1、基于GSM勺家用防盜窗報警系統設計*，合肥 230036)摘 要：家庭中勺防盜窗是防止犯罪分子入室盜竊勺關鍵環節。 但目前市場上家用防盜窗存在種類繁多，質量參差不齊且基本沒有報警環節勺現象，難以滿足用戶需求。本文詳細介紹了采用GSM模塊與單片機等器件設計防盜窗報警系統勺原理及過程，實現了用戶對防盜窗被破壞時勺報警要求。該系統工作穩定，反應靈敏、迅速，具有良好勺應用前景。關鍵詞 ： 家用防盜窗 GSM 模塊 單片機 報警中圖分類號 ：中國分類號 文獻標識碼 ： 文獻標識碼 文章編號 ：Design of the Alarm System for Home security windowsBase

2、d on GSM Modem(*, Hefei 230036, China)Abstract ：The home security windows in our house is a key to ensure the safety of our house. However, there are many kinds of security windows with different quality in the marker, but with no alarm system. It is difficult meet the users n eeds. This thesis desi

3、g ns an alarm system for home security windows based on gsm modem. This system is stable and has high efficiency, low consumption and can fully meet the requirements of the users.Key words : The Home Security Window ; GSM Modem; MCU; Alarm System目前傳統勺家用防盜窗存在種類繁多， 質量參差不齊且基本沒有報警環節勺現象。 隨著 電子技術勺飛速發展，報警系

4、統已從原來勺簡單化、局部化向智能化、 集成化發展。而各種 防盜報警系統之間勺主要區別是在于如何讓分機與主機、 分機與用戶之間進行通訊。 目前市 場上存在勺防盜報警系統勺通信方式有固定電話撥號、以太網、 集群系統等等。 但它們有各自勺缺點：1 固定電話撥號容易被盜賊在入室搶劫前切斷電話線或惡意占線，使其在關鍵時刻失靈。2以太網同樣面臨著線路被切斷勺隱患，且不易普及。3 集群系統功耗很大，網絡架設和維護費用很高，而且需要購買固定的頻點。針對以上通信方式的存在的缺陷，本文設計了基于 GSM莫塊的家庭防盜窗報警系統。此系統可解決這些隱患，讓家庭防盜更及時、更迅速，使用更方便。它不再依賴有線電話執行報警

5、，而是借助最可靠、 最成熟的GSM移動網絡，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報警地點的情況反映到您的手機屏幕上，同時產生現場聲光報警。1.系統總體設計與框圖本設計的總體框圖如圖 1所示。其中控制核心是單片機，執行終端是繼電器與 GSM模塊， 接受終端是用戶手機。當埋放在防盜窗空心管內的導線被剪斷時， 產生外部中斷，單片機進 行中斷響應。已經預置在GSM莫塊上的手機號碼通過 GSM網絡傳輸到用戶手機內 GSMh,被 用戶所接收，同時單片機通過執行程序發出相應的控制信息給執行端，即繼電器，其接收到的單片機輸出信息將會吸合，從而控制報警器完成聲光報警動作。圖1系統總體設計框圖Figure 1-

6、1 The in tegral desig n diagram of the system2.系統硬件設計本系統硬件設計主要包括GSM模塊、STC12C5A60S及外圍電路，報警器驅動電路，以及模塊與單片機的串口連接電路的設計。GSM莫塊電路主要介紹了 TC35模塊以及其外圍電路結構，它的功能主要是完成發送短信。單片機的外圍電路主要有時鐘電路、復位電路，繼電器控制電路，以及與 TC35模塊之間的串口連接，它的功能主要是負責指令的翻譯和驅使， 從而完成信息的發送。繼電器控制電路主要是通過單片機控制繼電器的吸合或斷開來控制報 警器的開啟與關閉。2.1 GSM模塊介紹GSM即全球移動通信系統 (Gl

7、obal System for Mobile communication)，就是眾所周知的GSM是當前應用最為廣泛的移動電話標準。GSM無線通訊需要借助 GSM無線傳輸模塊，GSM無線傳輸模塊無處不在，典型的例子就是人們日常生活中不可缺少的手機，當通過手機 打電話和發送短信的時候，這些操作都是經由 GSM無線傳輸模塊完成的。 本設計采用西門子公司GSM莫塊，型號為TC35的模塊的短信功能，通過此模塊可以實現對收到的用戶指令進 行處理。2.1.1 TC35模塊簡介TC35是Germany的siemens公司發布的GSM模塊，是市場上目前普遍使用的性能高、成本低的手機模塊，TC35模塊是能達到工業

8、標準的完整GSMModem它具有GSM1800/EGSM900雙頻段功能并能提供 LED網絡信號指示和便捷的串行接口，同時集射頻電路與基帶于一體并配有標準RS-232。該模塊還向用戶提供了標準的AT命令接口并支持一些手機功能業務，給用戶的開發設計提供了很大方便。錯誤！未找到引用源。便是GSMI訊集成模塊的正反面實物圖。圖2-1 GSM集成模塊正反面實物Figure 2-1 GSM integrated module positive and negative physical map從上圖我們容易看出，GSM莫塊主要含有射頻部分、TC35、信號天線、卡槽、電源部分、 電平轉化電路和串口等部分組

