基于單片機及GSM模塊的防盜報警系統(tǒng)研究

李振杰　沈進(jìn)　劉毛　王亞偉　張丹　馬怡恬

摘 要：文章所研究的防盜報警系統(tǒng)是以飛思卡爾半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的32位單片機K60為核心處理器，依靠紅外傳感器和煙霧傳感器進(jìn)行檢測，可以實現(xiàn)當(dāng)有人非法入侵或出現(xiàn)火情時，以短信息方式將相關(guān)情況發(fā)送到用戶的手機，保證了用戶的家庭財產(chǎn)安全，并且該系統(tǒng)可靠性好，適應(yīng)能力強。

關(guān)鍵詞：K60；GSM通信模塊；煙霧傳感器；短消息

隨著社會的進(jìn)步發(fā)展，家庭的安全也越發(fā)的重要，防盜防火越來越被家庭重視，基于單片機的防盜系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，從根本上解決了現(xiàn)在家庭面臨的防盜防火問題，有效的預(yù)防了此類事件的發(fā)生。

本次項目采用單片機最小處理模塊、傳感器模塊、GSM無線通信模塊、藍(lán)牙模塊等進(jìn)行，在傳感器檢測到非正常信號時進(jìn)行短消息報警?；趩纹瑱C的防盜報警系統(tǒng)包括了GSM無線通信技術(shù)、傳感器的應(yīng)用、藍(lán)牙的應(yīng)用和單片機的應(yīng)用等眾多知識。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。電源模塊為整個系統(tǒng)供電，K60主控芯片自傳感器采集到相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后觸發(fā)相應(yīng)的任務(wù)，有警報時經(jīng)過GSM模塊發(fā)出短消息通知用戶，液晶模塊可以結(jié)合鍵盤調(diào)整相應(yīng)參數(shù)。

2 微處理器模塊

目前市場上有很多微處理器模塊，包括STC系列的單片機、飛思卡爾公司生產(chǎn)的多種型號的單片機、MSP系列的單片機和AVR系列的單片機等等，本項目在實驗過程中選擇了飛思卡爾公司生產(chǎn)的32位K60微處理器，這款芯片功能強大，外圍引腳口十分豐富，包括時鐘模塊、多用途時鐘信號發(fā)生器、系統(tǒng)集成模塊、可編程中斷定時器、通用I/O口及和中斷、UART異步串行通信、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，數(shù)據(jù)處理速度快。并且對項目后期實驗在功能擴展上帶來了巨大的方便。

3 傳感器模塊

3.1 紅外傳感器

本項目研究的課題是基于單片機的防盜報警系統(tǒng)，經(jīng)過查閱資料，紅外傳感器在這方面的應(yīng)用很廣泛。當(dāng)有東西擋住它的紅外感應(yīng)時，紅外對管設(shè)備被觸發(fā)，這樣就可以檢測到是否有人闖入。市場上也有多種型號的紅外傳感器，本項目采用了紅外線對射傳感器，這種傳感器的優(yōu)點就是利用多光束綜合判斷，減少誤報虛報的可能性。用戶可以把傳感器放在門窗等比較隱蔽的位置，用戶在夜晚的正?；顒硬粫艿接绊懀@樣白天和晚上都能實現(xiàn)有效的防盜。

3.2 煙霧傳感器

在有明火出現(xiàn)前大多數(shù)會有大量的濃煙產(chǎn)生，所以通過檢測煙霧的存在對家庭的安全來說是非常安全的。在經(jīng)過大量的篩選后選用離子式煙霧傳感器。這種傳感器性能穩(wěn)定可靠，被大量應(yīng)用于各種防火設(shè)施中。它的工作原理是在正常情況下自身電離產(chǎn)生正、負(fù)離子，在電場中分別向正負(fù)極移動，電流和電壓都正常，但是一旦有煙霧進(jìn)入外電離室，影響了帶電粒子的正常運動，電壓和電流就會發(fā)生改變，打破了內(nèi)外電離室之間的相互平衡。這是傳感器就會把檢測到的信號進(jìn)過AD轉(zhuǎn)換送到微處理器，這時GSM模塊就會在微處理器模塊的控制下發(fā)送報警消息給用戶[1]。煙霧傳感器原理圖見圖2。

4 GSM模塊

本項目在實驗中選用的是基于GSM的數(shù)字移動通信系統(tǒng)的通信模塊，并且是基于傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器和GSM無線移動系統(tǒng)的結(jié)合的無線調(diào)制解調(diào)器。由于采用了高效的調(diào)制解調(diào)器、交織均衡、通信編碼等技術(shù)，模塊具有頻譜率高、頻率重復(fù)利用率高，容量大，安全性高等特點。模塊安裝上SIM卡之后，可以實現(xiàn)漫游的功能。該模塊是通過串行通信接口支持AT命令，直接通過AT命令實現(xiàn)簡單短消息的發(fā)送和接收、查詢和管理，而且它還支持PDU模式和文本格式的短消息[2]。

5 其它相關(guān)模塊

本項目人機界面采用12864液晶鍵盤模塊，外圍傳感器采集信息后，利用 LCD 液晶顯示電路顯示出傳感器測量出的值，可以通過按鍵設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值和按鍵進(jìn)行上下翻頁，上下調(diào)值，按鍵也可以對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，比如更改用戶手機號等等，帶來很多方便，避免了每次抄寫程序。清晰反應(yīng)當(dāng)前各種被檢測物質(zhì)的狀況，并且在發(fā)生報警，保證第一時間采取簡單的防范措施。方便識別報警的類型，采取不同應(yīng)急措施。

6 系統(tǒng)的程序設(shè)計

系統(tǒng)主程序流程圖如圖3 所示。

系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)自動進(jìn)行初始化，各模塊正常進(jìn)行工作，將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后顯示在液晶屏上，通過微處理器處理后是否有異常信號產(chǎn)生，控制GSM無線通信模塊是否報警。

7 結(jié)束語

經(jīng)過長期的實驗，對程序和硬件優(yōu)化，防盜報警系統(tǒng)達(dá)到了理想的狀態(tài)，經(jīng)過反復(fù)測試可以實現(xiàn)普通家庭的防火防盜，而且能夠以中文短信的方式很快的把情況發(fā)送到用戶的手機上，確保用戶的家庭成員的人生安全和財產(chǎn)安全。項目的還存在可以增強的地方，比如加入攝像頭，可以時刻把監(jiān)控畫面?zhèn)鬏數(shù)轿覀兊氖謾C上，掌握家庭里的一切，這是后期努力的方向。

參考文獻(xiàn)

[1]趙志亮，劉斌勝.基于傳感器技術(shù)的探測報警裝置淺析[J].山西科技，2010，25（3）：71.

[2]張敬普，李永明.基于GSM短信通訊的家居智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子設(shè)計工程，2011（21）：97-107.