基于單片機的GSM智能防盜報警系統(tǒng)

貴州師范大學 舒 艷 趙榮譽 劉廷芳 黃 旭

基于單片機的GSM智能防盜報警系統(tǒng)

貴州師范大學 舒 艷 趙榮譽 劉廷芳 黃 旭

本文是以單片機stc89c52為主控核心，設計了基于單片機的GSM防盜報警系統(tǒng)。該防盜報警系統(tǒng)由單片機控制核心、熱釋電紅外感應裝置、矩陣鍵盤、聲光報警器、GSM無線信息發(fā)送接收五個部分組成。由熱釋電紅外傳感采集信息并向單片機發(fā)送相關信號，在鍵盤密碼驗證未通過時由單片機at89c52經過處理控制后實施聲光報警與此同時單片機控制GSM模塊給用戶手機發(fā)送提示信息，實現(xiàn)了門禁系統(tǒng)的多重防盜。近距離實現(xiàn)驗證、報警，遠距離通知用戶，通過無距離限制實時通信與系統(tǒng)的交互實現(xiàn)實時監(jiān)控。

stc89c52；熱釋電紅外傳感器；GSM；防盜報警

引言

隨著社會經濟的日益繁榮增長以及人們的生活水平不斷提高，人們的安全覺悟也空前高漲，因此對智能防盜系統(tǒng)的要求也越來越高。既要安全可靠，又要使用方便。而當前市面上的防盜系統(tǒng)絕大部分采用的是鍵盤式按鍵密碼鎖，這種密碼鎖主要是將固定鍵盤式的鍵盤安裝在小區(qū)的進口大門,人們通過鍵盤漸入密碼進入小區(qū)。這種裸露的鍵盤使得用戶在操作時沒有隱蔽性,密碼輸入時極易被人看見或者偷拍，因此潛藏著巨大的安全隱患,不能起到較好的防盜作用，而且外部鍵盤容易遭到強行破壞并且老化速度快，且一旦老化將無法實現(xiàn)密碼輸入及后續(xù)驗證。基于單片機的GSM防盜報警系統(tǒng)在此基礎上在室內放置該系統(tǒng)，通過室內密碼輸入驗證信息進行匹配，在匹配失敗后啟動報警。并利用GSM短信息發(fā)送業(yè)務向戶主發(fā)送提示信息及時告知用戶有人闖入家門。本智能防盜報警系統(tǒng)使得用戶能在任何時間內的任何位置都能了解家中安全狀況。這種防盜報警系統(tǒng)填補了目前市場的空白，具有較好的實用性。

1.整體設計思路

基于單片機的GSM智能防盜報警系統(tǒng)的系統(tǒng)總體設計框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設計框圖Fig.1 system overall design block diagram

基于單片機GSM智能防盜報警系統(tǒng)設計的總體方案是以單片機at89c52為主要控址核心，其主要控制模塊包含熱釋電紅外感應裝置、第一第二級放大電路、4乘4矩陣鍵盤、聲光報警、G SM無線信息發(fā)送接收五個部分。在開機系統(tǒng)初始化后，如果安裝在門沿上的熱釋電紅外探測器檢測到有人通過房門，經第一第二級放大電路將此信息放大后便輸出一個啟動信號給主動控制器MCU，主動控制器收到此信號后有45s-1min的時間延遲，該時間段的延時被用作反應時間，在此反應時間內進入房門的用戶通過矩陣鍵盤向控制器單片機輸入驗證密碼，如果驗證通過則控制系統(tǒng)將不做任何響應，反之如果輸入的密碼與事先設定設定的密碼不一致或者在該時間段沒有驗證密碼的輸入則證明進入房門的是非法人員于是啟動報警：先啟動聲光報警模塊，引起非法人員的恐慌以及安保警衛(wèi)人員的注意，接著啟動GSM通信模塊通知用戶有人非法闖，讓用戶及時了解家里的動態(tài)，實現(xiàn)了實時防盜報警從而大大減小了用戶的財產損失。

2.系統(tǒng)硬件設計

2.1 熱釋電紅外傳感器模塊

熱釋電紅外傳感器內部有光學顯微鏡、場效應管、紅外感應源（熱釋電元件）偏置電阻、EMI電容等元件組成。紅外感應源通常由兩個串聯(lián)或者并聯(lián)的熱釋電元件組成，這兩個熱釋電元件的電極相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋電元件幾乎具有相同的作用，使其產生熱釋電效應相互抵消，輸出信號接近為零。一旦有人侵入探測區(qū)域，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收，由于角度不同，兩片熱釋電元件接收到的熱量不同，熱釋電能量也不同，不能完全抵消，經處理電路后輸出控制信號。熱釋電效應同壓電效應類似，是指有與溫度的變化而引起晶體表面電荷的現(xiàn)象。熱釋電紅外傳感器由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個表面做成電極，在傳感器檢測范圍內溫度有變化時，即在兩電荷上產生一微弱電壓。人體或則體積大的物體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10um左右的紅外線，當人體進入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，人體發(fā)射的10左右的紅外線通過菲涅爾透鏡光片劇增后聚集到紅外感應源（熱釋電元件）上，紅外感應源在接收人體紅外輻射時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，進而產生溫度變化并將溫度變化向外圍電路輸出，后續(xù)電路經檢測處理后就能產生報警信號。其原理圖如圖2.1.1所示。本系統(tǒng)的電路連接如圖2.1.2所示，放大電路圖如圖2.1.3所示。

