基于GSM網(wǎng)絡(luò)的機(jī)房遠(yuǎn)程防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文在融合現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、單片機(jī)控制、短距離無線通信、GSM無線通信等各種現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)出了一種新型的無線機(jī)箱防盜報(bào)警系統(tǒng)。該報(bào)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)依托已有的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)和工業(yè)無線信道，使該系統(tǒng)充分利用了公網(wǎng)資源，易于構(gòu)成整個(gè)機(jī)房甚至數(shù)個(gè)數(shù)十個(gè)機(jī)房為系統(tǒng)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，具有報(bào)警響應(yīng)及時(shí)、適應(yīng)性好等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：無線 防盜 GSM 手機(jī)網(wǎng)絡(luò) 短信報(bào)警

機(jī)房電腦的防盜問題一直困擾著管理人員，本文介紹了一種基于現(xiàn)有GSM手機(jī)網(wǎng)絡(luò)中短消息服務(wù)的基礎(chǔ)上的一種新型的無線遠(yuǎn)程機(jī)箱防盜報(bào)警系統(tǒng)，使用任意普通手機(jī)來接收?qǐng)?bào)警信息，并用短信的方式遠(yuǎn)程操控報(bào)警設(shè)備。

1 總體設(shè)計(jì)

GSM機(jī)箱報(bào)警系統(tǒng)由單片機(jī)構(gòu)成主控部分，進(jìn)行主要的信息處理，對(duì)外部傳來的各種信息進(jìn)行處理和中轉(zhuǎn)。整個(gè)系統(tǒng)主要由服務(wù)中心和放于機(jī)箱內(nèi)部的報(bào)警終端組成，其中服務(wù)中心一般只有一個(gè)，報(bào)警終端則是每個(gè)機(jī)箱一個(gè)。服務(wù)中心是最重要的組成部分，報(bào)警終端檢測(cè)到有非法開箱的情況，就會(huì)將自身的機(jī)器碼通過無線發(fā)射模塊發(fā)送到服務(wù)中心，服務(wù)中心經(jīng)過對(duì)信息的處理和編碼，將機(jī)器碼發(fā)送到管理員的手機(jī)上，使管理員能夠及時(shí)做出處理。報(bào)警終端主要由以下幾部分組成：機(jī)箱蓋非法打開檢測(cè)、聲音報(bào)警，機(jī)器碼設(shè)置、信息編碼、無線發(fā)射、下位機(jī)處理器。服務(wù)中心主要由以下幾部分組成：主處理器、無線接收、信息解碼、報(bào)警顯示、GSM模塊。管理員只需要普通手機(jī)就可以收到報(bào)警信息。本系統(tǒng)將終端安放在每個(gè)機(jī)箱里，服務(wù)中心放在附近安全的地點(diǎn)，有機(jī)箱被非法開起，則終端以無線的方式通知服務(wù)中心，服務(wù)中心顯示報(bào)警，同時(shí)服務(wù)中心通過移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息發(fā)送到管理員的手機(jī)上，完成報(bào)警。

2 硬件單元電路設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)箱開啟檢測(cè)及聲音報(bào)警。此模塊使用一塊3V的鈕扣電池為整個(gè)終端供電，采用一個(gè)檢測(cè)開關(guān)與蜂鳴器串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警功能。當(dāng)機(jī)箱被打開時(shí)，開關(guān)閉合，電流通過蜂鳴器使其發(fā)聲報(bào)警。為使管理人員檢查維修時(shí)不會(huì)誤報(bào)警，還在電路中串聯(lián)了一個(gè)撥動(dòng)開關(guān)，維修時(shí)將撥動(dòng)開關(guān)關(guān)閉，則報(bào)警器不工作。

