AT89C52單片機與GSM模塊在家庭防盜報警系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、2009年全國技工教育和職業(yè)培訓(xùn) 優(yōu)秀教研成果評選活動參評論文 談gsm模塊應(yīng)用在家庭防盜報警系統(tǒng)中的教學(xué)設(shè)計 談gsm模塊應(yīng)用在家庭防盜報警系統(tǒng)中的教學(xué)設(shè)計【摘要】 在職業(yè)院校應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的教學(xué)中，單片機應(yīng)用技術(shù)已作為新知識、新技術(shù)的內(nèi)容出現(xiàn)。本文基于單片機控制gsm模塊應(yīng)用在家庭防盜報警系統(tǒng)中進行教學(xué)設(shè)計。tc35i新版西門子工業(yè)gsm模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級gsm模塊，該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的at命令接口。結(jié)合美國atmel公司at89c52單片機具有低功耗、高性能的特點，利用紅外感應(yīng)防盜的原理，通過紅外專用芯片biss0001設(shè)計的人體傳感模塊，附加各

2、種報警來達(dá)到家庭智能防盜的目的?！娟P(guān)鍵詞】gsm模塊 at89c52單片機 紅外感應(yīng)器 家庭防盜一、前言隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展和人民群眾生活水平的極大提高，入室盜竊也成為一種多發(fā)性案件而對社會治安秩序和人們正常工作生活秩序造成一定的威脅。因此，家庭防盜已成為一個常談的話題，并亟需在技術(shù)上不斷更新和提高。傳統(tǒng)的機械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）防盜系統(tǒng)在實際使用中已暴露了很多隱患，例如：給其它沒有安裝防盜窗的相鄰樓層形成被盜隱患；發(fā)生火警時不易逃生；影響樓宇美觀和市容整潔等等。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，防盜報警系統(tǒng)已迫切從原來的簡單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。當(dāng)前，gsm短信息服務(wù)(text mes

3、sage service)已作為gsm網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，基于gsm短信模塊與單片機相連接應(yīng)用在的家庭無線防盜報警系統(tǒng)中，讓家庭防盜更及時、更方便，使報警操作不再依賴有線電話執(zhí)行，而是借助最可靠、最成熟的gsm移動網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的中文短消息或無線電話形式，直接把案發(fā)地點的情況反映到用戶的手機屏幕上。同時采用紅外傳感器進行檢測，變有形的傳統(tǒng)防盜網(wǎng)防盜窗為無形的監(jiān)控，給家庭防盜提供最直觀、高效、可靠的保障。為此，將單片機控制gsm模塊應(yīng)用在家庭防盜報警系統(tǒng)中作為職業(yè)院校應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容，既能拓展知識要點，又能及時跟上新知識教學(xué)的步伐，從而適應(yīng)培養(yǎng)高技能人才的需要。二、系統(tǒng)的總體設(shè)計及工作

4、原理gms家庭防盜系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖（一）所示。在反應(yīng)這部分，有兩個不同的設(shè)計，其一是傳統(tǒng)的揚聲器，這個裝置有兩個作用：一是引起竊賊的“做賊心虛”的心態(tài)，讓其產(chǎn)生害怕心理，從而放棄行竊的念頭和行為；二是引起室內(nèi)或室外人員的主意，從而采取相應(yīng)的措施。第二個設(shè)計則是gsm模塊部分，通過與單片機相連，模塊可以發(fā)送一些短信到設(shè)定的手機號碼，及時通知主人家里出現(xiàn)了什么情況。然而當(dāng)主人在家的時候，尤其是有青壯年的時候，則不需要設(shè)定防盜功能，可以關(guān)閉功能；假如主人要離開房屋或夜間睡眠時，則需要打開防護功能。如果采用在主機上安裝一些開關(guān)來設(shè)定“設(shè)防”、“撤防”，紅外檢測會隨之起作用，以免引起不必要的麻煩和誤報。

5、所以，本系統(tǒng)在設(shè)防和撤防的選擇上，采用流行的無線遙控裝置，包括發(fā)送和接收兩部分,分別采用pt2272和pt2262模塊。gsm模塊采用流行的西門子tc35i模塊，保證功能穩(wěn)定性各方面的實現(xiàn)。整個系統(tǒng)中單片機判斷檢測部分送來的數(shù)據(jù)，進行相應(yīng)的操作，比如讓揚聲器發(fā)聲，讓gsm模塊發(fā)送短信等，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)想功能。mcu紅外傳感器遙控布、撤防gsm模塊報警喇叭煤氣傳感器煙霧傳感器gsm手機電源電源圖(一) 系統(tǒng)總體框圖三、系統(tǒng)硬件主要組成的功能及特點1. at89c52單片機at89c52作為普通51單片機已與廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，其接口簡單，方便使用，且功能強大，因此本系統(tǒng)采用atmel 公司高

