基于GSM模块的防盗报警系统.doc
《基于GSM模块的防盗报警系统.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于GSM模块的防盗报警系统.doc（37页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
GSM红外防盗防火报警器
上海交通大学王建人
内容摘要
随着社会快速的发展，科技力量不断的增强，教育体制不断的成熟，便捷的生活成为人们的首选。
人们越来越追求生活品质的提升，对于家电的需求也越来越大，这样就会出现更多的安全隐患，所以急需一套更加先进的安全防盗措施。
顺应时代的需要，本文设计了一个家庭安防系统，采用先进的技术和便捷的方式，基于GSM模块和短信平台来实现。
本文提出了这种家庭防盗措施的一些设计方案和思路，以及一些软件和硬件需要解决的问题。
这种家庭防盗系统非常方便，价格便宜，性价比很高。
此设计可以实现远程监控防火防盗的目的，最大程度的起到了保护私有财产的目的，具有很好的发展前景。
关键词
智能家居；远程监控；GSM；短信息
ThesystemofthehomeburglaralarmisbasedontheGSMSMSmodule
Author:
DaiZhiguangTutor:
ChenXueming
Abstract
Withtherapiddevelopmentofsocial,scientificandtechnologicalstrengthcontinuouslyincreased,theeducationsystemcontinuesto
mature,convenientlifebecomethefirstchoice.Peopleareincreasinglyseekingtoenhancethequalityoflife,thedemandforhomeappliancesisalsogrowing,sotherewillbemoreofasecurityrisk,sotheurgentneedtosecureamoreadvancedsecuritymeasures.Conformtotheneedsofthetimes,wedesignahomesecuritysystemthatusesadvancedtechnologyandconvenientmanner,basedontheGSMmoduleandtheSMSplatformtoachieve.
Thispaperpresentssomeofthedesignsolutionsandideassuchhomesecuritymeasures,aswellassomesoftwareandhardwareproblemstobesolved.Thishomesecuritysystemisveryconvenient,cheap,verycost-effective.Thisdesigncanachievethepurposeofremotemonitoringoffirealarm,thegreatestdegreeofprotectionofprivatepropertyhasplayedapurpose,withgoodprospectsfordevelopment.
Keywords
Intelligenthome;Monitoringandcontrollingbylongdistance;GSM;Shortmessage
目录
第1章绪论 1
1.1前言 1
1.2防盗报警系统在国际的发展 1
1.3防盗报警器以后发展和展望 2
1.4设计任务与要求 2
第2章系统方案设计 3
2.1系统总体设计思路 3
2.2系统方案设计 3
2.3传感器简介 4
2.3.1红外探头的特性 4
2.3.2烟雾传感器（可检测其他气体泄漏） 5
2.3.3声光报警电路 6
2.451系列单片机的内部组成 6
2.4.1STC89C52单片机的内部组成 7
2.4.2STC89C52单片机引脚及功能 8
2.5RS-232C接口 9
2.6TC35短信模块简介 11
第3章硬件电路设计 12
3.1电源电路设计 12
3.2红外探测信号输入电路 13
3.3时钟电路的设计 16
3.4复位电路的设计 16
3.5RS-232通信的设计 17
3.5.1RS-232芯片选型 17
3.5.2MAX232简介 17
第4章软件设计 19
4.1软件的程序实现 19
4.2主程序工作流程图 20
4.3中断程序的流程图 21
4.4报警电路流程图 22
4.5信号采集电路流程图 23
第5章结论与展望 24
致谢 25
参考文献 26
附录A主要源程序代码 27
附录BPCB图 33
附录C电路总体原理图 34
附录D高清实物图 35
GSM的家庭防火防盗报警系统
第1章绪论
1.1前言
