基于藍牙通訊的智能防盜系統的設計與實現

鄭玉龍　董濤　趙博　邢華　王濤

摘要：隨著我國電子工業的不斷發展，各種新型電子設備融入了人們的生活，其中包括智能防盜設備。本文設計了一款以AT89S52單片機為控制核心、藍牙為無線通訊手段并配合手機APP的智能防盜系統，可用于物品的防盜。

關鍵詞：藍牙；單片機；防盜；傳感器；手機應用

隨著電子科技的快速發展，各種新型電子設備融入了人們的生活，其中包括智能防盜設備。防盜設備是保護財產不受損失的電子產品，具有物品被盜時發出各種形式報警的功能。防盜設備可分為多種形式，本文就基于藍牙通信形式的防盜報警設備進行設計，并實現一款以單片機為控制核心，藍牙與手機APP進行通信的智能防盜設備。使用時，用戶將防盜設備安置在被保護物品內，當物品與用戶的距離超過設定范圍時，用戶的手機APP就會發出聲音和振動報警，提示用戶，與此同時，防盜設備的聲光報警系統也會啟動。

智能防盜設備可以應用于領域較廣，可以應用于旅行箱防盜、背包防盜、電腦包防盜等具有一定空間能夠安置防盜設備的場所。

一、硬件系統設計

（一）總體方案

基于藍牙通訊的智能防盜系統中包含4個模塊，分別是單片機模塊、藍牙模塊、聲光報警模塊和電源模塊。如圖1所示為系統的整體框圖，其中虛線框內為智能防盜系統，電源模塊為單片機、藍牙模塊和聲光報警模塊進行供電；單片機的功能是控制藍牙模塊與智能手機進行無線通訊；藍牙模塊的功能是與手機APP進行通訊；聲光報警模塊是防盜器的報警裝置。智能手機APP是手機內部的應用軟件，通過軟件內部的通訊協議與智能防盜系統進行通訊。

（二）電源模塊

電源模塊的作用是為智能防盜系統的控制核心模塊、聲光報警模塊和藍牙通訊模塊提供電能。本設計中，單片機、聲光報警模塊和藍牙通訊模塊的供電電壓均為+5VDC，系統外置一塊小型可充電高能鋰電池，額定電壓為7.4VDC，容量5000mAh，可以支持系統長時間運行。采用鋰電池供電另一優點是在系統電量低時可以更換，防止無電時防盜系統無法正常使用。系統的+5VDC電壓采用穩壓電路實現，如圖2所示為+5V穩壓電路原理圖。其中LM2940是+5V穩壓芯片，能夠將輸入大于5.5V的電壓穩壓為5V；C1、C2是2個電解電容，是構成穩壓電路的基本條件，并且，C2是防止后端負載突變的緩沖電容；C3和C4是使電源更加純凈的作用；LED0是電源工作指示燈，R1為限流電阻，防止LED兩端電壓過高而燒毀LED。

（三）單片機模塊

本設計中選用的單片機為AT89S52，供電電源5V。如圖3所示為最小系統電路原理圖，包含一個手動按鈕復位電路和晶體振蕩器電路，晶振頻率選擇12MHz，起振電路中的起振電容選擇為22uF。單片機是智能防盜系統的控制核心器件，本設計中單片機的功能是控制藍牙芯片、聲光報警模塊。

（四）藍牙模塊

藍牙模塊是常見的無線通訊手段之一，優點是通訊穩定、通訊質量高、傳輸速率快、成本低，其缺點是通訊范圍較小，一般通訊距離在15米以下，且距離越短，傳輸效果越好。本設計選用的是一款HC05藍牙通訊模塊，采用串行通訊協議與單片機進行連接，如圖4所示為藍牙模塊與單片機的連接原理圖。

藍牙模塊與手機連接時，在手機打開藍牙操作，隨后在智能防盜系統專用的APP中，查找防盜器的藍牙并與之連接，連接后可以設置相應屬性，包括防盜距離、防盜開關、手機警報響起形式（聲音或震動）、防盜器聲光報警形式（聲音大小、光的強度）等設置。

（五）聲光報警模塊設計

聲光報警模塊是防盜器系統內部的，其作用是當發生被盜竊等情況時，被保護物體原理用戶一定距離后，系統控制核心發出控制信號，使防盜器的喇叭發出刺耳的聲響，并且使警報器的發出強烈的燈光進行警示。如圖5所示為防盜系統內部的聲光報警系統的電路原理圖，R7和R8是上拉電阻，功能是拉高控制電平。當出現報警情況時，單片機P0.0輸出口和P0.1輸出口會發出“1”的控制信號，此時喇叭便會響起、LED會發光；若無報警情況，單片機P0.0輸出口和P0.1輸出口始終保持低電平，即發出“0”的控制信號，此時喇叭不會響起，LED燈不會亮起。

二、軟件設計

本設計中智能防盜系統的軟件設計主要是對AT89S52單片機內部程序的設計和編寫。AT89S52可以采用匯編語言和C語言進行編寫。匯編語言編程的優點是程序執行效率能高達100%，缺點是程序編寫復雜；C語言編程的優點的程序編寫簡便，缺點是執行效率不高，運行后能夠產生垃圾代碼。由于本設計中的防盜系統中多為輸入輸出接口控制和串行通信，沒有較高精度的計算問題，因此本設計采用C語言進行編程。

如圖6為系統控制的流程圖。智能防盜系統上電后，首先對單片機基礎程序進行初始化，包括I/O（Input / Output）口初始化、定時/計數器模塊初始化等，隨后進行藍牙模塊的串行通信初始化，包含藍牙模塊的內部協議程序、串行通信程序等；然后進入判斷是否觸發被盜條件，如果沒有達到報警條件，則繼續待機等候報警條件的觸發；若達到報警條件，則向手機APP發出報警信號，手機立即進入報警狀態，同時防盜系統自身也進入報警狀態，發出聲光報警，直至警報解除。

三、展望

智能防盜設備可以應用于旅行箱防盜、背包防盜、電腦包防盜等具有一定空間能夠安置防盜設備的場所，今后，可以在本設計的基礎上在智能防盜系統中增加GPS模塊，方便被盜物品的定位和找回。同時，可以將該智能防盜系統進行小型化優化，逐漸擴展至放兒童或老人走失、寵物防盜定位等領域。

參考文獻：

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