基于GSM的住宅智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
一 引言
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/81961.htm隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們的生活水平得到了顯著提高;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(cái)產(chǎn)安全,許多樓房住戶都在自家地下室和住房的門、窗上安裝了防盜門和防護(hù)欄等。然而,這些設(shè)備在防盜的同時(shí),也帶來(lái)了許多弊端:如,若防盜門鑰匙丟失,會(huì)給戶主帶來(lái)很大的麻煩;家中遇到緊急情況,這些防盜設(shè)備也會(huì)給逃生及消防救援帶來(lái)諸多不便。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,尖端科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的普及,許多智能化的報(bào)警系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生,它們將更便捷、更可靠地保障住戶的財(cái)產(chǎn)安全。在本文中,筆者設(shè)計(jì)了一種基于GSM的住宅智能報(bào)警系統(tǒng),該系統(tǒng)滿足了現(xiàn)代住宅防盜的需要。
二 系統(tǒng)工作原理
系統(tǒng)利用熱釋電紅外傳感器對(duì)防區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)視,單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部件,傳感器觸發(fā)的開關(guān)報(bào)警信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路后輸入到單片機(jī);單片機(jī)對(duì)信號(hào)加以判斷,然后發(fā)出命令,通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使系統(tǒng)按照一定的順序進(jìn)行工作。這里包括:當(dāng)智能檢測(cè)器發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí),一方面采用現(xiàn)場(chǎng)聲、光、電報(bào)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)線通訊網(wǎng)絡(luò),將家中的情況傳遞給戶主,戶主在得到信息后,可以立即采取有效的應(yīng)急措施,如,打電話給當(dāng)?shù)匚飿I(yè)、110求救中心等,對(duì)事故進(jìn)行緊急處理;另外,本系統(tǒng)可通過(guò)加密和解密以切換布防和撤防狀態(tài)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
三 系統(tǒng)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(wěn)定,受到廣大用戶的歡迎。其工作原理:人體體溫一般在37度,會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)約10μM左右的紅外線,傳感器的紅外探頭靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線進(jìn)行工作。它的感應(yīng)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(xù)經(jīng)一系列信號(hào)處理電路,便能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)[1]。為了僅對(duì)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(qiáng)聚集紅外線,起到有效限制環(huán)境干擾的作用。
3.2 GSM模塊
本設(shè)計(jì)采用的是西門子公司推出的新一代無(wú)線通信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(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊,安全、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、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(xiàn)簡(jiǎn)單、通信成本低、保密性好、直接面向用戶手機(jī)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(bào)警系統(tǒng)中,將用戶手機(jī)作為接收終端,當(dāng)家中有警情發(fā)生時(shí),手機(jī)會(huì)自動(dòng)收到一條來(lái)自智能報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警短信,這樣便可實(shí)時(shí)、可靠、快捷的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。
四 智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 硬件電路設(shè)計(jì)
4.1.1監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)
這一部分為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作核心。當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到人體發(fā)出的紅外線后便輸出熱電信號(hào),由于該信號(hào)非常微弱且夾雜有干擾信號(hào),因此設(shè)計(jì)了特殊的信號(hào)處理電路(采用運(yùn)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(hào),并將其放大數(shù)千倍;通過(guò)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì),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(duì)兩級(jí)放大后分離出的熱電信號(hào)進(jìn)行分析判斷。為防誤動(dòng)作,信號(hào)將與門限電平進(jìn)行比較,產(chǎn)生高電平信號(hào)輸出。最后將不同探頭產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)或非門引入到單片機(jī)的INT1口,待中斷以執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作;當(dāng)沒有中斷時(shí),系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài),這樣可以降低系統(tǒng)功耗。電路結(jié)構(gòu)見圖2。
4.1.2聲光電報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)
當(dāng)單片機(jī)監(jiān)測(cè)到有人進(jìn)入防區(qū)里時(shí),智能報(bào)警系統(tǒng)便通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行聲音報(bào)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(shè)計(jì)中也引入了高壓發(fā)生器,當(dāng)連接的繼電器常開觸點(diǎn)閉合后,經(jīng)升壓可使次級(jí)輸出高壓,將其引至報(bào)警裝置外殼,如果作案者意圖破壞報(bào)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(duì)其造成永久性的傷害。
4.1.3 GSM通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)
單片機(jī)和TC35的通訊,一般采用串行工作方式1,數(shù)據(jù)格式為10位。其中,1個(gè)起始位(0),8個(gè)數(shù)據(jù)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(jī)的TXD和RXD電平為TTL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,所以兩者接口時(shí),必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,在此使用MAX232芯片。
圖3 電平轉(zhuǎn)換電路圖
4.1.4布防和撤防狀態(tài)的切換
通過(guò)對(duì)系統(tǒng)加密、解密的方法,進(jìn)行布防和撤防狀態(tài)的切換。系統(tǒng)初始化過(guò)程中,在單片機(jī)里設(shè)置了特定的密碼。當(dāng)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(nèi)自由活動(dòng)將不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。外出時(shí),可操作鍵盤使系統(tǒng)重新進(jìn)入設(shè)防狀態(tài)。需要注意的是:在布防狀態(tài)下,檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)后系統(tǒng)需經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后,再次核查該信號(hào)是否存在,若存在,而又沒有撤防,則產(chǎn)生相應(yīng)的警報(bào)(聲光電效果和短信息告知戶主)。這個(gè)延時(shí)非常必要,由于主人離開自設(shè)的防區(qū)需要一段時(shí)間,若沒有這個(gè)延時(shí),那么主人自己經(jīng)過(guò)防區(qū)時(shí),也會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)警。
4.2 軟件設(shè)計(jì)
單片機(jī)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)人體發(fā)出的紅外線的監(jiān)測(cè)、執(zhí)行相應(yīng)的聲光電報(bào)警、進(jìn)行遠(yuǎn)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(jī)的匯編語(yǔ)言以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于GSM通訊部分,主要是單片機(jī)通過(guò)串口向TC35模塊發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn),不受單片機(jī)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(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn):住宅防區(qū)中出現(xiàn)警情時(shí),系統(tǒng)可自動(dòng)聲光電報(bào)警以給闖入者更強(qiáng)大的威懾;并通過(guò)GSM模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程告知戶主警情,使之立即采取有效的應(yīng)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(xiàn)系統(tǒng)布防與撤防狀態(tài)的切換,真正實(shí)現(xiàn)了為戶主按需服務(wù)的功能。該系統(tǒng)也可擴(kuò)展到整座樓宇,甚至整個(gè)生活小區(qū)。因此,具有廣闊的使用空間和發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)
[1]http://www.icembed.com/info-13451.htm.
[2]袁佑新 黃曉研等 基于GSM的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)水運(yùn).2007.3,5(3):142~143.
[3]何橋 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2004.3
[4]員天佑 謝閱 基于GSM的遠(yuǎn)程住宅智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息.2006,5-1:95~96,53
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