现在社会不断的进步，科技造福人类，人们生活水平得到很大的提高，所以，人们对于自己的私有财产更加重视，对于防盗的要求更加到了一个新的高度。
本设计的目的就是为了设计出一款可以让家人外出时不再担心出现特殊情况，不会再担心家里的安全问题。
1.2防盗报警系统在国际的发展
很久很久以前，防盗系统就已经有所发展。
在北美，大街小巷几乎都可以看到报警求救装置，发生危险时会发出呼救，附近的警察会第一时间赶到；并且，警局的网络系统和这种装置无缝连接，这样，即使距离较远的警察也能在第一时间收到消息。
随着时间推移，科学技术的迅猛发展，这个行业有了迅雷不及掩耳之势的成长，报警信息可以不受限制传输到很远的地方；但是，这种方式也存在短板。
所以之后出现的电话代替了古老的传递信息的方式。
电话线报警的方式得到实现，得益于电话和自动拨号系统的普及。
显而易见，科学技术的迅猛发展为此行业奠定了根基，要想把各种各样的报警信息汇聚到一个地方，高速，顺畅的通讯网络是前提，有限的警力才可以得到最大程度的有效分配，用于服务社会。
国外智能防盗技术已经发展的很成熟了，从北美的智能防盗技术的发展就可以看到世界的发展水平，无论是实际应用还是理论指导，都值得我们认真的学习和借鉴。
1.3防盗报警器以后发展和展望
社会的不断发展进步，人口流动性变大，治安不定性因素越来越多，所以社会治安稳定就显得的更加重要。
一些传统的金属防盗器具暴露出一些问题不得不使我们好好思考以下几个问题，如：
影响楼房美观，市容整洁；影响火灾救援通道；时间久了金属生锈等原因也存在一定的隐患。
所以设计出一款最新的防盗报警系统显得多么重要，并且慢慢的会造福于社会各界。
为了打造出一种全新模式的小区管理，相关部门特别给小区做出了相关的要求以及提出一些建议。
因此，一个智能小区应该很注重安全防护的建设。
1.4设计任务与要求
（1）此防盗防火系统的设计包含两个方面硬件和软件。
MQ-2烟雾传感器、蜂鸣器、数据、单片机控制、GSM是主要的几个方面。
（2）系统可实现功能：
当人外出时，可把此装置设定成布防状态，传感器开始工作起来,当有人闯入到探测器的范围或者烟雾探测器检测到烟雾浓度过高时，所有的一切都会被传感器一一捕捉下来，经单片机处理之后，带动执行报警电路，此时，用户会收到防盗防火信息。
第2章系统方案设计
2.1系统总体设计思路
用
户
终
端
GSM
短
信
模
块
单
片
机
控
制
器
前
端
探
测
器
图2-1GSM家庭防盗报警系统
基本工作原理如下:
前端探测器检测到有人体辐射时，会将其转化为一个电信号，通过一系列的处理发送到单片机，单片机自己作出判断，如果达到警情条件，它将发送一条短信给用户，实现防盗报警。
2.2系统方案设计
复位
电路
信
号
处
理
电
路
传感器1
GSM
短信
模块
串口通信
GSM网络
用户终端
（移动电话）
89C52
单片机
......
声光报警
串口通信
传感器5
时钟
电路
图2-2总体设计框图
人体经过探头的扫描时将红外光谱转换成电信号，经过一系列的处理，送至门限开关。
然后打开门限阀门送出TTL电平到51。
报警状态由软件查询和识别判决等控制。
如何实现报警功能呢？
2.3传感器简介
图2-3传感器的内部电路框图
2.3.1红外探头的特性
（1）这种探头主要检测人体辐射，所以红外辐射必然可以被元件捕捉到
（2）为了排除其他干扰，通常在辐射面加入特殊的滤光片。
（3）两个互相串联的热释电元组成了被动红外探头的传感器。
（4）在那片范围之内出现人时，人体的辐射经过部分聚焦，然后被元件接收，因为接收到的热量是不可能相同的，热释电也不可能相同，但是又不能消除，最后经过一系列的处理然后报警。
（5）按照人们需求差异，菲尼镜片的焦距也不尽相同，所以会有不同的视角。
2.3.2烟雾传感器（可检测其他气体泄漏）
图2.3.2位烟雾传感器模块电路图
烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的。
该设计采用的是MQ-2气体传感器，它采用的气敏材料是在二氧化锡（SnO2）。
当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率将随空气中可燃气体浓度的增加而增大。
由于SnO2在清洁空气中电导率较低，所以MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。
并且简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号，是一款适合多种应用的低成本传感器。
2.3.3声光报警电路
图2.3.3蜂鸣器声光报警模块电路图
如果家里进入小偷或者有烟雾（天然气泄漏）的话，红外传感器和烟雾传感器都可以有所反应，这时，电路板上的LED提示灯就会亮，同时蜂鸣器也会发出声音，提醒人们做出防范措施。
2.451系列单片机的内部组成
主要特性如下：
1.加强型8051单片机，指令代码完美兼容传统的，两种规格的时钟的机器周期可以任意选择。
