摘 要： 設(shè)計并制作了一款基于GSM無線網(wǎng)技術(shù)的智能家居報警器,。整個報警系統(tǒng)可以分為數(shù)據(jù)采集和無線通信兩大部分,。報警器由核心控制模塊、傳感器模塊,、GSM無線通信模塊,、報警器模塊4個模塊構(gòu)成,。本系統(tǒng)優(yōu)選AT89S52單片機作為系統(tǒng)主控模塊。采用MAX232芯片為RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口提供電平轉(zhuǎn)換,。R2OUT,、T2IN兩引腳發(fā)送和接收單片機的AT指令、短信內(nèi)容等數(shù)據(jù),，T2OUT,、R2IN兩引腳向GSM模塊傳送和接收數(shù)據(jù)。傳感器負責(zé)采集環(huán)境數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C處理,，判斷是否需要報警。該系統(tǒng)設(shè)計時加入了多個外接引腳,，可以自主增加需要的傳感器,，提高了系統(tǒng)的靈活性。
關(guān)鍵詞： AT89S52,；GSM,；傳感器；AT指令
0 引言
近年來,，不法分子入室盜竊,、搶劫的案件屢見不鮮，人民生命,、財產(chǎn)的安全已變得十分重要,。來自公安部門的調(diào)查表明，近年來,，入室搶劫和被盜現(xiàn)象呈上升趨勢,，且危害嚴(yán)重，直接經(jīng)濟和間接經(jīng)濟損失巨大,，已嚴(yán)重影響了國民經(jīng)濟的健康發(fā)展和社會的和諧穩(wěn)定,，而目前所有的安防系統(tǒng)，無非采用諸如紅外線,、有限距離無線通信,、物理防盜卡以及與公安110有線聯(lián)動等方式來解決防盜問題。但是,，由于這些系統(tǒng)或產(chǎn)品原理的局限性,，導(dǎo)致誤報警，抗干擾能力弱或管理不便,，不能及時收到報警信號,，造成了大量人力、物力以及財力的浪費。同時,，無線發(fā)射方式功率大（耗費能源）,，并且需要得到無管委的許可，對系統(tǒng)及產(chǎn)品的推廣也有一定的限制,。
鑒于此種情形,，為杜絕偷盜者的入室盜竊、搶劫行為,，更為了避免生命財產(chǎn)的危害,，本文在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)基于GSM報警的智能家居防盜報警器，用以解決長期困擾人們生活的防盜問題,。
1 總體系統(tǒng)方案
1.1 系統(tǒng)原理與組成
報警器工作原理：傳感器接收外部報警信息并將其傳送給核心處理器,，處理器對接收的報警信號進行分析和處理，處理結(jié)果通過處理器以AT指令的形式發(fā)送到GSM模塊,，GSM模塊根據(jù)AT指令將報警短息發(fā)送到設(shè)定好的手機上,。該技術(shù)克服了目前一些家居報警器在傳送距離和噪聲等方面的限制和缺點[1]。
該系統(tǒng)采用了三種報警源采集報警信息,，通過單片機控制向用戶手機發(fā)送報警信息,。當(dāng)偷竊者觸碰激光光柵的任意一條光線，光柵傳感器產(chǎn)生動作,，輸出高電平,；當(dāng)偷竊者盜開門窗時,，安裝在門窗開合邊緣處的門磁報警器動作,；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，煙霧傳感器感測到煙霧,，傳感器發(fā)生動作,。三路報警信號被送到AT89S52單片機進行處理，立刻開啟報警指示燈,，同時發(fā)出刺耳的報警聲,，高分貝報警聲能夠恫嚇偷竊者。與此同時,，單片機控制TC35 GSM模塊發(fā)送報警短信,，并可撥打預(yù)先設(shè)定好的報警電話。
系統(tǒng)主要由核心控制模塊,、電源模塊,、傳感器模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊,、報警模塊和GSM模塊組成,，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。
1.2 系統(tǒng)防盜
該系統(tǒng)內(nèi)置振動傳感器，原理圖如圖2所示,，當(dāng)盜竊者偷到該報警器時,，振動報警器會發(fā)出信號給單片機，發(fā)送報警短信到用戶手機,，并且GSM會不斷發(fā)出信號[2],，警方可以根據(jù)GSM位置信息，及時地追蹤到盜竊者,。
