基于GSM网络的机房远程防盗报警系统设计

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摘要：本文在融合现代检测技术、单片机控制、短距离无线通信、GSM无线通信等各种现代信息技术的基础上，研制开发出了一种新型的无线机箱防盗报警系统。该报警系统的网络建设依托已有的GSM移动通信网和工业无线信道，使该系统充分利用了公网资源，易于构成整个机房甚至数个数十个机房为系统的监控网络，具有报警响应及时、适应性好等特点。

关键词：无线 防盗 GSM 手机网络 短信报警

机房电脑的防盗问题一直困扰着管理人员，本文介绍了一种基于现有gsm手机网络中短消息服务的基础上的一种新型的无线远程机箱防盗报警系统，使用任意普通手机来接收报警信息，并用短信的方式远程操控报警设备。

1 总体设计

GSM机箱报警系统由单片机构成主控部分，进行主要的信息处理，对外部传来的各种信息进行处理和中转。整个系统主要由服务中心和放于机箱内部的报警终端组成，其中服务中心一般只有一个，报警终端则是每个机箱一个。服务中心是最重要的组成部分，报警终端检测到有非法开箱的情况，就会将自身的机器码通过无线发射模块发送到服务中心，服务中心经过对信息的处理和编码，将机器码发送到管理员的手机上，使管理员能够及时做出处理。报警终端主要由以下几部分组成：机箱盖非法打开检测、声音报警，机器码设置、信息编码、无线发射、下位机处理器。服务中心主要由以下几部分组成：主处理器、无线接收、信息解码、报警显示、GSM模块。管理员只需要普通手机就可以收到报警信息。本系统将终端安放在每个机箱里，服务中心放在附近安全的地点，有机箱被非法开起，则终端以无线的方式通知服务中心，服务中心显示报警，同时服务中心通过移动GSM网络将报警信息发送到管理员的手机上，完成报警。

2 硬件单元电路设计

2.1 机箱开启检测及声音报警。此模块使用一块3V的钮扣电池为整个终端供电，采用一个检测开关与蜂鸣器串联来实现声音报警功能。当机箱被打开时，开关闭合，电流通过蜂鸣器使其发声报警。为使管理人员检查维修时不会误报警，还在电路中串联了一个拨动开关，维修时将拨动开关关闭，则报警器不工作。

2.2 机器号编码电路。由于要确定每台机器的位置，因此要对机器进行唯一编码。同时由于每个终端都是一样的，为了方便设置，本设计采用了一个4位的拨码开关来进行编码，4位拨码开关可对16台机器进行编号，真正的系统可采用多位的拨码开关来对更多的机器进行编号。当安装报警终端时，首先设置机器号，拨动拨码开关中的某几位即可，四位的开关上分别标上1、2、4、8四个数字，将开启状态的开关上的标号相加即是本机的机器号。如要设成3号机，可将第一、二位开关打开；如要设成11号机，可将第一、二、四位开关打开。

2.3 编码及无线发射模块。此功能模块主要由F06A和单片机AT89C2051组成的，AT89C2051将机器编码接收过来，按照一定的防碰撞算法，有间隔的传送给F06A，F06A上的编码器SC2260将信号编码，后调制发射出去。

2.4 解码及无线接收模块。此功能模块主要由J06A和单片机AT89C55WD组成的，J06A将无线信号接收过来，经内部的解码芯片SC2272解码后，传给单片机AT89C55WD，单片机将接收过来的翻译成机器码，留做以后进一步处理。

2.5 上位机声音显示报警。本单元主要是由蜂鸣器组成的声音报警电路和由6位LED机器编号显示电路组成。当单片机处理器收到报警信息并确认报警信息有效，发出声音报警，同时LED显示输出。

