基于GSM的智能监控系统

1、2010年广东省大学生电子设计竞赛智能家居专题竞赛中文题目：基于GSM 的智能监控系统英文题目：For Gsm Wireless Appliance Control System 本组成员：林瑞生 赖耀华 来自院校：南方医科大学所在院系：生物医学工程学院 指导老师：联系邮箱：hulaiai 提交日期： 原创性声明：本队成员郑重声明：本系统的全部软件编程和硬件电路设计是本组成员独立设计并制作的成果。除设计报告中已经明确注明的内容外，本作品不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。本声明的法律结果由本队成员承担。中文摘要本系统综合运用了GSM 全球通讯技术和三种传感器技术，采用单片机ST

2、C89C52芯片作为芯片，借助技术成熟的，覆盖面广的现有的GSM 网络，可实现对家居系统的“无论何时何地”的无线监控（包括智能防盗和家电定时开关），采用TC35I 西门子GSM 核心模块，可方便高效的随时对家中的情况进行监控。无论何时何地，只需屋主发送一条短信，还有打一个电话，系统自动作出反应，实现家居中电器的任意开启和关闭，同时可手动，短信控制防盗系统开关，同时可将家中的突发情况以短信或语音方式通知主人。关键字 智能 家居 GSM 传感器 防盗 定时开关English AbstractThe system integrated use gsm global communication tec

3、hnologies and three sensors, used as a monolithic integrated circuits stc89c52 chip, with the aid of technical mature, the coverage of existing gsm network, but the implementation of home systems "where and when" wireless monitoring （ include smart theft and appliance regular switch ）, sie

4、mens tc35i gsm core modules can be effective at home to monitor the situation. at any time, the lord sent a message,and make a phone call, the system automatically to respond to any home appliances in the open and close at hand, a short letter to control the system and the home of the situation with

5、 sms or voice methods to notify the owner.KEY WORDS Smart Home GSM Sensors The Regular Switch系统方案系统方案综述：系统由三个主要模块加外围电路组成，三个主要模块：1、主控芯片模块2、GSM 模块3、传感器模块4、外围电路包括电源电路和各个部分功能的实现电路。本系统专为家居智能控制和防盗而设计。本系统已自带相关的激光光电报警，红外热释电报警及磁敏报警等相关防盗模型，和定时开关继电控制模型。GSM 外围电路接语音用的麦克风和扬声器，功能部分为一个光敏三极管+透镜集成的650nm 稳定点状激光光源(市面上常

6、用激光头 ，一个磁敏电阻开关，一个红外热释电传感器探头。此探头传感器为较流行常用的红外光电转换、集成稳定且较精准的传感器。一个蜂鸣器，用于报警并可通知保安处。 1、主控芯片STC89C52RC系统选用基于8051内核的单片机芯片STC89C52RC 芯片作为主控芯片。这一芯片继承了8051软件指令集，与标准的8051芯片管脚完全兼容。STC89C52RC 芯片参数概述：工作电压4.0-5.0V ，工作频率040MHZ （最高可达90MHZ ），8KbyteFlash 程序存储器，512byteSRAM ，支持IAP/ISP，支持最大外部程序和数据存储空间，3个位定时/计数器，1个全双工增强型异

7、步串行通讯接口（UART ），4个8位I/O口，同时具WDT （看门狗），内置复位，及EEPROM ，市面上封装有四种PDIP-40，PLCC/PQFP/LQFQ-44。PDIP 引脚分布如下图所示（以上参数参考：STC89C52Data Sheet及，宏晶芯片解密 ）STC89C52引脚分布 （注：图片来自STC89C52RC Data Sheet）主控芯片是系统的核心部分，连接系统的各个模块，实现模块间的通迅及数据交流，负责系统资源的调度与分配，保证各功能部分的实现。此芯片于一整个模块中，此模块为最小系统，包括时钟（晶振11.059212.0000MHZ ）电路，外置复位电路等外设电路。2

8、、GSM 模块部分参考比对市面上的多个厂家（如明基、华为等）推出的GSM 模块，基于性价比与作品使用功能考虑，最后还是采用了基于基础，技艺臻于稳定成熟，且市面价格低廉的TC35I 模块。这是Siemens 公司推出的新一代无线通信GSM 模块，这个模块在工业领域应用非常广泛，因而货源充足，采购也比较容易，全新的价格单价在100元到120元。（A ）TC35I 实物图（注：图片来自买回来的手中实物）TC35I 参数说明：TC35I 为高度集成支持EGSM900和GSM1800双频（频段：双频GSM900MHz 和DCS1800MHz （Phase 2+），数字、语音（Speechprocessi

