基于CDMA模块的无线家庭防盗报警系统设计研究

涂德凤，徐慧芳，于玉亭

（安徽新华学院　电子通信工程学院，安徽　合肥　230088）

基于CDMA模块的无线家庭防盗报警系统设计研究

涂德凤，徐慧芳，于玉亭

（安徽新华学院电子通信工程学院，安徽合肥230088）

本研究利用单片机控制技术和CDMA通信模块，设计一种具有联网功能的无线智能家庭防盗报警系统.该系统采用单片机作为主控制器，通过门磁、窗磁、红外传感器布置好防线，在有盗贼进入后，报警信息以短信形式发到指定手机上，达到实时防盗的效果.

单片机；CDMA模块；防盗

1　引言

随着科技的发展，家庭防盗报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展.各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机与用户之间进行通讯.目前市场上常见的防盗系统在应用上存在一定的弊端，报警系统不动作、误动作率比较高.固定拨号对入室行窃的小偷而言易于切断电话，也可以是恶意的占线，在最关键的时刻使其失效；以太网也面临着小偷切断网线的危险，不易推广，有的在信号检测、信号处理上面还存在一定问题，致使一些系统经常出现误报或者漏报［1］.随着CDMA移动网络的可靠和成熟，以最直观简单的中文短信或电话形式，可直接把报警地点的情况如实反映到用户的手机上.在这样的背景下，无线家庭报警系统可以实时主动防御，家庭安全报告的家庭的头，在国内外越来越广泛的应用.项目组提出了一种基于CDMA通信模块的无线家庭防盗报警系统的设计.该系统是以门磁传感器、窗磁传感器、红外线传感器为检测元件，以STC12C5A6 0S2单片机为控制核心，组成的一种智能防盗报警系统.该系统让家庭无线安全更及时，使用更方便.

2　系统主要硬件电路设计

本系统主要由单片机和CDMA短信模块组成，主要硬件包括门磁、窗磁、红外传感器等信号的接入电路、存储电路、单片机控制电路、报警电路等.系统终端通过传感器完成信息采集、处理、数据传送；通过按键进行防盗功能设定；运用蜂鸣器报警电路实现本地报警；存储电路主要采用E2PROM芯片AT24C128作为核心进行本地存储用户短信发送号码；通过CDMA模块实现远程通知用户等功能.系统总体设计框图如图1所示.

图1　系统总体设计框图

2.1主控MCU与CDMA模块电路

系统采用STC12C5A60S2单片机作为系统的主要控制器，STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的新一代8051单片机，其内部整合MAX810专用复位电路，8的高速10位A/D转换器等资源，是目前使用比较广泛的一款单片机.

本设计采用的是MC8331A模块进行短信收发，MC8331A模块具有短信、数据和语音业务等不同功能，可以广泛应用在无线POS、安防数据传输、智能抄表、彩票机、无线传真、小交换机、校园通、车载监控和智能家电等领域.该模块与单片机通信采用串行通信，单片机具有一个全双工串行通信口，设计加入一个电平转换电路，采用专用电平转换芯片MAX232进行转换，TXD1接单片机P3.1口、RXD1接单片机P3.0口、TXD2接单片机P1.3口、RXD2接单片机P1.2口、TXD2-232、RXD2-232接MC8331A模块的串行通信口，电路如图2所示.

图2　CDMA模块接口电路

2.2传感器信号输入电路

不管盗贼是如何进入，必须通过推动住宅的大门或窗户.一旦盗贼推开门窗，门和框架将转向或者窗与框架会分离，门窗传感器和磁铁产生转变信号，立即启动主机发出报警声，并拨打预设的电话号码或者发送短信.

（1）门磁窗磁的工作原理：门磁系统是一种安全报警系统，分门磁、窗磁.门磁/窗磁具有隐蔽性，如果不太留意是不太容易被发现.所谓的门磁/窗磁其实是门磁开关和窗磁开关的简称，由两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场，较大的是门磁主体，它内部有一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近时（小于5毫米），门磁传感器处于工作守候状态，当永磁体离开干簧管一定距离后，处于常开状态［3］.

（2）红外传感器与门窗的结合运用

本次设计中考虑到门磁窗磁以及红外传感器的综合运用，红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入.