9、成。外部通過40管腳的ZIF連接器對該模塊實行控制，從而實現數據的傳輸，下面給出TC35模塊的管腳圖并作一些說明，如錯誤！未找到引用源。所示。612 k 001圖2-2 TC35外部引腳圖Figure 2-2 TC35 external pin 02 0VLLC1:moo u盜00 og WOODQUAOU -NDOU工工 ODHHWH USAS1-皿eNy芟(N_u OCIXN onsM ON/Q I He- Cl CIA MHAXCMCl ND azo azo CINO iQZU 4 4 a 亠 11H A 亠 11H A 丄 11 Send SMS message（發送短消息）AT+CS

10、CASMS service center address(設置短消息中心地址)表2-1 SMS常用AT指令表Table 2-1 SMS Common AT commandsAT命令(Attention )是從數據終端設備DTE(Data Terminal Equipment)或終端設TE(Termi nal Equipme nt) 向數據電路終接設備 DCE(Data Circuit Termin ati ng Equipme nt) 或終端適配器 TA (Terminal Adapter) 發送的。通過 TA命令，可以實現移動臺MS(MobileStation)由TE發送AT命令來控制的功能

11、，與 GSM網絡相連進行互通與交流。AT命令主要包括一般命令，網絡業務命令，短消息(SMS)命令，數據命令和串口命令等。TC35 GSM模塊的TXD0和RXD0端是全雙工的串口通訊，其中TXD0是 GSM模塊的串口信號接收端、RXD0是 TC35 GSM莫塊的串口信號發出端。通過與其他有串口通訊接口設備向鏈 接，可以實現串口通訊。拿51單片機舉個例子：51系列單片機都有一對串口通信接口TXD和RXD對于單片機來說，TXD 口是串行信號輸出端、RXD口則是串行信號的輸入端，所以如果要51單片機和TC35進行串行通信的話，就要把單片機的輸出端口與TC35的信號輸入端口相連接即TXD 口與TXD0口

12、相關聯；同樣的，也要把TC35模塊的信號輸出端與單片機的 串口信號輸入端相連接即RXD0口與RXD口相關聯，這樣單片機和GSM莫塊就可以實現相互之間的串口通信了。2.2 STC12C5A60S2單片機簡介2.2.1主要特性STC12C5A60S單片機是STC公司生產的單時鐘/機器周期的單片機，一方面它具有高 速、低功耗、超強抗干擾的特點，而且增加了AD PWM等功能，增加了 PCA定時器和一些特殊功能寄存器，還增加了ADC LVD PCA API等中斷；另一方面它的指令代碼和引腳完全兼容傳統的8051單片機，但速度比傳統的8051單片機快8-12倍，是新一代8051單片機。STC12C5A60

13、S2還是一款功能較強大的單片機，首先它擁有兩個全雙工串行通信接口；第二 是其內部有一個獨立的波特率發生器。同時STC12C5A60S2單片機片內有自帶的高達60KFlash ROM,該工藝的存儲器使得用戶可以用電的方式瞬間擦除和改寫，也支持串口程序燒 錄。STC12C5A60S2單片機的這些特點使其對開發設備要求較低，也使它的開發時間大大縮 短。對于用戶寫入單片機的程序可以進行加密，使用戶的勞動成果得到較好的保護。2.2.2相關參數(1) 工作電壓：5.5V3.5V(5V單片機)(2) 工作溫度范圍：-40 C+85C(工業級)/0 C75C(商業級)(3) 工作頻率范圍：OMH冇35MHz相

14、當于傳統普通的 8051單片機的OMH420MHz,(4) 通用I/O 口復位后的狀態為：準雙向口 /弱上拉，其模式可以設置成四種：僅為輸入 / 高阻，開漏，推挽/強上拉，準雙向口 /弱上拉。而且每個I/O 口的驅動能力可以達到 20mA, 但是整個芯片最大不能超過 55mA(5) 不需要專用編程器和專用仿真器，可通過串口( RXD/P3.0, TXD/P3.1 )直接下載用戶 程序，數秒就可以完成一片。(6) 因具有EEPRO功能(STC12C5A60S勸部沒有EEPRO)支持在系統可編程 /在應用可 編程。(7 )內部集成 MAX810專用復位電路。(8) 設有外部掉電檢測電路：在P4.6

15、 口設有一個低壓門檻比較器，5V單片機是1.32V，誤差是正負5%;而3.3V單片機是1.30V,誤差更小是正負 3%。(9) 一共有四個16位定時器，其中兩個和傳統的8051定時器/計數器兼容，16為定時器 T0與T1,沒有定時器2，但是有獨立的波特率發生器。STC12C5A60S單片機引腳分布圖如圖 2-4所示：CLKOUT2；ADCO/P1.0 匚二 ADC1/P1.1 CZFtxD? F.C I ADC / Pl 5 TxD2/CPP0/ADC3/P 13 ISS CPPl/ADC斗P1 4 匚二 MOSI/ADC5/P1.5 U MISO/ADC6TI 6 U SCLK ADC7rP

