基于 GSM 彩信模块的家庭防盗报警系统【推荐论文】 .doc

精品论文基于 GSM 彩信模块的家庭防盗报警系统吕鑫淼，于鹏，王博（哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，哈尔滨 150080）5摘要：利用 GSM 移动网络稳定、技术成熟的特点，针对家庭防盗系统的智能化要求，设计 了基于 GSM 彩信模块的家庭防盗系统。同时给出了系统的结构框图，最后分析了系统对信 息的采集及发送流程。该系统具有操作简单、图像处理速度快、警情判断准确等优点，为设 计更高性能的家庭防盗报警系统提供了依据。 关键词：单片机；摄像头；热释电传感器；GSM 模块10中图分类号：TN141Design of Family Burglar Alarm System Which Bases onMMS of GSMLu Xinmiao, Yu Peng, Wang Bo15(Measurement and control technology and communication engineering, Harbin University ofScience and Technology, Harbin 150080)Abstract: the use of GSM mobile network stability, technical characteristics of a mature, according to family anti-theft system intelligence requirements, design of module based on GSM MMS household anti-theft system. At the same time the system structure diagram, the system is20analyzed the acquisition of information and the sending process. The system has the advantages of simple operation, image processing speed, warning-signal judgment accuracy etc, for the design of high performance home burglar alarm system provided a basis.Keywords: Single chip; Camera; Pyroelectric sensor; GSM module250引言随着社会的进步及科学技术的迅猛发展，人们的生活水平也在不断的提高。当人们外出 旅游或工作时，人们的财产设备等安全成为其关注的首要问题。1针对这一问题，研制出了 一系列的防盗报警装置。早些时候最常见的就是安装防护网，但是这一传统家庭防盗报警装 置比较笨拙，一旦有火灾发生人们很难跳窗逃生，同时该设施的网状结构比较利于攀爬，给30未使用防护网的家庭安全带来隐患。后来又出现了一些利用电路的断路的情况而设计的系 统，即一旦有人闯入，会使系统出现断路的情况，系统会根据这种情况发出报警信号。2 但这一类防盗报警系统由于设计思路简单及一些工艺上的不足，很容易被察觉和破解，且多 存在着错误报警的情况，这就为业主带来了不必要的恐慌， 同时也浪费业主的精力、财力 和物力3。35该系统主要用于家庭智能防盗报警，通过 GSM 网络进行通信，系统稳定，技术成熟， 信息安全可靠。通过传输 MMS（彩信）给对应业主的手机，使报警现场的真实情况呈现在 手机上，同时通过摄像头模块和热释电传感器模块对报警区域进行监控，经采样及对比，判 断出是否满足报警操作，减少了错误报警的几率。1系统硬件设计40本文设计的防盗报警系统就是通过 GSM 网络的 MMS（彩信）服务来实现的。GSM 网 络技术目前比较成熟，本设计选用的 GSM 模块系具有抗干扰能力强，通信质量高的优点。