貴州師范大學(xué) 舒 艷 趙榮譽(yù) 劉廷芳 黃 旭

基于單片機(jī)的GSM智能防盜報(bào)警系統(tǒng)

貴州師范大學(xué) 舒 艷 趙榮譽(yù) 劉廷芳 黃 旭

本文是以單片機(jī)stc89c52為主控核心，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的GSM防盜報(bào)警系統(tǒng)。該防盜報(bào)警系統(tǒng)由單片機(jī)控制核心、熱釋電紅外感應(yīng)裝置、矩陣鍵盤、聲光報(bào)警器、GSM無線信息發(fā)送接收五個(gè)部分組成。由熱釋電紅外傳感采集信息并向單片機(jī)發(fā)送相關(guān)信號(hào)，在鍵盤密碼驗(yàn)證未通過時(shí)由單片機(jī)at89c52經(jīng)過處理控制后實(shí)施聲光報(bào)警與此同時(shí)單片機(jī)控制GSM模塊給用戶手機(jī)發(fā)送提示信息，實(shí)現(xiàn)了門禁系統(tǒng)的多重防盜。近距離實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證、報(bào)警，遠(yuǎn)距離通知用戶，通過無距離限制實(shí)時(shí)通信與系統(tǒng)的交互實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

stc89c52；熱釋電紅外傳感器；GSM；防盜報(bào)警

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益繁榮增長(zhǎng)以及人們的生活水平不斷提高，人們的安全覺悟也空前高漲，因此對(duì)智能防盜系統(tǒng)的要求也越來越高。既要安全可靠，又要使用方便。而當(dāng)前市面上的防盜系統(tǒng)絕大部分采用的是鍵盤式按鍵密碼鎖，這種密碼鎖主要是將固定鍵盤式的鍵盤安裝在小區(qū)的進(jìn)口大門,人們通過鍵盤漸入密碼進(jìn)入小區(qū)。這種裸露的鍵盤使得用戶在操作時(shí)沒有隱蔽性,密碼輸入時(shí)極易被人看見或者偷拍，因此潛藏著巨大的安全隱患,不能起到較好的防盜作用，而且外部鍵盤容易遭到強(qiáng)行破壞并且老化速度快，且一旦老化將無法實(shí)現(xiàn)密碼輸入及后續(xù)驗(yàn)證?；趩纹瑱C(jī)的GSM防盜報(bào)警系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上在室內(nèi)放置該系統(tǒng)，通過室內(nèi)密碼輸入驗(yàn)證信息進(jìn)行匹配，在匹配失敗后啟動(dòng)報(bào)警。并利用GSM短信息發(fā)送業(yè)務(wù)向戶主發(fā)送提示信息及時(shí)告知用戶有人闖入家門。本智能防盜報(bào)警系統(tǒng)使得用戶能在任何時(shí)間內(nèi)的任何位置都能了解家中安全狀況。這種防盜報(bào)警系統(tǒng)填補(bǔ)了目前市場(chǎng)的空白，具有較好的實(shí)用性。

1.整體設(shè)計(jì)思路

基于單片機(jī)的GSM智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖Fig.1 system overall design block diagram

基于單片機(jī)GSM智能防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案是以單片機(jī)at89c52為主要控址核心，其主要控制模塊包含熱釋電紅外感應(yīng)裝置、第一第二級(jí)放大電路、4乘4矩陣鍵盤、聲光報(bào)警、G SM無線信息發(fā)送接收五個(gè)部分。在開機(jī)系統(tǒng)初始化后，如果安裝在門沿上的熱釋電紅外探測(cè)器檢測(cè)到有人通過房門，經(jīng)第一第二級(jí)放大電路將此信息放大后便輸出一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)給主動(dòng)控制器MCU，主動(dòng)控制器收到此信號(hào)后有45s-1min的時(shí)間延遲，該時(shí)間段的延時(shí)被用作反應(yīng)時(shí)間，在此反應(yīng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)入房門的用戶通過矩陣鍵盤向控制器單片機(jī)輸入驗(yàn)證密碼，如果驗(yàn)證通過則控制系統(tǒng)將不做任何響應(yīng)，反之如果輸入的密碼與事先設(shè)定設(shè)定的密碼不一致或者在該時(shí)間段沒有驗(yàn)證密碼的輸入則證明進(jìn)入房門的是非法人員于是啟動(dòng)報(bào)警：先啟動(dòng)聲光報(bào)警模塊，引起非法人員的恐慌以及安保警衛(wèi)人員的注意，接著啟動(dòng)GSM通信模塊通知用戶有人非法闖，讓用戶及時(shí)了解家里的動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)防盜報(bào)警從而大大減小了用戶的財(cái)產(chǎn)損失。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 熱釋電紅外傳感器模塊

熱釋電紅外傳感器內(nèi)部有光學(xué)顯微鏡、場(chǎng)效應(yīng)管、紅外感應(yīng)源（熱釋電元件）偏置電阻、EMI電容等元件組成。紅外感應(yīng)源通常由兩個(gè)串聯(lián)或者并聯(lián)的熱釋電元件組成，這兩個(gè)熱釋電元件的電極相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋電元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)相互抵消，輸出信號(hào)接近為零。一旦有人侵入探測(cè)區(qū)域，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收，由于角度不同，兩片熱釋電元件接收到的熱量不同，熱釋電能量也不同，不能完全抵消，經(jīng)處理電路后輸出控制信號(hào)。熱釋電效應(yīng)同壓電效應(yīng)類似，是指有與溫度的變化而引起晶體表面電荷的現(xiàn)象。熱釋電紅外傳感器由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極，在傳感器檢測(cè)范圍內(nèi)溫度有變化時(shí)，即在兩電荷上產(chǎn)生一微弱電壓。人體或則體積大的物體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10um左右的紅外線，當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，人體發(fā)射的10左右的紅外線通過菲涅爾透鏡光片劇增后聚集到紅外感應(yīng)源（熱釋電元件）上，紅外感應(yīng)源在接收人體紅外輻射時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，進(jìn)而產(chǎn)生溫度變化并將溫度變化向外圍電路輸出，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。其原理圖如圖2.1.1所示。本系統(tǒng)的電路連接如圖2.1.2所示，放大電路圖如圖2.1.3所示。

2.2 矩陣鍵盤模塊

在本系統(tǒng)中采用的是4*4矩陣鍵盤模塊，其功能是用作驗(yàn)證進(jìn)入家門的是否是屋主或是經(jīng)過屋主授權(quán)的人。其具體工作為：用戶可以預(yù)先通過鍵盤設(shè)置任意位數(shù)的驗(yàn)證密碼，系統(tǒng)設(shè)置完畢后正式啟用時(shí)當(dāng)有人通過家門時(shí)便可向鍵盤輸入驗(yàn)證密碼進(jìn)行信息匹配，如果輸入的密碼與預(yù)先設(shè)置的密碼一致則證明進(jìn)入家門的是屋主或是屋主授權(quán)的人，反之，如果密碼輸入錯(cuò)誤，或者是在進(jìn)入家門45s-1min之內(nèi)沒有輸入驗(yàn)證密碼則證明是非法人員。其硬件電路圖如圖2.2所示。

2.3 GSM信息發(fā)送模塊

單片機(jī)通過串口向GSM模塊發(fā)送相應(yīng)的AT命令來實(shí)現(xiàn)短信息的發(fā)送和接收。AT命令是一套用于對(duì)GSM模塊控制的命令，通常以“AT”開頭，單片機(jī)通過串口控制GSM模塊，不同的AT命令控制GSM模塊的不同動(dòng)作。作為GSM模塊，它支持滿足規(guī)范GSM07.05和GSM07.07的指令集。GSM07.07對(duì)短消息作了詳細(xì)規(guī)定。在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時(shí)，能夠通過串口發(fā)送指示消息，數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以向GSM模塊發(fā)總各種命令。GSM07.05指令提供的AT命令主要實(shí)現(xiàn)短消息的發(fā)送、刪除、儲(chǔ)存等操作。短消息發(fā)送命令：AT+CMGC，該命令主要用于短信息的發(fā)送，它提供text形式的短消息的發(fā)送，也提供PDU格式的命令發(fā)送圖2.3.1TC35引腳接口圖

2.4 聲光報(bào)警模塊電路圖

報(bào)警電路控制端由單片機(jī)的P3.0、p3.1端口來完成，p3.1高電平有效。當(dāng)p3.1輸出高電平時(shí)，NPN三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器產(chǎn)生聲音報(bào)警信號(hào)，同時(shí)p3.0口低電平是，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，進(jìn)行發(fā)光報(bào)警。

2.5 電源供電模塊

為了給工作電路提供GSM模塊提供4.2V 的直流電壓，將民用220V 交流電壓轉(zhuǎn)換為直流穩(wěn)壓電壓，該過程包括降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四步，最終為機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)提供原動(dòng)力。降壓器：為了得到較低的交流電壓，需要將220V 民用交流電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后送給整流電路，變壓器的變比由副邊電壓所確定。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的核心也是一個(gè)系統(tǒng)的靈魂，而單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)的重點(diǎn)之一，主要分為主程序和各個(gè)子程序設(shè)計(jì)。其中，主程序開始要對(duì)模塊進(jìn)行初始化，初始化的工作包括寄存器數(shù)據(jù)的寫入，中斷服務(wù)子程序，程序的循環(huán)，各個(gè)子程序的申明。子程序設(shè)計(jì)包括設(shè)置紅外開關(guān)，發(fā)送消息子程序，鍵盤密碼的驗(yàn)證程序，延時(shí)子程，啟動(dòng)報(bào)警子程序等設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要流程圖如下圖所示。

4.結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)研究了一種基于單片機(jī)的GSM智能防盜報(bào)警系統(tǒng)。該防盜報(bào)警系統(tǒng)以AT89C52 單片機(jī)為CPU，其最大特點(diǎn)是1)驗(yàn)證方便，降低硬件老化速度；2)用戶可在藍(lán)牙可連接范圍內(nèi)，隨時(shí)利用終端更改密碼； 3)有非法人員打開房門時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)即可發(fā)出警報(bào)，引起警衛(wèi)人員的注意； 4)主人可以在任意時(shí)間任意地點(diǎn)收到由單片機(jī)控制的GSM傳來的報(bào)警信息實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 具有廣闊的應(yīng)用前景。

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In this paper, based on the STC89C52 microcontroller as the core of the design of the GSM based anti-theft alarm system. The system consists of MCU control module, pyroelectric infrared sensor module, matrix keyboard, sound and light alarm module, G SM wireless information sending and receiving module. The pyroelectric infrared sensor signal acquisition and transmission, the keyboard password authentication failed when processed by the microcontroller AT89C52 control after the implementation of sound and light alarm at the same time GSM MCU control module to the user mobile phone to send a message, to achieve multiple anti-theft guard system. In order to realize the realtime monitoring, the system can realize the verification, alarm and remote notification to the user.

Stc89c52；Pyroelectric infrared sensor；GSM；burglar alarm