1、基于 GSM 短信模块的家庭防盗报警系统作者：韩延杰 指导教师：祝 彦摘 要本系统主要由单片机和 GSM 短信模块组成，借助最可靠、最成熟的 GSM 移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测，变有形的传统防盗网防盗窗为无形，给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用。【关键词】单片机 GSM 模块 传感器The Family guard against theft and alarm systemBased on GSM ModemAuthor: Han yanjie Direc
2、tor: Zhu yanAbstractThe System is made up of MCU and GSM Modem. It will display the alarm content in Chinese directly at your mobile screen, and it recurs to the most reliable GSM mobile network. The system adopted initiative infrared sensor to detect, and it turned the traditional alarm net and ala
3、rm windows to immateriality. Besides, the system equipped the smog sensor and leakiness sensor of gas and guarded against fire and gas leakiness.【keywords】 MCU GSM modem sensor河北大学 2004 届本科生毕业论文2目 录第 0 章 引 言第 1 章 单片机概述1.1 AT89S52 的主要性能1.2 AT89S52 的功能特性描述1.3 AT89S52 的管脚排列第 2 章 GSM 模块2.1 HRH GSM MODEM
4、 介绍2.1.1 GSM MODEM 的主要性能2.2 HRH GSM Modem 的硬件接口2.3 HRH GSM Modem 的软件协议2.3.1 设置短信中心号2.3.2 利用 GSM Modem 向普通手机发短信第 3 章 键盘显示3.1 HD7279 键盘显示芯片3.2 HD7279 的典型应用电路第 4 章 铁电存储器4.1 铁电存储器的特点4.2 二线制协议第 5 章 实时时钟5.1 DS12887 功能与特点介绍5.2 时间、日历和定闹单元5.3 DS12887 引脚定义第 6 章 后备电源第 7 章 遥控器第 8 章 传感器8.1 红外传感器8.2 烟雾传感器8.3 气体泄漏
5、传感器第 9 章 家庭防盗报警系统的软件设计9.1 主程序流程图9.2 外部中断 0 中断服务子程序流程图结论参考文献附录河北大学 2004 届本科生毕业论文3引 言目前传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统在实际使用中暴露了很多隐患，例如：为其它没有安防盗窗的相近楼层形成被盗隐患、发生火灾时不易逃生等。随着电子技术的飞速发展，报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。而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报警系统的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等等。但它们有各自的缺点：1 固定电话拨号容易被盗贼在入室抢劫前切
6、断电话线或恶意占线，使其在关键时刻失灵。2 以太网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及。3 集群系统功耗很大，网络架设和维护费用很高，而且需要 购买固定的频点。针对以上通信方式的优、缺点，我设计了基于 GSM 短信模块的家庭无线防盗报警系统。此系统可解决这些隐患，让家庭防盗更及时、使用更方便。它不再依赖有线电话执行报警，而是借助最可靠、最成熟的 GSM 移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测，变有形的传统防盗网防盗窗为无形，给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用。本文介绍
7、了用 AT89S52 单片机实现的基于 GSM 短信模块的家庭防盗报警系统，以及 AT89S52 单片机的功能特点、GSM 短信模块工作原理、传感器工作原理。系统组成框图如下：GSM 模块红外传感器烟雾传感器燃气泄漏传感器MCU遥控布、撤防备 用 电 源河北大学 2004 届本科生毕业论文4第 1 章 单片机概述AT89S52 作为普通 51 单片机已与广泛应用于各种产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用 AT89S52 单片机作为主控制芯片。1.1 AT89S52 的主要性能与MCS-51单片机产品兼容8K字节在系统可编程Flash存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz
