基于GSM的门控及SMS报警系统设计毕业论文.doc

11引言1.1课题的背景及意义随着科技的飞速发展，人们的生活也变的日新月异、多姿多彩，家庭设施也逐渐从单纯的电器化向自动化转变，门控系统作为家庭设施的组成部分也在发生着变化，现在的门锁已经从传统的机械锁向电磁锁转变，随着家庭电子的普及，传统的机械锁将慢慢退出市场，而电磁锁的广泛应用，也为门控自动控制系统的推广奠定了基础；目前，市场上已出现了非接触式IC卡控制的门控系统，并且已经得到了广泛应用，而与机械锁相比，基于GSM的门控及SMS报警的出现大大提高了系统的安全性，并且使用比较方便，易于增设报警系统，便于实现了各种门控和报警信息可视化。基于GSM的门控及SMS报警系统，可以让家庭门控防盗报警变得更加及时、使用更加方便。它不再依赖有线电话执行报警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上，非常适合家庭或单位使用6。另外，目前的门控系统，大部分都仅仅实现开门控制，并不具备远程的门控和报警提示功能，而有些特殊场合又必须对这些信息进行记录，本系统正是考虑到这方面的要求而设计的。门控系统过去只是一个单一的出入控制功能单元，传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统在实际使用中暴露了很多隐患，但是随着电子信息技术的不断发展，门控系统的功能和内涵不断得到延伸。目前,门控系统的实现方案多种多样，已被广泛使用的有非接触式IC卡,非接触式ID卡，数字密码,指纹机和TM卡等,系统一般都采用价格低廉的51系列单片机作为主控器件，配合相应的存储器，报警设施，遥控设施等，即可设计出不同形式的智能型门控系统。市场上流行的智能电动锁都是以上几种形式单一组成或几种形式组合构成，这种方式与传统的机械锁相比，安全性有了很大的提高，而且，更具有智能性，因此得到了广泛的应用。随着电子技术的飞速发展，报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。而各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机与用户之间进行通讯。目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等等。但它们有各自的缺点：固定电话拨号容易被盗贼在入室抢劫前切断电话线或恶意占线，使其在关键时刻失灵。以太网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及。集群系统功耗很大，网络架设和维护费用很高，而且需要购买固定的频点。针对以上通信方式的优、缺点，我设计了基于GSM的门控及SMS报警系统。此系统可解决这些隐患，让家庭门控和防盗防盗更及时、2使用更方便。它不再依赖有线电话执行报警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上7。目前，人们设计的各类DTE设备基础上以微处理器为核心，带有RS232/RS485等通信接口，在物理层上很容易实现与GSM设置（如手机等）的连接。但对SMS协议的研究文献却较少，特别是用单片机控制手机的门控及SMS（ShortMessageService）报警系统收发的研究更少，正是在此基础上对怎样用单片机控制手机收发短信息和门控系统进行了研究。GSM(GlobalSystemforMobileCommunication，全球移动通讯系统）是基于时分多址技术的移动通讯系统，是目前发展比较成熟、完善、应用最为广泛的通讯系统。目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通讯网（主要包括中国移动和中国联通两家大型运营商），是我国公众移动通讯网的主要方式，它主要提供话音、短信息、数据等多种业务。其中基于GSM-SMS（ShortMessageSystem，短消息或短信）功能可以开发出传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通讯系统。由于GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，不需组建专用通讯网络，就可以完成远程数据通讯，而且具有较好的实时性，所以GSM网络的应用越来越广泛。本系统就是利用单片机对报警信息进行采集，再以SMS和打报警电话的方式实现远程自动报警。1.2课题的应用前景基于GSM的门控及SMS报警系统设计将现代通讯技术与家庭用户门控报警防盗技术结合起来，充分利用发达的无线通讯网络，是3G（GSM、GPS、GIS）技术在发短信和打电话中应用的一个重要组成。该系统具有较强的扩展性，可以扩展应用实现无线数据传输、接打电话等功能。配合GSM接收器，就可以实现对门控的远程监测和控制。此外，报警系统只有在报警时才会发短信，平时不会发生任何费用，所使用的网络是公共无线通讯网络，与使用手机完全相同，不需额外注册。1.3未来发展方向展望系统的容量只和GSM系统的容量有关，所以它的容量是非常大的。