（3）开关量输入

本次设计采用开关量输入来检测门磁，窗磁，红外传感器的信号输入.设计出来的实物就以窗磁来作为演示，由于不论窗磁还是门磁或红外，都是开关量控制，所以在实物中用一个开关代替，开关关闭表示窗磁没有受到信号，意味没有受到威胁.当开关打开即模拟的是窗磁受到信号，表示有人闯入.

TLP521-4是可控制的光耦合器件，光电耦合器件广泛运用在电脑终端，可控硅系统设置，测量仪器、影印机、自动售票、家用电器，例如电风扇、加热器等.电路之间的信号输出，使之前端与负载完全隔离，目的在于安全性，减小电压的干扰，减化电路的设计.74HC45是bcd-十进制译码器/驱动器，在这是起到缓冲驱动的作用.如图3所示开关量输入电路图.

图3　信号输入电路

3　系统软件设计

3.1主控软件流程

整个系统运行过程是先经过系统的初始化，通过手机接受到短信来确认初始化成功，此后若需要布防，则按下布防按钮，开始进入工作状态.此时窗磁、门磁、红外线均已开始工作.若有窃贼闯入，窗磁、门磁或者红外线会接受到信号，就会立即启动蜂鸣器报警并且发送报警短信到指定手机上.以此达到防盗的效果.主控软件流程如图4所示.

图4　主控软件流程图

3.2MC8331A软件设计

MC8331A软件设计是先进行模块的初始化，然后进行短信模式的初始化，通过手机接受到短信来确认初始化成功，确认短信模式工作正常，最后进行短信的处理.

（1）MC8331A初始化流程

①设置波特率AT+IPR=9600＜CR＞

②关回显ATE0＜CR＞

③英文发送AT+ZMSGL=1，2＜CR＞

④设置短信通知AT+CNMI=2，1，0，0，0＜CR＞

⑤保存设置AT&W＜CR＞

（2）MC8331A短信处理

①短信提示AT+CMGR=30 ＜CR＞

②读取短信+CMTI："MT"，30＜CR＞（收到短消息）

③短信内容+CMGR："RECUNREAD"，＜CR＞

④删除短信AT+CMGD=30＜CR＞

⑤短信删除成功OK＜CR＞

⑥发送短信AT+CMGS=“手机号”＜CR＞"hello！"＜ctrl-Z＞（0X1A）

⑦短信发送完成+CMGS：2＜CR＞OK＜CR＞

4　系统测试

系统经过测试通过，能实现基本整个布防，报警，撤防功能，调试结果如图7所示.整个测试过程简述如下：

（1）连接单片机与计算机串口.

（2）点开串口调试助手选择对应的com口.

（3）布防按下‘O’上电.

（4）编辑短信7ESZ+手机号码+F发送到控制板.

（5）收到短信‘hello’，确认手机远程防盗功能开启.

（6）收到防盗信息，信息显示‘cc-0**mc-0** hw-0**’，确认整个布防开启.

（7）此时模拟被盗环境，窗磁有信号输入.按下开关量输入1.

（8）蜂鸣器报警，收到短信‘cc-1**mc-0**hw -0**’.

图5　测试结果

结束语

本文阐述了一种基于 STC12C5A60S2和MC8331A网络的家庭无线防盗系统的设计.现场调试证明无线防盗报警系统准确无误，手机用户可以及时接收报警信号，有效实现远程报警防盗功能.该无线防盗报警系统成本低、结构简单、可靠性高，可实时有效监控家庭环境，还可以协助小区和地区管理治安，有很好的实用价值和应用效果.

〔1〕王大雷，姚积欢，王楠，汪材印.基于STM32与GSM的家庭智能防火防盗报警系统设计 ［J］.宿州学院学报，2016（07）：106-108.

〔2〕朱丹.基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统［J］.绍兴文理学院学报（自然科学），2010（04）：69-72.

〔3〕罗维平，向阳，吴雨川.基于单片机的GPS/GSM车辆监控系统的移动单元［J］.武汉科技学院学报，2007（04）：189-195.

〔4〕郑丽娜.多用途智能防盗报警器的设计与实现研究［J］.中国高新技术企业，2016（19）.

〔5〕刘英楠，衣淑娟，宫龙江.基于FPGA的信号发生器设计［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2015，26（3）：88-91.

TP277

A

1673-260X（2016）10-0025-03

2016-08-19