摘  要： 針對目前市場上家用報警系統(tǒng)的不足,，將GSM/GPRS模塊和單片機,、攝像頭模塊及語音模塊有機地結(jié)合起來，完成單片機與GSM/GPRS模塊的通信并完成與攝像頭模塊的通信,，從而設(shè)計出功能強大的家庭網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng),，通過實際的測試和工程應用表明，該系統(tǒng)在滿足成本的前提下,，可以實現(xiàn)遠程防盜報警功能,，在現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域內(nèi)，可以達到控制的要求,，應用前景非常廣泛,。
關(guān)鍵詞： GSM；家用報警,；遠程防盜

    目前市場上家用報警系統(tǒng)多數(shù)是通過電話線實現(xiàn)報警功能的,，當電話線被惡意剪斷時，系統(tǒng)就會失去報警功能,。針對此問題,，將移動通信技術(shù)引入本系統(tǒng)設(shè)計中，避免了此類問題的發(fā)生,，依據(jù)性價比及實際功能要求,，本系統(tǒng)采用單片機及移動通信技術(shù)進行總體方案的設(shè)計。把GSM/GPRS模塊和單片機,、攝像頭模塊及語音模塊有機地結(jié)合起來,，完成單片機與GSM/GPRS模塊的通信及與攝像頭模塊的通信，設(shè)計出功能強大的家庭網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng),。
1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計
    系統(tǒng)中的移動通信模塊采用廣州譜泰科技有限公司的PT39I模塊,。外圍電路自行設(shè)計，通過單片機的RS232串口與移動通信模塊進行連接,。根據(jù)性價比以及系統(tǒng)的實際功能要求等,，系統(tǒng)采用STC89C58單片機作為控制器，通過STC89C58標準的全雙工串口與移動通信模塊進行通信,。首先將傳感器采集到的報警信號發(fā)送至單片機,，單片機通過判斷,，發(fā)送控制指令到通信模塊，通信模塊接到指令后調(diào)用設(shè)計好的報警短信息,，利用GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶手機,，實現(xiàn)報警功能[1]。用戶接到報警的短信息后,，可以回復短信息到報警系統(tǒng),，系統(tǒng)根據(jù)用戶回復的短信息內(nèi)容進行相應的判斷，從而發(fā)出相應的防盜指令給控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu),。使用STC89C58單片機作為控制中心,，配有警情采集模塊、移動通信模塊,、報警模塊,、執(zhí)行機構(gòu)、攝像頭,、語音等模塊,。系統(tǒng)總體硬件框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件組成模塊
2.1 PT39I模塊
     PT39I是一款非常典型的無線通信GSM模塊,，可以快速,、安全、可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)功能,、語音功能,、短消息服務(wù)功能和傳真功能[2]。工作電壓為3.4 V~4.3 V,實際使用中建議的電壓值為3.8 V~4.0 V,。工作在900 MHz和1 800 MHz以及1 900 MHz三個頻段,，所在頻段功耗分別為2 W（900 MHz）和1W(1 800 MHz和1 900 MHz)。
    圖2中恒壓芯片為LM2941S,，根據(jù)PT39I的電氣規(guī)范可知其允許的電壓范圍為3.4 V~4.3 V,，因此可以將單片機的IO引腳直接接在PT39I模塊上ZIF連接器的15腳上，啟動模塊需要加載一個至少100 ms的低電平信號,。通過延時的方法實現(xiàn)PT39I模塊的啟動,。

2.2 單片機選型
    在設(shè)計時經(jīng)過綜合分析，需要一款內(nèi)存較大的單片機,，因此選中STC89C58,，內(nèi)存為1 KB RAM空間，32 KB ROM空間,。設(shè)計時劃分了201個短信數(shù)據(jù)交換空間,，206個彩信數(shù)據(jù)交換空間。采用22.118 4 MHz的晶振頻率有兩個原因,，一是匹配波特率,，二是提高單片機數(shù)據(jù)的處理速度,。
2.3 SIM卡電路設(shè)計
     SIM卡是帶有微處理器的芯片，內(nèi)含5個模塊,，每個模塊對應一個功能：CPU,程序存儲器ROM,、工作存儲器RAM、數(shù)據(jù)存儲器EEPROM和串行通信單元,，這5個模塊被集成在一塊集成電路中。因此SIM卡在與手機連接時,，最少需要5個連接線：電源(VCC),、時鐘(CLK)、數(shù)據(jù)I/O口(Data),、復位(RST),、接地端(GND)。如圖3所示,。

2.4 攝像頭模塊
    選擇GXT-M201攝像頭,，它可以直接輸出JPEG格式，便于GMS/GPRS模塊發(fā)送彩信,。
2.5 語音電路設(shè)計
     語音合成芯片采用科大訊飛公司生產(chǎn)的XF-S3111,，該芯片內(nèi)嵌多種合成方式。且體積較小,，使用方便,，主要是面向中低端應用，符合本系統(tǒng)的成本要求,。本系統(tǒng)中需要使用其提示音合成的功能,。
    將單片機的P32連接到語音的TXD引腳上，單片機用模擬串口的方式將數(shù)據(jù)傳給語音芯片,。RST 與單片機的P15相連,，在本系統(tǒng)中對GB2312和Unicode格式編碼的信息進行報讀。在完成一種語音的播報后就進行模塊重啟,，此時就用到芯片的復位信號,。這樣方便另一種語音的播報。該芯片采用3.3 V電源供電,，原理圖中J2為3.3 V穩(wěn)壓芯片,。8腳為模擬音頻信號輸出點，接音頻放大電路[3],。
2.6 單片機與GSM模塊通信電路設(shè)計
    74LS04內(nèi)部有6個反相器,，圖4只用到其中的4個。在該電路的設(shè)計中利用其驅(qū)動作用[4],，保證單片機與GSM模塊間的通信數(shù)據(jù)不丟失,。在實際應用過程中做過相關(guān)的調(diào)試,，沒有該驅(qū)動模塊時通信數(shù)據(jù)是亂碼，加入該器件通信數(shù)據(jù)正常,，通信過程準確無誤,。原理圖如圖4所示：1TXD 、1RXD分別連接單片機的TXD和RXD,，74LS04的13和4腳分別連接ZIF40的RXD0(18)和TXD0(19),。這樣的連接使信號得到了放大，增強了傳輸過程中的驅(qū)動能力,。

