基于A(yíng)Tmega128與GSM的家庭報警系統的設計與實(shí)現

引言

　　隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，防盜報警系統已從原來(lái)的簡(jiǎn)單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的防盜報警系統的通信方式有固定電話(huà)撥號、寬帶網(wǎng)等。但是，利用固定電話(huà)撥號實(shí)現的報警器易遭受破壞并存在處于通話(huà)狀態(tài)時(shí)可能無(wú)法報警的隱患。而寬帶網(wǎng)同樣面臨著(zhù)線(xiàn)路被切斷的隱患，且不易普及。

　　本文提出了一種借助可靠、成熟的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，以最直觀(guān)的中文短消息或電話(huà)形式實(shí)現遠程報警和監控的智能家居報警系統，來(lái)實(shí)現家居環(huán)境的安全監控。它采用紅外傳感器進(jìn)行檢測，并配備煙霧傳感器和燃氣泄漏傳感器，可實(shí)現防火、防燃氣泄漏的作用。帶有GSM網(wǎng)絡(luò )功能的安防系統，使用戶(hù)無(wú)論身在何處，都可以通過(guò)短信設防、撤防或查詢(xún)安防系統的情況。

　　系統的構成及主要功能

　　該家庭防盜報警系統主要有GSM網(wǎng)絡(luò )模塊、紅外傳感器、燃氣泄漏傳感器、煙霧傳感器、ATmega128單片機、聲光報警器和Flash存儲器等，其系統硬件結構如圖1所示。

　　圖1 系統硬件結構圖

　　系統的前端感應器主要有防盜、防火和防煤氣泄漏等傳感器，根據需要選用并安裝在適當的地方，用于收集非法入侵和危險信號并傳送給單片機；單片機負責接收、處理感應器信號，判別是否有險情發(fā)生。單片機不斷對各種傳感器信號進(jìn)行檢測，如果檢測到高電平，系統控制GSM網(wǎng)絡(luò )模塊實(shí)現短消息報警，將報警信息通過(guò)GSM服務(wù)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到用戶(hù)手機上，同時(shí)根據需要啟動(dòng)聲光報警器發(fā)出相應的警報信號。如已實(shí)現小區聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)還會(huì )給聯(lián)網(wǎng)中心的小區保安處發(fā)送報警信息；戶(hù)主還可以通過(guò)發(fā)送短信打開(kāi)主機上的*話(huà)筒，進(jìn)一步確認家中是否發(fā)生險情。本系統能有效地達到防盜、報警的目的。

　　系統的硬件設計

　　ATmega128功能特性描述

　　本系統采用了Atmel公司的AVR單片機ATmega128作為控制核心。ATmega128為基于AVR RISC結構的8位低功耗CMOS微處理器。由于其先進(jìn)的指令集以及單周期指令執行時(shí)間，ATmega128的數據吞吐率高達1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega128具有如下特點(diǎn)：128K字節的系統內可編程Flash、4K字節的EEPROM、4K字節的SRAM、53個(gè)通用I/O口線(xiàn)、32個(gè)通用工作寄存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC、4個(gè)靈活的具有比較模式和PWM功能的定時(shí)器/計數器(T/C)、兩個(gè)USART、面向字節的兩線(xiàn)接口TWI、8通道10位ADC(具有可選的可編程增益)、具有片內振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器、SPI 串行端口、I2C、與IEEE 1149.1規范兼容的JTAG測試接口，以及六種可以通過(guò)軟件選擇的省電模式。

　　GSM模塊的結構及通信接口

　　GSM模塊采用的是西門(mén)子工業(yè)級GSM模塊TC35i，它可以快速安全地實(shí)現系統方案中的短消息服務(wù)(Short Message Service)。TC35i模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、天線(xiàn)接口等六部分組成。它設計緊湊，大大縮小了產(chǎn)品體積，與GSM2／2+兼容，符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，模塊的工作電壓為3.3~4.8 V，兼容雙頻（GSM 900/GSM l800）工作，具有RS232數據通信口。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶(hù)提供標準的AT命令接口，為數據、語(yǔ)音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸。TC35i有40個(gè)引腳通過(guò)ZIF連接器引出。

　　由于PC機的RS232電平與TC35i的電平不匹配，TC35i的串口通訊遵循RS232標準，所以通過(guò)串口的電平轉換電路MAX232可以實(shí)現PC機與TC35i的連接通信。本系統ATmega128單片機與TC35i之間通過(guò)串行口進(jìn)行通信，ATmega128與TC35i都是TTL電平，ATmega128工作電壓范圍是2.7~5.5V，TC35i工作電壓范圍是3.3~4.8V，可以直接加電阻連接，但一般要經(jīng)接口電路連接，接口電路用7407緩沖／驅動(dòng)芯片實(shí)現，接口電路如圖2所示。