基于GSM短信息模块的防盗报警系统标准设计.doc

本科毕业论文（设计、创作）

题目: 基于GSM短信息模块防盗报警系统设计
学生姓名： 学号：
所在系院： 专业： 电子信息工程
入课时间： 年 9 月
导师姓名： 职称/学位： 副教授/硕士
导师所在单位：
完成时间： 年 5 月

安徽三联学院教务处

基于GSM短信息模块防盗报警系统设计
摘要: 伴随中国经济发展，大家生活提升，很多奢侈品进入百姓家。随即，房屋防盗工作就成了迫切需要处理问题。市场上报警系统误报率高，受环境原因影响，报警信息无法立即地通知户主。设计由红外传感器监测入侵者，经过单片机和GSM无线通信方法实现报警，处理了传统家庭报警方法存在弊端。红外传感器检测到入侵信号，作为单片机外部中止信号，利用高速便利全球移动通信系统（GSM），将报警信息发送到用户手机上，可靠性高。
关键词：报警系统；单片机；无线通信
The Design of Guard against Theft and Alarm System Based on GSM short message module
Abstract: With the development of Chinese economy, the improvement of people's life, a lot of luxury goods into the country. Then, housing security work has become urgent need to solve the problem. The alarm system on the market the high rate of false positives, influenced by environmental factors, alarm information can't timely notify the head of the household. Design by the infrared sensor monitoring the invaders, realize alarm by MCU and GSM wireless communication way, solve the insufficiency of the traditional family alarm mode. Infrared sensors detect the intrusion signal, as the external interrupt signal of single chip microcomputer, using high-speed convenient global system for mobile communications (GSM), send alarm information to the user's mobile phone, high reliability.
Key words: alarm system; Single chip microcomputer; Wireless communication

目 录
第一章 绪论 1
1.1防盗报警系统研究背景 1
1.2防盗报警系统发展 1
1.3防盗报警系统发展趋势 2
1.4论文结构安排 2
第二章 防盗报警系统设计方案 3
2.1防盗报警系统设计目标及意义 3
2.2防盗报警系统设计内容和要求 3
2.3相关硬件介绍 3
2.3.1主控芯片STC89C52 3
2.3.2 TC35I模块 4
2.3.3 红外传感器 6
第三章 防盗报警系统设计实现 8
3.1 防盗报警系统总体设计思绪 8
3.2 报警系统硬件设计 8
3.2.1报警系统收发电路设计 8
3.2.2报警系统控制系统 9
3.2.3单片机最小系统 9
3.2.4 TC35I硬件电路设计 10
3.3防盗报警软件设计 11
3.3.1防盗报警系统总步骤图 11
3.3.2 STC89C52和TC35I通信设计 12
3.3.3 TC35I GSM报警程序 14
第四章 总结 16
致谢 17
参考文件 18

