基于GSM的住宅智能報警系統的設計

　　一 引言

　　隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的生活水平得到了顯著(zhù)提高；尤其是物質(zhì)生活水平的提高，安全方面的問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。為了保障自家的財產(chǎn)安全，許多樓房住戶(hù)都在自家地下室和住房的門(mén)、窗上安裝了防盜門(mén)和防護欄等。然而，這些設備在防盜的同時(shí)，也帶來(lái)了許多弊端：如，若防盜門(mén)鑰匙丟失，會(huì )給戶(hù)主帶來(lái)很大的麻煩；家中遇到緊急情況，這些防盜設備也會(huì )給逃生及消防救援帶來(lái)諸多不便。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，尖端科學(xué)技術(shù)應用的普及，許多智能化的報警系統也應運而生，它們將更便捷、更可靠地保障住戶(hù)的財產(chǎn)安全。在本文中，筆者設計了一種基于GSM的住宅智能報警系統，該系統滿(mǎn)足了現代住宅防盜的需要。

　　二 系統工作原理

　　系統利用熱釋電紅外傳感器對防區實(shí)時(shí)監視，單片機是整個(gè)系統的核心控制部件，傳感器觸發(fā)的開(kāi)關(guān)報警信號經(jīng)過(guò)信號處理電路后輸入到單片機；單片機對信號加以判斷，然后發(fā)出命令，通過(guò)執行機構使系統按照一定的順序進(jìn)行工作。這里包括：當智能檢測器發(fā)現異常情況時(shí)，一方面采用現場(chǎng)聲、光、電報警，以威懾犯罪分子，另一方面，引入先進(jìn)的GSM通訊技術(shù)，利用GSM無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )，將家中的情況傳遞給戶(hù)主，戶(hù)主在得到信息后，可以立即采取有效的應急措施，如，打電話(huà)給當地物業(yè)、110求救中心等，對事故進(jìn)行緊急處理；另外，本系統可通過(guò)加密和解密以切換布防和撤防狀態(tài)。系統結構如圖1所示。

　　圖1 系統結構框圖

　　三 系統主要部件

　　3.1 熱釋電紅外傳感器

　　在電子防盜領(lǐng)域中，熱釋電紅外傳感器因其隱蔽性好，功耗小，價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩定，受到廣大用戶(hù)的歡迎。其工作原理：人體體溫一般在37度，會(huì )發(fā)出波長(cháng)約10μM左右的紅外線(xiàn)，傳感器的紅外探頭靠探測人體發(fā)射的紅外線(xiàn)進(jìn)行工作。它的感應源通常采用熱釋電元件，在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)會(huì )失去電荷平衡，進(jìn)而向外釋放電荷，后續經(jīng)一系列信號處理電路，便能產(chǎn)生報警信號[1]。為了僅對人體的紅外輻射敏感，在該傳感器的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片，以增強聚集紅外線(xiàn)，起到有效限制環(huán)境干擾的作用。

　　3.2 GSM模塊

　　本設計采用的是西門(mén)子公司推出的新一代無(wú)線(xiàn)通信GSM模塊TC35，該模塊的工作電壓為3.3～5.5V，可以工作在900MHZ/1800MHZ兩個(gè)頻段，自帶RS232通訊接口，可以方便地與PC機、單片機連機通訊，安全、可靠地實(shí)現系統方案中的數據、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)和傳真。其中，由于短消息具有實(shí)現簡(jiǎn)單、通信成本低、保密性好、直接面向用戶(hù)手機且不受地域限制等特點(diǎn)，是目前利用最為廣泛的通訊方式[2]。在該報警系統中，將用戶(hù)手機作為接收終端，當家中有警情發(fā)生時(shí)，手機會(huì )自動(dòng)收到一條來(lái)自智能報警系統的報警短信，這樣便可實(shí)時(shí)、可靠、快捷的實(shí)現遠程報警。

　　四 智能報警系統的設計

　　4.1 硬件電路設計

　　4.1.1監測電路設計

　　這一部分為整個(gè)系統的動(dòng)作核心。當傳感器監測到人體發(fā)出的紅外線(xiàn)后便輸出熱電信號，由于該信號非常微弱且?jiàn)A雜有干擾信號，因此設計了特殊的信號處理電路（采用運算放大器，配合周邊電路形成具有帶通濾波器功能的放大電路）分離出熱電信號，并將其放大數千倍；通過(guò)參數的優(yōu)化設計，配合比較器電路進(jìn)一步消除流動(dòng)熱空氣造成的干擾。然后對兩級放大后分離出的熱電信號進(jìn)行分析判斷。為防誤動(dòng)作，信號將與門(mén)限電平進(jìn)行比較，產(chǎn)生高電平信號輸出。最后將不同探頭產(chǎn)生的信號通過(guò)或非門(mén)引入到單片機的INT1口，待中斷以執行相應的動(dòng)作；當沒(méi)有中斷時(shí)，系統處于待機狀態(tài)，這樣可以降低系統功耗。電路結構見(jiàn)圖2。

