基于GSM模塊TC35的智能門(mén)控安防系統設計

　　引言

　　隨著(zhù)人民生活水平的提高和安全防范意識的增強，人們開(kāi)始關(guān)心自己的生活和工作環(huán)境，不但要求周邊環(huán)境的舒適化和人性化，對居住工作環(huán)境的安全化和智能化也提出了更高的要求，安防系統已經(jīng)成為生活中必不可少組成部分。傳統的安防系統主要依靠電話(huà)網(wǎng)播報警訊信息，但電話(huà)網(wǎng)易被破壞，且不適用于偏遠地區等架設通信線(xiàn)路困難或不經(jīng)濟的地方。

　　GSM網(wǎng)絡(luò )是基于時(shí)分多址技術(shù)和頻分多址技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò )體系，是我國覆蓋面最廣，功能最強，用戶(hù)最多的數字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。通過(guò)中國移動(dòng)公司建成的無(wú)縫覆蓋全國的GSM網(wǎng)，運用GSM短信技術(shù)傳送警訊信息，具有安全可靠，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　1、系統結構與原理

　　本安防系統結構如圖1所示。把各種報警傳感器分別安裝在不同位置，當出現異常情況時(shí)，相應的傳感器會(huì )將無(wú)線(xiàn)信號發(fā)送至控制模塊的無(wú)線(xiàn)接收電路，控制模塊通過(guò)軟件判斷出異常情況的類(lèi)型，通過(guò)串行口控制GSM模塊發(fā)送相應的報警短信，幾秒鐘后，用戶(hù)的手機上就可以接收到報警短信，提醒用戶(hù)采取措施。當用戶(hù)在現場(chǎng)時(shí)，可通過(guò)發(fā)送短信撤除報警功能(簡(jiǎn)稱(chēng)撤防)，防止報警器對用戶(hù)行動(dòng)的誤報警。用戶(hù)還可以利用計算機對存儲于EEPROM中的報警記錄進(jìn)行讀取，以及對報警系統進(jìn)行設置。

　　2、硬件設計

　　2.1無(wú)線(xiàn)報警傳感器

　　無(wú)線(xiàn)報警傳感器主要包括熱釋電被動(dòng)式紅外報警器、煙霧報警器、煤氣泄漏報警器、窗(門(mén))磁報警器等。每一種無(wú)線(xiàn)報警傳感器都是由傳感器、信號處理電路、無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路等構成。傳感器在檢測到異常情況后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路實(shí)現無(wú)線(xiàn)報警。為了區分報警器的類(lèi)型(即警情類(lèi)型)，同時(shí)增強系統的抗干擾能力，提高報警的準確性，每一個(gè)報警器都有不同的編碼。這個(gè)編碼由“地址碼”+“身份碼”構成，“地址碼”用來(lái)標示不同的安防系統，同一安防系統內，所有無(wú)線(xiàn)報警器的地址碼和無(wú)線(xiàn)接收電路的地址碼是相同的;“身份碼”用來(lái)標示不同的無(wú)線(xiàn)報警傳感器。地址碼和身份碼可以由硬件實(shí)現，如利用SC2262編碼芯片和SC2272解碼芯片實(shí)現;也可以由軟件實(shí)現，在編程時(shí)直接寫(xiě)入地址碼和身份碼。

　　2.2 控制模塊

　　控制模塊的核心是PIC16F74單片機。PIC16F74是一款低功耗、高速的Flash單片機，內部主要集成USART模塊、I2C總線(xiàn)、SPI接口、輸入捕捉/輸出比較/脈寬調制CCP模塊、A/D轉換器、看門(mén)狗定時(shí)器WDT等功能部件。PIC16F74具有35條簡(jiǎn)潔的指令系統，其中除了程序分支指令是單字節、雙周期指令外，其它都是單字節、單周期指令。單字節寬指令提高了軟件編碼效率，減少了所需要的程序存儲器單元，使系統具有很高的處理效率和卓越的性能。PIC16F74單片機優(yōu)異的性能加上良好的電磁兼容特性，使之非常適合于本系統的開(kāi)發(fā)?？刂颇K主要用于處理報警信息，并與PC機通信。單片機與實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片(SD2001)通過(guò)I2C接口進(jìn)行通信。單片機通過(guò)普通IO與EEPROM(AT24C16)通信，AT24C16為I2C接口，對它的讀寫(xiě)，需單片機程序產(chǎn)生I2C時(shí)序。 EEPROM中除了存儲報警信息外，還存儲用戶(hù)的手機號碼和撤防的密碼。

　　2.3 單片機與GSM模塊、PC機的硬件接口電路

　　圖2顯示了單片機與TC35、PC機的連接圖。GSM模塊采用西門(mén)子公司推出的TC35。TC35是一款高性能的GSM模塊，在應用系統中很容易集成，可以工作在GSM900kHz和1800kHz兩個(gè)頻段，RS-232數據接口，符合ETSI標準GSM07.07和GSM07.05，且易于升級為GPRS(通用分組無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù))模塊。TC35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、短消息、傳真提供快速、安全、可靠的傳輸，方便用戶(hù)的應用開(kāi)發(fā)和設計。

　　由于TC35數據接口工作在CMOS電平，而PIC16F74工作在TTL電平，工作電壓范圍一般比TC35寬，故應在單片機和TC35之間加電平轉換電路。單片機通過(guò)異步串行接口RC6、RC7與TC35進(jìn)行數據通信，通信速率為9600kbit/s，采用8位異步通信方式，1位起始位，8位數據位，1位停止位。

　　單片機利用普通IO與PC機串口通信。單片機需要在通信程序中自己產(chǎn)生串行時(shí)序。

　　3、軟件設計

　　系統軟件包括單片機程序和PC機程序。PC機的程序主要是對計算機串口的讀寫(xiě)，本文不加詳述。單片機的程序主要包括初始化、單片機對報警信號的處理、單片機與PC機的通信和單片機對設防撤防信號的處理。單片機程序的流程圖如圖3所示。當單片機檢測到有GSM模塊接收到短信后，先判斷短信開(kāi)頭部分的密碼正確與否，只有當密碼正確才進(jìn)行相應操作，否則不予處理。

　　3.1 單片機程序初始化

　　初始化程序主要包括對寄存器、IO的設置、從EEPROM中把用戶(hù)手機號碼和撤防密碼讀入單片機的寄存器中。初始化完成之后，單片機就循環(huán)檢測有無(wú)報警信號、是否連接到PC機、GSM模塊是否接收到短信。

　　EEPROM中存儲用戶(hù)手機號碼和撤防密碼，是為了防止系統斷電后導致的重要信息的丟失。在初始化時(shí)將信息讀入單片機的寄存器中，可以節省單片機處理的時(shí)間。