基于GSM模块TC35的智能门控安防系统设计1 中国移动, 防范意识, 安防系统, 工作环境, 电话网

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引言
随着人民生活水平的提高和安全防范意识的增强，人们开始关心自己的生活和工作环境，不但要求周边环境的舒适化和人性化，对居住工作环境的安全化和智能化也提出了更高的要求，安防系统已经成为生活中必不可少组成部分。传统的安防系统主要依靠电话网播报警讯信息，但电话网易被破坏，且不适用于偏远地区等架设通信线路困难或不经济的地方。
GSM网络是基于时分多址技术和频分多址技术的通信网络体系，是我国覆盖面最广，功能最强，用户最多的数字蜂窝移动通信网。通过中国移动公司建成的无缝覆盖全国的GSM网，运用GSM短信技术传送警讯信息，具有安全可靠，安装方便等优点。
1、系统结构与原理
本安防系统结构如图1所示。把各种报警传感器分别安装在不同位置，当出现异常情况时，相应的传感器会将无线信号发送至控制模块的无线接收电路，控制模块通过软件判断出异常情况的类型，通过串行口控制GSM模块发送相应的报警短信，几秒钟后，用户的手机上就可以接收到报警短信，提醒用户采取措施。当用户在现场时，可通过发送短信撤除报警功能(简称撤防)，防止报警器对用户行动的误报警。用户还可以利用计算机对存储于EEPROM中的报警记录进行读取，以及对报警系统进行设置。
2、硬件设计
2.1无线报警传感器
无线报警传感器主要包括热释电被动式红外报警器、烟雾报警器、煤气泄漏报警器、窗(门)磁报警器等。每一种无线报警传感器都是由传感器、信号处理电路、无线发射电路等构成。传感器在检测到异常情况后，通过无线发射电路实现无线报警。为了区分报警器的类型(即警情类型)，同时增强系统的抗干扰能力，提高报警的准确性，每一个报警器都有不同的编码。这个编码由“地址码”+“身份码”构成，“地址码”用来标示不同的安防系统，同一安防系统内，所有无线报警器的地址码和无线接收电路的地址码是相同的;“身份码”用来标示不同的无线报警传感器。地址码和身份码可以由硬件实现，如利用SC2262编码芯片和SC2272解码芯片实现;也可以由软件实现，在编程时直接写入地址码和身份码。
2.2 控制模块
控制模块的核心是PIC16F74单片机。PIC16F74是一款低功耗、高速的Flash单片机，内部主要集成USART模块、I2C总线、SPI接口、输入捕捉/输出比较/脉宽调制CCP模块、A/D转换器、看门狗定时器WDT等功能部件。PIC16F74具有35条简洁的指令系统，其中除了程序分支指令是单字节、双周期指令外，其它都是单字节、单周期指令。单字节宽指令提高了软件编码效率，减少了所需要的程序存储器单元，使系统具有很高的处理效率和卓越的性能。PIC16F74单片机优异的性能加上良好的电磁兼容特性，使之非常适合于本系统的开发。控制模块主要用于处理报警信息，并与PC机通信。单片机与实时时钟芯片(SD2001)通过I2C接口进行通信。单片机通过普通IO与EEPROM(AT24C16)通信，AT24C16为I2C接口，对它的读写，需单片机程序产生I2C时序。 EEPROM中除了存储报警信息外，还存储用户的手机号码和撤防的密码。
2.3 单片机与GSM模块、PC机的硬件接口电路
图2显示了单片机与TC35、PC机的连接图。GSM模块采用西门子公司推出的TC35。TC35是一款高性能的GSM模块，在应用系统中很容易集成，可以工作在GSM900kHz和1800kHz两个频段，RS-232数据接口，符合ETSI标准GSM07.07和GSM07.05，且易于升级为GPRS(通用分组无线电业务)模块。TC35集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息、传真提供快速、安全、可靠的传输，方便用户的应用开发和设计。
由于TC35数据接口工作在CMOS电平，而PIC16F74工作在TTL电平，工作电压范围一般比TC35宽，故应在单片机和TC35之间加电平转换电路。单片机通过异步串行接口RC6、RC7与TC35进行数据通信，通信速率为9600kbit/s，采用8位异步通信方式，1位起始位，8位数据位，1位停止位。
单片机利用普通IO与PC机串口通信。单片机需要在通信程序中自己产生串行时序。
3、软件设计
系统软件包括单片机程序和PC机程序。PC机的程序主要是对计算机串口的读写，本文不加详述。单片机的程序主要包括初始化、单片机对报警信号的处理、单片机与PC机的通信和单片机对设防撤防信号的处理。单片机程序的流程图如图3所示。当单片机检测到有GSM模块接收到短信后，先判断短信开头部分的密码正确与否，只有当密码正确才进行相应操作，否则不予处理。
3.1 单片机程序初始化
初始化程序主要包括对寄存器、IO的设置、从EEPROM中把用户手机号码和撤防密码读入单片机的寄存器中。初始化完成之后，单片机就循环检测有无报警信号、是否连接到PC机、GSM模块是否接收到短信。
EEPROM中存储用户手机号码和撤防密码，是为了防止系统断电后导致的重要信息的丢失。在初始化时将信息读入单片机的寄存器中，可以节省单片机处理的时间。
3.2 报警信息的处理
单片机通过无线接收电路接收探测电路发送的报警信号，通过报警器的“身份码”识别报警类型，并将“报警类型”通过GSM模块，以短信发送到用户手机。发送完成之后，单片机从实时时钟芯片读取报警时间，并将“报警类型+报警时间”写EEPROM。
利用AT指令可完成控制GSM模块进行SMS通讯的所有流程，欧洲通信委员会ETST发布的GSM07.05标准AT指令集是目前全球所有GSM模块均支持的收发SMS的命令集，常见的AT指令见表1。