　　4.1.2聲光電報警系統設計

　　當單片機監測到有人進(jìn)入防區里時(shí)，智能報警系統便通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行聲音報警，同時(shí)發(fā)紅光二極管進(jìn)行閃爍，起到威懾犯罪分子的作用。本設計中也引入了高壓發(fā)生器，當連接的繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合后，經(jīng)升壓可使次級輸出高壓，將其引至報警裝置外殼，如果作案者意圖破壞報警裝置，在接觸到其外殼時(shí)，即便帶有手套，高壓也能擊穿手套通過(guò)人體放電，這將有效阻止犯罪分子的進(jìn)一步作案，但也不會(huì )對其造成永久性的傷害。

　　4.1.3 GSM通訊系統設計

　　單片機和TC35的通訊，一般采用串行工作方式1，數據格式為10位。其中，1個(gè)起始位（0），8個(gè)數據位（最低位在前），1個(gè)停止位（1）[3]。其波特率的值取決于定時(shí)器T1的溢出率和特殊功能寄存器PCON中的SMOD位的值。由于單片機的TXD和RXD電平為T(mén)TL電平，而TC35進(jìn)行通訊時(shí)經(jīng)過(guò)RS-232接口，TTL電平和RS-232電平互不兼容，所以?xún)烧呓涌跁r(shí)，必須進(jìn)行電平轉換，在此使用MAX232芯片。

　　圖3 電平轉換電路圖

　　4.1.4布防和撤防狀態(tài)的切換

　　通過(guò)對系統加密、解密的方法，進(jìn)行布防和撤防狀態(tài)的切換。系統初始化過(guò)程中，在單片機里設置了特定的密碼。當家人回到家時(shí)，可通過(guò)正確輸入該密碼以撤防。此時(shí)，在室內自由活動(dòng)將不會(huì )產(chǎn)生報警。外出時(shí)，可操作鍵盤(pán)使系統重新進(jìn)入設防狀態(tài)。需要注意的是：在布防狀態(tài)下，檢測到報警信號后系統需經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后，再次核查該信號是否存在，若存在，而又沒(méi)有撤防，則產(chǎn)生相應的警報（聲光電效果和短信息告知戶(hù)主）。這個(gè)延時(shí)非常必要，由于主人離開(kāi)自設的防區需要一段時(shí)間，若沒(méi)有這個(gè)延時(shí)，那么主人自己經(jīng)過(guò)防區時(shí)，也會(huì )產(chǎn)生誤報警。

　　4.2 軟件設計

　　單片機主要實(shí)現對人體發(fā)出的紅外線(xiàn)的監測、執行相應的聲光電報警、進(jìn)行遠程通訊及布防和撤防狀態(tài)切換等功能。在軟件編程時(shí)，按功能劃分模塊，并采用51系列單片機的匯編語(yǔ)言以實(shí)現。對于GSM通訊部分，主要是單片機通過(guò)串口向TC35模塊發(fā)送標準的AT命令，通過(guò)特定的命令發(fā)送和接收短信。短信的具體收發(fā)過(guò)程由TC35模塊自動(dòng)實(shí)現，不受單片機的控制[4]。以下列出了相關(guān)的流程圖4、5。

　　圖4 主程序流程圖

　　圖5 中斷程序流程圖

　　五 結束語(yǔ)

　　該系統的創(chuàng )新點(diǎn)：住宅防區中出現警情時(shí)，系統可自動(dòng)聲光電報警以給闖入者更強大的威懾；并通過(guò)GSM模塊實(shí)現遠程告知戶(hù)主警情，使之立即采取有效的應急措施，使防盜效果更佳；另外增加了加密解密的措施，以實(shí)現系統布防與撤防狀態(tài)的切換，真正實(shí)現了為戶(hù)主按需服務(wù)的功能。該系統也可擴展到整座樓宇，甚至整個(gè)生活小區。因此，具有廣闊的使用空間和發(fā)展空間。

　　參考文獻

　　[1]http://www.icembed.com/info-13451.htm.

　　[2]袁佑新 黃曉研等 基于GSM的汽車(chē)防盜報警系統設計[J].中國水運.2007.3,5（3）：142～143.

　　[3]何橋 單片機原理及應用[M].北京：中國鐵道出版社，2004.3

　　[4]員天佑 謝閱 基于GSM的遠程住宅智能監控系統的設計與實(shí)現[J].微計算機信息.2006,5-1:95～96,53