蔡曉艷，田 凱，王照平

(黃河科技學(xué)院 信息工程學(xué)院，鄭州 450063)

基于GSM短信模塊的家庭防盜報警電路的設(shè)計

蔡曉艷，田 凱，王照平

(黃河科技學(xué)院 信息工程學(xué)院，鄭州 450063)

介紹了基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)硬件和軟件的整體設(shè)計方案、器件選型、單元電路設(shè)計及整體電路連接。系統(tǒng)以STC公司生產(chǎn)的低功耗單片機STC12LE5A60S2為處理器，以SIMCOM公司的SIM900A模塊作為無線通信模塊，并通過紅外感應(yīng)模塊和微波傳感器模塊監(jiān)測入侵信號，當兩個模塊同時監(jiān)測到入侵信號時，系統(tǒng)通過短信向外界報警，實現(xiàn)了遠程報警功能。通過測試證明，該系統(tǒng)性能可靠、成本低，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代住宅中。

單片機；全球移動通信系統(tǒng)；雙鑒；遠程報警

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，信息化程度的不斷提高，人們對生活質(zhì)量的要求也相應(yīng)提高，對住宅的防火、防盜以及對家用電器進行遠程通/斷電的需求日益提升，各種智能遠程監(jiān)控報警系統(tǒng)應(yīng)運而生[1-2]。同時，手機已成為現(xiàn)代人們生活的必需品，并且GSM技術(shù)已成熟，應(yīng)用于安防報警器的GSM短信遙控模塊成本逐漸降低[3]。為此，本文設(shè)計了一種基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過短信向外界報警，克服了因電話線被惡意剪斷而失去報警功能的問題，對于保障居民的生命財產(chǎn)安全有著重要的價值。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)采用紅外探測和微波探測的雙鑒探測模塊,并基于GSM模塊通過手機進行遠程的自動發(fā)送短信。這種探測方法將兩種探測技術(shù)結(jié)合起來，以“相與”的關(guān)系來觸發(fā)報警裝置，即只有兩種探測器同時在短暫時間內(nèi)都探測到入侵目標時，才發(fā)出報警信號。該系統(tǒng)還可以支持添加其他傳感器作為安防報警系統(tǒng)探測部分的擴展功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 前端探測模塊

1.1.1 紅外感應(yīng)模塊

被動紅外探測報警裝置是目前應(yīng)用較多的空間移動報警器，主要適用于室內(nèi)整個空間的安全防范。該類裝置的核心部件是熱釋電紅外傳感器(PIR)和菲涅爾(Fresnel)透鏡[4]。本設(shè)計選用的是人體紅外感應(yīng)模塊HC-SR501，包含了信號的放大電路和比較電路，其三個引腳依次用來接5 V電源、電平輸出、接地。當紅外探頭檢測到人體出現(xiàn)在其檢測區(qū)域，第2個引腳將輸出3.3 V的高電平，否則輸出0 V的低電平。HC-SR501紅外感應(yīng)模塊的感應(yīng)距離為0～5 m左右，角度小于等于110°圓錐角的區(qū)域，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。

1.1.2 微波傳感器

微波傳感器是利用微波的多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)是當發(fā)射信號與接收者之間存在相對運動時，接收到的信號的頻率(或相位)將發(fā)生變化[5-6]。本設(shè)計選用微波多普勒傳感器HB200A應(yīng)用多普勒雷達定理傳送低功率微波信號并接收物體反射回來的能量。該模塊感應(yīng)人體最遠可達30 m，近距離時的探測角度達到180°。模塊供電電壓為3.5～12 V，并且?guī)в凶詣有菝吖δ堋Ｔ撃K的感應(yīng)靈敏度和觸發(fā)時間可通過電位器調(diào)節(jié)，使用非常方便。

1.2 主機控制模塊

系統(tǒng)主要由GSM模塊搭配單片機STC12LE 5A60S2作為控制主機?？刂品绞綖橥ㄟ^手機控制，對已授權(quán)手機通過特殊短信命令控制、未授權(quán)的手機通過帶密碼的短信命令控制。報警信息以英文短信GSM方式向1～8部手機傳送。

1.2.1 CPU模塊

系統(tǒng)選用STC公司生產(chǎn)的低功耗單片機STC12LE5A60S2，工作電壓為3.3 V，與MCS-51系列單片機指令完全兼容，擁有64 kB的程序存儲器和1 280字節(jié)RAM，且該單片機是新一代單時鐘/機器周期(1T) ，處理速度是傳統(tǒng)51單片機的8～12倍[7-8]，完全能滿足單片機系統(tǒng)的軟件設(shè)計要求。

