基于GSM彩信提醒的防盗系统设计

王兵　王思奇

摘要：基于GSM彩信模块防盗系统以STC12C5A32S2单片机为核心，组成一个图像采集，彩信发送，短信无线控制等子系统的防盗系统。其中免驱动摄像头为图像采集端，GSM模块发送彩信。MAX232电平转换把单片机TTL电平转化为摄像头所用的232电平，解决了如何采集图像以及如何实现无线控制报警的问题。系统具有简单清晰控制方法，可以在+5V直流电源下正常工作，能够准确及时的采集现场图像，并将图像通过GSM模块发送到目的终端。实际调试表明，性能达到了设计要求，通过判断后选择性报警，达到防盗效果。

关键词：GSM模块；防盗；彩信；智能

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）05-0238-02

随着社会的进步和科技的发展，人类社会已经步入一个高速的发展形态。人们对生活的要求是更快、更易、更安全。GSM[1]彩信防盗系统应运而生，它具有着对防盗有划时代的意义。GSM彩信提醒防盗系统是利用单片机技术与GSM技术融合的新型系统[2]，它基于现有的GSM网络远程报警，并且更安全，安装更简便，同时防盗能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、报警快速、稳定性强等特点，解决了传统的专网通信系统投资成本大，维护费用高以及网络覆盖和用户数量大等一系列问题[3，4]。它的稳定性和投资成本以及为远程监测设备和通信提供了一个稳定、安全、快捷的强大支持平台，同样也就为防盗系统的建设与完善提供了最好的平台。GSM彩信防盗系统是单片机技术、GSM通讯技术与防盗系统的有机结合，是社会进步的产物。

1整体设计

该系统的防盗器为触发型防盗器。当有人开门进入房间时，有线门磁触发，单片机接收信号，控制串口摄像头采集图像，然后把图像通过单片机传给GSM模块，以彩信模式发送到手机上。户主通过彩信判断是否有人偷窃，如果有人偷窃，那么通过短信发送指令，GSM模块接收后传送给单片机，单片机控制警务室中相应的蜂鸣器及报警灯，通知警务人员。如果是家人进入，则可不进行任何操作。系统运行过程中单片机是核心元器件，GSM模块是数据传输通道，将现场获取的数据以彩信的方式提供给待响应用户。显示模块不但可以用于图像信息的获取，还可更深层次的采集到视频信息，为了解系统的工作状态提供方便。

2系统硬件设计

在分析防盗系统的整体设计思想后，将可能引起干扰较多的环境因素以及数据处理过程中出现的滞后等因素，且存在单片机反应延迟时间及数据传送时间等，都会导致报警不及时，因此针对系统设计过程中出现的元器件选取、走线方式和元器件位置等因素亦要考虑缩短整个系统的延迟时间等问题。同时，在硬件调试过程中，可能出现的电磁干扰、元器件耦合干扰以及环境噪声干扰等因素也要充分考虑，系统关键部分硬件连接过程如下所述。

2.1单片机与摄像头串口通信电路的设计

STC12C5A32S2单片机本身具有串行口，尽管增强了该单片机的应用范围，促进了点对点的串行通信、多机通信以及相互之间串口通信模式。但这类串行口的输入、输出都为TTL电平，这种信号传输模式中自身具有的抗干扰能力差、传输距离较短等问题自然就表现出来了。为了延长串行通信的距离，提升串行通信的可靠度，通用的方法是采用标准串行接口[5]，如RS-232。这种RS-232标准定义了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的串行接口标准，其电缆传输标准信号最大长度为30m，标准信号最高数据传输速率为20Kb/s。利用RS-232扩展后与摄像头串口通信电路如图1所示。

2.2 GSM模块M20

GSM模块是融合了GSM射频芯片为主体，基带处理芯片为核心，信号功放与数据存储器等功能为一体集成电路，该模块操作系统独立，提供标准接口电路。因此该模块将短信、语音和相关的GPRS数据传输等功能通过接口的方式融合形成整体。该防盗系统中采用的GSM模块类型为M20。该模块具有如下功能特点：1短信的收发；2 借助短信通道完成信号覆盖以内的数据传输；3 基本的语音通话；4利用数传模式实现实时数据的无线传输；5 自动应答式的无线上网；6用SIM卡座安装SIM卡片，实现与单片机或计算机等可编程元器件串口通信，其串口波特率为9600bps。

