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隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，防盜報警系統已從原來(lái)的簡(jiǎn)單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的防盜報警系統的通信方式有固定電話(huà)撥號、寬帶網(wǎng)等。但是，利用固定電話(huà)撥號實(shí)現的報警器易遭受破壞并存在處于通話(huà)狀態(tài)時(shí)可能無(wú)法報警的隱患。而寬帶網(wǎng)同樣面臨著(zhù)線(xiàn)路被切斷的隱患，且不易普及。 本文提出了一種借助可靠、成熟的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，以最直觀(guān)的中文短消息或電話(huà)形式實(shí)現遠程報警和監控的智能家居報警系統，來(lái)實(shí)現家居環(huán)境的安全監控。它采用紅外傳感器進(jìn)行檢測，并配備煙霧傳感器和燃氣泄漏傳感器，可實(shí)現防火、防燃氣泄漏的作用。帶有GSM網(wǎng)絡(luò )功能的安防系統，使用戶(hù)無(wú)論身在何處，都可以通過(guò)短信設防、撤防或查詢(xún)安防系統的情況。 系統的構成及主要功能 該家庭防盜報警系統主要有GSM網(wǎng)絡(luò )模塊、紅外傳感器、燃氣泄漏傳感器、煙霧傳感器、ATmega128單片機、聲光報警器和Flash存儲器等，其系統硬件結構如圖1所示。 圖1 系統硬件結構圖 系統的前端感應器主要有防盜、防火和防煤氣泄漏等傳感器，根據需要選用并安裝在適當的地方，用于收集非法入侵和危險信號并傳送給單片機；單片機負責接收、處理感應器信號，判別是否有險情發(fā)生。單片機不斷對各種傳感器信號進(jìn)行檢測，如果檢測到高電平，系統控制GSM網(wǎng)絡(luò )模塊實(shí)現短消息報警，將報警信息通過(guò)GSM服務(wù)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到用戶(hù)手機上，同時(shí)根據需要啟動(dòng)聲光報警器發(fā)出相應的警報信號。如已實(shí)現小區聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)還會(huì )給聯(lián)網(wǎng)中心的小區保安處發(fā)送報警信息；戶(hù)主還可以通過(guò)發(fā)送短信打開(kāi)主機上的*話(huà)筒，進(jìn)一步確認家中是否發(fā)生險情。本系統能有效地達到防盜、報警的目的。 系統的硬件設計 ATmega128功能特性描述 本系統采用了Atmel公司的AVR單片機ATmega128作為控制核心。ATmega128為基于A(yíng)VR RISC結構的8位低功耗CMOS微處理器。由于其先進(jìn)的指令集以及單周期指令執行時(shí)間，ATmega128的數據吞吐率高達1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega128具有如下特點(diǎn)：128K字節的系統內可編程Flash、4K字節的EEPROM、4K字節的SRAM、53個(gè)通用I/O口線(xiàn)、32個(gè)通用工作寄存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC、4個(gè)靈活的具有比較模式和PWM功能的定時(shí)器/計數器(T/C)、兩個(gè)USART、面向字節的兩線(xiàn)接口TWI、8通道10位ADC(具有可選的可編程增益)、具有片內振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器、SPI 串行端口、I2C、與IEEE 1149.1規范兼容的JTAG測試接口，以及六種可以通過(guò)軟件選擇的省電模式。 GSM模塊的結構及通信接口 GSM模塊采用的是西門(mén)子工業(yè)級GSM模塊TC35i，它可以快速安全地實(shí)現系統方案中的短消息服務(wù)(Short Message Service)。TC35i模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、天線(xiàn)接口等六部分組成。它設計緊湊，大大縮小了產(chǎn)品體積，與GSM2／2+兼容，符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，模塊的工作電壓為3.3"4.8 V，兼容雙頻（GSM 900/GSM l800）工作，具有RS232數據通信口。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶(hù)提供標準的AT命令接口，為數據、語(yǔ)音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸。TC35i有40個(gè)引腳通過(guò)ZIF連接器引出。 由于PC機的RS232電平與TC35i的電平不匹配，TC35i的串口通訊遵循RS232標準，所以通過(guò)串口的電平轉換電路MAX232可以實(shí)現PC機與TC35i的連接通信。