第一章 绪论
1.1防盗报警系统研究背景
伴随国民经济快速发展和广大百姓们生活水平不停提升，在自己住所安全方面，大家就愈加在意了。大家更期望它在保险性、优异性、立即性等各个方面得到提升，而传统防盗方法，如：防盗门窗，保安等全部比较缺乏安全感，尤其是多年来城市之间人口流动较大，无形中给偷窃行凶这种恶性事件带来了很大增加，所以传统这种防盗方法已经不能确保大众需求了，急需一个更为优异防盗方法，此时这种小巧、灵活、方便、可靠防盗报警设施就显得尤为关键。
相对于市面上老防盗设施，因为其稳定性差、有很大不足、性价比低，所以旧式系统得不到大众青睐。而此次设计防盗系统能有效填补旧式不足之处，正是这么，本设计防盗报警能够将传统危险性降低到最低处，该设计能够保障广大居民财产安全不受侵犯，很好保护居民隐私。
伴随现代高科技通信飞速发展，单片机以其体积小，精度高，成本低，在现代自动控制领域中有着显著优点。像在现在智能化、数字化仪器仪表中，日常采集相关数据和应用广泛家电等。所以，在用单片机和它外围电路制成对应类型家庭防盗系统时含有成本低，可靠，安全，智能等特点。因为红外线是不可见光，它有优良特征，含有很好隐蔽性，同时保密性也很好。所以大量应用于防盗系统装置中，本设计就是采取热释电红外传感器[1]。
1.2防盗报警系统发展
防盗报警系统最初原型是在上个世纪初北美出现。在北美，传统报警救助装备通常放置在街道辖区，同时公布语音指令，要求警察帮助周围大家; 同时，无线电紧急报警信号盒用于直接连接到周围派出所，民警用于接收当地报警信息。以后，伴伴随通信技术发展，和提供给用户电信服务电报企业参与，能够把报警信息发送到更远处；然而，类似于这种电报，相对来说极难大幅度普及，所以很自然，电话报警出现直接替换了它。通信关键手段变成了电话为主。因为大量普及自动拨号电话出现，使报警经过电话线得到了空前发展。外国防盗监控安全技术已经到了高水平状态，以北美为代表发展中，能够看到防盗技术智能监控在世界上发展中地位显而易见。最近，安防行业在北美，这种商业模式报警服务网络形成了高科技、高水准一体化[2]。
1979年，石家庄市公安部召开了专业刑事工作会议，会议提出大力承接安全技术工作。防盗作为公安部门关键组成就出现了。现在，中国和国际安全技术已经链接到了轨道上。伴随现代计算机技术，自动控制技术和现代通讯技术支持，安防行业在中国已经进入了新阶段。
1.3防盗报警系统发展趋势
伴随农村城镇化，工作人员流动性很大，社会安全变得极其复杂，安全问题尤其关键。传统防盗门这种家庭防盗报警系统在百姓生活应用中问题很突出，可能影响市容市貌，给紧抢救援时造成潜在隐患，这就有可能为罪犯作案提供条件，传统工具老化，会有高空坠物危险等。所以新即安全又智能多功效报警器就出现了， 并逐步引发广泛重视。防盗报警系统以后发展趋势会朝着更稳定，更多样，更小巧美观灵活，更智能化，联网愈加便利方面发展。综合上面发展趋势，在实际应用中，全部是建立在系统化、数字化、智能化、无线化这几大技术基础上[3]。
1.4论文结构安排
本设计第一章先大致上研究了防盗系统背景，中国外发展趋势。第二章介绍了防盗报警系统功效，明确本报警系统设计目标及意义，了解本系统设计内容及各项基础要求。第三章详述了本系统总体方案设计，软件部分和硬件部分综合实现。第四章针对本设计，作出总结。
第二章 防盗报警系统设计方案
2.1防盗报警系统设计目标及意义
伴随科技进步和社会经济不停飞速提升，百姓生活质量很大程度上提升了，从而增强了对个人财产防护意识，故对新防盗报警安全要求更为高。本GSM防盗报警系统设计初衷是为了满足大众需求，然而目前市场上多种报警器缺点很大。红外传感器应用在本设计中，它有保密性高和隐藏性好特点，所以起着很关键作用，红外传感器能进行自动控制[4]。
2.2防盗报警系统设计内容和要求
(1)此次系统由硬件及软件方面组成。GSM，单片机和红外传感器等相关部分组成;
(2)本防盗报警系统由热释电红外传感器、GSM连接模块、单片机控制电路组成，以完成数据搜集、处理、传送、立即报警等功效。内部由单片机处理器、数据采集模块、输出模块、通信模块等部分组成;
(3)本设计能实现：当主人出门时，即进入布防状态， 探测器自动开启,当陌生人进门时，热释电红外传感器将探测到人动作,红外探头将人体辐射红外光谱变成电信号，经放大电路送至 STC89C52 单片机，经单片机中央处理从而驱动TC35模块，进而将报警信息发送到接收设备[5]；
(4)红外线有很强大隐蔽性。这种装置设计有两个关键点：一是人员进入正确判定；二是能预防范围尽可能大。当然，这种系统工作快、稳、准也是关键指标。
2.3相关硬件介绍
2.3.1主控芯片STC89C52
STC89C52是可编程可檫除只读存放器，微处理器采取高性能COMOS8。该元件采取Atmel技术制造，STC89C52是新一代高速、低能耗、耐抗干扰单片机，有很广应用范围，单片机引脚图2-1所表示[6]：

