隨著我國大量現(xiàn)代化住宅小區(qū)的建成，人們對住宅的防火、防盜以及對家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程通斷電的需求日益提升，而在當(dāng)前社會(huì)，手機(jī)已經(jīng)成為居民每日隨身攜帶的通信工具，基于此本文設(shè)計(jì)了一種基于GSM模塊的能夠通過手機(jī)對家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程通斷電控制的集火災(zāi)、入侵報(bào)警于一體的可以自動(dòng)向主人發(fā)送中文報(bào)警短信的安防報(bào)警系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　如圖1GSM安防報(bào)警系統(tǒng)示意圖所示，本系統(tǒng)由AVRATmega16單片機(jī)外接GSM模塊作為控制主機(jī)，主機(jī)由短信帶密碼操作，可設(shè)定8組用戶電話號(hào)碼，中文短信報(bào)警，系統(tǒng)具有3路無線探測器(紅外微波防盜，煙霧報(bào)警)無線通信接口，同時(shí)有2路無線控制繼電器輸出端，可聯(lián)動(dòng)電源，錄像等工作。3路無線探測器分別由紅外熱釋電傳感器、微波傳感器、煙霧傳感器以及無線收發(fā)模塊構(gòu)成。紅外熱釋電傳感器和微波傳感器共同構(gòu)成微波紅外復(fù)合入侵探測器，煙霧傳感器主要用于火災(zāi)檢測。一旦系統(tǒng)由主人通過手機(jī)短信打開后，如果檢測到有人非法入侵或者有火災(zāi)發(fā)生，該系統(tǒng)將在立刻發(fā)短信通知設(shè)定好用戶號(hào)碼的主人(最多8個(gè)手機(jī)號(hào)碼)。同時(shí)為了方便主人離家能夠?qū)矣秒娖鞯冗M(jìn)行通斷電的控制，本系統(tǒng)還提供兩路無線開關(guān)用作遠(yuǎn)程控制通斷，用戶可通過短信命令對遠(yuǎn)程無線開關(guān)進(jìn)行控制。

　　圖1GSM安防報(bào)警系統(tǒng)示意圖

　　如圖2系統(tǒng)主機(jī)結(jié)構(gòu)圖所示，系統(tǒng)主機(jī)主要由MCU(ATmega16單片機(jī))、GSM(TC35i)及電平轉(zhuǎn)換模塊、延時(shí)接口電路(單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器)及顯示模塊(12865LCD)、315MHz發(fā)射電路、315MHz及433MHz接收電路以及電源適配模塊(AMS11173.3和KIS3RR3降壓模塊)構(gòu)成。

　　圖2系統(tǒng)主機(jī)結(jié)構(gòu)圖[nextpage]

　　1.1GSM及電平轉(zhuǎn)換模塊

　　GSM模塊采用的是西門子工業(yè)級(jí)GSM模塊TC35i，由于TC35IUART的電平為2.9VTTL電平，不能直接與ATmega16相連，所以如圖3電平轉(zhuǎn)換電路所示，在RXD端使用2個(gè)簡單的非門做電平轉(zhuǎn)換以及在TXD端串1個(gè)限流電阻。由于TC35I對電源要求較高(電壓下降超過400mV將復(fù)位)，并且在發(fā)送數(shù)據(jù)期間電流峰值會(huì)達(dá)到2.5A，所以在靠近TC35I的地方并聯(lián)了3300uF的大容量電解電容，以減少對電源的要求。

　　圖3電平轉(zhuǎn)換電路

　　1.2延時(shí)接口電路及顯示模塊

　　本系統(tǒng)接收外部的無線信號(hào)采用的是查詢的方式，為了防止信號(hào)丟失，并盡量和市面上相同編碼的無線模塊兼容，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)接口電路，該電路的原理圖如圖4所示，Q1基極為高電平時(shí)，C2保存的電量被釋放，比較器輸出高點(diǎn)平，當(dāng)基極由高電平降為低電平時(shí)，C2通過R3充電，比較器的反相端電位緩慢上升，一旦C2的電壓高過Vref則比較器翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，從而達(dá)到延時(shí)的目的。