本系統ATmega128單片機與TC35i之間通過(guò)串行口進(jìn)行通信，ATmega128與TC35i都是TTL電平，ATmega128工作電壓范圍是2.7"5.5V，TC35i工作電壓范圍是3.3"4.8V，可以直接加電阻連接，但一般要經(jīng)接口電路連接，接口電路用7407緩沖／驅動(dòng)芯片實(shí)現，接口電路如圖2所示。 傳感器的選型及接口電路 防盜、防火、防燃氣泄漏等安防功能必須安裝相應的傳感器才能實(shí)現。對于防盜傳感器，本設計采用紅外線(xiàn)反射型傳感器。 將紅外線(xiàn)反射型傳感器安裝在門(mén)窗的兩側或通道的位置，當有人進(jìn)入時(shí)紅外線(xiàn)反射型傳感器就會(huì )檢測出來(lái)，給單片機送去高電平，啟動(dòng)防盜報警系統工作。紅外線(xiàn)反射型傳感器甚至可組成對射的檢測系統，以提高控制范圍。紅外線(xiàn)反射型傳感器與ATmega128單片機接口電路結構如圖3所示。 本設計選用半導體氣敏傳感器作為燃氣泄漏傳感器。它是利用待測氣體與半導體(主要是金屬氧化物)表面接觸時(shí)，產(chǎn)生的電導率等物性變化來(lái)檢測氣體。此外，本設計選用離子式煙霧傳感器（NIS-09C），它被廣泛運用到各種消防報警系統中，性能優(yōu)于氣敏電阻類(lèi)的火災報警器。 存儲部件介紹 為了實(shí)現對預設電話(huà)號碼的存儲、報警信息的記錄、以及對中英文字符的字模點(diǎn)陣的存儲，本系統采用了能夠保證掉電數據不丟失的片外Flash存儲器AT24C1024。該芯片是一種I2C總線(xiàn)的存儲器，和MCU的數據通信只需要兩個(gè)引腳SDA和SCL即可，和通常的并行存儲器相比，可以大大節約MCU的端口引腳資源和PCB的布線(xiàn)面積。I2C閃存同單片機接口電路如圖4所示。AT24C1024使用二線(xiàn)制協(xié)議串行總線(xiàn)（I2C總線(xiàn)）及其傳輸規約進(jìn)行雙向傳輸。 GSM短信發(fā)送原理及流程 對TC35i的操作均采用AT指令，它包含了GSM語(yǔ)音和短信息的控制。為了支持中文短信，本設計中采用PDU模式發(fā)送和接收短信，漢字采用十六進(jìn)制Unicode編碼字符。短信模塊發(fā)送短信是由AT指令控制的，發(fā)送的短信格式有兩種：文本格式和PDU格式，前者只能發(fā)送字符和字母，而后者可發(fā)送字符、字母和漢字。為使用戶(hù)方便地讀取短信內容，本文選擇采用PDU格式。發(fā)送采用8位數據位和1位停止位，無(wú)校驗位，波特率19200bps。發(fā)送短消息的基本命令如下： 1、設置短消息服務(wù)中心地址AT+CSCA="+8613753485894"（太原） 2、設置短消息發(fā)送格式（0-PDU，1-文本）AT+CMGF=1； 3、發(fā)送短消息(短消息內容為“test”)AT+CMGS="13753485896"(目的地址) >test^z 4、列出所有的短消息AT+CMGL= “ALL” 5、讀取短信息內容(Once more)，假設INDEX＝6，AT+CMGR=6 6、刪除短消息AT+CMGD= 發(fā)送短信息系統實(shí)現流程如圖5所示，首先初始化串口，利用AT指令檢查GSM模塊是否連接成功，如果成功接收單片機檢測到紅外、燃氣泄漏、煙霧等傳感器的高電平，則對相應的高電平所反應的信息按一定的編碼方式進(jìn)行編碼，再根據短信息中心號碼、接收短信息目的用戶(hù)號碼、編碼方式以及短信息有效期生產(chǎn)PDU格式數據。最后利用AT指令[AT+CMGS]來(lái)發(fā)送短信息到用戶(hù)手機上。 系統軟件的設計 系統的軟件設計采用AVR系列單片機的C語(yǔ)言編寫(xiě)，軟件部分重點(diǎn)在于對傳感器報警信號的檢測和對TC35i短信模塊的控制。系統主程序及中斷程序流程圖如圖6所示。系統首先對單片機的串口、中斷和TC35i短信模塊初始化，ATmega128單片機不斷對其余傳感器接口電路的I/O口循環(huán)進(jìn)行檢測，當檢測到有傳感器的開(kāi)關(guān)量為1（高電平）時(shí)，則說(shuō)明需要報警，開(kāi)中斷進(jìn)入中斷處理子函數，中斷處理子函數完成對相應防盜、防火、防燃氣泄漏等事件的短信息發(fā)送，同時(shí)啟動(dòng)聲光報警器。利用ATmega128通過(guò)UART0串口通信向TC35i GSM模塊發(fā)送一系列AT指令，就能實(shí)現基于GSM 的短信息SMS的收發(fā)、查尋和管理。 圖6 主程序及中斷程序流程圖 結論 本文論述了一種基于A(yíng)Tmega128和TC35i的短消息防盜報警系統的設計與實(shí)現，證明使用TC35i短消息進(jìn)行報警是完全可行的，該系統克服了傳統聲光報警的缺陷，為用戶(hù)提供了一種方便實(shí)用的家用防盜報警系統。本設計具有實(shí)現簡(jiǎn)單、成本低、適用范圍廣、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應用前景。通過(guò)對功能模塊的增加或減少以及單片機固件的修改可以制作出其他場(chǎng)合的監控防盜，比如汽車(chē)防盜、倉庫防盜液位報警等。 |
