基于GSM的室内防盗智能控制系统设计.doc

基于GSM的室内防盗智能控制系统设计基于GSM的室内防盗智能控制系统设计摘要本文介绍了一种基于GSM网络的室内防盗智能控制系统。该系统采用GSM短信模块来发送、接收消息，从而实现对家居安全的监控。选用多种传感器采集室内信息，运用信息融合技术，获得较为可靠的报警信息。业主接到报警信息后，回复短息以控制和处理现场情况，达到保证家居安全和防盗的目的。关键词单片机 防盗报警系统 GSM 传感器作者简介：焦锏（1982.4.5-），职称：助教.研究方向：计算机网络，学历：燕山大学信息与通信技术研究生在读；侯俐（1983.3.4-），职称：助教，研究方向：计算机软件，工程，学历：东北大学软件工程硕士。随着生活水平的提高，特别是物质生活水平的不断提高，人们对自己的个人安全和家庭财产安全越来越重视，安全已成为一种市场需求。基于GSM的室内防盗智能控制系统设计可解决这种安全的需求，让家庭防盗更及时、使用更方便。一、系统总体思想设计中系统主要用在独立用户的一对一通信情况下，通信的媒介是 GSM 网络，通过该网络传输 SMS报警短信息。由于利用了现有用户的手机和 GSM通信网络，同时采用 SMS进行数据交换，因此整个系统在价格等方面都有很大的优势，在技术方面也基本能满足特定用户的需求。此外还可以根据控制要求对控制终端的硬件和软件经过相应的修改，从而可以用于小区联合防盗系统、汽车防盗系统以及各种涉及到一对一的远程通信控制中，并且系统实现方法相对容易，性价比较高。因此这套系统在室内防盗控制方面有较大的使用价值，具有比较广阔的市场前景。（一）总体方案设计本设计就是利用基于 GSM系统的移动平台之间点对点的短信息业务，将移动通信与报警功能结合起来：当出现警情时，报警系统将报警信号通过短信息的方式发送出去，使之能随时跟随主人，及时的向不在现场的主人显示警情信息。当主人收到短信息后，马上回复一条短信息给报警系统，使报警系统执行相应的动作如反锁房门，之后报警系统给手机用户发送房门已经反锁信息等。用这种方法设计出来的报警系统，不但可以弥补传统报警系统的不足，克服传统报警系统诸如报警警铃噪音扰民、报警范围有限、有效性低等缺点，而且也是移动通信系统增值服务的一种开发利用。（二）系统中的移动通信模块通过单片机的RS232 串口与移动通信模块连接，短信息编码为 ETSI（欧洲电信标准协会）的GSM07.05标准依据性价比以及系统的实际功能要求等，系统采用AT89C51单片机作为控制器，通过其标准的全双工串口与移动通信模块进行通信。由传感器将采集到的报警信号发送至单片机，单片机通过判断，发送控制指令到移动通信模块，移动通信模块接到指令后调用预先设计好的报警短信息，利用 GSM 网络发送给用户手机，从而实现报警功能；用户接到报警短信息后，可回复短信息到报警系统，系统通过判定用户回复的短信息内容，控制系统的执行机构实施相应得防盗措施。其中单片机作为控制中心，配有警情采集模块、移动通信模块、报警模块、执行机构等模块。二、系统的软件程序设计（一）移动通信模块部分的程序设计系统开机运行初始化以后，将处于等待手机用户进行身份认定的状态，只有系统认定手机用户之后，控制系统才会发送给被认定的主人一条确认短信。若设防信号无效，则控制系统不检测其状态。只有设防信号有效后，系统才将处于不断的检测控制系统状态和接收用户短信息的状态之中，若控制系统检测到有非法入侵信号时，就会发送报警短信息给用户手机，可设定只发送一次短信息，并且发送本地报警信号，持续 10秒。当用户手机发送固定格式的短信息给系统时，控制系统接收并判断，然后根据判断结果给予相应的回复，以实现手机用户和系统的互动操作。（二）串行通信部分的设置移动通信模块可以通过指令成功的收发预先设定的短信息，但是现在的问题是这些报警短信息的收发都是通过计算机控制的，必须将其改用单片机来实现控制从而以脱离计算机，计算机和移动通信模块的数据传输是通过 DB9针的 RS232 串口通信来实现的。目前较为常用的串口有 9针串口（DB9）和25针串口（DB25），通信距离较近时（12m），可以用电缆线直接连接标准 RS232端口 （RS422，RS485 较远）；若距离较远，需附加调制解调器（MODEM）。