8、33Hz三级加密程序存储器32个可编程I/O口线三个16位定时器/计数器八个中断源全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符1.2 AT89S52 的功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash ，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案
9、。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下， RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。河北大学 2004 届本科生毕业论文51.3 AT89S52 的管脚排列第 2 章 GSM 模块2.1 HRH GSM MODEM 介
10、绍由于HRH GSM Modem 内嵌高可靠性的GSM 引擎（GSM Cellular Engine）和51 单片机系统（MCS51），标准串行接口和精简的软件接口协议将用户从繁杂的GSM 通信标准解析和调试中解脱出来，使用方便，而且公网的数据传输具有通信范围广（GSM 网络基本覆盖全国），传输稳定、可靠等特点。因此本设计选用HRH GSM Modem 来进行通信。2.1.1 GSM Modem 的主要功能a.收发短信；b.借助短信实现远程小批量数据传输；c.语音通话（ GSM 电话）；d.数传模式实现无线实时数据通信；e.无线上网（自动应答型）。2.2 GSM Modem 的硬件接口模块要求
11、 12V/500mA 供电，与计算机或单片机通过串口通信，波特率 9600bps，通过 SIM 卡座来安装 SIM 卡。河北大学 2004 届本科生毕业论文62.3 HRH GSM Modem 的软件协议a A表示ASCII 字符A ，00 或00H 表示16 进制数据00。b 帧结构：帧头（固定为0AAH）指令码数据2.3.1 设置短信中心号以北京地区为例，短信中心号为：+8613800100500，应向GSM MODEM 下发数据帧：AA 09 2B 38 36 31 33 38 30 30 31 30 30 35 30 30 （16 进制数据）如果设置成功，GSM MODEM 应答 AA
12、 09 “+8613800100500”，如果设置不成功，GSM MODEM 应答 AA 09 ERROR短信中心号设置后，保存在SIM 卡上，只需设置一次；也可以在手机上把短信中心号设置好后再装入GSM Modem，以后就不用再设置。2.3.2 利用GSM MODEM 向普通手机发短信以向手机13661174602 发中文信息“测试” 为例：首先计算或查表得到“ 测试 ”的UNICODE 编码为：6D4B（测） 8BD5（试）；向GSM MODEM 下发数据帧：AA 02 31 33 36 36 31 31 37 34 36 30 32 6D 4B 8B D5GSM MODEM 可能返回于下
13、信息：AA 01 ERROR短信未从GSM MODEM 送出，可能是未登陆网络或SIM 卡故障。AA 01 OK 短信已从GSM MODEM 送出，但未送达短信中心，可能是信号质量差或天线连接不好。AA 01 SEND OK 短信已送达短信中心，并且短信中心已经下发给接收方。AA 01 SUCCESS 13661174602： 0304111023123203041110231532接收方已经收到短信（注意仅当接收方手机已经设置短信自动应答时才会返回；GSM MODEM 已设置成短信自动应答）。AA 01 FAILURE 13661174602：030411102312320304111033
14、1532 短信中心未能将短信送达接收方或接收方已经收到短信，但其给短信中心的回应短信中心没有收到（注意仅当接收方手机已经设置短信自动应答时才会返回）。一般情况下，由于短信不保证实时性，所以从发送到对方接收到短信可能有5-10 秒的延时，使用中建议设置短信超时定时器长度在20-30 秒左右。短信发送成功的返回信息：先返回 AA 01 SEND OK31；如果接收方手机设置了短信自动应答，则在对方收到后返回河北大学 2004 届本科生毕业论文7AA 01 SUCCESS 13661174602： 0304111023123203041110231532。短信发送失败的几种可能返回信息：a. AA