2 報警系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 煙霧傳感器
該系統(tǒng)采用市面上常用的煙霧報警器,。從內(nèi)在原理來說，煙霧報警器就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實現(xiàn)火災(zāi)防范的,，它是一種技術(shù)先進,、工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統(tǒng)中,，性能遠優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報警器,。
該煙霧報警器通過內(nèi)部電池供電，其電池在不更換的情況下可持續(xù)使用5年以上,。主機具有聲音報警功能,，一根信號線輸出開關(guān)量，即表示是否檢測到煙霧,。
將信號線連接至三極管時,，當(dāng)檢測到報警信息時，輸出高電平給三極管的基極,，使三極管處于導(dǎo)通的狀態(tài),，集電極接地，I/O輸入低電平,；反之,，I/O輸入高電平。因此煙霧報警為低電平觸發(fā),。
2.2 激光光柵傳感器
激光光柵是由兩邊對射的多條激光束組成的光線平面,，由于激光獨特的優(yōu)越性能，其抗干擾好,、誤報率低,，而較現(xiàn)有的紅外光柵更適應(yīng)野外環(huán)境。偷盜者只要碰到其中任意一條光線,，報警主機立刻就會發(fā)出刺耳的警報聲,，同時啟動內(nèi)置的GSM模塊，撥打預(yù)先設(shè)置的多個報警電話,，如手機,、固話,、小靈通、110等,，還可群發(fā)短消息,。激光光束的疏密、防范區(qū)域的大小以及圍欄的結(jié)構(gòu)均可根據(jù)不同的場所來設(shè)計,。電子纜線可垂直或者水平安裝,，從而提供一個更廣闊的保護屏障，防止入侵者挖掘或攀爬,。系統(tǒng)設(shè)計了交,、直流雙電源供電，平時由市電供電,，當(dāng)遇停電或遭到破壞時,，內(nèi)置的蓄電池依然能使系統(tǒng)處于正常警戒狀態(tài)。
激光光柵一端可發(fā)射激光,，另一端接收激光,。當(dāng)另一端接收到激光時，接收端輸出低電平,；未接收到激光時,，接收端輸出高電平。接收端輸出低電平時,，三極管不導(dǎo)通,，集電極接Vcc，I/O口接收高電平,。接收端輸出高電平時,，三極管導(dǎo)通，集電極接地,，I/O口接收低電平,。因此激光光柵傳感器為低電平觸發(fā)報警,。
2.3 門磁傳感器
門磁報警器主要由開關(guān)和磁鐵兩部分組成,，開關(guān)部分由磁簧開關(guān)經(jīng)引線連接，定型封裝而成,；磁鐵部分由對應(yīng)的磁場強度的磁鐵封裝于塑膠或合金殼體內(nèi),。當(dāng)兩者分開或接近至一定距離后，引起開關(guān)的開斷從而感應(yīng)物體位置的變化,。門磁報警器廣泛應(yīng)用于城市安防,、銀行、電信,、電力,、司法,、小區(qū)、工廠,、公司,、學(xué)校、家庭,、別墅,、倉庫等眾多領(lǐng)域門窗安裝使用。
門磁報警器輸出為短路或開路狀態(tài),，所以可以通過輸出信號來控制三極管的通斷,。
將兩根信號線分別連接三極管基極和發(fā)射極（發(fā)射極接地）。當(dāng)門磁裝置靠近時,，輸出為短路,，此時基極發(fā)射極短接，基極接地,，三極管不導(dǎo)通,，集電極接Vcc，I/O輸入為高電平,。當(dāng)門磁遠離時,，輸出為斷路，此時基極通過電阻接Vcc,，基極高電平,，三極管導(dǎo)通，集電極接地,，I/O口輸入為低電平,。因此門磁報警器是低電平觸發(fā)報警。
2.4 聲光報警模塊與單片機接口電路
電源指示燈連接AT89S52單片機的P1.0口,，報警喇叭接P1.1口,。在軟件設(shè)計中，初始化狀態(tài)為P1.0=0,、P1.1=1,，即上電后電源指示燈亮，繼電器斷開,，報警喇叭不鳴響,；當(dāng)完成對GSM模塊初始化后，寫P1.0=1,，此時電源指示燈滅,，表示進入監(jiān)控狀態(tài)；當(dāng)有報警信號產(chǎn)生時,，寫P1.1=0,，三極管Q1導(dǎo)通,，繼電器吸合，完成低電平驅(qū)動報警,。圖3為聲光報警模塊與單片機接口電路,。
2.5 傳感器與單片機的接口電路
