基于STM32的GSM短信報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

GSM模塊[3]用芯訊通（SIMCom）公司生產(chǎn)的SIM900A，是一款尺寸緊湊的GSM/GPRS模塊，采用SMT封裝，基于STE的單芯片案，采用ARM926EJ-S架構(gòu)，性能強(qiáng)大，支持AT指令。

利用STM32的串口來控制GSM MODEM，單片機(jī)與GSM模塊一般采用串行異步通信接口， 通信速度可設(shè)定，通常為19200bps。GSM MODEM與單片機(jī)之間采用串口通信的方式，MODEM的TXD、RXD分別為發(fā)送、接收端，與單片機(jī)的PA10、PA9連接，組成串口通信。GSM模塊通過把PWRKEY信號(hào)拉低一段時(shí)間然后釋放來開機(jī)。當(dāng)模塊開機(jī)后就可以發(fā)送AT命令來控制模塊，用戶可以通過“AT+IPR=x”設(shè)置波特率并把參數(shù)保存。一旦配置為固定波特率，當(dāng)模塊開機(jī)時(shí)將會(huì)從串口收到字符“RDY”。這些字符在自動(dòng)波特率激活的情況下無法顯示。同樣，可以通過把PWRKEY 信號(hào)拉低一段時(shí)間然后釋放來關(guān)機(jī)。或者使用AT命令“AT+CPOWD=1”關(guān)閉模塊。該命令使模塊從網(wǎng)絡(luò)上注銷，讓軟件進(jìn)入安全狀態(tài)，保存有用數(shù)據(jù)，讓然后完全斷開供電。在關(guān)機(jī)前，模塊串口將自動(dòng)發(fā)送下列字符串“NORMAL POWER DOWN”，這之后將不能執(zhí)行AT命令。模塊進(jìn)入掉電模式，僅僅RTC處于激活狀態(tài)。掉電模式可以通過STATUS引腳來檢測(cè)，在掉電模式下此引腳輸出為低電平。GSM主模塊（包括SIM部分）如圖3所示。

圖3 GSM 主模塊（包括SIM 部分）

2.3 熱釋電傳感器模塊

熱釋電傳感器模塊[4]括熱釋電傳感器及外圍放大電路，當(dāng)有人進(jìn)入傳感器所能檢測(cè)到的范圍時(shí)，傳感器檢測(cè)到能量變化，轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，然后通過外圍放大電路放大并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳輸給單片機(jī)。其作用原理如下：人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10um左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10um左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。由實(shí)驗(yàn)證明，傳感器不加菲涅爾透鏡，其檢測(cè)距離小于2m，而加上菲涅爾透鏡后，其檢測(cè)距離可增加到10m左右。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，經(jīng)后續(xù)電路檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生電信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)處理。

熱釋電BISS0001模塊的原理圖如圖4所示。圖中，運(yùn)算放大器OP1(芯片內(nèi)部)將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由C104耦合給運(yùn)算放大器OP2（芯片內(nèi)部）進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。CDS1為光敏電阻，用來檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，CDS1的電阻值會(huì)降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。JP1是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng)JP1跳線帽跳2、3口時(shí)，與1端連通，芯片處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式，這種工作方式下即使檢測(cè)區(qū)域有人活動(dòng)模塊也會(huì)自動(dòng)停止輸出一段時(shí)間（封鎖延時(shí)）然后再檢測(cè)，這種工作方式一般習(xí)慣稱為脈沖輸出；當(dāng)JP1跳線帽跳1、2口時(shí)，與2端連通，芯片則處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式，只要檢測(cè)區(qū)域有人模塊就一直有輸出，這種模式一般稱為電平輸出。另外，輸出延遲時(shí)間T x由外部的R33和CY2的大小調(diào)整,觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R13和CY1的大小調(diào)整。模塊采用低功耗穩(wěn)壓器件7133A-1，可以保證在很寬的輸入電壓下穩(wěn)定提供3.3V的工作電壓，確保模塊能正常工作。

圖4 熱釋電模塊原理圖

2.4 電源

電源模塊分兩部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)供電模塊和GSM供電模塊。單片機(jī)電源采用典型的電源設(shè)計(jì)方案，如圖5所示。其中Ｃ9和Ｃ10是旁路電容，起到抑制干擾的作用，而Ｃ11和Ｃ12 是電解電容，起到濾波的作用；一般大電容旁邊并聯(lián)一個(gè)小電容的目的是降低高頻內(nèi)阻，因?yàn)榇蟮碾娊怆娙菀话悴捎镁砝@工藝制造，所以等效電感較大；小電容可以提供一個(gè)小內(nèi)阻的高頻通道，降低電源全頻帶內(nèi)阻。這個(gè)電路在實(shí)際中比較常見。

圖5 電源部分電路

而SIM900A模塊電源采用VBAT為3.4V到4.5V的單電源供電，由于和單片機(jī)工作電壓不同，由單獨(dú)電源模塊供電，如圖6所示。VBAT端輸出電壓4.2V給GSM模塊使用。

圖6 GSM 模塊的電源