基于GSM短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控報警系統(tǒng)摘要本文是提出了一種基于GSM短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控報警系統(tǒng)在給出系統(tǒng)的總體設(shè)計的基礎(chǔ)上設(shè)計了系統(tǒng)的硬件、軟件并對其應(yīng)用領(lǐng)域作了一些探討和研究利用GSM網(wǎng)絡(luò)作為無線智能控制報警系統(tǒng)的信息傳輸平臺是一種很有效的方法其原理相對簡單安全保密性高網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣因此與傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)相比有著其相對獨特的優(yōu)勢系統(tǒng)以GSM網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程信號的傳輸平臺通過手機(jī)向設(shè)備發(fā)送特定指令的短信設(shè)備根據(jù)短信內(nèi)容進(jìn)行外圍部件控制本文對GSM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)的講解并且著重講述對于本課題相對重要的短消息業(yè)務(wù)的通信原理數(shù)據(jù)的傳輸方式最主要是短消息方式短消息的發(fā)送和接收是通過AT指令來實現(xiàn)的本文講述了常見的AT指令及其使用方法在系統(tǒng)的硬件設(shè)計中對主要硬件TC35i和單片機(jī)ATMEGA8及其外圍電路進(jìn)行了比較詳細(xì)的講述系統(tǒng)硬件包括GSM通信單元TC35i經(jīng)過信息處理單元ATMEGA8單片機(jī)電源單元顯示單元報警系統(tǒng)等系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括單片機(jī)初始化模塊初始化短信提取報警電路顯示論文的最后的部分以GSM短消息的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計出了一套基于GSM短消息的遠(yuǎn)程控制報警系統(tǒng)并給出了此系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的一些探討和研究關(guān)鍵字GSMATMEGA8遠(yuǎn)程控制AT指令RemoteMonitoringRlarmSystemBasedOnGSMShortMessageUndergraduateSupervisoChenHaoAbstractInthispaperaremotecontrolsystembasedontheGSMshortmessagegiventheoverallsystemdesignbasedonthedesignofthesystemhardwareandsoftwareanditsapplicationsmadetoexploreandstudyGSMnetworkastheplatformoftheremotesignaltransmissionMadeontheGSMnetworkarchitectureindetailandhighlightedtheplightoftheCommunicationTheoryoftheShortMessageServiceisveryimportantforthistopicDatatransmissionshortmessagethereceivingandsendingofshortmessagesthroughATcommandsaboutthecommonATcommandsandtheiruse

ThesystemhardwaredesigndetailaboutthemajorhardwareTC35一andtheATMEGA8microcontrolleranditsperipheralcircuitsThesystemhardwareconsistsofGSMcommunicationunitTC35一theinformationprocessingunittheATMEGA8single-chippowersupplyunitdisplayunitsisolationcontrolunitSystemsoftwaredesignincludingchipinitializationmoduleinitializationSMSextractionrelaycontroldisplayThelastpartofthepaper-basedremotecontrolsystemoftheGSMShortMessagetodesignaremotecontrolsystembasedontheGSMshortmessageandgivessomeapplicationsofthissystemtoexploreandstudyKeywordsGSMATMAGE8RemoteControlATcommand目錄1．