3系统软件设计

系统软件设计基本思路是采用顺序执行，从上而下的编程思想，但为了程序的可读性，通常将每个基本功能以子程序的方式体现，从而完成全部功能。单独针对单片机而言，系统在主程序中循环地调用具有不同优先级的中断子程序和功能子程序，并且二者之间可能存在相互调用和嵌套。因此在编写程序的过程中以流程图的方式表述出来，这将使得程序流程更加清晰明了。

主程序是单片机执行的唯一入口，在主程序中循环调用其他功能的中断或者功能子程序。图2所示为该系统的主程序流程图，按照功能需求先是检测门磁信号是否触发，若触发则启动摄像头及拍照模式；然后将获取的图像信息传输到响应的终端；最后是启动用户处理程序，达到图像传输的目的。在整个程序处理过程中，GSM图像传输和接收是系统的核心，其流程如图3所示。

4软硬件联合调试

系统设计完成以后，要进行软硬件的联合调试。以系统基本需求为基础，逐项对系统软件和硬件出现的故障逐一排查，并增强系统的稳定性和可靠性。本系统在调试过程中主要包括单片机的离线调试和系统的在线调试两个步骤，离线调试是在实验室中根据软硬件的特点进行逐点调试，在线调试是在应用现场根据实际环境进行实际测试。离线调试中又包括软件调试和硬件调试，软硬件调试可以并行处理，即进行软件调试的过程中脱离硬件环境，同理硬件调试亦可以借助某些工具脱离软件环境独立判断是否有短接、虚焊等问题。逐步针对各自出现的问题进行整改，寻根溯源，通过修改各自的程序找到出现问题的根源。在线调试过程包括静态调试和动态调试两部分，同时二者之间互相补充。

（1）静态调试：在系统的实际运行环境中，静态调试中系统软件体现不出来，但硬件环境应该根据经验逐项检查。首先电源电压的极性是否接反或者是否会出现电压过高而导致元器件或者传感器造成损坏等现象，同时应考虑地线的连接是否为公共地，从而保证电压稳定；然后查看门磁的安装是否牢靠，不要因为前端传感器的不正确连接而导致误操作；其次查看串口连接是否正确，尤其注意RXD/TXD的对应关系是否正确；最后通过直观判断整个系统中是否有短接、虚接、焊点脱落等现象，尤其注意芯片方向是否有插反现象。

（2）动态调试：也就是系统在具体的应用环境中结合出现的问题再逐项整改。首先针对现场的电磁干扰、机械振动等环境因素进行评估，是否超过了所有芯片中的最低抗干扰范围；其次模拟系统运行环境对其进行调试，检测数据是否有误操作现象。根据现象判断是软件中出现的问题还是硬件连接中出现的问题；最后在系统中将修改后的程序或硬件进行试运行。

5 结论

以防盗为目的，利用门磁为传感器开关量信息，单片机为控制核心、GSM模块为数据传输通道构建的基于GSM彩信提醒的防盗系统，综合解决了图像的获取、图像的传输和图像的接收等一系列核心关键技术。完成了图像从数据源位置到用户终端的传输过程，大大提升了此类数据可应用性。并结合系统调试过程中可能出现的问题进行了相关调试的探讨。通过实际应用验证，该系统具有良好的可靠性和稳定性，有进一步推广应用的必要。

参考文献：

[1] 高彤，袁一平. 基于嵌入式GSM/GPRS无线通讯模块的MMS协议分析与实现[J]. 轻工科技，2015，205（12）：87-88，134.

[2] 张晓情.多功能远程监控系统的设计与实现[J].自动化与仪器仪表，2015，194（12）：41-42，46.

[3] 关学忠，史慧，绿秉铎，等.远程燃油流量自动监控系统[J].仪表技术与传感器.2012（4）：61-63.

[4] 赵涛，蒋雄伟，谢恒.基于89C51单片机的智能超声波流量检测系统的研制[J].仪表技术与传感器，1999（1）：26.

[5] 林焯华，蒋梁中，姚锡凡，等.一个单片机串行数据采集及传输模块的设计[J].微计算机信息，2006，22（10）：229-231，135.