其中最简单并且最常用的是三线制接法，即：地、接收数据和发送数据三脚相连。设计中采用的就是最常用的串口三线制连接方法，这样是为了实现两种工作方式。一是当计算机作为上位机和单片机连接时用，这是为了调试的需要。二是移动通信模块与单片机连接时用，这主要是观察最终结果。在连接串口的时候，必须要注意一个原则：接收数据针脚（或线）与发送数据针脚（或线）相连，彼此交叉，信号地对应相接。这样才能保证连接线的正确，而且连接好后用串口调试工具测试，以免因为连接线的不正确导致无法通信。（三）串行通信的实现根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。按通讯方式又分为异步通讯和同步通讯两种。在单片机系统中，主要使用异步通讯方式。串口通信工作在查询方式和中断方式时单片机都可以接收和发送数据。AT89C51单片机有工作在异步通讯方式下的一个全双工串行口。本文采用的是单片机按查询方式接收串口数据，这样设计主要是因为移动通信模块发送的是短信息数据码流，数据量很大，比如一条普通的短信码流的字符都是 130个以上，如果按中断处理方式处理，每传送一个字符都要进行中断，启动中断控制器，还要保留和恢复现场以便能继续原程序的执行，花费的工作量很大，这样就需要大量数据交换，系统的性能也会因此大大降低。系统使用的电源选取12V，为此设计了以7812芯片为主的12V直流稳压电源。三、传感器（一）红外传感器对于防盗传感器，本系统采用主动式红外对射传感器。 （二）烟雾传感器文中选用离子式烟雾传感器。（三）气体泄漏传感器选用电化学型气体传感器，电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。我们选用可控电位电解式传感器，可控电位电解式传感器是通过测量电解时流过的电流来检测气体的体积分数，需要由外界施加特定电压，除了能检测CO，NO，N02，02，S02等气体外，还能检测血液中的氧体积分数。参考文献1邓军龙。手机和单片机控制系统的理论与应用研究D广东工业大学，20022赵冲，代茗枢。基于 GSM的防盗报警系统J西安科技大学学报（增刊），2006，（26）：185-1983周学冰。短信息（SMS）与 WAP的开发及应用M电子工业出版社，2005：22-454陈雷，丁晓明，李强。GSM短消息系统在远程数据采集中的应用J中国数据通信，2003，（3）：58-616丁园园，赵维琴。基于MCS-51单片机的自动报警系统J仪表技术，2000（2），126156于GSM和MCU的远程家电控制系统 不看会后悔的（mcu）MCU, mcu, GSM, 控制系统, 家电基于GSM和MCU的远程家电控制系统短消息业务（SMS）作为GSM的一种增值服务，在远程智能控制系统中得到了广泛的应用，基于GSM短消息的远程家电控制系统，克服了电话远程家电控制系统电话费用高，控制时间长等的缺点，具有良好可扩展性和实用价值。 近年来，短消息业务（SMS）作为GSM的一种增值服务，随着GSM网络覆盖范围的不断扩大，得到了迅速发展，它具有传输速度快，费用低，不占用语音通信通道等优点，因而在远程智能控制系统中得到了广泛的应用，如：基于GSM和GPS的车辆跟踪监视系统，基于GSM的远程LED信息发布系统等，笔者结合具体项目，设计了一套基于GSM短消息的远程家电控制系统，克服了电话远程家电控制系统电话费用高，控制时间长等缺点，取得了较好的效果。 系统组成 系统组成如图1所示：由GSM模块TC35、单片机89C52、驱动三极管9013及固态继电器JGX-50F组成。 GSM模块 GSM模块选用TC35，它是西门子公司最新推出的无线通讯模块，可以快速安全的实现数据、语音等的传输，短信息服务SMS和传真，可以工作在GSM 900kHz和1800kHz两个频段，RS232数据口符合ETSI标准GSM0707 和GSM0705，且易于升级为GPRS 模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT 命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。 TC35的构成框图如图2所示，从功能上看主要由四部分构成，GSM基带处理器、GSM射频部分、电源部分和FLASH存储器构成。