2.6 GSM模块。此部分主要是由GSM模块与单片机AT89C55WD之间的数据传输，单片机按一定的程序编码，由串口经MAX232转换，传给TC35i的串口。

3 软件设计

本系统的软件设计主要分为服务中心和终端两部分。下面，就整体设计以及每个单元功能模块分别进行说明。

3.1 无线接收。本功能模块主要是扫描无线接收模块传来的数据，当传来的数据不为零时即为一组有效的机器码，将其按各位按权相乘再相加，即为机器号。

3.2 声音报警。本功能模块是在服务中心确认报警后，发出声音报警。

3.3 显示报警机器号。本功能模块主要是将无线接收到的报警信息中的机器号在声音报警的同时显示在LED上，平时无报警时显示0，报警时显示报警的机器号。

3.4 GSM通信。本单元是本系统中难重要的部分，简单来说就是单片机以串行的方式与GSM模块之间的通信，GSM模块使用AT指令集。由于涉及编码及相应的通信协议，我们从具体实现的功能慢慢分析。

3.4.1 GSM初始化过程 首先发送AT指令，测试GSM是否连接，如果正常连接则会反回信息”OK”。

之后发送“AT+CMGF=0”（设置为PUD格式）和“+CNMI=1,1,0,0,1”（对PUD格式进行配置），回车。以后AT指令的发送程序基本相同，只列出需要发送的指令。至此，GSM初始化完成。

3.4.2 发送短信 当需要通过GSM模块发送报警短信时，需要按一定的规则对要发送的短信进行编码，首先设定程序内部PUD短信格式，其次，按顺序发送AT指令即可。

3.4.3 接收一条短信 本部分程序是为了使管理员在远处遥控设置GSM报警是否开启，及远程查询当前GSM报警的设置。

3.4.4 机器号编码识别、无线发送 机器号编码是由拨码开关实现的，此部分是不停的对P1.0-P1.3端口进行扫描；无线发送部分只需要将数据传送到P1.4-P1.7口即可实现数据的发送。

3.4.5 防冲突处理 此部分原理为：开启定时器，对一个变量进行1-9的重复计数，这个变量在不同的时间里为不同的值，我们可以认为它是一个随机数；做一个循环延时程序，使循环数为随机变量的一个倍数，则这个延时也是随机的长短；在随机的延时后无线发送一次数据，则此数据冲突的可能无限趋近于0。

4 系统使用说明

4.1 用户把终端安装在电脑机箱里，使检测开关能被机箱盖压住，将总开关打开即可。

4.2 服务中心的安装。将管理员的电话号码存入一张SIM电话薄的一号位置，将这张SIM插入GSM模块；服务中心的安装地点不要离终端过远，如过远则需要在终端上加一根导线作为天线；推荐安装在收银台，接通电源即可工作。

4.3 当有机箱被打开时，机箱内发出声音报警，服务中心发出声音报警，服务中心上的LED显示被开机箱的机器号，同时管理员的手机会收到含有机器号的一条短信息。

4.4 管理员可以远程对GSM报警功能进行查询和设置。管理员发送短信“110”，服务中心会返回一条含有GSM报警功能是否开启的短信；管理员发送短信“000”，则服务中心暂时关闭GSM报警功能，并返回一条确认信息，但其它报警不变；管理员发送短信“111”，则服务中心开启GSM报警功能，并返回一条确认信息。

本装置使用起来简单易学，而且功能强大，经过简单改装就可以应用到各种具有防盗报警的设备上，作者本人有更加详细的硬件电路和软件完整程序，对此感兴趣的读者可以与我联系。

参考文献：

[1]黄继昌（主编），郭继忠，张海贵，程宝平，许巧鱼编著.《电子元器件应用手册》——书号：ISBN7-115-12124-9/TN·2260，北京：人民邮电出版社，2004.7，P816-927.

[2]韩广兴等编著，《电子元器件与实用电路基础》（修订版）——书号：ISBN7-121-00660-X，北京：电子工业出版社，2005.1，P303-318.

[3][美]David Comer、Donald Comer著，王华奎、马建芬、赵菊敏、张晓琴等译，《电子电路设计》——书号：ISBN 7-5053-9953-5，北京：电子工业出版社，2004.8，P220-234.

作者简介：步晓明，（1981-），男，吉林白山人，助讲，集成电路工程硕士，主要研究方向为嵌入式系统应用。刘宇姝，（1984-），女，满族，吉林吉林人，助讲，电子信息工程学士，主要研究方向为单片机方向。