緒論 111研究背景及其意義 112基于短消息的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展 2號量相對大運(yùn)營費(fèi)用相對低廉?dāng)?shù)傳電臺出現(xiàn)比較早應(yīng)用很廣泛是一種比較不錯的無線數(shù)傳方式但是建網(wǎng)初期投資相對巨大數(shù)傳電臺的傳輸范圍有限而且更加容易受到空間無線信號的干擾信號不能得到保障但數(shù)傳電臺信號傳輸實時性好運(yùn)行費(fèi)用低廉遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛遍及了國民經(jīng)濟(jì)的很多領(lǐng)域而目前這些控制系統(tǒng)無論從成本可靠性穩(wěn)定性使用方便性還是維護(hù)的難易程度等很多方面都不能最大限度的讓人滿意因此本文把GSM網(wǎng)絡(luò)引入到遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中提出了基于GSM短消息的遠(yuǎn)程控制報警系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)在基于時分多址技術(shù)的移動通信體制中最成熟完善的覆蓋面最廣的功能最強(qiáng)的用戶最多的移動通信網(wǎng)絡(luò)GSM短消息業(yè)務(wù)不再需要建立撥號連接只需要把待發(fā)的消息加上目的地址發(fā)送到短消息中心再把短消息中心轉(zhuǎn)發(fā)成最終目標(biāo)運(yùn)用GSM短消息實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制可靠性高信號傳播距離比較遠(yuǎn)覆蓋面積廣而且可以節(jié)省建網(wǎng)初期的巨額投資運(yùn)營期間不需維護(hù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行費(fèi)用低12基于短消息的遠(yuǎn)程控制報警系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展基于GSM的短信息服務(wù)是一種對移動網(wǎng)絡(luò)上傳送簡短信息的無線應(yīng)用是一種信息對移動網(wǎng)絡(luò)上的儲存與轉(zhuǎn)寄的過程由于GSM網(wǎng)絡(luò)全國范圍內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和漫游具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點用戶無需另外組網(wǎng)在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)省了昂貴建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用同時它對用戶的數(shù)量也沒有限制克服傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大維護(hù)費(fèi)用高且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷比起傳統(tǒng)集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無法的優(yōu)勢加上GSM的SMS本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能都使得這些應(yīng)用得到迅速的普及利用GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能性能穩(wěn)定為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送監(jiān)控設(shè)備的通信提供一個強(qiáng)大的支持平臺GSM短信息系統(tǒng)智能家居控制從上世紀(jì)80年代興起于歐美日本并在90年代末進(jìn)入國內(nèi)經(jīng)過十年的孕育與發(fā)展特別是住宅產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步小區(qū)智能化系統(tǒng)在中國顯現(xiàn)出風(fēng)雨欲來的征候近幾年以來隨著房地產(chǎn)業(yè)的火爆給國內(nèi)智能領(lǐng)域帶來發(fā)展的機(jī)遇眾所周知中國人口眾多城市住宅建設(shè)也多選擇密集型的住宅小區(qū)方式很多房地產(chǎn)商會站在整個小區(qū)的角度來看智能化也就出現(xiàn)了一統(tǒng)天下無所不的智能小區(qū)的模式智能家居是以住宅為平臺集服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)管理控制一體利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)電力自動化技術(shù)無線電技術(shù)計算機(jī)技術(shù)將居家生活有關(guān)的各種設(shè)備有機(jī)結(jié)合起來通過網(wǎng)絡(luò)化的綜合管理家中設(shè)備來創(chuàng)造一個優(yōu)質(zhì)高效環(huán)保安全便利節(jié)能舒適健康的居住生活環(huán)境空間智能家居在保持傳統(tǒng)的居住功能的基礎(chǔ)上擺脫被動模式成為具有能動性智能化的現(xiàn)代工具它不僅提供全方位的信息交換功能優(yōu)化了人們的生活方式居住環(huán)境幫助人們有效地安排時間節(jié)約各種能源實現(xiàn)家電如空調(diào)熱水器等控制窗簾自控照明控制防盜報警定時控制及電話遠(yuǎn)程控制計算機(jī)控制室內(nèi)外遙控等智能化家居給創(chuàng)造一個簡便的生活方式舒適的生活環(huán)境的家居控制手段這樣一智能化家庭生活平臺這智能化家庭生活平臺采用智能家居網(wǎng)絡(luò)技術(shù)操作非常簡便用一個手持無線遙控器甚至任何一個電話計算機(jī)就能控制家中所有的燈家電調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度設(shè)置不同時間窗簾開關(guān)控制甚至在外出的汽車上在遙遠(yuǎn)的外地都能通過這系統(tǒng)達(dá)到想控制家中的任何系統(tǒng)目的智能家居控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的電力線載波通訊技術(shù)其產(chǎn)品部件安裝時須對家中已有的居住環(huán)境進(jìn)行大幅度的改造需復(fù)雜的布線及添置新的設(shè)備材料只要產(chǎn)品模塊接入家中220V電力線網(wǎng)絡(luò)可形成控制系統(tǒng)系統(tǒng)采用模塊式設(shè)計使用簡單的編碼指令可輕松進(jìn)行以低廉的價格安裝了基本系統(tǒng)后再根據(jù)需要擴(kuò)展增更多的功能設(shè)置進(jìn)行系統(tǒng)功能添加達(dá)到的需求該系統(tǒng)擴(kuò)充性非常強(qiáng)大智能家居是住宅智能化的核心部分嚴(yán)格意義上講智能家居系統(tǒng)也是智能小區(qū)系統(tǒng)中的一部分智能小區(qū)相似智能家居在住戶內(nèi)部同樣也是一多功能的系統(tǒng)多子系統(tǒng)可協(xié)同配合目前最流行也比較實用的功能子系統(tǒng)有智能照明系統(tǒng)家庭安防系統(tǒng)智能電器控制系統(tǒng)電動窗簾系統(tǒng)等1設(shè)計方案模塊此設(shè)計是一個基于GSM模塊的遠(yuǎn)程監(jiān)控報警系統(tǒng)GSM就是globalsystemformobilecommunications電信全球通全球移動通信系統(tǒng)也稱泛歐數(shù)字式移動通信系統(tǒng)是一種根據(jù)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會出版GSM技術(shù)規(guī)范建造的國際無線蜂窩網(wǎng)GSM模塊是將GSM射頻芯片存儲器功放器件基帶處理芯片集成在一塊線路板上具有獨立的基帶處理GSM射頻處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊圖1-1總設(shè)計框圖22GSM模塊選擇我們設(shè)計此系統(tǒng)的前提是基于短信方式簡單使用方便價格低的實用性系統(tǒng)而且不需要大批量數(shù)據(jù)通信使用的GPRS通信功能因此我們有兩種選擇TC35模塊和TC35i模塊TC35和TC35i功能相似但是隨著西門子公司對TC35系列產(chǎn)品的發(fā)展和創(chuàng)新TC35i在很多相同的技術(shù)領(lǐng)域相對TC35更勝一籌TC35i是Siemens公司推出的新一代的無線通信GSM模塊它可以快速安全可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)短消息服務(wù)SMS語音傳輸和傳真模塊工作電壓是33～4．8V可以工作在900MHz與1800MHz兩個頻段它具有AT命令集接口支持文本與PDU模式的短消息傳真除此之外此模塊還具有漫游檢測功能電話簿功能多方通話等

此模塊功能上和TC35i兼容而且設(shè)計緊湊體積大大地縮小了通過40PIN的ZIF連接器實現(xiàn)電源連接數(shù)據(jù)指令語音信號以及控制信號的雙向傳輸?shù)饶K集射頻電路和基帶成為一體其組成結(jié)構(gòu)主要分為6個部分GSM射頻模塊GSM基帶處理器閃存供電模塊ASICZIF連接器及天線接口作為TC35i的核心基帶處理器主要是處理GSM終端內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)信號并且涵蓋蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能等23控制單元模塊的選擇AT89S52作為普通51單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中其接口簡單方便使用且功能強(qiáng)大本系統(tǒng)采用AT8952單片機(jī)作為控制芯片comIO最大電壓42V單片機(jī)選擇低壓工作模式電源電壓為35V到5V系統(tǒng)采用串聯(lián)二極管方式將5V電壓降為42V為TC35i供電再用二com片機(jī)供電TC35II在發(fā)送和接收時的工作電流峰值可以達(dá)到15A選用普通的線性電源可能造成電源被突然拉低因此系統(tǒng)選用LM2576開關(guān)電源模塊LM2676最大可輸出3A且電源效率維持在75以上電源模塊設(shè)計如圖24-1圖24-1電源設(shè)計框圖3．硬件設(shè)計通過圖1-1可知硬件系統(tǒng)主要包括傳感器電源模塊單片機(jī)控制模塊GSM模塊顯示模塊外圍模塊下面對各個模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹31單片機(jī)控制模塊AT89S52是一種低功耗高性能CMOS8位微控制器具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程亦適于常規(guī)編程器在單芯片上擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活超有效的解決方案AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能8k字節(jié)Flash256字節(jié)RAM32位IO口線看門狗定時器2個數(shù)據(jù)指針三個16位定時器計數(shù)器一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)全雙工串行口片內(nèi)晶振及時鐘電路另外AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作支持2種軟件可選擇節(jié)電模式空閑模式下CPU停止工作允許RAM定時器計數(shù)器串口中斷繼續(xù)工作掉電保護(hù)方式下RAM內(nèi)容被保存振蕩器被凍結(jié)單片機(jī)一切工作停止直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止com-1GSM模塊接口由上圖可以看出TC35i接口電路設(shè)計相對比較簡單進(jìn)行串口設(shè)計時候TC35i模塊串口管腳的工作電平為CMOS電平單片機(jī)串口管腳工作電平是TTL電平串聯(lián)2K的電阻IGT是TC35i模塊的工作狀態(tài)的控制管腳該管腳首先是通過一個電阻拉高平時該管腳是高電平處在不工作狀態(tài)另外該管腳同時還和單片機(jī)的一般IO端口進(jìn)行連接這樣再通過單片機(jī)來實現(xiàn)對TC35i模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行控制當(dāng)單片機(jī)拉低該管腳時則TC35i工作TC35i的SYNC管腳用來指引GSM模塊的工作狀態(tài)連接一個指示燈來指示工作狀態(tài)comGSM模塊指示燈TC35i有一個同步信號腳SYNC32腳synchronizationsignal該引腳是一個同步信號輸出端該引腳輸出的信號反應(yīng)了模塊的工作情況本系統(tǒng)在該端通過一個三級管接入LED燈如圖com-1所示LED受到該引腳信號控制可以顯示TC35I模塊運(yùn)行的狀態(tài)com-1GSM模塊指示燈TC35i的狀態(tài)有1．