GSM基带处理器是整个模块的核心，它由一个C166CPU和一个DSP处理器内核控制模块内各种信号的传输、转换、放大等处理过程。射频天线部分主要实现信号的调制与解调，实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换，匹配电源为处理器以及射频部分提供所需的电源，40芯的ZIF插座为用户提供包括电源、数据输入输出、SIM卡音频接口和控制等的接口。 MCU 单片机作为主控单元，在系统中起着核心作用，本系统选用ATMEL公司的AT89C52，它是一款低功耗、高性能的单片机，内部有8K字节的FLASH MEMORY，该芯片运用了ATMEL公司先进的高密度非易失性存储技术，具有与51系列单片机完全兼容的指令集和引脚输出，89C52内部有256字节的RAM，32根可编程I/O口线，3个16位定时计数器，6个两级中断源，1个全双工的串行口。 固态继电器SSR 继电器是本系统的执行机构，选用JGX-50F型固态继电器，它是采用固体半导体元件组装而成的一种新颖的无触点开关，具有开关速度快、工作频率高、使用寿命长、噪声低和动作快等优点，得到了广泛的应用。JGX-50F型继电器输入电流为5-40mA，关断电压1.5V，额定输出电流50mA，输出电压范围宽为20-220V，满足项目的要求。 硬件设计 GSM与MCU接口电路设计 单片机通过P1.0和P1.1控制TC35的开关机、复位等，通过串口与TC35进行数据通信，通信速率为9600Kbps，采用8位异步通讯方式，1位起始位，8位数据位，1位停止位。图3显示了单片机和TC35接口的关键部分： 1)TC35模块输入输出的TTL正电平逻辑不是+5V，而是+2.9V，因此，必须对该输入电平进行逻辑转换，系统通过在集电极开路缓冲器7407的输出端加上拉电阻完成电路逻辑的转换。 2)系统加电后，为使TC35进入工作状态，必须给IGT加一延时大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms。启动后，IGT应保持高电平(3.3V)。驱动IGT时TC35供电电压不能低于3.3V，否则TC35不能激活。 3) ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。 MCU与SSR接口电路设计 单片机与固态继电器的接口如图4所示，由于单片机的灌电流仅为20mA，不足以驱动继电器，同时也为提高其驱动能力和抗干扰能力，系统增加了驱动电路，由三极管T与电阻R组成的放大电路构成，二极管D构成泄放回路，用以在系统断电时迅速将继电器自感电动势迅速拉低，起到保护作用。 软件设计及系统工作原理 MCU对GSM模块控制的实现 TC35模块采用AT贺氏指令，单片机可以通过正确的AT指令对TC35模块进行初始化和短消息的接收，对短消息的控制共有三种模式:Block模式、PDU模式和Text模式。使用Block模式需要手机生产厂家提供驱动支持，目前，PDU模式已取代Block模式，而Text模式不支持中文，因此本系统使用PDU模式进行短消息接收。系统上电以后首先对TC35进行初始化，内容主要包括： 1)设置短消息中心号码AT+CSCA=“+8613010761500”。(该号码因地区不同而设置不同)。 2)设置短消息格式AT+CMGF=0 (0代表PDU格式)。 3)设置短消息存放的位置AT+CPMS=SM。(SM表示将短消息存放在SIM卡中)。 4)设置短信到达通知AT+CNMI=1，1，0，0，1。此命令可使模块在短消息到达后向单片机发送指?lt;CR+CMTI：“SM”，INDEX(信息存储位置)。 另外，在系统操作过程中还用到了读取短消息指令AT+CMGR=INDEX及删除短消息指令AT+CMGD=INDEX及SIM卡状态查询命令ATSCKS。 系统工作原理 系统上电以后，首先由单片机控制IGT启动TC35，然后用ATSCKS?查询SIM卡状态，若SIM卡正确安装，则模块返回指令SCKS:，OK，再由单片机控制TC35完成模块的初始化，单片机进入睡眠状态。