基于GSM的公寓自动报警系统设计

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(平顶山学院计算机科学与技术学院，河南 平顶山 467000)

Automatic Apartment Alarm System Design Based on GSM

GAN Quan， ZHANG Dongdong

(College of Computer Science and Technology，Pingdingshan University，Pingdingshan 467000，China)

基于GSM的公寓自动报警系统设计

甘泉，张栋栋

(平顶山学院计算机科学与技术学院，河南 平顶山 467000)

Automatic Apartment Alarm System Design Based on GSM

GAN Quan， ZHANG Dongdong

(College of Computer Science and Technology，Pingdingshan University，Pingdingshan 467000，China)

摘要：针对大学校园学生公寓安全问题，设计一种基于GSM模块公寓智能自动报警系统。采用红外对管对射式光电开关作为信息采集探头，宏晶科技的STC12C5A系列单片机作为中央处理器，融合成熟稳定的GSM无线通信技术，根据获取的信息决定控制GSM模块是否发送报警信息。

关键词：自动报警系统；单片机；GSM；对射式光电开关

中图分类号：TP312

文献标识码：A

文章编号：1001-2257(2015)03-0012-02

收稿日期：2014-11-20

基金项目：平顶山学院创新基金资助项目(S&TIFP2013029)

Abstract:According to the safety of the campus student apartment，design a kind of intelligent automatic alarm system based on GSM module apartment. Using infrared correlation photoelectric switch，the pipe as information collection probes，macrocrystalline STC12C5A series single chip microcomputer as the central processor of science and technology，the fusion of mature and stable GSM wireless communication technology，according to the information to determine whether control GSM module to send alarm information.

作者简介：甘泉(1980-)，男，安徽灵壁人，硕士研究生，讲师，研究方向为算法分析等。

Key words: automatic alarm system; single chip microcomputer; GSM; correlation photoelectric switch

0引言

随着大学校园宿舍贵重物品的日趋增多，迫切需要设计一套可行高效的监控系统。传统的监管系统出现了众多的弊端，消耗大量的人力资源、人力监管不能及时的响应突发事件和成本较高等。

GSM作为成熟的无线通信技术可以很好地提供安全、及时和低成本的通信。因此，设计采用GSM通信网络，一方面在可以完成报警提示功能，另一方面可以很好地与用户的手机双向通信。在控制部分使用STC12C5A60S2/AD/PWM 系列单片机，具有高速、低功耗、超强抗干扰和代码执行速度快等优点。在信息采集获取方面使用红外对管对射式光电开关可以方便及时地获取信息。

1整体需求设计

1.1　需求分析

系统设计主要用在独立用户的一对一通信情况下，通信的媒介是GSM网络，通过网络传输SMS报警短信息。由于可以和用户手机相互关联，同时采用SMS进行数据交换，因此，整个系统在价格和适应性等方面都有很大的优势，在技术方面也基本能满足特定用户的需求。因此，这套系统在室内防盗控制方面有较大的使用价值，具有比较广阔的市场前景。

1.2　系统设计

根据用户需求，设计采用数字式信号传感器对射式光电开关精确的采集实际信号，经内部信号处理将0或1信号交给单片机控制器。单片机在收到感知层返回的信息后进行逻辑判断，进而与GSM模块进行串口通信。STC12C5A系列单片机有2个采用UART(universal asychronous receiver/transmitter)工作方式的全双工串行通信接口。设计用的是单片机按查询方式接收串口数据，这样设计主要是因为移动通信模块发送的是短信息数据码流，数据量很大，比如一条普通的短信码流的字符都是130个以上，如果按中断处理方式处理，每传送一个字符都要进行中断，启动中断控制器，还要保留和恢复现场以便能继续原程序的执行，花费的工作量很大，这样就需要大量数据交换，系统的性能也会因此降低。为了在最初的阶段方便调试，以及方便结果的查看，系统添加了1602液晶显示屏，可以很方便地观看实际操作结果。系统结构流程如图1所示。

图1　系统结构流程

2各组成部分设计

2.1　GSM通信模块

SIM900A属于双频GSM/GPRS模块，完全采用SMT封装形式，采用工业标准接口，工作频率为GSM/GPRS 850/900/1 800/1 900 MHz，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。另外，SIM900A的尺寸大小为24 mm×24 mm×3 mm，能适用于M2M应用中的各类设计需求，尤其适用于紧凑型产品设计。

设计采用的ATK-SIM900A模块支持RS232串口和LVTTL串口，并带硬件流控制，支持5~24 V的超宽工作范围。因此非常方便为它提供电源以及单片机进行交互通信。SIM900A与MCU通信连线方式如图2所示。

图2　SIM900A与MCU通信

2.2　单片机最小系统

设计的微控制器采用STC12C5A60S2系列单片机，是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换(250 K/S，即25万次/秒)，针对电机控制，强干扰场合。

单片机最小系统由复位电路和外部晶振电路组成，具有按键复位和上电复位2种基本复位操作。上电瞬间RESET引脚获得高电平，接着电容充电，RESET引脚的高电平逐渐降低。进行复位操作。在时钟电路上必须在XTAL1和XTAL2引脚两端跨接石英晶体振荡器和2个微调电容构成震荡电路，取30 pf的电容，晶振的频率取值使用11.059 2 MHz，对于外接时钟电路，要求XTAL1接地，XTAL1接外部时钟。最小系统原理如图3所示。

图3　最小系统原理

2.3　红外对管 对射式光电开关

设计采用的对射式光电开关，可以感应的距离在2～50 cm非常适合小范围的区域使用，输出方式为高低电平NPN常开。可以直接和单片机系统组成电路系统使用5 V电平并且2 ms的响应时间能够快速的获取信息，交给单片机进行信号处理。

2.4　1602液晶屏的显示

1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有1个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H)，显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，就能看到字母“A”。因此，可以使用它很方便地进行信息的显示，便于调试工作的进行。

3程序设计

模块是使用标准的AT命令来控制模块实现短信通知报警功能。AT (atetntoin)指令一般应用于终端设备与PC应用之间的连接与通信。用户可通过AT指令实现呼叫、控制、短信息SMS、电话本、数据业务、补充业务和传真等方面的控制。

4模型搭建

根据如图5所示结构需求，在完成最小控制系统的基础上，多次进行信息的采集的测试，以保证所获取的信息准确无误。在常温以及夜间可以精确采集信号并交给单片机处理，当温度过高时会造成一定的误差产生。

图4　模型结构

5结束语

经测试，设计的基于GSM的公寓自动报警系统达到了预期的需求，依据较为成熟的GSM无线通信技术，可以很方便地应用于家庭和宿舍等小区域环境的防盗监测，有着良好的实用性。设计信号采集准确性高，反应及时稳定，能源消耗低，花费少，是设计广泛推广使用的有利支撑。系统采用5 V电压就可正常运行，实用性强，克服了传统防盗报警系统通信方式存在线路被切断或功耗很大等缺点。随着家庭一体化趋势的不断发展，如何与家庭生活信息进行融合，优化改进，实现生活网络一体化，是设计的后续研究内容。

参考文献：

[1]郭天祥.新概念单片机C语言教程.北京：电子工业出版社，2009.

[2]樊振方，彭爱华，周健，等.基于GSM网络的汽车防盗报警系统设计.电子技术应用，2006(3):96-113.

[3]雷伏容.V日DL电路设计.北京:清华大学出版社，2006(8):165-166.

[4]刘云霞 . 浅谈智能小区的安防系统 . 科技资讯 ，2010(6):130-130.