作者简介：吕鑫淼，（1985-），男，理工大学助教，主要研究方向：嵌入式系统硬件开发. E-mail:1071828255- 7 -本系统由单片机、摄像头、GSM 模块、热释电传感器、用户手机等部分组成，其系统结构框图如图 1 所示。45图 1 系统结构框图1.1 单片机本系统采用 STM32F103 作为控制器，STM32F103 属于中等容量增强型芯片，最高工作50频率达到 72MHZ，内嵌带校准的 40KMZ 的 RC 振荡器，可保证处理器稳定运行，微处理器 是基于 ARM 核心的 32 位微控制器，该芯片具有 64 或者 128K 字节闪存程序存储器，80 个 快速 I/O 端口，USB 2.0 全速接口，CAN 接口(2.0B 主动)，7 个定时器，2 个 ADC，9 个通 信接口。其中 3 个 USART 接口可分别于摄像头和 GSM 模块进行通信，其自带的 USB 2.0 全速接口可保证足够的传输速度4。其引脚排列如图 2 所示。55图 2STM32F103 型单片机引脚排列该部分是本设计的核心部分，无论是对采集的信号和 SD 卡数据的处理还是对 GSM 模 块的控制都离不开它的身影。当前后采集到的图像信号代码的误差超过一定范围，同时又满精品论文60足热释电传感器采集到人体活动信号时，该模块将对报警器电路给出报警信号 （延时 3 秒报警，主要防止盗窃者因报警器的惊动而离开图像采集区域）， 同时运行相关中断程序控 制 GSM 模块发送彩信。将采集到的证据前 3 张图片（发现警情后每 1 秒钟拍摄一次）发送 到指定手机。若采集的图像数据恢复正常，单片机将会判断热释电传感器状态。直到传感器感应不到65人时，报警器延时 2 分钟的报警状态，然后解除报警。1.2 传感器本设计采用的是被动式热释电红外传感器。该传感器具有器件功耗小，隐蔽性好，价格 低廉等优点5。当探测器安装在指定的高度时，可以避免监控区域内小动物所产生的错误报 警，同时人的移动是传感器接受的最敏感信号，所以通过调节相应的电位器使其灵敏度适中。70本系统采用的被动式热释电红外传感器芯片是 BISS0001,管脚图如图 3 所示。图 3 BISS0001 管脚图其中 RR1 和 RC1 为输出延迟时间 Tx 的调节端，RR2 和 RC2 为触发封锁时间 Ti 的调75节端。此外 BISS0001，360 度球形菲涅尔透镜和热释电原件 RE200B 是热释电红外传感器的基 本组成原件。其中 SW1 是工作方式选择开关，当 SW1 与 1 端连通时，红外开关处于可重 复触发工作方式；当 SW1 与 2 端连通时，红外开关则处于不可重复触发工作方式。本设计 中 SW1 与 1 端连通。热释电红外报警部分设计如图 4 所示。前置放大电路热释电红外传感器菲涅尔透物体 镜电压比较器驱动器报警器801.3 单片机基准电压图 4 热释电红外报警部分组成框图摄像头模块具有最直观监控的优势，本系统采用的是监控摄像头，监控摄像头具有灵敏 度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。因为本系统采用的方案是：摄像85头不断采集图片，单片机计算出前后两张图片是否有差异，若有较大差异，则通过 GSM 网精品论文络将图片发送至户主手机上，所以监控摄像头采集图像的清晰度非常重要。而监控摄像机的心脏是 CCD 板机，CCD 板机的感光元件是 CMOS 的 3 到 10 倍，所以选择监控摄像机可以 更好的感光，使获得的图像更清晰。本设计采用的监控摄像头如图所示。90图 5 本设计采用的监控摄像头951001051101.4 GSM 模块本系统采用 SIM300S-V6.02 作为 GSM 模块芯片，SIM300 具有低功耗设计，睡眠模式 下的电流消耗仅为 2.5mA，可以为户主省去不必要的电费开支，SIM300 内部还集成了 TCP/IP 协议栈，并且扩展了 TCP/IP AT 指令，使开发防盗报警系统变得更加简单方便。此外 SIM300 可以在三种频率下工作，三种频率分别为 EGSM 900MHz、DCS 1800MHz、 PCS 1900MHz，它还能提供 10 个多信道类型的 GPRS 服务，这些都保证了 GSM 模块能更 加稳定、准确的运行。该模块如图 6 所示。