当有新短消息到达时，由TC35模块向单片机发送指令将其唤醒，单片机读取短信内容，并对其进行解码，并根据短信内容控制I/O口输出高低电平，控制继电器动作，完成对家用电器开启与关闭的控制，处理完毕后用AT+CMGD=INDEX指令将其从SIM卡中删除，然后重复上述过程。 结束语 本设计方案充分借助于GSM网络的短消息业务，为远程家电的控制提供了一种灵活、方便的方法，具有良好可扩展性和实用价值。 本文来自: 大学生电子设计联盟(/) 详细内容请参考：/thread-1916-1-1.html51单片机控制GSM模块TC35的方法本文将详细介绍一种采用单片机(MCS51系列)控制TC35(廉价的GSM模块)发送、接收GSM*的方法。一、 TC35的控制简介 TC35是Siemeils公司推出的新-代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口,可以方便地与PC机、单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。TC35模块的工作电压为3.35.5V,可以工作在900MHz和1800MHz两个频段,所在频段功耗分别为2w(900M)和1w(1800M)。 模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k,4.8k,9.6k的非透明模式。此外,该模块还具有电话簿功能、多方通话,漫游检测功能,常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器,实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50天线连接器,可分别连接SIM卡支架和天线。 TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心,基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下,可支持FR、HR和EFR语音信道编码。其它功能介绍可参见有关资料!二、AT指令的介绍TC35模块的通讯全部采用AT+xxx完成。基本的AT指令见本站文单: AT指令集三、 TC35的连机方法 任何一个TC35模块首次使用时,必须要测试其工作是否正常,由于其自带RS232接口,所以我们可以用PC机的串口调试软件进行调试。1、启动串口调试软件(见界面) 串口调试软件有许多,可以使用任意一款软件,也可以使用WINDOWS自带的“超级终端。设置波特率19.2k,这是TC35的默认波特率,首次连机可以从240057.6k不断测试,直到TC35有应答。2、发送“AT AT 回车3、改变波特率“AT+IPS=XXXX TC35的默认波特率是19.2k,实际使用时,可以改成9600或38.4K,方法如下： AT+IPR=9600 回车4、*模式的设置 (GSM模块的*模式有2种。第1种是：TEXT模式;第2种是：PDU模式。PDU模式可以采用unicode编码发送英文、汉字。但合成PDU码比较复杂,而TEXT模式只能发送英文,但无须编码。实际使用可以采用TEXT模式。设置如下： AT+CMFG=1 回车5、*模式简介 SMS是由Etsi所制定的一个规范(GSM 03.40和GSM 03.38)。当使用7-bits编码的时候它可以发送最多160个字符;8-bit编码(最多140个字符)。通常无法直接通过手机显示;通常被用来作为数据消息,例如：smart messaging中的图片和铃声和OTA WAP设置。16-bit信息(最多70个字符)被用来显示Unicode(UCS2)文本信息,可以被大多数的手机所显示。一个以class 0开头的16-bit的文本信息将在某些手机上作为Flash SMS显示(闪烁的SMS和警告SMS)。 有两种方式来发送和接收SMS信息：使用文本模式或者使用PDU(protocol description unit)模式。文本模式(可能某些手机不支持)实际上也是一种PDU编码的一种表现形式。在显示SMS信息,可能使用不同的字符集和不同的编码方式。