武漢晴川學院電子信息與機電工程學院 汪 鑫 沈 琪 羅雪姣

基于GSM短消息的家庭防盜系統(tǒng)設計

武漢晴川學院電子信息與機電工程學院 汪 鑫 沈 琪 羅雪姣

本文設計了一種由短信息平臺搭建的居民家庭防盜系統(tǒng)。系統(tǒng)總體由紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關的控制管理軟件組成。當系統(tǒng)設置為外出模式，紅外傳感器開始工作。當感應到有人的存在，會將接收到人體產(chǎn)生的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過控制核心發(fā)出的信號使得報警器報警鳴笛，并通過GSM網(wǎng)絡發(fā)出短消息到戶主手機中。

家庭防盜；紅外檢測；報警器；GSM

1.引言

隨著智能家居的興起，以及人們對財產(chǎn)的危機意識加強，家庭防盜系統(tǒng)已經(jīng)成為越來越多家庭的必備選擇。在國外，安防行業(yè)已經(jīng)發(fā)展為一個集眾多頂級技術和管理體系為一體的綜合型行業(yè)。本文以單個家庭為模本，設計了一個簡單有效的智能防盜系統(tǒng)，可以隨時進行房屋監(jiān)控，保障財產(chǎn)安全。

2.系統(tǒng)總體設計電路

基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)可以分為三個部分。第一部分為數(shù)據(jù)采集模塊，主要是通過紅外傳感器來進行外部信息數(shù)據(jù)的采集。第二部分為控制部分，采用89C52單片機來控制整個系統(tǒng)的運行。第三部分是GSM短信報警模塊，當傳感器探測到有人進入，會將報警信息發(fā)送到戶主手機上。電路結(jié)構(gòu)可分為：熱釋電紅外傳感器、微處理器控制電路、GSM短信模塊和相關的控制和管理軟件[1]。系統(tǒng)可以實現(xiàn)完整的用戶終端信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳輸和短信報警功能[2]。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

整個系統(tǒng)在軟件控制系統(tǒng)下工作，通過熱釋電型紅外傳感器探測到了小偷賽發(fā)出來的熱輻射，將它轉(zhuǎn)成不強的模擬信號。然后通過濾波電路將這個信號進行濾波處理、再通過運放電路、比較電路。把高電平信號傳送到MCU，由MCU來決定是否需要發(fā)送報警信號。如果需要報警，就會產(chǎn)生觸發(fā)脈沖給戶主發(fā)短信通知。當報警延時10S自動提升一段時間后，也可手動重置報警信號，報警后消除。

圖1　總體設計框圖

3.硬件電路設計

3.1紅外探測信號輸入電路

在數(shù)據(jù)的采集部分，搭建了一個集成紅外接收器。接收器內(nèi)置了一個紅外傳感器，能夠檢測屋內(nèi)熱度的變化，籍熱取出電阻值的變化。當屋內(nèi)沒有動靜時，紅外接收器會輸出高電平，當紅外探測器檢測到有變化時，接收器會接收到一個紅外信號，并且會根據(jù)紅外信號的數(shù)據(jù)波形輸出負脈沖數(shù)據(jù)信號[3]。由于輸出的數(shù)據(jù)信號功率較小，需要進行放大后才能輸入到單片機。因此在接收器外接了兩級放大電路，第一級放大電路采用小信號放大電路，對檢測到的紅外信號進行一級放大，輸出信號接入到第二級放大電路，最后輸出信號到單片機。兩級放大電路如圖2、圖3所示。

圖2　第一級放大電路

圖3　第二級放大電路

放大之后的數(shù)據(jù)信號輸入到89C52單片機的數(shù)據(jù)口 ，該口還可以作為外部中斷的輸出口。利用該口的外部中斷功能，當檢測到紅外線信號輸入進來，數(shù)據(jù)電平被拉低，單片機會暫停當前正在運行的工作進程，轉(zhuǎn)去接收、處理紅外信號。這里采用的是常用的信號輸入電路。電路如圖4所示。

圖4　信號輸入電路

圖5　時鐘電路

3.2時鐘電路的設計

電路中的晶振采用石英晶體震蕩器。它是一種精度很高的振蕩器，具有很好的頻率穩(wěn)定性。通過石英晶體震蕩器可以產(chǎn)生穩(wěn)定的基準頻率。石英晶體振蕩器具有較強的抗干擾能力，能夠很好的控制電路中的頻率準確性通過基準頻率。在設計中，通過晶振產(chǎn)生振蕩電流，然后向單片機控制芯片發(fā)出時鐘信號。具體時鐘電路如圖5所示。