1.2.2 GSM模塊

本設(shè)計中的GSM模塊選用SIM900A模塊。SIM900A模塊是由SIMCOM公司推出的新一代無線通信GSM/GPRS模塊，可以快速、安全、可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的短信服務(wù)。模塊的工作電壓為3.2～4.8 V，工作頻段為EGSM 900 MHz和DCS 1 800 MHz[9]。SIM900A內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，擴展的TCP/IP AT命令讓用戶能夠容易地使用TCP/IP協(xié)議，而且在數(shù)據(jù)傳輸方面應(yīng)用廣泛[10]。單片機STC12LE5A60S2與GSM模塊SIM900A一般采用串行異步通信接口，GSM MODEM的TXD、RXD分別為發(fā)送、接收端，與單片機的P3.0、P3.1連接，組成串口通信。

1.2.3 SIM卡電路

SIM900A需要外接SIM卡卡座，其串口和單片機的串口相連。SIM卡電路如圖2所示。

圖2 SIM卡電路圖

1.3 電源模塊

由于STC12LE5A60S2的工作電壓為3.3 V, 而SIM900A模塊電源電壓范圍為3.2～4.8 V，推薦電壓為4 V,與單片機的電壓不同，因此，電源模塊分兩部分，一部分是利用三端穩(wěn)壓器LM1117-3.3將USB接口的5 V電壓穩(wěn)到3.3 V供單片機使用；另一部分電源模塊選用Micrel公司的MIC29302作為SIM900A模塊的電源轉(zhuǎn)換芯片，該芯片輸出電壓為4 V，最大輸出電流為3 A，能夠滿足SIM900A的需求[11]。電源電路如圖3所示。

圖3 電源電路

2 系統(tǒng)軟件

SIM900模塊是數(shù)據(jù)傳輸部分的重要組成部分，STC12LE5A60S2是通過AT指令集對SIM900進行設(shè)置和操作的。系統(tǒng)上電進行GSM模塊初始化中，先要控制SIM900模塊開機，SIM900模塊通過把PWRKEY信號拉低一段時間再釋放來開機。SIM900模塊開機后，STC12LE5A60S2要通過USART發(fā)送“AT<回車>”與SIM900模塊進行波特率同步，完成后將發(fā)送指令查詢并等待SIM卡注冊成功。注冊成功后設(shè)置SIM900為允許進SLEEP模式。隨后，設(shè)置短信傳輸模式。短信模式先要設(shè)置為發(fā)送text模式和接收短信的號碼。當有警情出現(xiàn)時，將存在存儲器中的數(shù)據(jù)讀出，并編輯成短信發(fā)送到指定號碼上。系統(tǒng)軟件流程如圖4所示。

圖4 軟件流程圖

3 結(jié)束語

本文所設(shè)計的基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)，在有異常情況出現(xiàn)時，系統(tǒng)可以迅速報警，并將編寫好的特定英文短信息發(fā)送到初始設(shè)定的手機號碼上，可以實現(xiàn)對家庭安全防范的遠程控制。經(jīng)測試，在水平距離5 m、垂直距離2.5 m的區(qū)域，監(jiān)控效果最佳。該系統(tǒng)技術(shù)成熟、成本低、操作簡單、擴展性好、維護容易、使用方便，具有一定的實用價值。

[1]申利民，劉冬香.基于GSM智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].傳感器世界，2011,17(1)：32.

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[4]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.

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Design of Burglar Alarm Systems in Home Basingon the SMS Module of GSM

CAI Xiaoyan，TIAN Kai, WANG Zhaoping

(College of Information Engineering，Huanghe Science and Technology College，Zhengzhou 450063，China)

This paper introduces the burglar alarm systems in home basing on the SMS module of GSM. The design of hardware and software, the choice of components, and the design of unit circuits and the circuit connection of the system are described. The system used on STC company production of low-power microcontroller STC12LE5A60S2 as the processor,SIMCOM SIM900A module as a wireless co mmunication module, and through infrared sensing module and microwave sensor module invasion of signal monitoring, when the two modules to detect intrusion signals at the same time, by SMS alarm to the outside world and realize the remote alarm functions. Finally，practice has proved that the system is reliable and low cost,which can be widely used in modem houses．

single chip microcomputer; google system for mobile communication; dual sensing; remote alarm

2014-05-04；修改日期: 2014-06-16

鄭州市重點實驗室建設(shè)基金資助項目；黃河科技學(xué)院教改基金資助項目(JG2014014)。

蔡曉艷(1978-)，女，學(xué)士，講師，研究方向：電子信息技術(shù)。

TN

Bdoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.007