9、ng ）、中文短信（Short Message Service）和传真（fax ）等服务。采用单电源供电，电压范围3.3V 4.8V 。工作电流损耗，通话模式: 300mA (典型值），空闲模式: 3.0mA (最大值），省电模式: 50µA (最大值 ，发射状态最大电流可达2.5A 。发射功耗为2W （GSM900MHz Class 4）和1W （DCS1800MHz Class 1）。支持标准AT 指令集，支持MT ，MO ，CB ，TEXT 和PDU 模式的短信息。通过独特的40引脚ZIF （Zero Insertion Force）连接器，实现电源连接，指令，数据，语音信号，

10、及控制信号的双向传输。通过ZIF 连接器和50欧天线连接器，分别连接SIM 卡座和天线。TC35I 有两个语音接口，每个接口均有模拟语音（麦克风，耳麦）输入和耳机输出，语音解码标准三种速率： 半速 (ETS 06.20 全速(ETS 06.10 增强型全速 (ETS 06.50/06.60/06.80）。同时可采用AT 指令或掉电复位，串口通讯波特率 300bps.115kbps ，自动波特率范围 4.8kbps.115kbps ，软件下载功能 (improved service and maintenance 通过RS232或SIM 接口 ，实时时钟，时钟频率，32.768KHz ，定时器功

11、能：可用AT 命令编程。（以上参数参考TC35Idata sheet，与TC35I 硬件接口描述，及网站本系统设计主要使用到TC35I 的语音和短信功能。标准的AT 指令中使用ATD<电话号码>；<回车>即可接听来电，发短信由软件通过主控系统与传感器探测结合控制 ，自动发送已编制好的内容或报警信息到锁定号码（屋主号码），并动作报警。 3、传感器防盗模块部分，主要由三部分构成：红外热释电部分，激光部分，磁敏部分（1）红外热释电器件（本系统使用的为集成好的模块），灵敏度高，可靠性高， 超低工作电压：实物图片图示： 集成模块中的主要部分，热释电元件实物图示： 图（a1）热释电

12、功能特点简介：I ）全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。II ）可设置光敏控制，白天或光线强时不感应，一般多用于夜间。 III ）微功耗，可选择触发方式，还有温度补偿。（2）磁敏传感器，磁钢或磁铁（电磁代替物）与干簧管的组合 干簧管（左）磁钢（右）干簧管一般参数： 功能与指标一、陌生人入侵报警本系统采用多重全面定位防盗，将家居中每一个重要关键的防盗点关联，主要采用激光光控报警，磁敏磁控报警，红外热释电报警三种报警方式，激光光控报警实用于房主窗，书房，乃至放置财物，证件等重要物品的小柜，磁敏磁控报警实用于门禁，红外热释电报警利用其较宽的入射角

13、度等感应特征则负责实现全屋范围的监控。当有人入侵的时候，人的红外幅射将触发系统报警，并将情况以短信的形式通知主人，利用扩展可同时自行发送消息到110。二、提前设定电器的开启大家都有这样经历，回到家里，特别是一个人很累很累的时候，当然想，可以轻松舒适一些，这个时候，可以通过，早上对系统按键，或者发送短信，然后与系统通迅，对系统进行简单设定，将家电，甚到家中的音响音乐系统，进行定时开启设定，等到回到家时候，家中比如说，想看的电视，想听的音乐，想用的电脑，早已恭候多时。三、方便应答门铃本系统还设有一个简便为房主着想的应答门铃功能，系统防盗开启后，如若有人按动门铃，系统会即时以短信方式通知屋主，屋主可

14、以手机通话方式直接通话。四、远程监听：主人手机号码拨打电话到该系统，该系统自动接听（其他人的来电被忽略）。独显屋主尊贵实现原理通过在系统中嵌入一个手机通讯模块（西门子TC35I ），外接传感器，由51核心单片机控制系统工作。使用的屋主使用已设置的普通手机的SIM 卡电话号码与GSM 中的信息中心码，向系统发出PDU 短信执行预先设定的指令，系统GSM 接收到短信信息，送到单片机主控系统识别，如果与系统预先设定的指令一致，则启动相应的动作。防盗系统中，若某一防盗传感器经不明入侵触发，则将触发状况送至单片机系统中中断正在运行的主程序，执行相应的报警动作措施。系统对相关的防盗、定时开关实现有效可靠控

15、制，所选用的STC89C52芯片足以胜任系统各个部分的功能实现硬件框图 硬件框图 图示说明软件流程（1）主程序流程图图示 （2）初始化GSM 流程图图示 （3）GSM 中断接受流程图图示 （4）GSM 消息处理流程图图示 （5 防盗消息处理流程图示 系统测试测试方案1、有人按门铃，系统自动发短信通知应答，并发出判断消息，确认是否由系统 应答，还是转接屋主电话应答，系统门禁外设有红外探测感应来访人员，现 实中并应把门铃作相应的改量设置。操作，人与模块分开在两个房间，屋主（人）以短信或手动开启系统，紧接着防盗功能开启，一人在模块房间按下门铃，另一个房间的人在接收到短信的通知的时候，进行回拨，若根据