图2-1 STC89C52RC单片机引脚
关键特征以下：
1.6时钟/机器周期和12时钟/机器周期
2.工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）
3.用户应用程序空间为8K字节
4.片上集成512字节RAM
5.通用I/O口（32个）
6.含有EEPROM功效
7.含有看门狗功效
8.3个16位定时/计数器T0、T1、T2
9.外部中止4路
2.3.2 TC35I模块
西门子企业生产TC35I，是一款高度集成GSM双频（900/1800MHZ）模块。因为GSM Modem 有高性能GSM 引擎（GSM Cellular Engine），和单片机相兼容，改变了以往复杂通信标准，使用方便，而且数据通信范围广,GSM 网络范围基础全国覆盖，传输稳定、可靠。所以选择TC35I GSM Modem 来进行通信。以下图2-2所表示为基础TC35I电路:

图2-2 TC35I电路
TC35I部分参数
传送关键内容：数据和语音 
电源电压： 3.3V — 5.5V 
关键频段：GSM900MHz 、 DCS1800 MHz
发射功率： GSM900MHz Class 4 2W
DCS1800MHz Class 1 1W
SIM 卡连接方法： 外接 
正常运作温度范围：-20°C — +55°C 
正常存放温度范围：-30°C — +85°C  
通话模式工作电流经典值: 300mA
最大许可空闲模式电流: 3.5mA
最大省电模式电流: 100μA
短消息模式：MT, MO, CB ，PDU 
外观大小：54.5 x 36 x 6.7mm 
SIM卡操作电压： 3V/1.8V
电话薄功效：存放于SIM卡中
时钟频率： 32.768KHz
2.3.3 红外传感器
通常红外线传感器由光学系统，检测器，调整信号电路，和其它显示元件组成，是红外检测器关键。红外检测器它种类繁多，假如根据物理效应话，大致上能够划分为以下两大类[7]：
一是该装置使用所引发检测器热效应，入射辐射通量改变从而使得温度产生改变；另一个是利用了多种光子探测器效果，即入射光子在检测器上形成辐射，这肯定会使得光电探测器材料中电子相互作用，所以能有效地释放自由电子和自由空穴，让导电部件参与其中。
热探测器就是采取光辐射和物质相互作用热效应制成，热探测器吸收光辐射能量，能将所使用探测器温度升高，从而深入将温度改变转化成有用电信号。
热探测器响应波段广，整个红外区域全部能探测到，方便实用，廉价安全，应用广泛。热探测器传感器内部电路图2-3所表示：

图2-3 热探测器传感器内部电路
因为不一样热电转换原理，热探测器能划分为热释电型、热敏电阻型、热电阻型及其它探测器。而热释电探测器在实际应用频率最高，响应频率宽广，所以这种探测器应用很广泛，本设计就采取这种热释电探测器[8]。
热释电红外传感器能 检测由物体本身所发射红外线，视角70°左右球形检测区。而单一热释电探测器灵敏度较低，通常检测距离只有2m左右，但假如在其外表加上菲涅尔透镜以后，就能够很大程度上提升灵敏度，扩大监视范围，从而使检测距离由2m扩展到10m。热释电红外传感器组成图以下图2-4所表示：

图2-4 热释电传感器组成图
热释电红外传感应用系统在防盗、自动门、自动消防水龙头、电梯、照明控制等领域应用很广泛。
基础上，防盗报警系统大多采取是双元型红外传感器，双元型红外传感器是热释电红外传感器一个，两个极性相反热释电元件反向串联，从而组成了双元型红外传感器。
当物体移动时就会产生变动红外线，就能使热释电元件清楚感应到移动物体，而移动物体红外辐射就会给热释电元件传入光脉冲，从而改变了它温度，连续输出一段脉冲信号[9]。
当然，假如物体在传感器前保持不移动固定状态，极性相反元件产生信号则会相互抵消，输出为0，这么一来，就能有效预防因为周围环境造成影响，比如太阳光等不利红外线所引发误差，提升热释电传感器抗干扰能力。热释电传感器原理图以下图2-5所表示：

图2-5 热释电传感器原理图
第三章 防盗报警系统设计实现
3.1 防盗报警系统总体设计思绪
本设计由硬件和软件两个部分组成。它基础模块关键分为信息搜集、内部处理、报警等子模块。其中电路结构由热释电红外传感器、 报警器、 单片机控制电路、TC35I收发软件组成。能实现信息搜集、处理、数据传送并立即报警，单片机是本设计模块中心单元。GSM防盗报警系统包含硬件设计、软件设计。硬件部分由红外传感器、GSM TC35I系统及单片机基础电路组成。软件部分包含短信收发模块系统，和总步骤图[10]。
3.2 报警系统硬件设计
GSM报警系统总体框图以下图3-1所表示：
热释电红外传感器
GSM报警系统
单片机控制报警电路
GSM mode 模块设计

