基于ATmega128與GSM的家庭報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

引言

　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，防盜報(bào)警系統(tǒng)已從原來的簡(jiǎn)單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。目前市場(chǎng)上常見的防盜報(bào)警系統(tǒng)的通信方式有固定電話撥號(hào)、寬帶網(wǎng)等。但是，利用固定電話撥號(hào)實(shí)現(xiàn)的報(bào)警器易遭受破壞并存在處于通話狀態(tài)時(shí)可能無法報(bào)警的隱患。而寬帶網(wǎng)同樣面臨著線路被切斷的隱患，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)，以最直觀的中文短消息或電話形式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警和監(jiān)控的智能家居報(bào)警系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境的安全監(jiān)控。它采用紅外傳感器進(jìn)行檢測(cè)，并配備煙霧傳感器和燃?xì)庑孤﹤鞲衅鳎蓪?shí)現(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔谩в?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/GSM">GSM網(wǎng)絡(luò)功能的安防系統(tǒng)，使用戶無論身在何處，都可以通過短信設(shè)防、撤防或查詢安防系統(tǒng)的情況。

　　系統(tǒng)的構(gòu)成及主要功能

　　該家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)主要有GSM網(wǎng)絡(luò)模塊、紅外傳感器、燃?xì)庑孤﹤鞲衅鳌熿F傳感器、ATmega128單片機(jī)、聲光報(bào)警器和Flash存儲(chǔ)器等，其系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

　　系統(tǒng)的前端感應(yīng)器主要有防盜、防火和防煤氣泄漏等傳感器，根據(jù)需要選用并安裝在適當(dāng)?shù)牡胤?，用于收集非法入侵和危險(xiǎn)信號(hào)并傳送給單片機(jī)；單片機(jī)負(fù)責(zé)接收、處理感應(yīng)器信號(hào)，判別是否有險(xiǎn)情發(fā)生。單片機(jī)不斷對(duì)各種傳感器信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到高電平，系統(tǒng)控制GSM網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn)短消息報(bào)警，將報(bào)警信息通過GSM服務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶手機(jī)上，同時(shí)根據(jù)需要啟動(dòng)聲光報(bào)警器發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信號(hào)。如已實(shí)現(xiàn)小區(qū)聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)還會(huì)給聯(lián)網(wǎng)中心的小區(qū)保安處發(fā)送報(bào)警信息；戶主還可以通過發(fā)送短信打開主機(jī)上的*話筒，進(jìn)一步確認(rèn)家中是否發(fā)生險(xiǎn)情。本系統(tǒng)能有效地達(dá)到防盜、報(bào)警的目的。

　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　ATmega128功能特性描述

　　本系統(tǒng)采用了Atmel公司的AVR單片機(jī)ATmega128作為控制核心。ATmega128為基于AVR RISC結(jié)構(gòu)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(zhí)行時(shí)間，ATmega128的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega128具有如下特點(diǎn)：128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash、4K字節(jié)的EEPROM、4K字節(jié)的SRAM、53個(gè)通用I/O口線、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(jì)數(shù)器(T/C)、兩個(gè)USART、面向字節(jié)的兩線接口TWI、8通道10位ADC(具有可選的可編程增益)、具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器、SPI 串行端口、I2C、與IEEE 1149.1規(guī)范兼容的JTAG測(cè)試接口，以及六種可以通過軟件選擇的省電模式。

　　GSM模塊的結(jié)構(gòu)及通信接口

　　GSM模塊采用的是西門子工業(yè)級(jí)GSM模塊TC35i，它可以快速安全地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)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、天線接口等六部分組成。它設(shè)計(jì)緊湊，大大縮小了產(chǎn)品體積，與GSM2／2+兼容，符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)通信口。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)、語音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸。TC35i有40個(gè)引腳通過ZIF連接器引出。

　　由于PC機(jī)的RS232電平與TC35i的電平不匹配，TC35i的串口通訊遵循RS232標(biāo)準(zhǔn)，所以通過串口的電平轉(zhuǎn)換電路MAX232可以實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與TC35i的連接通信。本系統(tǒng)ATmega128單片機(jī)與TC35i之間通過串行口進(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(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)，接口電路如圖2所示。