家居安防无线监控报警系统(原理)概要.doc

精品文档 家居安防无线监控报警系统作者:潘丹武汉邮电科学研究院光纤通信技术和网络国家重点实验室摘要:本文介绍了一种家居安防无线监控报警系统的硬件电路设计方法,它以SM89516A单片机为核心,通过控制由解码芯片PT2272、射频接收模块组成的接收电路,对感应器采集到的报警信息(烟、火、盗窃等信息进行处理,通过控制TC35模块以GSM短消息的方式实现合法用户手机与监控报警系统之间的指令与数据接收和发送。该报警器具有现场警笛报警和无线报警功能。本文阐述了无线监控报警系统的工作原理、总体设计方案,并对系统内各模块进行了分析与设计。该系统具有实时性、可靠性高、安装、维护及操作简单等优点。引言随着社会的发展,生活条件的改善,人们对安全问题越来越关注了,尤其是在家居安全方面。入室盗窃、煤气泄漏、火灾发生等情况时有发生,在家里安装安全报警装置是家庭安全保障发展的趋势。本文研究一种家庭安全监控报警系统,系统的核心是单片机,由它监控处理各种警情,对感应器采集到的报警信息采用两种报警方式,即声光报警和短消息报警。报警设备在实现就地报警的同时把各种警情通过短信方式发送到手机,使警情得到及时的处理。结合射频无线通信技术和单片机网络控制技术,使本家居安防无线监控报警系统经济、可靠、组网灵活,家庭无需为传感器布线,具有广阔的市场发展前景。1工作原理无线监控报警系统主要由GSM短信模块、监控者手机和智能监控模块组成,GSM 模块主要提供系统和用户之间的通信信道。智能监控模块及其外围电路可实现对周围数据的采集和监控,如果监控对象正常的话就继续循环监测,如果出现问题,微控制器即采用AT命令通过GSM短信模块发送短信息给监控者,监控者也可用短信息的命令形式去设置以微控制器为核心的智能模块,以及发送短信消息查询命令和监控情况,从而达到无线监控的目的。 2总体设计方案220v转9v电源适配器220v后备电源单片机蜂鸣器PT2272LEDTC35电源转换芯片射频接收模块晶振天线SIM卡5v图1 总体设计框图本系统主要由电源、单片机、GSM短信模块TC35、解码器PT2272、射频接收模块构成,由门磁、窗磁、烟雾感应器和燃气泄漏感应器等采集报警信息,通过无线方式传输给由单片机控制的GSM短信模块TC35,实现短信报警,同时伴有声光报警。220v的市电经电源适配器输出电压9v,再经电源转换芯片转换为5v为单片机、TC35、PT2272、射频接收模块、LED、蜂鸣器等供电,一旦掉电则启用备有电源,以保持电路正常工作。单片机是整个系统的核心,PT2272、TC35都是在它的控制下完成相应的功能,并控制蜂鸣器、LED发声发光,它启动的条件是电源和晶振正常工作。PT2272是与PT2262的配对解码芯片(遥控系统里使用PT2262,可组成接收器,射频接收模块将本地警情通过PT2272上报给单片机。TC35通过其RXD0、TXD0脚与单片机之间进行串行通信,通过一系列的AT命令,就能达到控制TC35读写SIM卡与手机进行短消息通信的目的。3系统各模块分析与设计3.1电源部分电源模块包括外部电源模块和内部电源模块。内部电源模块主要包括可充电电池 和充电电路,主要任务是在监状态下外部断电时供给整个电路正常工作并发出报警短消息 其充电也是由微控制器控制完成的,在外部电源供电状态下,低于下限电平时自动接通充电电路,高于上限电平时将自动断开充电电路。该系统选用220V转9V的电源适配器,由于该系统的各组成部分都需要5V的工作电压,因此宜选用一块输入可以为9V,输出为5V的开关电源芯片进行电压转换,为系统供电,备用电源采用6V的充电电池。3.2单片机及其外围利用单片机的中断功能可对外界的突发事件进行监测。中断源中断后,单片机应用系统就会发出指令执行相应的报警程序,通过RS232异步串行通信写入TC35,通过AT命令,以短消息的形式发送到监控者手机上,以便用户采取相应的处理措施,同时鸣笛,LDE发光,实现防盗、防火、防燃气泄漏的作用。监控者也可用短信息的命令形式去设置以单片机为核心的智能模块,以及发送短消息查询命令查询其监控情况,从而达到无线监控的目的。本系统中采用的单片机型号是SyncMOS公司的SM89516A,它是内置64KB闪存、1KB的片上RAM的8位单片机,是8052单片机家族的派生产品,有5路内部SPWM,可以通过“段映射直接寻址模式”的方式方便快速的访问扩展RAM。选用44脚的PLCC封装形式,最多可提供36个I/O口,可有效控制外围接口电路。3.3 PT2272组成的接收电路PT2262/2272配对使用可组成遥控发射和接收电路。其中PT2262组成遥控器, PT2272组成接收器,它们必须工作在同一频段(如本系统中射频收发模块都选用315MHz频段,地址编码必须完全相同才能配对使用(设置地址码的原则是:同一个系统地址码必须一致;不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分.至于设置什么样的地址码完全由用户配置。发射电路用来发射3I5MHz的高频载波,将编码后的地址码、数据码、同步码随同载波一起发射出去,接收电路将发射电路发射出的信号有效地接收过来,经过放大后,再送入解码电路解码后,变成所需的电信号。当解码芯片PT2272接收发送过来的信号时,VT脚输出一个正脉冲,经9014取反后向单片机产生一个中断请求,CPU接到中断信号后读取PT2272芯片的内容,与此同时,相应的数据脚也输出高电平。