的防盗措施是给房屋安装防盗窗、防盗门等设施，但不符合防火的要求，存在一定的安全隐患。所以，研发出科学化、智能化的防盗设备，是家居安全的有效保障。

目前，市面上主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等。可应用在其上的探测器也种类多样，有磁控开关探测器、声控探测器、振动探测器、烟感探测器、压电探测器等。我们所使用的红外探测器是一种隐蔽性强、灵敏度高、抗干扰能力强的传感器，其可以非接触的形式检测出一定范围内红外线辐射的变化。因此，可利用这一特性，研制一种价格低廉，功能可靠且小型化，适合室内安装和使用的红外防盗报警器。

1 红外传感器介绍

1.1 传感器探测方式

热释电红外传感器的探测方式主要分为两种，分别为主动式探测和被动式探测。被动式红外传感器是利用红外光敏器件将活动的生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大、处理，它的监控范围较大、可靠性高，能有效地检测出运动的生物体。主动式红外传感器是点对点的探测，探测范围受到了很大的局限性，若要对较大的空间进行探测，就必须增加探测器的数目，价格也会随之增加。因此，我们采用被动式探测方法来对外界的红外辐射变化进行探测。

1.2 热释电红外效应

热释电红外(pyroelectricinfrared，PIR)是通过目标与背景的温差来探测目标，其可探测人体所辐射出的红外光,实现探测范围内运动人体的检测。人体运动时，红外辐射将以唯一的方式影响PIR传感器的输出信号。当被测范围内红外辐射发生了变化时，它可以及时的检测到，并将这个红外辐射信号转化为电压信号输出，达到原始信号采集的目的。

热释电红外传感器内部由光学滤镜，场效应管，红外感应源(热释电元件)，偏置电阻，EMI电容等元器件组成。热释电元件的探测波长为0.2～20 μm，而光学滤镜的主要作用是允许波长在7～10 μm左右的红外线过，可将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。正常情况下，人体会发出波长在10 μm左右的红外线，当人体进入热释电红外探头的监测区域时，因人体温度与环境温度有明显差别，会产生ΔT，同时输出电压值ΔV；若无人进入检测区，或者在探头监测区域内保持静止，则环境温度没有变化，传感器就不会有输出。

用热释电元件来检测，可以有效地提高系统的灵敏度和稳定性。红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件的作用几乎无差别。因此，其自身产生的热释电效应就会相互抵消，很大程度上降低了系统自身的误差。如图1所示。

图1 红外传感器原理图

2 系统整体设计

本设计主要分为两部分，一部分是感知探测范围内红外辐射变化的红外探测模块；另一部分是对入侵行为进行报警和显示提醒的报警监控模块。红外探测模块一般安装在窗户、门或入户通道等较隐蔽的地方，其由红外探测器、单片机和无线发送模块组成，主要的工作就是检测外界红外辐射的变化，将数据发送出。报警监控模块由单片机、报警模块和无线接收模块组成，当接收到红外探测模块所发送的数据时，单片机进行分析处理，控制报警模块是否启动报警模式。其可以放置在人活动较多的范围内，以便于听到报警声音时及时采取措施。如图2所示。

图2 整体设计框图

3 系统硬件设计

3.1 红外探测模块

红外探测模块由主芯片STM32，红外感应模块HC-SR501以及蓝牙发送模块组成。基于Cortex-M3内核的STM 32F103系列处理器是新型的嵌入式微处理器，它在各方面指标上都远远优于51系列单片机，其通信和USART接口较多，时钟频率可达72 MHz，有低功耗、低成本、高性能等优点，适用于中小型研发项目。红外感应模块HC-SR501会根据检测到的外界红外辐射的变化量，而产生相应的电信号，其灵敏度高，体积小，方便我们使用。蓝牙模块选取的是主从机一体HC-05模块，具有高集成、低成本以及灵活性能强等优点。如图3所示。

图3 红外探测模块原理图

3.2 报警监控模块

报警监控模块是由主芯片STM32，声音报警模块，蓝牙接收模块和LCD显示屏组成。当蓝牙接收模块接收到红外探测模块所发送的探测信息后，将其送入主控芯片STM32进行分析计算，判断是否有入侵者进入，从而决定是否启动报警和显示提醒。如图4所示。

图4 监控模块原理图

4 系统软件设计

我们采用C语言对主控芯片进行编程。首先，红外探测系统初始化，配置串口，若有人入侵，单片机接收传感器发送的数据，并控制蓝牙模块发出，否则，继续待命；报警监控系统成功接收入侵信号后，启动声音报警，且显示屏显示“Have invaded”字样。同时，需要判断其持续时间是否为10 s，若是，则报警结束，否则，继续检测是否还接收到入侵信号。若还收到入侵信号，则继续循环上述步骤，否则，结束报警工作，继续待命，等待下一次入侵事件发生。如图5，图6所示。

图5 系统软件原理框图

图6 监控模块显示界面

5 结束语

本文设计了一种体积小、价格便宜、灵敏度高的红外防盗报警器。通过实验证明，该设备可有效地检测出人体靠近时的红外辐射，并发出报警声音，达到提醒的目的。因此，将该设备安装在家居、办公室、仓库等场所可有效降低被盗的概率，在实际生活中有着重要的意义。

[1] 程卫东，董永贵.利用热释电红外传感器探测人体运动特征[J].仪器仪表学报,2008(29):1020-1023.

[2] Tom Petruzzellis.传感器电子制作[M].北京：科学出版社，2007.

[3] 张兰红.红外无线防盗报警器的设计[J].科技信息,2011(34):274.

[4] 孙书鹰，陈志佳，寇超.新一代嵌入式微处理器STM32F103开发与应用[J].微计算机应用,2010(12):59-63.

Infrared Burglar Alarm Based on STM32

Zhao Jiajia

(TheLoggingSignalandInformationProcessingLaboratory,Xi’anShiyouUniversity,Xi’anShaanxi710065,China)

With the development of society, the people’s living standard has been improved, and more and more attention has been paid to the security problem. Therefore, all kinds of anti-theft devices are emerging endlessly. In this paper, an infrared burglar alarm is designed with the using of infrared pyroelectric sensor, STM32 microcontroller and Bluetooth wireless communication module. This alarm can be installed in a hidden environment, the alarm signals are generated for the intrusion of radiation infrared objects to remind the relevant personnel to take emergency defense measures.

infrared radiation; STM32; alarm signal; Bluetooth wireless communication

2017-01-09

赵佳佳(1993- )，女，陕西延安人，西安石油大学在读研究生，专业为信号与信息处理。

1674- 4578(2017)01- 0051- 03

TP 277

A