基于GSM模塊TC35的智能門控安防系統(tǒng)設(shè)計

　　引言

　　隨著人民生活水平的提高和安全防范意識的增強，人們開始關(guān)心自己的生活和工作環(huán)境，不但要求周邊環(huán)境的舒適化和人性化，對居住工作環(huán)境的安全化和智能化也提出了更高的要求，安防系統(tǒng)已經(jīng)成為生活中必不可少組成部分。傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)主要依靠電話網(wǎng)播報警訊信息，但電話網(wǎng)易被破壞，且不適用于偏遠地區(qū)等架設(shè)通信線路困難或不經(jīng)濟的地方。

　　GSM網(wǎng)絡(luò)是基于時分多址技術(shù)和頻分多址技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)體系，是我國覆蓋面最廣，功能最強，用戶最多的數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)。通過中國移動公司建成的無縫覆蓋全國的GSM網(wǎng)，運用GSM短信技術(shù)傳送警訊信息，具有安全可靠，安裝方便等優(yōu)點。

　　1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

　　本安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。把各種報警傳感器分別安裝在不同位置，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，相應(yīng)的傳感器會將無線信號發(fā)送至控制模塊的無線接收電路，控制模塊通過軟件判斷出異常情況的類型，通過串行口控制GSM模塊發(fā)送相應(yīng)的報警短信，幾秒鐘后，用戶的手機上就可以接收到報警短信，提醒用戶采取措施。當(dāng)用戶在現(xiàn)場時，可通過發(fā)送短信撤除報警功能(簡稱撤防)，防止報警器對用戶行動的誤報警。用戶還可以利用計算機對存儲于EEPROM中的報警記錄進行讀取，以及對報警系統(tǒng)進行設(shè)置。

　　2、硬件設(shè)計

　　2.1無線報警傳感器

　　無線報警傳感器主要包括熱釋電被動式紅外報警器、煙霧報警器、煤氣泄漏報警器、窗(門)磁報警器等。每一種無線報警傳感器都是由傳感器、信號處理電路、無線發(fā)射電路等構(gòu)成。傳感器在檢測到異常情況后，通過無線發(fā)射電路實現(xiàn)無線報警。為了區(qū)分報警器的類型(即警情類型)，同時增強系統(tǒng)的抗干擾能力，提高報警的準(zhǔn)確性，每一個報警器都有不同的編碼。這個編碼由“地址碼”+“身份碼”構(gòu)成，“地址碼”用來標(biāo)示不同的安防系統(tǒng)，同一安防系統(tǒng)內(nèi)，所有無線報警器的地址碼和無線接收電路的地址碼是相同的;“身份碼”用來標(biāo)示不同的無線報警傳感器。地址碼和身份碼可以由硬件實現(xiàn)，如利用SC2262編碼芯片和SC2272解碼芯片實現(xiàn);也可以由軟件實現(xiàn)，在編程時直接寫入地址碼和身份碼。

　　2.2 控制模塊

　　控制模塊的核心是PIC16F74單片機。PIC16F74是一款低功耗、高速的Flash單片機，內(nèi)部主要集成USART模塊、I2C總線、SPI接口、輸入捕捉/輸出比較/脈寬調(diào)制CCP模塊、A/D轉(zhuǎn)換器、看門狗定時器WDT等功能部件。PIC16F74具有35條簡潔的指令系統(tǒng)，其中除了程序分支指令是單字節(jié)、雙周期指令外，其它都是單字節(jié)、單周期指令。單字節(jié)寬指令提高了軟件編碼效率，減少了所需要的程序存儲器單元，使系統(tǒng)具有很高的處理效率和卓越的性能。PIC16F74單片機優(yōu)異的性能加上良好的電磁兼容特性，使之非常適合于本系統(tǒng)的開發(fā)?？刂颇K主要用于處理報警信息，并與PC機通信。單片機與實時時鐘芯片(SD2001)通過I2C接口進行通信。單片機通過普通IO與EEPROM(AT24C16)通信，AT24C16為I2C接口，對它的讀寫，需單片機程序產(chǎn)生I2C時序。 EEPROM中除了存儲報警信息外，還存儲用戶的手機號碼和撤防的密碼。

　　2.3 單片機與GSM模塊、PC機的硬件接口電路

　　圖2顯示了單片機與TC35、PC機的連接圖。GSM模塊采用西門子公司推出的TC35。TC35是一款高性能的GSM模塊，在應(yīng)用系統(tǒng)中很容易集成，可以工作在GSM900kHz和1800kHz兩個頻段，RS-232數(shù)據(jù)接口，符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM07.07和GSM07.05，且易于升級為GPRS(通用分組無線電業(yè)務(wù))模塊。TC35集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短消息、傳真提供快速、安全、可靠的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)和設(shè)計。

　　由于TC35數(shù)據(jù)接口工作在CMOS電平，而PIC16F74工作在TTL電平，工作電壓范圍一般比TC35寬，故應(yīng)在單片機和TC35之間加電平轉(zhuǎn)換電路。單片機通過異步串行接口RC6、RC7與TC35進行數(shù)據(jù)通信，通信速率為9600kbit/s，采用8位異步通信方式，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。

　　單片機利用普通IO與PC機串口通信。單片機需要在通信程序中自己產(chǎn)生串行時序。

　　3、軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)軟件包括單片機程序和PC機程序。PC機的程序主要是對計算機串口的讀寫，本文不加詳述。單片機的程序主要包括初始化、單片機對報警信號的處理、單片機與PC機的通信和單片機對設(shè)防撤防信號的處理。單片機程序的流程圖如圖3所示。當(dāng)單片機檢測到有GSM模塊接收到短信后，先判斷短信開頭部分的密碼正確與否，只有當(dāng)密碼正確才進行相應(yīng)操作，否則不予處理。

　　3.1 單片機程序初始化

　　初始化程序主要包括對寄存器、IO的設(shè)置、從EEPROM中把用戶手機號碼和撤防密碼讀入單片機的寄存器中。初始化完成之后，單片機就循環(huán)檢測有無報警信號、是否連接到PC機、GSM模塊是否接收到短信。

　　EEPROM中存儲用戶手機號碼和撤防密碼，是為了防止系統(tǒng)斷電后導(dǎo)致的重要信息的丟失。在初始化時將信息讀入單片機的寄存器中，可以節(jié)省單片機處理的時間。