如果发送端按键一直被按住,编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时,PT2262不会与电源连通,所以315MHz的高频发射电路不工作。PT2272组成的接收电路设计图见图2。PT2272解码芯片分为锁存输出(L表示锁存输出,数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态,直到下次遥控数据发生变化时改变和非锁存输出(M表示非锁存输出,数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应。后缀数字n表示有n路并行的控制通道(n一般为4和6,当采用n路并行数据时,对应的地址编码应该是(12-n位。地址输入端,有三种状态可供选择:悬空、 接电源、接地;数据输出端,只有两种状态可供选择:接电源、接地。本次设计选用PT2272-M4,即采用非锁存输出、地址码8位、数据码4位。A01A12A23A34A45A56D5/A67D4/A78VSS 9D310D211D112D013DIN 14OSCO 15OSCI 16VT 17VDD 18U6PT2272VCCR81.5MP0.0P0.1P0.2P0.3VCC 9014R710KVCCP3.211223344U8射频接收模块天线P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7图2 PT2272及射频接收模块组成的接收电路3.4 TC35模块TC35主要由GSM 基带处理器、GSM 无线模块、电源模块(ASIC、闪存、ZIF 连接器、天线接口6部分组成,共有40个引脚, 通过一个ZIF (Zero Insertion Force连接器引出。这40个引脚可以划分为5类, 即电源、数据输入/输出、SIM 卡、音频接口和控制。第114脚为电源部分, 其中15为电源电压输入端Vbatt+,610为电源地GND, 11、12充电引脚,13对外输出电压(供外电路使用,14为ACCUTEMP 接负温度系数的热敏电阻;2429为SIM 卡引脚;3340为语音接口用来接电话手柄;15、30、31和32脚为控制部分;1623位数据输入/输出。TC35模块及其外围设计电路图见图3。使用TC35这个模块时需要注意以下几点:(1模块上电10ms 后(电池电压须大于3V,为使之正常工作,必须在15脚(IGT加时长至少为100ms 的低电平信号,且该信号下降沿时间小于1ms。启动后,15脚的信号应保持高电平。(2SIM 引脚中的CCIN 引脚用来检测SIM 卡支架中是否插有SIM 卡。当插入SIM 卡,该引脚置为高电平时,系统方可进入正常工作。(3TC35的SYNC 引脚有两种工作模式,一种是指示发射状态时的功率增长情况,另一种是指示TC35的工作状态。本模块使用的是后一种功能,即当LED 熄灭时,表明TC35处于关闭或睡眠状态; 当LED 为“600ms 亮/600ms 熄”时,表明SIM 卡没有插入或TC35正在进行网络登录;当LED 为“75ms 亮/3s 熄”时,表明TC35已登录到网络,处于待机状态。VCC3VIGT DSR0RING0CTS0RTS0DTR0DCD0CCIN CCRST CCIO CCCLK 3.3K R12C81nFC7C6100nFL210mHR61KC9100uFCCVCC1CCRST 2CCCLK 3CCGND 4CCIN 5CCIO 6A1SIMCCVCCCCGNDCCVCC CCRST CCCLK CCGND CCIOA11Y12A23Y24A35Y36GND 7VCC 14A613Y612A511Y510A49Y48U27407RXD0TXD0VCCRXD0TXD0RXD TXDD4LED4R41K P3.3IGT CCIN SIM 卡正向驱动R1510kR161kQ?9014VCCVbatt+15GND 610POWER 1112VDD13AKKU_TEMP 14/IGT 15DSR016/RING017RXD018TXD019CTS020RTS021DTR022DCD023CCIN 24CCRST 25CCIO 26CCCLK 27CCVCC 28CCGND 29RTC backup 30Power down 31SYNC 32EPP233EPN234EPP135EPN136MICP137MICN138MICP239MICN240TC3540ZIF图3 TC35模块及其外围电路4结束语本文系统介绍了无线监控报警系统的工作原理、总体设计框图,对系统的内部组成部分电源、单片机、PT2272、TC35进行了阐述,并给出了PT2272和TC35的具体设计电路图。这篇文章是针对家庭安全设计的一款无线监控报警系统,也可用于其它场合。借助最可靠、最成熟的GSM移动网络,直接将警情以短消息(短消息是全球移动通信系统中最简便的数据通信方式。随着短消息业务的日益完善,短消息已具备承载重要数据信息的能力的形式反映到用户手机显示屏上,具备可靠性强、体积小和功耗低等特点。参考文献:1 张毅刚等.MCS-51单片机应用设计M.哈尔滨工业大学出版社,1990本页已使用福昕阅读器进行编辑. 福昕软件(C2005-2007,版权所有, 仅供试用. 2 李华.MCS-51 单片机实用接口技术M.北京航空航天大学出版社,1993 3 何立民.单片机应用技术选编M.北京航空航天大学出版社,1996 4 韩广兴.电子元器件与实用电路基础M.北京:电子工业出版社,2002 5 程龙兴,胡协和,冯冬芹等.基于短消息的远程数据采集系统J.仪表技术 与传感