2.2 矩陣鍵盤模塊

在本系統(tǒng)中采用的是4*4矩陣鍵盤模塊，其功能是用作驗證進入家門的是否是屋主或是經過屋主授權的人。其具體工作為：用戶可以預先通過鍵盤設置任意位數(shù)的驗證密碼，系統(tǒng)設置完畢后正式啟用時當有人通過家門時便可向鍵盤輸入驗證密碼進行信息匹配，如果輸入的密碼與預先設置的密碼一致則證明進入家門的是屋主或是屋主授權的人，反之，如果密碼輸入錯誤，或者是在進入家門45s-1min之內沒有輸入驗證密碼則證明是非法人員。其硬件電路圖如圖2.2所示。

2.3 GSM信息發(fā)送模塊

單片機通過串口向GSM模塊發(fā)送相應的AT命令來實現(xiàn)短信息的發(fā)送和接收。AT命令是一套用于對GSM模塊控制的命令，通常以“AT”開頭，單片機通過串口控制GSM模塊，不同的AT命令控制GSM模塊的不同動作。作為GSM模塊，它支持滿足規(guī)范GSM07.05和GSM07.07的指令集。GSM07.07對短消息作了詳細規(guī)定。在短消息模塊收到網絡發(fā)來的短消息時，能夠通過串口發(fā)送指示消息，數(shù)據(jù)終端設備可以向GSM模塊發(fā)總各種命令。GSM07.05指令提供的AT命令主要實現(xiàn)短消息的發(fā)送、刪除、儲存等操作。短消息發(fā)送命令：AT+CMGC，該命令主要用于短信息的發(fā)送，它提供text形式的短消息的發(fā)送，也提供PDU格式的命令發(fā)送圖2.3.1TC35引腳接口圖

2.4 聲光報警模塊電路圖

報警電路控制端由單片機的P3.0、p3.1端口來完成，p3.1高電平有效。當p3.1輸出高電平時，NPN三極管導通，驅動揚聲器產生聲音報警信號，同時p3.0口低電平是，發(fā)光二極管被點亮，進行發(fā)光報警。

2.5 電源供電模塊

為了給工作電路提供GSM模塊提供4.2V 的直流電壓，將民用220V 交流電壓轉換為直流穩(wěn)壓電壓，該過程包括降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四步，最終為機械運轉提供原動力。降壓器：為了得到較低的交流電壓，需要將220V 民用交流電壓進行轉換，然后送給整流電路，變壓器的變比由副邊電壓所確定。

3.系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)的軟件設計是一個系統(tǒng)的核心也是一個系統(tǒng)的靈魂，而單片機的程序設計是系統(tǒng)的軟件設計是一個的重點之一，主要分為主程序和各個子程序設計。其中，主程序開始要對模塊進行初始化，初始化的工作包括寄存器數(shù)據(jù)的寫入，中斷服務子程序，程序的循環(huán)，各個子程序的申明。子程序設計包括設置紅外開關，發(fā)送消息子程序，鍵盤密碼的驗證程序，延時子程，啟動報警子程序等設計系統(tǒng)的主要流程圖如下圖所示。

4.結束語

本設計研究了一種基于單片機的GSM智能防盜報警系統(tǒng)。該防盜報警系統(tǒng)以AT89C52 單片機為CPU，其最大特點是1)驗證方便，降低硬件老化速度；2)用戶可在藍牙可連接范圍內，隨時利用終端更改密碼； 3)有非法人員打開房門時，報警系統(tǒng)即可發(fā)出警報，引起警衛(wèi)人員的注意； 4)主人可以在任意時間任意地點收到由單片機控制的GSM傳來的報警信息實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 具有廣闊的應用前景。

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In this paper, based on the STC89C52 microcontroller as the core of the design of the GSM based anti-theft alarm system. The system consists of MCU control module, pyroelectric infrared sensor module, matrix keyboard, sound and light alarm module, G SM wireless information sending and receiving module. The pyroelectric infrared sensor signal acquisition and transmission, the keyboard password authentication failed when processed by the microcontroller AT89C52 control after the implementation of sound and light alarm at the same time GSM MCU control module to the user mobile phone to send a message, to achieve multiple anti-theft guard system. In order to realize the realtime monitoring, the system can realize the verification, alarm and remote notification to the user.

Stc89c52；Pyroelectric infrared sensor；GSM；burglar alarm