2.2 機(jī)器號(hào)編碼電路。由于要確定每臺(tái)機(jī)器的位置，因此要對(duì)機(jī)器進(jìn)行唯一編碼。同時(shí)由于每個(gè)終端都是一樣的，為了方便設(shè)置，本設(shè)計(jì)采用了一個(gè)4位的撥碼開關(guān)來進(jìn)行編碼，4位撥碼開關(guān)可對(duì)16臺(tái)機(jī)器進(jìn)行編號(hào)，真正的系統(tǒng)可采用多位的撥碼開關(guān)來對(duì)更多的機(jī)器進(jìn)行編號(hào)。當(dāng)安裝報(bào)警終端時(shí)，首先設(shè)置機(jī)器號(hào)，撥動(dòng)撥碼開關(guān)中的某幾位即可，四位的開關(guān)上分別標(biāo)上1、2、4、8四個(gè)數(shù)字，將開啟狀態(tài)的開關(guān)上的標(biāo)號(hào)相加即是本機(jī)的機(jī)器號(hào)。如要設(shè)成3號(hào)機(jī)，可將第一、二位開關(guān)打開；如要設(shè)成11號(hào)機(jī)，可將第一、二、四位開關(guān)打開。

2.3 編碼及無線發(fā)射模塊。此功能模塊主要由F06A和單片機(jī)AT89C2051組成的，AT89C2051將機(jī)器編碼接收過來，按照一定的防碰撞算法，有間隔的傳送給F06A，F(xiàn)06A上的編碼器SC2260將信號(hào)編碼，后調(diào)制發(fā)射出去。

2.4 解碼及無線接收模塊。此功能模塊主要由J06A和單片機(jī)AT89C55WD組成的，J06A將無線信號(hào)接收過來，經(jīng)內(nèi)部的解碼芯片SC2272解碼后，傳給單片機(jī)AT89C55WD，單片機(jī)將接收過來的翻譯成機(jī)器碼，留做以后進(jìn)一步處理。

2.5 上位機(jī)聲音顯示報(bào)警。本單元主要是由蜂鳴器組成的聲音報(bào)警電路和由6位LED機(jī)器編號(hào)顯示電路組成。當(dāng)單片機(jī)處理器收到報(bào)警信息并確認(rèn)報(bào)警信息有效，發(fā)出聲音報(bào)警，同時(shí)LED顯示輸出。

2.6 GSM模塊。此部分主要是由GSM模塊與單片機(jī)AT89C55WD之間的數(shù)據(jù)傳輸，單片機(jī)按一定的程序編碼，由串口經(jīng)MAX232轉(zhuǎn)換，傳給TC35i的串口。

3 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為服務(wù)中心和終端兩部分。下面，就整體設(shè)計(jì)以及每個(gè)單元功能模塊分別進(jìn)行說明。

3.1 無線接收。本功能模塊主要是掃描無線接收模塊傳來的數(shù)據(jù)，當(dāng)傳來的數(shù)據(jù)不為零時(shí)即為一組有效的機(jī)器碼，將其按各位按權(quán)相乘再相加，即為機(jī)器號(hào)。

3.2 聲音報(bào)警。本功能模塊是在服務(wù)中心確認(rèn)報(bào)警后，發(fā)出聲音報(bào)警。

3.3 顯示報(bào)警機(jī)器號(hào)。本功能模塊主要是將無線接收到的報(bào)警信息中的機(jī)器號(hào)在聲音報(bào)警的同時(shí)顯示在LED上，平時(shí)無報(bào)警時(shí)顯示0，報(bào)警時(shí)顯示報(bào)警的機(jī)器號(hào)。

3.4 GSM通信。本單元是本系統(tǒng)中難重要的部分，簡(jiǎn)單來說就是單片機(jī)以串行的方式與GSM模塊之間的通信，GSM模塊使用AT指令集。由于涉及編碼及相應(yīng)的通信協(xié)議，我們從具體實(shí)現(xiàn)的功能慢慢分析。

3.4.1 GSM初始化過程 首先發(fā)送AT指令，測(cè)試GSM是否連接，如果正常連接則會(huì)反回信息”O(jiān)K”。

之后發(fā)送“AT+CMGF=0”（設(shè)置為PUD格式）和“+CNMI=1，1，0，0，1”（對(duì)PUD格式進(jìn)行配置），回車。以后AT指令的發(fā)送程序基本相同，只列出需要發(fā)送的指令。至此，GSM初始化完成。

3.4.2 發(fā)送短信 當(dāng)需要通過GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信時(shí)，需要按一定的規(guī)則對(duì)要發(fā)送的短信進(jìn)行編碼，首先設(shè)定程序內(nèi)部PUD短信格式，其次，按順序發(fā)送AT指令即可。

3.4.3 接收一條短信 本部分程序是為了使管理員在遠(yuǎn)處遙控設(shè)置GSM報(bào)警是否開啟，及遠(yuǎn)程查詢當(dāng)前GSM報(bào)警的設(shè)置。