6、*读取方法 AT+CMGR=X回车如果有*息,TC35回应：AT+CMGR=1+CMGR：REC UNREAD04/08/17,22：24：32+02testOKOK*息分析：“test OK就是*息内容。*息的存储容量与Ic卡有关,序号从1-N。REC UNREAD：代表*息未读过。REC READ ：已读过：接收的手机号码。04/08/17,22：24：32+02：*息发送的时间。无*息,TC35回应：AT+CMGR=3+CMGR：0,07、*的删除方法 AT+CMGD=1回车8、*的发送方法 *息的发送分成两步： 1：发送接收的手机号码,等待应答：“ AT+CMGS车(目的地址) TC35回应： AT+CMGS2： 输入*息的内容(只能是英文)：Test 回车四、单片机控制TC35的方法 上面介绍了用PC机控制TC35的方法,我们只需将PC机输出的控制命令转化成单片机输出的指令即可。1、硬件连接 电路见下图只需设计一个TTL转RS232电平电路,连接到MCU的UART口,另一端直接连接到TC35。 2、指令输出的方法 单片机串口设置成模式1(9600,N,8,1),依次将AT+xxx以ASCII码形式输出到UART口;接收TC35的数据采用中断方式。这里给出详细的程序清单(Keil C51),不介绍编程的方法。程序见下：/AT指令的定义char code AT_Tc35=AT+; /连机char code Bps_Tc35=IPR=38400; /波特率char code Text_Tc35=CMGF=1; /文本模式char code Read_Tc35=CMGR=; /读信息char code Erase_Tc35=CMGD=; /删除信息char code Send_Tc35=CMGS=; /发送信息char code Creg_Tc35=CREG?; /注册/模式设置void UART_Init(void)SCON=0x50; /01010000b=1模式scon,#11011000b;ES=l;/发送-个ASCIIvoid SendASC(unsigned char ASC)bit es;es=ES;ES=0;/关闭中断TI=0;SBUF=ASC;while(!TI);TI=0;ES=es;)/发送命令到TC35void SendToTc35(unsigned char* p,unsigned char Long)while(Long-) SendASC(*p+); / 通讯中断接收程序void Rs485_Do(void) interrupt 4 using 1 if(RI=l) RI=0; RsBuqRsPoint+=SBUF; if fRsPoint=sizeof(RsBuf) RsPoint=0;/FlagRs485=0; /数据处理 / 发送AT连机命令char code AT_Code=OK;void Send_AT(void)unsigned char *p;while(1) ClrRsBuf(RsBuf,sizeof(RsBuf); SendToTc35(AT_Tc35,2); /AT SendASC(OVER);/*等待应答“ok ES=1; /必须中断 Delay(50); P=strstr(RsBuf,AT_Code); if(p!=NULL) break;)/发送bps连机命令void Send_BPS(void) SendToTc35(AT_Tc35,3); /AT+ SendToTc35(Bps_Tc35,sizeof(Bps_Tc35)-1);/IPR=19200 SendASC(OVER);/设置文本void SetText(void)SendToTc35(AT_Tc35,3); /AT+SendToTc35(Text_tc35,sizeof(Text_tc35)-1);/IPR=19200SendASC(OVER);Delay(100)：/删除*息unsigned char EraseMsg(unsigned char index) unsigned char *p,i=20; SendToTc35(AT_Tc35,3); /AT+ SendToTc35(Erase_Tc35,sizeof(Erase_Tc35)-1);/IPR=19200 SendASC(index