LED燈熄滅時表示TC35I處于關(guān)閉休眠報警或者充電狀態(tài)2．LED燈600ms亮／600ms暗表示SIM卡沒有插入或者正在搜索網(wǎng)絡(luò)或者正在認(rèn)證用戶或者正在注冊網(wǎng)絡(luò)3．LED燈75ms亮／3S暗表示已經(jīng)注冊上網(wǎng)處于待機(jī)狀態(tài)4．LED燈75ms亮／75ms暗／75ms亮／3S暗表示一個或多個GPRS文件被激活5．LED燈閃爍表示GPRS的數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)GPRS數(shù)據(jù)傳輸時在交換一個數(shù)據(jù)包后LED燈將會在一秒內(nèi)點亮閃爍的持續(xù)時間約為05秒comSIM卡電路SIM卡工作電壓為3．OV從TC35i的第28腳引出其接地端第4腳CCGND需與TC35i的第29腳連接如圖1所示如果接地端直接與印刷電路板的GND相連不作任何信號的隔離保護(hù)則會導(dǎo)致進(jìn)行語音通信時音量很小十分不清晰還可能導(dǎo)致模塊不能正常登陸網(wǎng)絡(luò)考慮到設(shè)計中的電磁兼容和靜電保護(hù)等因素為了達(dá)到最佳的通話效果采用在SIM支架下在印刷電路板的頂層敷設(shè)一層銅隔離網(wǎng)該層敷銅與S-IM卡的CCGND引腳相連CCGND與電路板的GND之間通過兩個并聯(lián)的電容和電感耦合此舉為SIM卡構(gòu)成了一個隔離地屏蔽了其他信號線對SIM卡的干擾33顯示模塊 本系統(tǒng)采用1602液晶做顯示用1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母數(shù)字符號等的點陣型液晶模塊15V電壓對比度可調(diào)內(nèi)含復(fù)位電路提供各種控制命令如清屏字符閃爍光標(biāo)閃爍顯示移位等多種功能有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM34外圍模塊自動報警電路包括蜂鳴器電路工作指示電路監(jiān)控器電路由于條件限制本論文用一LED燈模擬監(jiān)控器燈的亮滅狀態(tài)表示監(jiān)控器的開關(guān)蜂鳴器電路采用的是PNP三極管的基極與單片機(jī)的IO口相連接集電極接上5V電壓后與直流蜂鳴器串聯(lián)發(fā)射極直接接地當(dāng)P13為高電平時PNP不導(dǎo)通蜂鳴器兩端電壓相等當(dāng)P13為低電平時PNP管導(dǎo)通蜂鳴器導(dǎo)通蜂鳴器鳴叫工作指示電路和監(jiān)控器模擬電路采用的是電阻和發(fā)光二極管相串聯(lián)并和單片機(jī)的IO口相連接發(fā)光二極管的正極接上5V電壓com平時電路不導(dǎo)通發(fā)光二極管管兩端電壓相等com平時電路工作LED點亮自動報警如圖34所示圖34單片機(jī)控制報警電路35電源模塊LM2576系列是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路它內(nèi)含固定頻率振蕩器52kHz和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器123V并具有完善的保護(hù)電路包括電流限制及熱關(guān)斷電路等利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路各系列產(chǎn)品均提供有33V-335V-5012V-1215V-15及可調(diào)-ADJ等多個電壓檔次產(chǎn)品此外該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下最大輸出電流3A轉(zhuǎn)換效率75～88不同電壓輸出時的效率不同控制方式PWM工作溫度范圍-40～125工作模式低功耗正常兩種模式可外部控制工作模式控制TTL電平兼容器件保護(hù)熱關(guān)斷及電流限制圖31-1電源模塊36紅外對管傳感器1紅外發(fā)光二極管的特性紅外發(fā)光二極管IRED發(fā)出的光波是不可見的它發(fā)出的峰值波長為940nm左右屬紅外波段與一般半導(dǎo)體硅光敏器件的峰值波長900nm相近甚為匹配從波長角度看選用紅外發(fā)光管來觸發(fā)硅光敏器件是最理想的2光耦合器中的紅外發(fā)光二極管紅外發(fā)光管除了作為分立器件和光敏器件配合使用外現(xiàn)在更多地是把它和光敏器件做在一起成為光耦合器和光斷續(xù)器本系統(tǒng)采用光敏電阻和紅外發(fā)光管做在一起形成的紅外對管作為報警觸發(fā)電路當(dāng)發(fā)光管和接收管中間沒有障礙物時接收管電阻相對R5的電阻100K來說可以忽略不計此時單片機(jī)P15管腳輸入為低電平電路處于初始化狀態(tài)當(dāng)有入侵者經(jīng)過發(fā)光管和接收管中間時接收管電阻變大電阻大于R5的100K此時單片機(jī)P15管腳輸入為高電平電路處于觸發(fā)狀態(tài)紅外對管電路原理圖如圖32所示圖32紅外對管傳感器原理4．軟件設(shè)計經(jīng)過前面的硬件設(shè)計可知系統(tǒng)軟件包含了單片機(jī)