　　圖4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器延時(shí)接口電路

　　顯示部分由ST7920LCD構(gòu)成，LCD與MCU使用SPI進(jìn)行連接。當(dāng)有按鍵按下時(shí)就觸發(fā)LCD背光。無線接口部分由于防盜報(bào)警，煙霧報(bào)警，以及短信遠(yuǎn)程控制同時(shí)被觸發(fā)的概率很小，故整個(gè)系統(tǒng)不必使用過多頻點(diǎn)進(jìn)行通信，主機(jī)使用315MHz的無線模塊對無線開關(guān)進(jìn)行控制，而熱釋電紅外和微波位移傳感器分別使用315MHz，433MHz兩個(gè)不同頻率對主機(jī)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，這樣可以使得報(bào)警時(shí)互不干擾。煙霧傳感器使用315MHz的頻率對主機(jī)發(fā)送信號(hào)。[nextpage]

　　1.3主機(jī)無線收發(fā)模塊

　　無線收發(fā)模塊主要由無線編碼芯片SC2262、無線解碼芯片PT2272、315MHz發(fā)射模塊以及接收模塊組成。主機(jī)對無線開關(guān)進(jìn)行控制時(shí)使用無線編碼芯片SC2262，地址設(shè)置與接收部分PT2272一致，且震蕩電阻應(yīng)匹配，當(dāng)MCU上電后或者主機(jī)收到遠(yuǎn)程控制的短信，MCU先根據(jù)EEPROM內(nèi)保存的無線開關(guān)狀態(tài)改變PD4~PD7電平，然后MCU將發(fā)送一個(gè)寬度為1s的低電平脈沖至PT2262的16引腳(TE)，使SC2262對于PD4~PD7的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼再從17腳輸出至315MHz發(fā)射模塊。

　　由于市面上有些探測傳感器的無線發(fā)射模塊觸發(fā)時(shí)只發(fā)高電平“1，所以主機(jī)解碼芯片不能用帶鎖存的PT2272L4，否則PT2272L4輸出的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)都是高電平，會(huì)一直產(chǎn)生誤報(bào)，因此為了更好的與市面產(chǎn)品兼容，本系統(tǒng)主機(jī)無線接收部分采用了非鎖存的PT2272M4芯片分別與315MHz和433MHz的接收模塊連接。

　　這樣當(dāng)有人入侵觸發(fā)報(bào)警時(shí)，兩個(gè)報(bào)警器發(fā)出的信號(hào)不會(huì)因?yàn)樘幵谕活l率上而互相干擾而導(dǎo)致解碼錯(cuò)誤，避免了檢測到有人入侵但主機(jī)無報(bào)警的情況。煙霧報(bào)警器接收部分和微波報(bào)警器使用同一個(gè)PT2272M4和接收模塊。由于紅外、微波、煙霧報(bào)警被觸發(fā)時(shí)發(fā)射的信號(hào)是不連續(xù)且不同步的，所以接收到信號(hào)將由3路的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器做3s的高電平，提高M(jìn)CU采樣判斷的準(zhǔn)確性。

　　圖5 系統(tǒng)的軟件流程圖

　　系統(tǒng)測試

　　微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器貼墻安裝，安裝高度在3~5m。對紅外傳感器從3個(gè)不同角度進(jìn)行測試，分別為正對、前方偏右30℃、前方偏右45℃，測出有效感應(yīng)距離分別為圖6中A、B、C所示。微波傳感器從3個(gè)不同角度進(jìn)行測試，分別為正對、前方偏右30℃、前方偏右135℃，測出有效感應(yīng)距離分別為圖7中A、B、C所示。紅外感應(yīng)器的最大感應(yīng)直線距離達(dá)7m，最佳使用距離為6m，感應(yīng)角度90℃。微波感應(yīng)器的最大感應(yīng)直線距離達(dá)9m，近距離全向有效，最佳使用距離為5m。

　　圖6紅外傳感器感應(yīng)距離測試示意圖

　　圖7微波傳感器距離感應(yīng)測試示意圖

　　結(jié)語

　　本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)短信安防報(bào)警系統(tǒng)采用了熱釋電紅外、微波雙感應(yīng)器，大大減少了誤報(bào)、漏報(bào)，提高了安防報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性。由AVRATmega16單片機(jī)外接GSM模塊作為控制主機(jī)，只要在GSM網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，無論用戶身在何處，都能遠(yuǎn)程報(bào)警;由短信帶密碼操作，增加了系統(tǒng)的安全性;可設(shè)定8組用戶電話號(hào)碼，可中文短信報(bào)警;帶有紅外微波雙鑒防盜無線通信接口，提供遠(yuǎn)程無線開關(guān)功能，有2路無線控制繼電器輸出端，可聯(lián)動(dòng)電源，錄像等工作。本文的設(shè)計(jì)使得安防產(chǎn)品的性能得到了提高，同時(shí)降低了系統(tǒng)的成本。