现在GSM的覆盖范围是非常广，随着短消息业务在全国各地的开通，装有GSM通讯的设备的系统，将可以在全国任何地方实现对门控的远程监测和控制。2方案论证2.1总体方案选择3目前的无线通道的数据传输实现对门控的远程监测和控制方案主要分为两种，一种是通过专用网进行数据传输，如RF（RadioFrequency，射频）数传电台和无线局域网（WLAN）；一种是通过公共无线通信网络，如GSM/GPRS网络的成熟度较高、覆盖面较广，因而GSM/GPRS网络被选为该无线通道总体方案的通信基础。而基于GSM/GPRS网络的数据传输通常有四种方式，一种是基于短消息的数据传输。第二种是基于DATA方式（注：一种以电路交换为基础的传输方式）的数据传输；第三种是通过语音方式进行数据传输；最后就是通过IP（INTERNETPROTOCOL，因特网协议）方式的数据传输。下面对四种基于GSM/GPRS网络的无线数据传输方式的各自特点作简单的介绍。基于短消息的数据传输是通过短消息作为数据传输的载体，利用AT指令对通信模块控制，然后将数据按照短消息的格式发送给目标机。目标机接收到短消息后，利用AT指令将短消息读出并将信息还原，这样就完成一次数据通信。基于短消息的数据传输方式的特点是资费较低，组网/使用方面，但数据容量较低（<140字节）。短消息数据传输方式特别适合于小数据量且中低采集频率的无线监控系统使用9。基于DATA方式的数据传输是利用GSM的DATA（与传真同）传输方式，通过AT指令来进行数据拨号，等待数据连接建立后，只需将ASCII码数据送入通信模块即可。通信模块会按照设定好的通信协议（默认为V.32bis）将数传出，目标机接到数据呼叫后，送出应答信号，然后便可按照相同的协议接收ASCII码信息。基于DATA的数据传输方式数据传输安全、实时性好、数据传输量大，但产要是成本较高，适合于要求可靠性很高且海量数据传输的系统中。通过语音方式进行数据传输，主要是利用话音通道将数据调制到话音频率传输出去，目标机将数据解调出来。该方案还可以通过语音通道传输。DTMF（DoubleTimeMultipleFrequency，双音多频）编码进行数据传输，通信方式与语音方式一样。该方案主要的优点是可以用来传输音频模拟数据，实时性很好（电路交换方式），但由于GSM系统的语音编码方式的局限，对数据的压缩/还原会造成数据的失真。该方案基本不被采用，但可以作为备选方案用于无线安防系统中。基于IP的数据传输方式是GPRS系统独有的，因为GPRS是在GSM网络基础之上新增两个节点SGSN和GGSN而形成的移动分组数据网络。由于GPRS数据传输的基础是TCP/IP协议的转换。实时性较好，缺点就是GPRS终端开发成本高，使用复杂度较高（因为涉及到复杂的组网方案）。根据目前大部分系统的需求并综合以上方案的优缺点，我选择基于GSM网络的短消息的数据传输门控和监控报警作为我的本科设计课题基于GSM的门控及SMS报警系统设计-硬件设计。2.2GSM终端硬件设计方案论证42.2.1硬件设计方案（1）采用数字信号处理芯片（DSP）DSP的突出优点是指令执行速度快，完全可以取代单片机完成数据的处理和传输。但应用DSP也有很多局限：开发工具价格昂贵，使用不便。DSP芯片指令复杂，对应用者水平要求较高，芯片成本也比较昂贵。综上所述，除非系统指标要求很高，非用DSP芯片不可，应尽量避免使用DSP。（2）采用单片机数据采集系统单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）及其引脚资源，外接外部存储器扩展和红外接受发送装置等实现数据的处理传输.基本上能实现设计指标。通过综合考虑，我本次设计是采用单片机系统来完成。因为所设计的门控监控系统只需要系统能准确完成功能即可，不需要太高的处理速度和非常大的系统容量，使用单片机系统就能完成。单片机系统较常见，容易利用，价格也较适中。DSP系统和嵌入式系统价格都比较昂贵。2.2.2无线数据传输模块实现数据无线传输方案主要有以下四种：（1）采用高频无线技术实现无线数据传输采用高频技术有传输距离远，不受方向性约束的优点，但抗干扰性能差，易受各干扰源的影响。而且从实用性和普及性的角度看，高频技术还有所欠缺。（2）采用激光技术实现无线数据传输采用激光技术有传输距离远，速度快，抗干扰能力强等优点。但由于激光的强方向性，使其在推广上面受到影响。一般在现阶段，激光技术多用于军事领域，对于本次设计的预期目标有点偏离。（3）采用蓝牙技术实现无线数据传输蓝牙（Bluetooth）技术是一种开放性的无线数据通信协议，它用于近距离无线连接。蓝牙的载频选用2.45GHz，为固定与移动设备通信建立一个短程的连接，使通信和计算机进一步结合，便于不同厂家生产的设备在无线情况下通用、互操作。但其技术较难，很难在短时间内把它学通，故不采用。（4）采用GSMSMS模块实现无线数据传输此外，系统采用短信互动方式，可以实现超距离遥控功能。所以采用GSM-SMS模块来完成无线门控和报警数据的传输，可以满足我们的系统设计要求，而且我们圆满完成我们的系统设计的设计难度还比较低，比较顺利完成我们的系统设计。