图 6 该设计中的 GSM 彩信模块2系统软件设计与调试2.1 主程序主程序主要由系统初始化子程序、摄像头驱动程序、热释电判断、C/A 码转换等几部分 组成。系统复位完成后，单片机首先要对 GSM 模块进行初始化操作，此时摄像头开始不断 拍摄图片并将图片通过单片机储存到 SD 卡模块，然后从 SD 卡模块中取出最近拍摄的两张 图片的像素点来进行对比判断，查看是否符合报警条件。如果没有报警条件发生，则单片 机将 SD 卡模块内首先拍摄的基准图片删除，然后将第二张图片作为基准图片，以此 类推。与此同时单片机一直在不断扫描热释电红外传感器接口是否有报警信号，一旦精品论文两种报警条件同时发生，单片机将控制摄像头连续拍摄 3 张图片，并将拍摄的图片保留，单片机经过 GSM 模块以彩信的方式将拍摄的 3 张图片发送到户主的手机上，并 启动蜂鸣器发出驱逐信号。主程序流程图如图 5 所示：1152.2 GSM 模块程序设计图 5 主程序流程图120125130135单片机首先进行初始化，包括串口通信参数的设置和打开串口，串口通信的设置为 8 位数据位和 1 位停止位、无奇偶校验。GSM 模块再进行初始化，设置串口波特率为 9600bPs。 将低电平传送给 P3.0 口，通过软件使 SIM300 模块启动，在保证 SIM300 模块有效的基础上 再进行模块的初始化， SIM300 模块启动完成后，查询信号质量，然后进入低功耗等待状态， 一旦有报警发生，单片机控制 GSM 模块使用一套成熟的 AT 命令集执行相关操作。2.3 SD 卡驱动程序设计2.3.1SD 卡的初始化SD 卡在进行初始化时必须进行以下工作：通信模式为 SD 卡默认的模式，为了进入 SD 卡的 SPI 通信模式，必须在 SPI 总线上发送命令 CMD0 使卡复位，使卡退出空闲状态，并 激活卡进入内部进行初始化处理。只有在 SD 卡不处在空闲状态时，才可以通过命令来操作 卡。需要注意的是，必须先知道卡的大小和容量等信息后，才能对 SD 卡进行读/写操作。2.3.2SD 卡数据块的读写SD 卡初始化之后，就可以进行读写操作了，主机向 SD 卡发送读写命令，然后等待 SD 卡的响应，如果主机得到 SD 卡相应的响应，则 SD 卡的读写操作就可以完成， 否则 SD 卡 和主机不能正常通信。单块读/ 写命令分别为 CMD17 、CMD24，多块读/写命令分别为 CMD18、CMD25。若要停止 SD 卡的多块读写操作，可以向 SD 卡发送命令 CMD12。3系统测试首先将该模块固定在某一位置，因调试需要，暂且用胶带将它固定在桌子上。系统上电 后，各模块指示灯显示正常，保证摄像头无振动，视野内物体无较大变动，用手在摄像头前精品论文挥舞，或走到摄像头视野内。观察该系统对应的手机是否接受到彩信，蜂鸣器是否工作。图 6 摄像头的视野范围140当有人出现在视野内时，摄像头将会每隔一秒发送一张图片给指定手机，共三张图片。然后会触发蜂鸣器报警，发出驱逐信号。图 7 系统发现警情后发送到手机的第一张图片145图 8 一秒的延时时间后发送的第二张图片1504结论图 9 第三张图片155本文给出了基于 GSM 彩信模块的防盗报警系统的具体设计思路及方法，充分考虑到了 户主的需求，通过成熟、稳定的 GSM 网络将报警现场的情况清晰的呈现在了户主的手机上， 并且极大的减小了错误报警情况，系统还具有低功耗、高稳定度、易安装等特点，具有非常 高的实用性。本系统现已通过实际测试，测试未发现误报，漏报情况，且系统稳定运行。参考文献 (References)1601 陈小勇.GSM 模块和单片机设计的防盗监控系统J.科技资讯.2009,(12):52-54.2 李艳华, 陈慧明. 基于光电传感器的防盗报警系统设计J 河南科技, 2012,(14): 53-563 王建国，李宇宏，王北镇，无线网技术的区域家庭防盗报警系统J. 单片机与嵌入式系统应用，2010，(3)：32-34.4 张佳一.热释电红外传感器放大电路的设计及其应用J.广西通信技术,2010,(03)：24-26. 5 陈素平.热释电红外传感器及其报警电路J.自动控制，2007，10：16-17.