基于GSM的门控及SMS报警系统设计-硬件设计论文

1基于 GSM 的门控及 SMS 报警系统设计摘 要：随着电子技术的飞速发展使家庭智能设备的应用越来越广泛，门控系统作为家庭智能设备的重要成员，也得到了快速发展，利用单片机实现了基于 GSM-SMS 的门控防盗报警系统控制，既可以实现无线控制，节约人力、物力，提高管理水平的目的，并且具有结构简单、操作方便、应用广泛等特点。关键词：GSM 模块，RS232 串口，单片机，AT 命令，不间断电源1 引言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，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，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。2 方案论证2.1 GSM 终端硬件设计方案论证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。2.2 无线数据传输模块系统采用 GSMSMS 模块实现无线数据传输，采用短信互动方式，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。2.3 GSM Modem 的选择西门子的 TC35 系列模块性价比很高， TC35i 是 Siemens 公司推出的新-代无线通信GSM 模块，并且已经有国内的无线电设备入网证。所以本设计选用的是西门子 TC35 系列的 TC35i。通过对比以及资料的查找，我们发现 TC35i 有众多的用户，因此我们考虑选用该模块，这样风险较小，成功率较高，遇到问题方便解决。3 系统总体设计框图硬件整体设计框图主要由六部分组成：MCU 单元，指示电路，报警信号输入接口电路，GSM 通信模块接口部分，报警输出控制部分，电源部分。各部分电路原理将在下面的电路中详细分析。硬件系统设计原理框图见图 1 所示。报警信号输入GSM 通信模块接口模块电源部分MCU门锁控制电路信号指示电路报警输出控制2图 1 硬件设计原理框图4 系统总体设计要求1.门控电路的设计。2.报警电路的设计。3.按键控制电路的设计。4.GSM 串口通信电路的设计。5.电源与备用电源的设计。6.数据存储电路设计。7.单片机主控电路的设计。5 硬件总体设计硬件整体设计主要由六部分组成：MCU 单元，指示电路，报警信号输入接口电路，GSM 通信模块接口部分，报警输出控制部分，电源部分。从图中所示可以知道我们主要使用了 P0 口作为 LED 指示输出端口，P1 作为按键输入和报警输出端口，P3 口是数据输入输出端口，还使用了串口 TXD 和 RXD 作为 GSM 模块的传输口，各部分电路原理将在下面的电路中详细分析。MCU 单元硬件端口整体分配设计图如图 2 所示。P0.7 32P0.6 33P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39VCC 40P2.0 21P2.1 22P2.2 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28ALE/PROG 30PSEN 29EA/VPP 31P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.5/MOSI6P1.6/MISO7P1.7/SCK8REST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20U1 AT89S52CRY11.0592MHzC1133PFC1233PFSPEAKDLQI1RESET12345678JP012345678JP212345678JP3GNDALE/PPSENSCLSDARXDTXD12345678JP1LED1LED2LED3LED4DLQI25V5VP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7Test图 2 MCU 单元硬件端口整体分配设计图6 系统软件设计系统软件设计采用模块化设计思想，主要分为单片机系统初始化模块、通信模块初始化模块、身份授权及验证模块、数据传输模块、数据采集模块、报警控制输出模块等组成。软件的一项重要工作是协议转换，GSM模块以及手机支持的是GSM协议，要想使得单片机能够控制GSM模块的短信收发，必须将相应的控制指令、报警状态等数据转换为相关格式，例如，手机短信支持的PDU或 Unicode码格式。终端系统设计的核心部分是单片机与GSM无线模块的通信，串口通信与AT 命令的设置和使用是程序设计的难点。