3.4.4 機(jī)器號(hào)編碼識(shí)別、無線發(fā)送 機(jī)器號(hào)編碼是由撥碼開關(guān)實(shí)現(xiàn)的，此部分是不停的對(duì)P1.0-P1.3端口進(jìn)行掃描；無線發(fā)送部分只需要將數(shù)據(jù)傳送到P1.4-P1.7口即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送。

3.4.5 防沖突處理 此部分原理為：開啟定時(shí)器，對(duì)一個(gè)變量進(jìn)行1-9的重復(fù)計(jì)數(shù)，這個(gè)變量在不同的時(shí)間里為不同的值，我們可以認(rèn)為它是一個(gè)隨機(jī)數(shù)；做一個(gè)循環(huán)延時(shí)程序，使循環(huán)數(shù)為隨機(jī)變量的一個(gè)倍數(shù)，則這個(gè)延時(shí)也是隨機(jī)的長(zhǎng)短；在隨機(jī)的延時(shí)后無線發(fā)送一次數(shù)據(jù)，則此數(shù)據(jù)沖突的可能無限趨近于0。

4 系統(tǒng)使用說明

4.1 用戶把終端安裝在電腦機(jī)箱里，使檢測(cè)開關(guān)能被機(jī)箱蓋壓住，將總開關(guān)打開即可。

4.2 服務(wù)中心的安裝。將管理員的電話號(hào)碼存入一張SIM電話薄的一號(hào)位置，將這張SIM插入GSM模塊；服務(wù)中心的安裝地點(diǎn)不要離終端過遠(yuǎn)，如過遠(yuǎn)則需要在終端上加一根導(dǎo)線作為天線；推薦安裝在收銀臺(tái)，接通電源即可工作。

4.3 當(dāng)有機(jī)箱被打開時(shí)，機(jī)箱內(nèi)發(fā)出聲音報(bào)警，服務(wù)中心發(fā)出聲音報(bào)警，服務(wù)中心上的LED顯示被開機(jī)箱的機(jī)器號(hào)，同時(shí)管理員的手機(jī)會(huì)收到含有機(jī)器號(hào)的一條短信息。

4.4 管理員可以遠(yuǎn)程對(duì)GSM報(bào)警功能進(jìn)行查詢和設(shè)置。管理員發(fā)送短信“110”，服務(wù)中心會(huì)返回一條含有GSM報(bào)警功能是否開啟的短信；管理員發(fā)送短信“000”，則服務(wù)中心暫時(shí)關(guān)閉GSM報(bào)警功能，并返回一條確認(rèn)信息，但其它報(bào)警不變；管理員發(fā)送短信“111”，則服務(wù)中心開啟GSM報(bào)警功能，并返回一條確認(rèn)信息。

本裝置使用起來簡(jiǎn)單易學(xué)，而且功能強(qiáng)大，經(jīng)過簡(jiǎn)單改裝就可以應(yīng)用到各種具有防盜報(bào)警的設(shè)備上，作者本人有更加詳細(xì)的硬件電路和軟件完整程序，對(duì)此感興趣的讀者可以與我聯(lián)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃繼昌（主編），郭繼忠，張海貴，程寶平，許巧魚編著.《電子元器件應(yīng)用手冊(cè)》——書號(hào)：ISBN7-115-12124-9/TN·2260，北京：人民郵電出版社，2004.7，P816-927.

[2]韓廣興等編著，《電子元器件與實(shí)用電路基礎(chǔ)》（修訂版）——書號(hào)：ISBN7-121-00660-X，北京：電子工業(yè)出版社，2005.1，P303-318.

[3][美]David Comer、Donald Comer著，王華奎、馬建芬、趙菊敏、張曉琴等譯，《電子電路設(shè)計(jì)》——書號(hào)：ISBN 7-5053-9953-5，北京：電子工業(yè)出版社，2004.8，P220-234.

作者簡(jiǎn)介：步曉明，（1981-），男，吉林白山人，助講，集成電路工程碩士，主要研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)應(yīng)用。劉宇姝，（1984-），女，滿族，吉林吉林人，助講，電子信息工程學(xué)士，主要研究方向?yàn)閱纹瑱C(jī)方向。