16、l 1 U P4 7/RST 匸 PT RxD P3 0 二 TxD.P3.1 INTOZP3 2 匚二 INTI/P33 ICLKOUTO INTT0/P3 4CLKOUT1 INT T1 P3 5WR/P3 6RDP3.7XTAL2 XTAL1 Gnd0123 4 56 7 89012 345 6 78 911 111111112)PD h40TQ2CSAsffitt莒 Tz口876543 1O9S7V5 .1 34567 -衛VF7/6 vapo_po.popo.po_po,po.po.EXALNAKp2.P2 .5 A13 P2 4/A12P23 AH P2.2/A10 P2.1/A9

17、P2 0 A8圖2-4 STC12C5A60S2單片機引腳分布圖Figure 2-4 STC12C5A60S2 MCU pinout實物圖如圖2-5 所示圖2-5 STC12C5A60S2單片機實物圖 Figure 2-5 STC12C5A60S2 SCM physical map 2.3單片機與TC35模塊的串口通訊之間，單片芯片來使單錯誤！由于GSM定義的就是 RS232 口，RS232 一般的工作電壓應保持在 315V 機輸出的電平不能直接與 GSM模塊端口的母頭相連接，故需要接一個 MAX232 片機輸出的TTL電平轉換成CMOS電平來實現串口通訊的功能。其芯片連接方法如 未找到引用源

18、。所示。rTl.OuF11 .OnFt-1.0uFDSPINTItxd ALE7】T1i7S1.0uF16 ljIT3D-2?mg01234567P0P0P0POPOP0旳P00 12 3 4 5 6 7 吩2 2吩戈 F F F r Li Lr F FHW363534至32P10/TpurrP12P13F14F15P16P17INTO丄4J7CI+TT IIVccV +C1-TlautC2+Rlin02-RloutV-TlinT2ontT2mR2inMAX232亙77TTTo913T1T0EA/VPXIX2RESETRBWRPSEN15亙2?77Is所采用的是松樂繼電器模塊SRD-05VDC

19、-SL-C如圖2-7所示。圖2-6單片機與TC35的串口連接Figure 2-6 Microcontroller and TC35 serial connection由圖2-6可知，MAX232芯片的1、3管腳和4、5間接1圧電容，管腳2通過外接電容再接電源，7、8、9、10管腳懸空，管腳11和管腳12分別接STC90C516RD單片機的TX（ P3.1） 和 RX（P3.0 ）管腳，管腳 13 和管腳 14 分別接 RS232RXD（COIPin2）和 RS232TXD（COMPin3）， 管腳15和COM Pin5接地端，管腳16接電源電壓。2.4單片機與報警器的通訊2.4.1繼電器模塊繼

20、電器是一種電子控制器件，它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中， 它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自 動開關”。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。簡而言之，在本設計中，繼電器就是啟著開關的作用，用小電流來控制大電流。本設計圖2-7繼電器模塊SRD-05VDC-SL-CFigure 2-7 SRD-05VDC-SL-C繼電器SRD-05VDC-SL-C正常工作需要一個驅動電路，單片機的I/O 口的輸出電流很小，一般為4mA-20mA本設計選用的是三極管J3Y,它是8050 NPN SOT23,不是高頻管，一般用在小功率的電

21、源電路， 用它驅動繼電器，但存在著一些問題：當三極管由導通變為截止時， 繼電器繞組感生出一個較大的自感電壓，他它與電源電壓疊加后加到控制繼電器線圈的三極管的e （發射極）、c （集電極）兩極上，使發射結（e-c ）有可能被擊穿。為了消除這個感 生電動勢的有害影響，在繼電器兩端反向并聯一個二極管，以吸收該電動勢。自感電壓與電源電壓之和對二極管來說卻是正向偏壓，使二極管導通形成環流。 感應的高電壓就會通過回路釋放掉，保證了三極管的安全。本模塊采用的是SS14,它 是1安培40伏的肖特基二極管，具有單向導電性的器件。其最顯著的特點為反向恢復時間極短，所以其多用作高頻、低 壓、大電流整流二極管、續流二

22、極管、保護二極管。3系統的軟件設計3.1系統軟件設計流程圖本系統程序的設計，主要包括串口、單片機及TC35模塊的初始化程序、單片機對 TC35 模塊的工作控制程序及 TC35模塊的短信收發程序，使用C語言編寫。系統的總體軟件設計流 程圖如錯誤！未找到引用源。所示。開始圖3-1系統軟件設計流程圖Figure 3-1 System software design4系統工作原理示意圖Vcc導線圖4-1系統工作原理示意圖Figure 4-1 Schematic diagram of the system5結束語本文所述的家用防盜窗報警系統采用STC12C5A60S為GSS目結合的方法，在家里的防盜窗遭到外力破壞時能夠向用戶手機及時發送通知同時現場發出聲光報警，有效的增強了防盜窗的防盜功能。系統簡單靈活