基于GSM短消息的家庭防盜系統設計

武漢晴川學院電子信息與機電工程學院 汪 鑫 沈 琪 羅雪姣

基于GSM短消息的家庭防盜系統設計

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。系統總體由紅外傳感器、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，會將接收到人體產生的光信號轉換成電信號，通過控制核心發出的信號使得報警器報警鳴笛，并通過GSM網絡發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，以及人們對財產的危機意識加強，家庭防盜系統已經成為越來越多家庭的必備選擇。在國外，安防行業已經發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。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，可以隨時進行房屋監控，保障財產安全。

2.系統總體設計電路

基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統可以分為三個部分。第一部分為數據采集模塊，主要是通過紅外傳感器來進行外部信息數據的采集。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，會將報警信息發送到戶主手機上。電路結構可分為：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]。系統可以實現完整的用戶終端信息采集、處理、數據傳輸和短信報警功能[2]。系統組成框圖如圖1所示。

整個系統在軟件控制系統下工作，通過熱釋電型紅外傳感器探測到了小偷賽發出來的熱輻射，將它轉成不強的模擬信號。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來決定是否需要發送報警信號。如果需要報警，就會產生觸發脈沖給戶主發短信通知。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

在數據的采集部分，搭建了一個集成紅外接收器。接收器內置了一個紅外傳感器，能夠檢測屋內熱度的變化，籍熱取出電阻值的變化。當屋內沒有動靜時，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，并且會根據紅外信號的數據波形輸出負脈沖數據信號[3]。由于輸出的數據信號功率較小，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

放大之后的數據信號輸入到89C52單片機的數據口 ，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，數據電平被拉低，單片機會暫停當前正在運行的工作進程，轉去接收、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，具有很好的頻率穩定性。通過石英晶體震蕩器可以產生穩定的基準頻率。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，通過晶振產生振蕩電流，然后向單片機控制芯片發出時鐘信號。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，需要進行系統復位，是其再起回到初始的監測狀態。當單片機的RST引腳接收到高電平時，即可實現系統復位。因為本系統設計考慮到該系統比較重要，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系統復位。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，可以快速實現語音、短消息等數據傳輸。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終端內的語音、數據信號，可以很好的完成短消息發送，結合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，驅動TC35短信模塊，對預定好的戶主手機號發送報警信息。并輸出高電平信號使發光二極管發光。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中重要的組成部分。當紅外傳感器裝置檢測到有人入侵，發出脈沖信號時，中斷源立刻就會發出中斷請求，經過內部微控制器處理，驅使短信模塊啟動報警電路報警。報警10秒后系統自動停止報警，然后啟動周期工作程序，檢測是否有下一個觸發信號，等待報警，使報警變為連續運行[7]。同時，可中斷報警持續時間未達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.結論

經過測試，該系統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出報警，并將屋內有人進入情況通過短信發送到手機端。

[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短信的倉庫監控報警系統的設計與實現[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品及自控系統市場戰略論壇,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[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[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。