基于GSM的远程防盗报警系统设计

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摘 要：介绍了以gsm系统为平台，AT89C2051单片机为控制中心，无线模块G100A为收发单元的远程防盗报警设备的硬件及其接口电路的工作原理和软件的总体设计。

关键词：GSM；单片机；短信息；远程报警；热释电红外传感器

中图分类号：S972.7+6 文献标识码：A

随着人们生活水平的不断提高，物质资源的不断增多，防盗意识也在不断加强。传统的防盗装置一般为有线系统，虽然工作较为可靠，但工作距离短且很容易受到偷盗者破坏。有些场合也使用无线系统，但传统的无线系统由发射某一固定频率的小功率无线发射设备和接收该固定频率的无线接收设备组成，传输距离近，信号不稳定且容易受到各种干扰，另外报警功能固定，很难在多种场合适用。本系统以MCU（MicroController Unit）为控制中心，利用GSM（Global System for Mobile communication）的SMS（Short Message Service）功能进行远程短信监控报警，传输信号稳定，抗干扰能力强，距离远，通过不同的软件设计可改变报警功能，系统适用范围广泛。本系统对于上班或外出旅游度假时家中无人看守，机关、工厂等单位无人值守，提供了可靠的监控和防盗保障。

1 系统硬件电路设计。

1.1 系统基本构成框图如图一所示.。

红外传感器2可放在门口多处并联使用，红外传感器1可放在室内进行二次报警。现场报警装置可不接入。如果单片机（MCU）不能与传感器或者无线模块电平兼容，必须在二者间加接电平转换接口电路。图示MCU的外部中断为二个，如果不够用，可利用MCU的P1端口加接非门扩展。

1.2 传感器的选用

传感器电路组成原理图见图二；

传感器探头按采集原理有离子型、光电型、感烟型、红外光束等传感器，可根据现场实际情况进行选择。这里选用人体热释电红外传感器，可检测出体温约36℃～37℃，所放射出峰值为9～10μm的远红外线。

1.3 发送及接收电路组成原理图；

由于软件容量不大，使用的存储空间较少，且不需要扩展器件，选用MCS51系列中的非总线型的AT89C2051单片机。它价格便宜，有2KB的Flash存储器资源， 足够本统使用。

图四为AT89C2051实际接线图，图五为G100A接线端口。AT89C2051可与TTL电平兼容，G100A可直接与TTL电平、RS232口、RS485口连接。

图二、四、五中J1为红外传感器与MCU插针接口，J2为AT89C2051与G100A之间连接端。目前单片机与无线短信模块的通信一般都采用GSM07.05规定的AT指令集，其中包含了对SMS的控制。但AT指令集使用比较复杂，数据代码不易掌握，这里选用北京捷麦通信有限公司开发的无线短信模块G100A，其内置德国SIEMENS公司的GSM模块T35使模块操作简单，可避开繁琐的AT指令集。G100A模块中所有与AT 响应有关的操作都是由G100 模块在模块的内部完成，模块采用五芯串口插座：

RXD：模块的串口接收

TXD：模块的串口发送

GND：地线（与电源地相连）

CONT：命令控制端

VOUT：5V 输出端

模块的五芯串口电平是TTL电平，其中VOUT输出的5V直流电压可供其它电路直接使用。G100A模块中要插入SIM卡才能进行上电初始化，否则不能进行数据传送。

AT89C2051也可与TTL电平兼容，所以各电路之间可以直接连接，不需要加接电平转换模块。但当单片机与无线模块距离较远（一般大于5米）时，应该在MCU与无线模块之间用RS232口进行连接。

2 软件设计

2.1 MCU-AT89C2051的软件设计

当传感器检测到信号时，产生低电平信号将触发AT89C2051的外部中断引脚P3.2/ 或 P3.2/ ，MCU在此低电平触发下将程序从睡眠中唤醒。AT89C2051的全双工串行通信口可作为通用异步收发器（UART），它有四种工作方式可选，在和G100A通信中我们只能选方式1。程序流程图见图六、七。主程序采用中断方式，子程序可采用中断或者查询方式。

其中，待发送数据内容见“2.3 传送数据格式及内容”。

2.2 无线模块G100A设置

2.2.1 工作模式选择

G100A有二种工作模式可供选择其一是主动的模式，其二是被动的模式。主动的模式是指当G100A模块收到数据后就将数据立刻送到串口。被动的模式是指当G100A模块收到数据后不是将数据立刻送到串口，而是将数据送到模块内的缓冲区，当上位机需要数据时再向G100A模块询问是否有接收到的数据，如果有数据再将数据读出。出厂设置为主动模式 ，一般用户的工作模式是工作在主动的模式。

2.2.2 数据格式选择

G100A串口传输数据的帧格式为：1 个起始位、8 个数据位、1 个停止位。无校验（即MCS51 系列单片机串型通信方式1）。串口的设置速率应该和上位机速率一致。出厂设置为9600bps。

串口的数据格式分为：模式1-有格式传输，模式2-无格式传输（透明）两种。无格式传输是指传输的数据无格式，发送端发送什么数据接收端就接收什么数据。有格式传输是指传输数据时应该按格式与模块通信。下面以有格式传输介绍GSM 短信通信数据格式。

2.3 传送数据格式及内容

2.3.1 无论是数据还是命令都用下面的格式来表示：

不管是命令还是数据，都有一个包头D7H，接着就是一个控制字节。模块规定：当控制字节大于147 时，数据包为命令，否则就为数据，模块靠数据包的第二个字节来识别发给它的信息是命令还是数据的。G100A的部分控制命令见下表１。

2.3.2 发送数据的格式

发送短信（AT89C2051G100A）

UDL：要发送的除包头D7H 以外总的数据长度。包括STA,UD 和它本身的字节长度，因STA 和 UDL 的字节长度一般是固定的，即固定为1+6=7 个字节，所以其长度可由如下公式计算UDL 数值=1+6+UD 长度。接收方收到的时间字节也不包含在内STA：接收方的电话号码，即目的地址。号码需要进行格式转换。UD：需要发送的有效数据。其总长度小于等于140字节。因为短信息的数据长度不能超过140 字节。

假设要发送11H,22H,33H,44H,55H,66H共6 个字节数据，接收方的电话号码（发送方相对的目的地址）是13901234567，UDL=0DH（13个字节）， STA=01H,38H,01H,23H,45H,67H,36H,55H,43H,67H, UD=11H,22H,33H,44H,55H,66H，发送数据如下：

D70D013901234567112233445566H

2.3.3 接收数据格式

接收短信（G100AAT89C2051）

SOA：发送方的电话号码，即源地址。DATE：短信中心收到短信的时间，也就是发送方发送短信的时间。共6字节的BCD 码，依次是年、月、日、时、分、秒。UDL 的数值并不包含这6字节。其余项目格式意义同发送短信格式。

在程序示例中，只写出了发送短信息程序段，本系统也可以通过手机向单片机发送控制信号，使单片机执行不同的子程序，以驱动不同的输出端负载动作，加强防盗功能。

参考文献

[1]宁爱民，兰如波.单片机应用技术[M].北京：北京理工大学出版社，2009.8.

[2]李鸿.用单片机控制手机收发短信息[J]. 电子技术应用，2003（1）.

[3]G100A型GSM 短信模块产品说明[EB/OL].北京捷麦通信器材有限公司，2005.