圖4為傳感器與單片機的接口電路。激光光柵傳感模塊接單片機AT89S52的P3.5口,，當(dāng)此激光被切斷時,，傳感器輸出高電平，三極管導(dǎo)通,，P3.5口接收低電平,，單片機收到報警信號；同時P3.4口控制繼電器閉合,，斷開激光光柵的供電,，以保護眼睛。
門磁傳感器模塊接單片機的P3.7口,，當(dāng)門磁打開時,，門磁傳感器斷路，三極管導(dǎo)通,，P3.7口接收低電平,，單片機收到報警信號。
煙霧報警器模塊接單片機的P3.3口,，當(dāng)檢測到煙霧時,，三極管導(dǎo)通，P3.3口接收低電平,，單片機收到報警信號,。
2.6 GSM模塊與單片機接口
TC35模塊是西門子公司生產(chǎn)的一款工業(yè)級別無線通信模塊，支持收發(fā)中文短信息,。該模塊由6個部分組成,，包括：供電模塊、閃存,、ZIF連接器和天線接口等,。TC35模塊的核心處理器主要針對GSM終端的語音、數(shù)據(jù)信號的處理,，涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有模擬和數(shù)字功能[2],。GSM系統(tǒng)是目前基于時分多址技術(shù)的移動通信體制中比較成熟、完善,、應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)[3]。
本設(shè)計中的TC35模塊是一款雙頻900/1 800 MHz高度集成的GSM模塊,。TC35 GSM模塊設(shè)計緊湊,，集成度高,，可以大幅縮減產(chǎn)品尺寸[4]。同時,，它與GSM2/2兼容,、雙頻、RS232數(shù)據(jù)接口,，為用戶提供了標(biāo)準(zhǔn)的AT指令接口,，使用方便可靠，成本適中,。圖5為GSM模塊與單片機接口電路,。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
3.1 軟件流程
該報警系統(tǒng)整體軟件設(shè)計流程如圖6所示。
GSM子系統(tǒng)的實現(xiàn)原理是通過單片機向GSM模塊發(fā)送AT指令,，AT指令集包含了對短息和語音通話的控制,，利用RS232串口，單片機向GSM模塊發(fā)送一系列AT指令,，實現(xiàn)控制手機接收報警短息和電話的功能,。
3.2 部分源代碼
#include "Includes.h"
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar*pt=NULL；
sbit P1_0=P1^0,；
sbit P1_1=P1^1,；
sbit P3_7=P3^7；
sbit P3_4=P3^4,；
sbit P3_5=P3^5,；
sbit P3_3=P3^3；
void main（void）
{
int t=1,，p=1,；
memset（aa，0,，MAXCHAR）,；
Ini_UART（）； //串口初始化
Print_Str（"uart ok\r\n"）,；
Delay_Xms（100）,；
/*I/O口初始化*/
P1_0=0；//系統(tǒng)上電后電源指示燈亮
P1_1=1,；//當(dāng)有報警時置低電平
P3_7=1,；//接振動傳感器
P3_4=1；
Delay_Xms（100）,；
AT（）,；//GSM模塊初始化
P1_0=1；
//GSM初始化后,，電源指示燈關(guān)閉,，表示進入監(jiān)控狀態(tài)
//循環(huán)掃描I/O口,，檢測是否有報警信號
while（1）
{
……
}
}
4 結(jié)論
本文所介紹的系統(tǒng)通過煙霧傳感器、門磁傳感器,、激光光柵,、單片機系統(tǒng)等完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和分析的過程，一旦接收到報警信號,，將通過系統(tǒng)中的GSM模塊發(fā)送報警短信到用戶手機,，并可撥打提前設(shè)置好的手機號碼。當(dāng)系統(tǒng)被盜時,，內(nèi)置的振動傳感器將檢測到信號,，單片機同時控制GSM模塊不斷發(fā)送信號，便于警方找到系統(tǒng),。經(jīng)使用證明,，該系統(tǒng)的抗干擾能力強、誤判率低,，并且性能可靠,。
參考文獻
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