图3-1 GSM报警系统总体框图
3.2.1报警系统收发电路设计
因为实际需求会考虑相关串口， STC89C52单片机作为控制器有很强功效，用MAX232连接着PC和单片机串口。TC35I短信息收发设计框图以下图3-2所表示：

PC
GSM网络模块
TC35I模块
单片机
COMO

图3-2 TC35I短信息收发设计框图
3.2.2报警系统控制系统
控制系统原理图图3-3所表示。单片机采取是11.0592MHZ晶振，串口1以方法2接收PC端短信；串口2以方法2和TC35I连接。

图3-3控制系统原理图

3.2.3单片机最小系统
单片机最小系统包含了电源、振荡电路和复位电路[11]。
（1）电源
通常单片机设计系统中供电电源用是USB口，也有用5V电源来供电。本系统就是采取5V电源来实现。
（2）振荡电路
单片机通常接着两个20pf左右电容和一个11.0592Mhz左右晶振组成了振荡电路。
（3）复位电路
单片机有两种复位方法，一个是上电复位，还有一个是手动复位。本系统采取就是上电复位方法。它由10uf电容和一个10k电阻组成了单片机上电复位基础电路。
单片机最小系统组成以下图3-4所表示：

图3-4单片机最小系统组成图
3.2.4 TC35I硬件电路设计
本系统硬件电路关键由STC89C52型单片机和GSM通信模块TC35I组成。单片机STC89C52串口和TC35i模块相连接,从而完成对TC35i初始化和短消息收发功效.短消息收发系统硬件接口电路图3-5所表示：

图3-5 短消息收发系统硬件接口电路
经过串口和单片机连接是TC35I模块工作方法，它能够确保单片机对GSM TC35I模块进行控制。GSM模块通常采取RXD、TXD和单片机进行连接，TC35I 能利用简单软件程序进行控制，灵活快捷。TC35I 模块和 SIM 卡接口电路图3-6所表示[12]：

图3-6 TC35I模块和SIM卡接口电路
3.3防盗报警软件设计
3.3.1防盗报警系统总步骤图
系统上电后单片机对GSM模块进行初始化设置，然后进行布防、撤防操作，布防即进入到防御状态，设定报警状态；撤防即消除防御状态，取消了报警状态。先把布防、撤防开关判定是否开启，上电开启以后立即进行布防状态，当家庭人员返回家时，立即撤防，当家庭人员出门时，开启状态，即进入布防状态。随即读传感器开关，当有陌生人进入时，立即发送到用户所设定手机上显示。
系统总步骤图图3-7所表示[13]：
开始
初始化模块
读传感器开关量
发送短信AT+CMGS=1234567
读布、撤防开关
布防
撤防
Y
N

图3-7 系统总步骤图
3.3.2 STC89C52和TC35I通信设计
当报警系统开启时，立即发送ATE指令关掉回显功效，接着发送指令“AT+CSCA =…”设置目标短信号码，其次一样发送指令“AT+CMGF=1”设置text模式判定能否顺利检测[15]，假如反应回复是OK，就表示成功设置了，不然，继续进行如上所表示步骤发送操作命令。当回复OK以后，就需要发送新操作命令“AT+CMGS=…”从而设置用户手机号码。当操作时返回OK，就说明单片机和TC35I模块连接通了，若没有返回OK，还需要继续操作。STC89C52和TC35I通信步骤图图3-8所表示[15]：
开始
发送ATE指令
发送
“AT+CSCA=”指令