2.工作电压：
5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）
3.工作频率范围：
0～40MHz，等价于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz
4.用户应用程序空间为8K字节
5.片上集成512字节RAM
6.具有EEPROM功能
7.具有看门狗功能
8.定时器T0、T1、T2
9.工作温度范围：
-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）
10.PDIP封装
STC89C52RC单片机的工作模式
l掉电模式：
典型功耗很低,先进入中断唤醒状态，然后进入中断返回状态，最后激活原程序。
l空闲模式：
典型功耗2mA
l正常工作模式：
典型功耗4Ma～7mA
2.4.1STC89C52单片机的内部组成
图2-4是STC89C52内部系统组成的基本框图：
外时钟源外部事件计数
2X16位定
时/计数器
时钟电路
4KBROM
256BRAM
89C51单片机
64KB总线控制器
中断控制
并行接口
串行接口
INT0INT1
内中断控制并行口串行通讯
图2-4C52系统基本框图
2.4.2STC89C52单片机引脚及功能
（1）端口线：
一共有32条，用与数据之间的传输与导通。
P0口（P0.0~P0.7）：
是一个多功能端口，适用于传输信号。
P1口（P1.0~P1.7）：
数据的读写。
单一功能端口。
P2口（P2.0~P2.7）：
作为普通I/O端口或传输地址信息，多功能端口。
P3口（P3.0~P3.7）：
可以作为普通I/O口，多功能。
传输控制信息时：
P3.0：
RXD，串口输入
P3.1：
TXD，串口数出
P3.2：
INT0，外部中断0输入
P3.3：
INT1，外部中断1输入
P3.4：
T0，计数器0输入
P3.5：
T1，计数器1输入
P3.6：
WR，“写”控制信号线
P3.7：
RD，“读”控制信号线
（2）电源线：
共2条，VCC、VSS（GND）。
（3）控制线：
共6条，传送控制信号。
ALE：
地址锁存，多功能端口被区分ALE=0/1：
数据/地址。
EA：
程序存储器。
EA=0/1：
内外存储器。
PSEN：
片外ROM选通。
RST：
芯片复位线。
XTAL1、XTAL2：
外接石英晶体输入线。
图2-5为STC89C52单片机的引脚图：
图2-5STC89C52单片机引脚结构
2.5RS-232C接口
接口定义说明如下表2-1所示。
图2-6RS-232（DB9）的引脚图
表2-1RS-232（DB9）的接口定义
编号
名称
功能说明
1
DCD
载波检测
2
RXD
接收数据
3
TXD
发送数据
4
DTR
数据终端准备好
5
GND
信号地
6
DSR
数据准备好
7
RTS
请求发送
8
CTS
允许发送
9
RI
振铃提示
在一般的应用系统中，CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE。
比如PC和色温计，即RXD,TXD和GND。
连接方式见图2-7。
图2-7“三线连接法”
2.6TC35短信模块简介
TC35短信模块是一款很常见的GSM模块，它的用途很广，可以用于传输很多数据。
TC35串口可以工作于多种波特率：
1.2kbit/s、2.4kbit/s、4.8kbit/s、9.6kbit/s、19.2kbit/s、38.4kbit/s、57.6kbit/s和115.2kbit/s，具体应用如图2-8所示。
图2-8TC35结构图
第3章硬件电路设计
3.1电源电路设计
电源电路的功能介绍：
电源电路提供原动力，起着非常重要的作用。
通过降压，将220v变为5V给后面的电路提供动力。
在整个电路中电源如果没电了，那将意味着整个电路都将瘫痪。
（1）电源变压器：
它可以降压得到我们想要的电压，然后传送给整流电路。
（2）整流电路：
一个桥式由4个二极管组成的，直流电在50Hz的正弦交流电转化而成。
整流后的电压约为9V。
（3）滤波电路：
我们可以利用C101清除一些我们不需要且干扰我们的因素，从而得到平滑的直流电压。
（4）稳压电路：
为了达到我们的目的，不能被一些其它因素干扰了，所以我们研究决定使用7805稳压电路。
图3-1直流稳压电源电路
3.2红外探测信号输入电路
各电路如图3-2到图3-5所示。
3.2第一级放大电路
图3-2中，R1的阻值可以根据实际情况进行调整；产生的微弱信号由S9014进行放大。
放大后的信号由C2耦合到下一级。
图3-3二级放大电路图
图3-4电压比较器电路图
图3-5中，当系统收到报警时，单片机需要J2来驱动它，单片机要是想解除低功耗状态必须要靠低电平，而且唤醒整个电路；高电平一直会输出，如果一直没有报警信号的输入。
图3-5数字信号输入电路
3.3时钟电路的设计