6、密度非易失性存儲器技術(shù)制造的at89c52單片機作為主控制芯片。 at89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。at89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。2. gsm模塊tc35i目前，西門子gongsi公司的tc35系列模塊性價比很高，并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設(shè)備入網(wǎng)證，所以本系統(tǒng)選用的是西門子tc35系列的tc35i。這是西門子公司推出的最新的無線模塊，功能上與tc35兼容，

7、由siemens公司的gsm模塊tc35i及其外圍電路構(gòu)成的移動終端，可以很好的完成短消息收發(fā)、數(shù)據(jù)和語音通信。tc35i與gsm 2/2+兼容、雙頻(gsm900/gsml800)、rs232數(shù)據(jù)口、符合etsi標(biāo)準(zhǔn)gsm0707和gsm0705，且易于升級為gprs模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的at命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計。3. 熱釋電紅外傳感器熱釋電傳感器實質(zhì)上是對溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個表面做成電極。在環(huán)境溫度有t的變化時，由于有熱釋電效應(yīng)，在兩個電極上會產(chǎn)生電荷

8、q，于是在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓v，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時，t=0，則傳感器無輸出；當(dāng)人體進入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生t，則傳感器形成輸出，這種傳感器也稱為人體運動傳感器。由實驗證明，傳感器不加光學(xué)透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，其檢測距離小于2m，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測距離可增加到10m左右。放大器將傳感器輸出的微弱電壓信號放大，并由濾波電路將雜波濾掉。放大后的電壓輸入電壓比較器的同相端與反相端的基準(zhǔn)電壓(閾值電壓)相比較：當(dāng)人體進入檢測區(qū)時，其放大后的信號電壓大于閾值電壓，電壓比較器輸出高電平，當(dāng)無人體進入檢測區(qū)，或者環(huán)境溫度有些變化也產(chǎn)生電壓信號，但由于此電壓信號較小，雖也

9、經(jīng)放大其值小于閾值電壓，比較器輸出仍為低電平。電壓比較器起到鑒別有無人體進入檢測區(qū)的作用，同時也消除環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的干擾。溫度補償電路使輸出穩(wěn)定，有輸出時發(fā)光二極管發(fā)亮。電壓比較器輸出的高電平經(jīng)驅(qū)動器后輸出，輸出電壓大于3v。4. 遙控器為了實現(xiàn)用戶在進入防區(qū)前或離開防區(qū)后能對系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進行改變，本系統(tǒng)設(shè)置了遙控器。遙控發(fā)射的核心為pt2262模塊，接收的核心為pt2272模塊。5. 電源電源部分采用典型的電源設(shè)計方案，如圖（二）所示。其中和是旁路電容,起到抑制干擾的作用,而和是電解電容，起到濾波的作用； 左右邊兩個是12伏的電源濾波電容，一般大電容旁邊并聯(lián)一個小電容的目的是降低高

10、頻內(nèi)阻，因為大的電解電容一般采用卷繞工藝制造，所以等效電感較大；小電容可以提供一個小內(nèi)阻的高頻通道，降低電源全頻帶內(nèi)阻。這個電路在實際中比較常見，7805內(nèi)部也是非線性器件,一定會出現(xiàn)諧波,所以在輸出端還是要再經(jīng)過濾波才可行。圖（二）電源部分電路6. 揚聲器揚聲器部分主要包括一個繼電器，當(dāng)單片機相應(yīng)端口置為高電平時，驅(qū)動繼電器，使得揚聲器電路接通，發(fā)出聲響以起到報警作用。7. 串口通信與gsm modem（1） 串口通信串行端口的本質(zhì)功能是作為cpu和串行設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器。當(dāng)數(shù)據(jù)從cpu經(jīng)過串行端口發(fā)送出去時，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行的位。在接收數(shù)據(jù)時，串行的位被轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)。在windows環(huán)

11、境(windows nt. win98. windows2000)下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。（2） gsm modem 采用西門子工業(yè)級gsm模塊tc35i設(shè)計開發(fā)的gsm通訊modem，它可以通過短消息的形式傳遞數(shù)據(jù)，具有網(wǎng)絡(luò)可靠、覆蓋面廣、通訊費用低廉、工作穩(wěn)定等優(yōu)點。(3) 串口控制gsm modem單片機與gsm模塊一般采用串行異步通信接口，通信速度可設(shè)定，通常為19200bps。采用這種rs232電纜方式進行連接時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好。rs232接口方式連接，通過串行接口集成電路和電平轉(zhuǎn)換電路與gsm模塊連接，電路比較簡單，所涉及的芯片包括單片機89c52和電平轉(zhuǎn)換芯片max23