15、01 ERRORb. AA 01 OKc. AA 01 SEND OK32 后； AA 01 FAILURE 13661174602 ：0304111023123203041110331532第3章 键 盘 显 示为了实现系统发生警情时能够向指定的号码发送短信息的功能，则必须有键盘和LED显示，来对防盗报警系统进行电话号码的预设，本设计选用HD7279作为键盘显示驱动，3.1 HD7279键盘显示芯片该芯片支持64键盘和8位数码管动态显示，与传统的键盘显示芯片8279相比，外围芯片少，与CPU仅有4线串行通信，大大的节省了CPU I/O口的资源；HD7279内部含有译码器，可直接接受BCD码或
16、16 进制码，并同时具有两种译码方式。此外，还具有多种控制指令，如左移、右移、闪烁、消隐、段寻址等；HD7279具有片选信号，可方便的实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。3.2 HD7279的典型应用电路：河北大学 2004 届本科生毕业论文8注：键盘显示应用程序见附录第 4 章 铁电存储器4.1 铁电存储器的特点为了实现对预设电话号码的存储和对报警信息的记录，本系统采用了能够保证掉电数据不丢失的铁电存储器，该类存储器相对于传统的 EEPROM 有许多优点：1传统的 EEPROM 写入次数有限，一般为 10 万次，而铁电存储器有着近乎无限次擦写的特性；2传统的 EEPROM 写入速度较慢
17、，一般需要 CPU 延时几个 NOP 的时间来等待写入，而铁电存储器有着和 RAM 相同的操作速度；3EEPROM 需要较大的能量来完成一次擦写，而铁电存储器在写入时属于微功耗。本设计选用了 FM24C16 来作为非易失性数据存储器，其特点如下：1. FM24C16A 是一种串行非易失存储器，它的结构容量为 512*8 位，接口方式为工业标准二线制造串行接口，与串行 EEPROM 的功能操作相似，与 EEPROM 具有相同的引脚排列，不同之处在于，FM24C16A 具有非常出色的写操作性能；2.FRAM 内部采用读恢复机制操作。所以读写次数与每一次读写都有关系。FRAM 结构是基于行与列阵列排
18、布，行由 A8- A2 定义。 每次访问都会使一行减少一次读写寿命。铁电的擦写次数几乎可以说是无限次。即使每秒访问 3000 次，连续使用十年，使用寿命仍未终止。4.2 二线制协议FM24C16 使用二线制协议串行总线及其传输规约进行双向传输，这种方式占用脚位少，占用线路板空间小，下图描述了 FM24C16 在微处理器系统中的典型配置：河北大学 2004 届本科生毕业论文9二线制协议即是总线上的所有操作都是由 SDA 和 SCL 两个脚位的状态来确定的，共有四个状态：开始，停止，数据以及应答，下图描述了四个状态的时序图。注：FM24C16 读写子程序见附录第 5 章 实时时钟为了实现发生警情时
19、，对发生警情的时间进行记录，且为了保证系统的可靠运行，要求系统进行自检并定时上报系统运行状态，因此需要系统具有实时时钟功能。本设计选用了 DS12887 实时时钟芯片。5.1 DS12887 功能与特点介绍DS12887 采用 CMOS 技术制成，把时钟芯片所需的晶振和外部锂电池相关电路集于芯片内部。采用 DS12887 芯片设计的时钟电路勿需任何外围电路并具有良好的微机接口。DS12887 芯片具有微轼耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。其主要功能如下：1内含一个锂电池，断电情况运行十年以上不丢失数据。2计秒、分、时、天、星期、日、月、年
20、，并有闰年补偿功能。3二进制数码或 BCD 码表示时间、日历和定闹。412 小时或 24 小时制，12 小时时钟模式带有 PWM 和 AM 指导，有夏令时功能。5MOTOROLA5 和 INATAEL 总线时序选择。6有 128 个 RAM 单元与软件音响器，其中 14 个作为字节时钟和控制寄存器，114字节为通用 RAM，所有 ARAM 单元数据都具有掉电保护功能。7可编程方波信号输出。河北大学 2004 届本科生毕业论文108中断信号输出(IRQ) 和总线兼容，定闹中断、周期性中断、时钟更新周期结束中断可分别由软件屏蔽，也可分别进行测试。5.2 时间、日历和定闹单元时间和日历信息通过读相应
21、的内存字节来获取，时间、日历和定时闹钟通过写相应的内存字节设置或初始化，其字节内容可以是十进制或 BCD 形式。时间可选择 12 小时制或 24 小时制，当选择 12 小时制时，小时字节高位为逻辑“1”代表 PM。时间、日历和定闹字节是双缓冲的，总是可访问的。每秒钟这 10 个字节走时 1 秒，检查一次定闹条件，如在更新时，读时间和日历可能引起错误。三个字节的定闹字节有两种使用方法。第一种，当定闹时间写入相应时、分、秒定闹单元，在定时允许、闹钟位置高电平的条件下，定闹中断每天准时起动一次。第二种，在三个定闹字节中插入一个或多个不关心码。不关心码是任意从 C 到 FF 的 16 进制数。当小时字节的不关心码位置位时，定闹为小时发生一次由于相线小时和分钟定闹字节置不关心位时，每分钟定闹一次；当三个字节都置不关心位时，每秒中断一次。5.3 DS12887 引脚定义注：DS12887 应用程序见附录第六章 后备电源