3.3復位電路的設計

當報警接收后，需要進行系統(tǒng)復位，是其再起回到初始的監(jiān)測狀態(tài)。當單片機的RST引腳接收到高電平時，即可實現(xiàn)系統(tǒng)復位。因為本系統(tǒng)設計考慮到該系統(tǒng)比較重要，所以除了采用上電復位的方式外，還有按鈕復位方式備用，以防止系統(tǒng)死機時能進行手動復位[4]。當按下按鍵，電容處于短路，會釋放所有的電能，電阻兩端的電壓增加，RST就會接收到高電平信號實現(xiàn)系統(tǒng)復位。圖6為復位電路。

圖6　復位電路圖

3.4TC35短信模塊

TC35是西門子公司推出的一款無線通信模塊，可以快速實現(xiàn)語音、短消息等數(shù)據(jù)傳輸。TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成[6]。作為TC35的核心，基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，可以很好的完成短消息發(fā)送，結(jié)合SIM卡，由單片機控制報警單元，可以很好的完成GSM短消息傳送的工作。

4.軟件設計

4.1主程序設計

整個防盜系統(tǒng)由兩大部分組成：硬件電路與軟件電路。硬件電路能通過相關電路檢測到異常信號并將信號送到單片機。軟件電路會通過相關指令對信號進行處理并作出下一步判斷。軟件主程序是整個控制系統(tǒng)的核心，它會對輸入的信號進行大量的測量、計算，并在相關儀器設備上進行顯示[5]。此同時，控制晶體管的導通和關斷時間，驅(qū)動TC35短信模塊，對預定好的戶主手機號發(fā)送報警信息。并輸出高電平信號使發(fā)光二極管發(fā)光。主程序流程圖如圖7所示。

圖7　主程序流程圖

圖8　中斷程序流程圖

4.2中斷服務程序

中斷服務程序是整個軟件系統(tǒng)中重要的組成部分。當紅外傳感器裝置檢測到有人入侵，發(fā)出脈沖信號時，中斷源立刻就會發(fā)出中斷請求，經(jīng)過內(nèi)部微控制器處理，驅(qū)使短信模塊啟動報警電路報警。報警10秒后系統(tǒng)自動停止報警，然后啟動周期工作程序，檢測是否有下一個觸發(fā)信號，等待報警，使報警變?yōu)檫B續(xù)運行[7]。同時，可中斷報警持續(xù)時間未達10秒，可以進場按鍵手動停止短信報警。整個中斷服務程序的日常工作流程圖，如圖8所示。

5.結(jié)論

經(jīng)過測試，該系統(tǒng)能夠通過紅外人體感應器有效感應是否有人進入，當有人進入后能夠及時感應并發(fā)出報警，并將屋內(nèi)有人進入情況通過短信發(fā)送到手機端。

[1]蔡曉艷,田凱,王照平.基于GSM短信模塊的家庭防盜報警電路的設計[J].實驗科學與技術,2015(3):20-22.

[2]洪家軍,蔣紅飛.基于GSM短信的倉庫監(jiān)控報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].莆田學院學報,2014(2):78-81.

[3]曲金鵬,丁開云,凌志浩.一種適用于智能儀表監(jiān)控的紅外通信技術[C].全國先進控制技術與儀表裝置應用學術交流會議和全國自動化產(chǎn)品及自控系統(tǒng)市場戰(zhàn)略論壇,2003.

[4]康華光,陳大欽,張林.電子技術基礎模擬部分第五版[M].北京:高等教育出版社,2005.

[5]賈國材,姚琳,林福宏等.基于GPRS的家庭防盜報警系統(tǒng)設計[J].成都信息工程學院學報,2013(5):474-480.

[6]常書惠基于單片機控制的智能家居控制系統(tǒng)[J].電子商務,2012(9): 68-69.

[7]杜永峰.基于單片機的紅外報警系統(tǒng)[J].電子世界,2014(7):41-42.

汪鑫（1988—），女，碩士，助教，主要研究方向：圖像處理、模式識別。