发送
“AT+CMGF=”指令

是否返回OK
发送
AT+CMGS
是否返回OK
短信息发送成功
N
Y
Y
N

图3-8 STC89C52和TC35I通信步骤图
3.3.3 TC35I GSM报警程序
本报警系统通信模块中用是德国西门子（SIEMENS）企业 TC35iGSM， 它是一款高度集成性好GSM模块，应用范围广，同时支持Text和PDU格式短消息，在通信中，因为集成性好，稳定性高，而广受欢迎。在日常使用中，因为能够使用简单操作指令AT命令就能够控制它和单片机串口进行通信[16]，实用性大大提升了。通常，能够用AT命令来实现信号重启，和特殊情况紧急回复工作。进而在操作通信兼容性方面，通常可用AT指令作为GSM网络接口协议标准[17]。
大致上，我们能够从相关控制功效方面，将AT方面指令分为以下多个：其中不仅包含了通信系统相关调试运行口令、阅读短信口令、写入短信口令和短信实施口令。实际上，因为要考虑到很多短信收发操作，故指令能够用以下语句进行对应控制操作[18]：
用“AT+CXXX？”该口令来控制短息读取工作。
用“AT+CXXX=？”口令来测试通信系统接通情况。
用“AT+CXXX=？<>”来进行写短信息方面操作。
最终，短信实施时也需要“AT+CXXX”来负责提前设置参数。
常见AT指令表3-1所表示[19]：
表3-1常见AT指令表
AT 指令集
说 明
AT+CMGC
作用：送出一条短信息
AT+CMGD
作用：删除短信息
AT+CMGF
作用：选择不一样短消息格式：PDU格式用0，Text格式用1

AT+CMGL
作用：列举不一样短信类型：未读短信用0，已读短信用1，待发短信用2，已发送短信用3，全部短信用4
AT+CMGR
作用：短信读取
AT+CMGS
作用：短信发送
AT+CMGW
作用：写入初稿箱信息
AT+CNMI
作用：显示收到短信
AT+CPMS
作用：短信内存位置选择
AT+CSCA
作用：编辑短消息中心地址
AT+CSCB
作用：选择网络广播短信
AT+CSMP
作用：设定短信文本格式参数
当然，假如用户需要丰富汉字短信来通知信息，则需要愈加复杂PDU格式来进行对应编码。Text模式代码简单、操作起来很简便，不过因为不能发送汉字短信，所以有很大不足。而相对于Text模式，PDU功效愈加强大，不仅支持英文短信发送，同时也能很好支持汉字短信发送。PDU格式是用16进制，它用A-F这些英文和阿拉伯数字组成。
第四章 总结
防盗报警系统设计经过TC35I GSM模块，采取短消息收发控制无线通信系统。TC35I模块和STC89C52单片机形成一个通信系统,能够成功实现短消息发射和接收工作。本系统设计在分析总结前人丰富理论和实践研究基础上，大量进行防盗报警系统红外传感器信号搜集工作， 实现了室内不一样情况监控工作功效。本系统设计关键工作放在短信息模块报警系统方面，其中包含TC35I模块和单片机之间串口通信连接部分，依据单片机最小系统，按摄影应AT指令，设计了单片机和GSM模块通信电路。本系统能最大程度优化通信方法,通信效率很大程度上提升了。
本系统设计还有很多不足之处需要改善，本设计系统只是设计了单方面单片机GSM收发信息通信，当然还需要深入完善该系统功效，这时就需要增加对应功效，比如：增加处理回拨信息、复位功效、查询处理，从而使系统实用性愈加广泛，用含有强大实际应用意义。
致谢
因为老师平日里工作繁多，但从各方面全部对我们毕业进程进行督促和指导。我很感谢指导老师。老师不仅从论文选题开始，一步一步教导我们怎样进行选题工作，论文完成中期，深入教导我们怎么改论文格式，论文设计通常方面，和关键完成目标。
刚开始接触到论文，感觉自己无从下手，幸亏老师耐心指导我们怎样完成论文，怎样进行下去。导师教导我们，首先在图书馆里查找对应资料，大致上了解本设计从哪些方面去考虑，理清方案设计具体步骤。然后，每个星期两位老师全部会在中午空闲时间督促我们论文，哪些方面存在问题，哪些方面需要修改，真对我们帮助很大。
在本论文设计中，老师提供了很有用指导意见，对我论文进行了仔细批阅，这些使我获益良多。老师严谨态度，对我们很负责，每个人全部尽力做到最好，不辜负老师期望。感谢老师不遗余力教导，从老师身上获益良多。当然，这次毕业设计我还得感谢同学帮助，没有各位督促，就没有我今天进步，谢谢大家！
参考文件
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