2.7存儲電路設(shè)計
    在由單片機控制的儀器儀表,、家用電器、工業(yè)監(jiān)控等系統(tǒng)中,，對某些狀態(tài)參數(shù),，不僅要求能夠在線修改，而且斷電后能保持,，以備上電后恢復系統(tǒng)的初始狀態(tài),。為此選用24系列串行EEPROM的產(chǎn)品。同時由于系統(tǒng)要對特定用戶報警,，要求能對其身份進行有效的識別,，而這種信息在一個相對的時間里是固定不變的，所以要對其進行保存而且要保證隨時能夠改寫[5],。對本系統(tǒng)即手機報警系統(tǒng)來說需要保存的信息有：用戶自己的手機號碼,、報警時約定的報警密碼、家庭的地址,、家庭其他用戶的號碼等相關(guān)信息,。這幾個信息的內(nèi)容相對簡單，因此使用EXEL產(chǎn)品中的24C02完全能夠達到要求,。但是24C02和其他24CXX系列比較有一點特殊,，其按頁寫方式寫入數(shù)據(jù)時最大只能是8 B，這次設(shè)計中選用的是EXEL公司的24C02,其最大頁寫一次只能是4 B,。所以在編程中采用字節(jié)寫入方式,。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    系統(tǒng)工作過程簡介：當系統(tǒng)獲得傳感器信號時，單片機系統(tǒng)首先檢查當前狀態(tài)是否為設(shè)防狀態(tài),。如果是,則單片機系統(tǒng)通過GSM發(fā)送一條短信給用戶,，用戶獲得信息后可以發(fā)送控制命令。在異常狀態(tài)下有“0 拍照”,、“1監(jiān)聽”,、“2撥打小區(qū)電話”幾條指令可用。當用戶發(fā)送“0拍照”時，首先從存儲器中提取用戶號碼與收到短信中的電話號碼進行比對,，校驗成功后單片機就會發(fā)起對攝像頭的通信并完成拍照與上傳數(shù)據(jù),。之后通過GPRS模塊將照片發(fā)送至用戶的手機上。當用戶發(fā)送“1監(jiān)聽”時,，單片機首先從存儲器區(qū)中提取電話號碼并撥打該號碼,。用戶接聽電話后，就可以監(jiān)聽家中的安全狀況,。當用戶發(fā)送“2撥打小區(qū)電話”時,，系統(tǒng)將會自動從存儲器中提取小區(qū)保安的電話號碼并撥打保安電話。每完成一次操作,語音電路都會根據(jù)操作的內(nèi)容提示用戶操作的結(jié)果,。系統(tǒng)軟件工作流程圖如圖5所示,。

    利用串口助手可以對PT39I進行測試和操作，也可以用來分析理解AT指令協(xié)議,，為軟件編程做準備,。在此基礎(chǔ)上可以在單片機上開發(fā)程序,通過串口對無線通信模塊進行控制,，達到實現(xiàn)用單片機控制收發(fā)短消息的功能[6],。使用PT39I收發(fā)短消息，用戶必須準備一張已開通的SIM卡,，并將其插入PT39I的SIM卡座中,。使用PC配合PT39I收發(fā)短消息，使用時需開啟PT39I電源,，通過串行數(shù)據(jù)線連接到PC機,并在PC端安裝串口讀寫軟件,，例如超級終端、Telix等,，通過終端軟件發(fā)送AT命令,，察看返回的數(shù)據(jù)是否正確。
    系統(tǒng)的測試,、啟動,、初始化完成后，用戶可以發(fā)送“拍照”到系統(tǒng)的號碼,。發(fā)送短信后等待約1 min,。用戶會收到一條彩信，打開瀏覽,，是系統(tǒng)抓拍的照片,。有一點需要說明，系統(tǒng)攝像頭抓拍的照片為收到用戶短信后2 s左右,，但是數(shù)據(jù)傳輸時間較長,。具體傳輸時間由照片的大小和串口的通信速率決定。在系統(tǒng)收到用戶發(fā)送的拍照命令后，系統(tǒng)要完成主控制器對攝像頭模塊的同步與設(shè)置,。
    本文的創(chuàng)新點在于通過軟,、硬件結(jié)合的方式，設(shè)計了一種基于STC89C58和GSM網(wǎng)絡(luò)的家庭網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng),，該防盜報警系統(tǒng)已經(jīng)投入實際運用,，運行良好，有一定的實用價值,。傳統(tǒng)的報警產(chǎn)品雖然種類眾多,，但它們大都是當有非法入侵或盜竊行為時，只會立即發(fā)出聲,、光,、電等報警信號報警，本文報警系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程報警防盜功能,。另外,，此類報警系統(tǒng)只要稍加改動，就可應用到汽車防盜,、倉庫防盜等多個方面,。所以把GSM應用在遠程控制系統(tǒng)中的前景非常廣泛。
參考文獻
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