12、2，是非常常見的接口電路。gsm modem與單片機之間采用串口通信的方式，modem的rx、tx分別為發(fā)送、接收端，與單片機的tx，rx連接，組成串口通信，如圖（三）所示。 圖（三） gsm模塊與單片機之間的連接四、軟件設(shè)計1. 編程系統(tǒng)keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，c51工具包的整體結(jié)構(gòu)如圖（四）所示。其中uvision與ishell分別是c51 for windows和for dos的集成開發(fā)環(huán)境(ide)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用ide本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件，然后分別由

13、c51及a51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.obj)。目標(biāo)文件可由lib51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)l51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.abs)。圖（四） c51工具包的整體結(jié)構(gòu)2. 編程語言的教學(xué)說明該軟件設(shè)計采用c語言編程，主要以查詢方式來檢測紅外傳感器是否有相應(yīng)數(shù)據(jù)送入，從而采取相應(yīng)的措施來實現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能。3. at指令的教學(xué)說明 at指令集是從tec(terminal equipment)或dte (data terminal equipment)向ta (terminal adapter)或dce (data circuit terminating equipment發(fā)送的

14、通過tate發(fā)送at命令來控制ms (mobile station)的功能與gsm網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進行交互，用戶可以通過at命令進行呼叫短信電話本數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)補充業(yè)務(wù)傳真等方面的控制。下面列舉一些常用的at指令：at測試連接是否正確ate0關(guān)閉回顯，程序初始化at部分首先關(guān)閉回顯ate1打開回顯，使用超級終端測試命令時打開at+cgmr得到版本號at+cgsn得到序列號(imei)at+cimi得到手機imsi號碼at+cscs獲取、設(shè)置當(dāng)前字符集，可設(shè)置為gsm或ucs2at+cbc獲取電量at+cclk獲取設(shè)置手機時鐘at+cnum機身號碼，分為線路一和線路二at+csq當(dāng)前信號at+cops網(wǎng)絡(luò)營運

15、商at+csca短信中心號碼at+cpms選擇短信儲存地點，可選擇me（sim卡）和mt（機身）at+cmgl列出指定狀態(tài)的短信息的pdu代碼at+cmgr列出指定序號的短信息pdu代碼at+cmgs發(fā)送短信at+cmgd刪除指定的短信at+cmgf短信格式，分為text模式和pdu模式at+cnmi設(shè)置新短消息通知電腦端at+csca短信中心at+ipr?顯示串口波特率at+ipr=19200更改串口波特率為19200目前，發(fā)送短消息常用text和pdu(protocol data unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式。使用text模式收發(fā)短信代碼簡單，實現(xiàn)起來十分容易，但最大的缺點是不能收發(fā)中文短

16、信；而pdu模式不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信。pdu模式收發(fā)短信可以使用3種編碼：7-bit、8-bit和ucs2編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的ascii字符，8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，ucs2編碼用于發(fā)送unicode字符。五、系統(tǒng)功能特點的教學(xué)說明和演示1. 該系統(tǒng)采用的是芯片式智能工作原理，屬于新一代家庭防盜技術(shù)，它具有以下特點： （1）由于該系統(tǒng)設(shè)置了遙控器，方便“設(shè)防”和“撤防”，避免誤報； （2）系統(tǒng)中揚聲器和軟件配合，能迅速而有效地起到報警作用；（3）借助先進穩(wěn)定、成熟高效的gsm移動網(wǎng)絡(luò)，使得該報警系統(tǒng)更具智能化和集成化，報警方式更顯直觀性和可靠性；（4）可

17、針對家庭的實際需要開發(fā)其他功能，如圖（一）所示，可通過增設(shè)煤氣傳感器、煙霧傳感器、震動傳感器實現(xiàn)相關(guān)的報警功能。2. 系統(tǒng)演示流程如圖（五）所示。開始初始化設(shè)防鍵是否按下布防檢測是否為高電平gsm 發(fā)短信報警揚聲器報警nyny撤防圖（五） 系統(tǒng)總體流程圖六、結(jié)束語由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，at89c52單片機與gsm模塊技術(shù)應(yīng)用到位，功能電路實現(xiàn)較好，系統(tǒng)性能良好、穩(wěn)定，較好地達(dá)到了家庭防盜要求的各項指標(biāo)。而且該系統(tǒng)成本低、實用性和可操作性強，有著一定的應(yīng)用價值。經(jīng)過教學(xué)實踐，可使學(xué)生掌握到基于單片機控制gsm模塊應(yīng)用在家庭防盜報警系統(tǒng)中的工作原理和功能特色，并能拓展學(xué)生對新知識、新技術(shù)的應(yīng)用思維和能力。【參考文獻(xiàn)】1 stc89c5