系统软件的核心部分是单片机与GSM无线摸块的通信，技术难点是AT命令的设置和使用。 AT命令是调制解调3器的控制指令，无线信道的建立、数据传输等操作都是通过它来完成的。程序流程图如图2所示。图 2 程序流程图7 系统调试软件使用7.1 初期阶段的调试主要是采用 AT 指令调试精灵来调试 GSM 模块。主要先熟悉 AT 指令的使用，AT 指令调试精灵是方寸自主研发的一款用于调试各个厂家 AT 指令集的实用工具，该软件功能强大，运行稳定，支持市场上大部分 GSM/GPRS 猫，通过它不仅可以测试 GSM 猫上所支持的 AT 指令，而且可以收发短信，发短信时可以看到需要运行的相关 AT 指令和 PDU 编码，当有新短消息到时，系统会自动收短信并显示在屏幕上，该安装包包含Nokia、Siemens 等 AT 指令集以供用户调试和熟悉 AT 指令，开放部分源代码，可以在此平台上开发出高性能的短信应用程序。7.2 程序设计阶段的调试在熟悉了 AT 指令的基础上开始构建自己的设计思路、设计方法、实现方法等一系列的问题需要去解决，这时候我主要采用串口调试助手和超级终端来把 AT 指令一步一步地开始单片机初始化成功？GSM 模块初始化打开串口与 GSM 通信建立接收标志为1？接收来电并做出处理判断来电号码成功？有报警信息？报警信息处理并发送成功？3 秒？3 秒？YNYY YYYNNNNNNY4转化为 16 进制的数据去代替，是最终用单片机来完成这些 AT 指令操作的不可缺少的阶段。其中超级终端与串口调试助手相比存在一些不足。8 系统设计中出现的问题及解决办法8.1 排除仿真器总端上出现乱码的方法设计初期需在超级终端等串口调试软件中进行 AT 指令的调试， ，但经常会遇到不能与 GSM MODEM 进行正常通信或总是在仿真终端上出现乱码，此时检查串口是否保证正常连接，计算机的串口引线与 GSM MODEM 的串口引线应是一一对应的。GSM MODEM与仿真终端应设置相同的通信速率。当初次使用 GSM MODEM 时，在仿真终端上设置为通信速率 9600bps、8 位数据位、无较验位、1 位停止位。8.2 排除调试阶段出现无法监视的方法在调试过程中，很希望可以看到程序执行到何处了，数据是结果如何？因为由于 GSM模块要求的波特率非常的严格，一般是不可以使用仿真器进行仿真调试的。这时可以用电脑的串口调试助手并接在 GSM 上，就可以方便地监视到所发的数据和所收到的数据了，也大大的增加也调试的效率。8.3 区别接收返回值与传输数据的方法在终端软件设计时，通常采用串口中断函数接收模块返回值与传输数据，但接收到的模块返回值与接收到的传输数据对应不同的处理过程，所以在程序设计时应通过在中断接收函数中设置两个不同的标志位来解决这一问题。总结随着无线通信技术的不断提高，利用移动运营商提供的无线网络实现远程监控和数据传输已被广泛应用于各个领域。特别是基于单片机的GSM数据传输方案在GSM门控报警终端、自动抄表系统等远程遥测遥控系统中的应用更是倍受关注，为单片机实现GSM的无线监控提供了一种通用的解决方案。这次毕业设计是在导师的精心指导和大力支持下完成的。老师为我们做了认真的分析和耐心的讲解，感谢老师能在繁忙的教学之中抽出时间为我提供耐心的指导，帮我们解决在设计过程中遇到的种种问题。在做毕业设计期间，还有同学的鼎力帮助，有了他们，我才能克服各种困难，顺利完成毕业设计和论文。在这里一并向他们表示感谢！最后，再次向各位领导、各位老师致以衷心的感谢！参考文献1 刘建清.从零开始学单片机 C 语言M.国防工业出版社,20062 李朝青.单片机原理及接口技术J. 北京航空航天出版社 ,20053 杨将新，李华军，刘东骏.单片机程序及应用从基础到实践 M.电子工业出版社,20064 徐玮，徐富军，沈建良.C51 单片机高效入门M.机械工业出版社,2007 5SIEMENS.TC35iTerminal./index0/tc35i/pdf/tc35i_atc_v0301.pdf6 章九华. 基于短信的安防系统的设计与实现J. 青岛: 精密制造与自动化 2006.17 王学华. 利用 GSM 短信技术传输报警信号J. 辽宁:警察技术 2002.18 吴清广. 基于 GSM 网络的工程机械防盗系统J. 杭州：设备管理与维修技术 2005.5 9 杨建秋. 基于短消息的温度报警系统的研究J. 长春: 微计算机信息 2002.710 张刚毅,彭喜元,董继成.单片机原理及应用M. 高等教育出版社 ,200611 求是科技.8051 系列单片机 C 程序设计完全手册J.人民邮电出版社,200612 马忠梅，籍顺心，张凯，马岩.单片机 C 语言应