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以设置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡都适用。
XTAL2不能用外部时钟源驱动器件。
图3-6为时钟电路。
图3-6时钟电路图
3.4复位电路的设计
复位电路分为两种，一种是自动复位另一种是手动复位，单片机工作以后,复位操作的完成需要在RESET端持续给出2个机器周期的高电平。
此设计就属于手动复位。
图3-7为复位电路。
图3-7复位电路图
3.5RS-232通信的设计
3.5.1RS-232芯片选型
由于PC机是系统的主控机，RS-232总线标准用于PC和单片机之间的通讯，即采用MAX232为RS-232通信收发器芯片。
3.5.2MAX232简介
组成包括2个驱动器、2个接收器和一个电压发生器组成一个MAX232，相当于电平之间的相互转化。
电路提供TIA/EIA-232-F电平，该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-VTTL/CMOS电平
图3-8是MAX232的内部电路构造图。
图3-8MAX232的内部电路构造图
下面是MAX232的引脚介绍：
第一部分是电荷泵电路。
由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。
功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要
第二部分是数据转换通道。
由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道；8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。
TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
第三部分是供电。
15脚GND、16脚VCC（+5V）。
第4章软件设计
4.1软件的程序实现
本设计的实现硬件占有很大的比例，软件配合着硬件，硬件一旦确定下来软件就是唯一的。
根据要求的不同基本可以分为两类：
一是监控软件（主程序），它是整个系统的重中之重，调节着各方面的运行。
二是执行软件（子程序），好多非常重要的功能都是它来完成的。
以下是每个子程序的准备原则:
短信报警子程序:
发出报警信号时，激活相应的报警程序即可。
4.2主程序工作流程图
首先点开始按钮，进入初始化状态，接着进入布防状态，然后分为两个支路，一个是红外传感器，另外一个则是烟雾传感器。
如果两个传感器没有布防成功，则继续进入布防状态，一直到布防成功为止。
当红外传感器检测到有人时，会给用户发出短信且声光报警，最后警报消除，进入布防状态。
如果警报没有解除，则会再次进入警报状态。
同理，烟雾传感器和红外传感器相同。
4.3中断程序的流程图
首先，中断源发出请求，然后关中断保护现场，INT0端有输入信号关闭短信报警，然后恢复现场开中断，最后中断返回。
如下图4-2所示；
中断源发出中断请求
中断返回
恢复现场、开中断
INT0端有输入信号关闭短信报警
关中断、保护现场
图4-2中断流程图
首先，中断源发出请求，然后关中断保护现场，INT0端有输入信号关闭短信报警，然后恢复现场开中断，最后中断返回。
4.4报警电路流程图
报警电路开始运行，然后初始化，检测p2.0是否为高电平，如果不是高电平则返回开始状态；如果是高电平，电路启动短信报警模块，最后一直到结束。
开始
初始化
P2.0是否
为高电平
否
是
电路启动
短信报警模块
报警结束
图4-3报警电路流程图
4.5信号采集电路流程图
首先电路开始运行，然后进入初始化，检测是否有盗贼入侵，如果没有盗贼入侵，则返回开始状态；如果有盗贼入侵，信号经过处理之后变为高电平，传送到单片机INT0口数据采集，如果信号采集完成，则整个过程结束；如果没有采集完，则继续采集，一直到采集结束为止。
开始
初始化
采集完毕？
信号采集结束
单片机INT0口
数据采集
信号经处理
输出高电平
盗贼入侵？
否
是
否
是
图4-4信号采集流程图
第5章结论与展望
本文设计了一款可以利用短信实时报警和远程监控的家庭警报器。
利用了一种特殊的传感器，能够以最快的速度和最精准的数据来检测是否有人进入，同时还可以排除一些可见光和不可见光的干扰。
该报警器顺应时代的潮流，安装使用都非常的方便，而且非常智能化，报错的几率很小。
随着时代的发展，人们的防盗意识越来越强，我相信此设计在以后的发展中会有质的飞跃，会有更加广阔的天地。
经过这么长的时间以来，深刻的体会到理论和实践都非常的重要，不能只是单一的来研究，要全面的发展。
经过这么多天辛苦的研究，我使用了实验室好多实验器材以及没有见过的一些实验器材，同时我发现自己需要继续努力去学习。
体会到理论知识的重要性，学会了运用各种工具各种资源
升级会员 