16、手机的不同，功能的差异，也可以自行设置一键回拨。模块中通过扬声器+功放，将屋主的声音进行放大。2、TC35I 模块实现语音对话功能，收发中文短信功能。操作，直接编程拨号， 系 统TC35I 模块中连接了手机SIM 卡，由串口调试工具写入手机号码收发信息， 进行实时电话通讯，为避免干扰，测试时，实验模块在一个房间，人拿电话 到另一个房间进行拨号。3、红外热释电模块功能，可以感应人体，探测人体红外幅射，利用人体这种特有的特点，产生相应的电流电压变化，由主控系检测，并触发防盗系统。由于红外热释工作波长为5-14um ，平均透过率为75%，测试现场温度为室温C C o o 3525最宜，本模块所用的热

17、释电器件视场为o o 126139 ，实现最大可感应距离7米。操作，接通电源，开启防盗系统后，一人由目测由7米的地方，正对红外热释电探测头走去，传感器感应到有人靠近，触发系统报警，本系统采用蜂鸣器（可用大功率警号代替），蜂鸣器鸣响，另一人（屋主）在另一个房间，负责接收系统发送来的报警短信，当测试者在7内正对探头走到探头，蜂鸣器一直鸣响，在探头视场范围内（出了视场不鸣响），7米范围内，任意走动，蜂响器一直鸣响，屋主能在另一方收到报警短信。4、磁敏传感关断模块功能，利用磁钢或磁铁靠近磁敏干簧管，造成关合，引起电路的某种触发。操作，可由人安装在任意需要合上和打开的地方，本测试：i ）打开系统中的 磁

18、敏传感器模块蜂鸣器鸣响（警报开启），系统直接拨打屋 主电话。ii ）以磁钢或磁铁靠近干簧管，造成干簧管关合，触发电路不工作，蜂鸣器不 鸣响，系统向屋主发送警报关闭短信。iii 拿开干簧管，触发报警电路，蜂鸣器工作鸣响，系统向屋主打一个电话报 告。实际情况中，例如门。门（向家里的那一边）面一个角落，安装磁钢部分， 磁铁也可以，门框上安装，本系统的传感器部分，以门缝为最大距离，安装， 当打开门时，一打开门，则系统受触发报警。5、对射式激光传感器防盗模块功能，利用激光传感器之间传输的间断性，光照度对产生光电流的影响实现防盗。操作 只需利用镭射激光的强光束照射，引起光敏二极管的光开关作用i ）打开系统

19、中，激光防盗部分功能，因为本模块是做在同一块板上的模型， 所以正确接上电源，系统通电之后，测试激光头是否正常产生激光（本系统 所用激光为点状直射激光）。ii ）校正对光部分，原本为一个光敏二极管，考虑到，避免自然光，和其他光 的影响，把光敏二极管至于一个黑体中（已装上），让激光光束通过黑体，完 全照射在光敏二极管上。iii ）系统校正完成，激光防盗系统正常工作，系统向屋主发送短信通知屋主， 测试者，用任何物体，不透光，或可曲光，或可反射的均可，阻挡光线的照 射，系统触发报警，向屋主发送短信，或直接打电话通知。iv 实际情况与本系统中有细微差异，本系统采用波长650nm ，长距离易发散， 只能经

20、透镜进行短距离聚焦，现实中，可采用波长780nm 的激光代替或改变 透镜，但受光部分需加大限流电阻。受光部分除受光点以外，要进行滤光或 遮光处理。6、继电器控制功能模块，利用系统，通过屋主发短信知会系统进行定时开关电器。 操作，注意安全，继电器接常触点是接在电线火线端，常开接插座，电器（实验中 以台灯为例）接在插座上，接上市电220V 。i 首先测试系统，以手动写入相应程序，运行程序，继电器吸合，台灯亮ii ）然后，由另一个人（屋主）在另一个房间，以短信形式发送信息，命令，八个 继电中的任意一个吸合，令台灯的控制继电器吸合，台灯亮。任务完成，发送短信 通知屋主，iii ）屋主发送短信调校时间令主系统开始计时，并定时开启电器电源，以台灯为例， 令台灯三分钟后点灯，三分钟后台灯点亮。测试设备本系统，手机一部（目前系统还没有绑定手机号码，任何一部普通手机即可），外接电源（己配上512V可调电源，可通过可调电源部分将市电进行转换）示波器、可调信号发生器（015V即可）测试数据A 、由屋主手机发送出，短信开启本系统的防盗系统，系统正常开启后，回复短信“您好，防