摘 要： 設計并制作了一款基于GSM無線網技術的智能家居報警器。整個報警系統可以分為數據采集和無線通信兩大部分。報警器由核心控制模塊、傳感器模塊、GSM無線通信模塊、報警器模塊4個模塊構成。本系統優選AT89S52單片機作為系統主控模塊。采用MAX232芯片為RS-232標準串口提供電平轉換。R2OUT、T2IN兩引腳發送和接收單片機的AT指令、短信內容等數據，T2OUT、R2IN兩引腳向GSM模塊傳送和接收數據。傳感器負責采集環境數據，數據傳輸到單片機處理，判斷是否需要報警。該系統設計時加入了多個外接引腳，可以自主增加需要的傳感器，提高了系統的靈活性。
關鍵詞： AT89S52；GSM；傳感器；AT指令
0 引言
近年來，不法分子入室盜竊、搶劫的案件屢見不鮮，人民生命、財產的安全已變得十分重要。來自公安部門的調查表明，近年來，入室搶劫和被盜現象呈上升趨勢，且危害嚴重，直接經濟和間接經濟損失巨大，已嚴重影響了國民經濟的健康發展和社會的和諧穩定，而目前所有的安防系統，無非采用諸如紅外線、有限距離無線通信、物理防盜卡以及與公安110有線聯動等方式來解決防盜問題。但是，由于這些系統或產品原理的局限性，導致誤報警，抗干擾能力弱或管理不便，不能及時收到報警信號，造成了大量人力、物力以及財力的浪費。同時，無線發射方式功率大（耗費能源），并且需要得到無管委的許可，對系統及產品的推廣也有一定的限制。
鑒于此種情形，為杜絕偷盜者的入室盜竊、搶劫行為，更為了避免生命財產的危害，本文在現有技術的基礎上研發基于GSM報警的智能家居防盜報警器，用以解決長期困擾人們生活的防盜問題。
1 總體系統方案
1.1 系統原理與組成
報警器工作原理：傳感器接收外部報警信息并將其傳送給核心處理器，處理器對接收的報警信號進行分析和處理，處理結果通過處理器以AT指令的形式發送到GSM模塊，GSM模塊根據AT指令將報警短息發送到設定好的手機上。該技術克服了目前一些家居報警器在傳送距離和噪聲等方面的限制和缺點[1]。
該系統采用了三種報警源采集報警信息，通過單片機控制向用戶手機發送報警信息。當偷竊者觸碰激光光柵的任意一條光線，光柵傳感器產生動作，輸出高電平；當偷竊者盜開門窗時，安裝在門窗開合邊緣處的門磁報警器動作；當發生火災時，煙霧傳感器感測到煙霧，傳感器發生動作。三路報警信號被送到AT89S52單片機進行處理，立刻開啟報警指示燈，同時發出刺耳的報警聲，高分貝報警聲能夠恫嚇偷竊者。與此同時，單片機控制TC35 GSM模塊發送報警短信，并可撥打預先設定好的報警電話。
系統主要由核心控制模塊、電源模塊、傳感器模塊、電平轉換模塊、報警模塊和GSM模塊組成，其系統框圖如圖1所示。
1.2 系統防盜
該系統內置振動傳感器，原理圖如圖2所示，當盜竊者偷到該報警器時，振動報警器會發出信號給單片機，發送報警短信到用戶手機，并且GSM會不斷發出信號[2]，警方可以根據GSM位置信息，及時地追蹤到盜竊者。
2 報警系統硬件設計
2.1 煙霧傳感器
該系統采用市面上常用的煙霧報警器。從內在原理來說，煙霧報警器就是通過監測煙霧的濃度來實現火災防范的，它是一種技術先進、工作穩定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統中，性能遠優于氣敏電阻類的火災報警器。
該煙霧報警器通過內部電池供電，其電池在不更換的情況下可持續使用5年以上。主機具有聲音報警功能，一根信號線輸出開關量，即表示是否檢測到煙霧。
將信號線連接至三極管時，當檢測到報警信息時，輸出高電平給三極管的基極，使三極管處于導通的狀態，集電極接地，I/O輸入低電平；反之，I/O輸入高電平。因此煙霧報警為低電平觸發。
2.2 激光光柵傳感器
激光光柵是由兩邊對射的多條激光束組成的光線平面，由于激光獨特的優越性能，其抗干擾好、誤報率低，而較現有的紅外光柵更適應野外環境。偷盜者只要碰到其中任意一條光線，報警主機立刻就會發出刺耳的警報聲，同時啟動內置的GSM模塊，撥打預先設置的多個報警電話，如手機、固話、小靈通、110等，還可群發短消息。激光光束的疏密、防范區域的大小以及圍欄的結構均可根據不同的場所來設計。電子纜線可垂直或者水平安裝，從而提供一個更廣闊的保護屏障，防止入侵者挖掘或攀爬。系統設計了交、直流雙電源供電，平時由市電供電，當遇停電或遭到破壞時，內置的蓄電池依然能使系統處于正常警戒狀態。
激光光柵一端可發射激光，另一端接收激光。當另一端接收到激光時，接收端輸出低電平；未接收到激光時，接收端輸出高電平。接收端輸出低電平時，三極管不導通，集電極接Vcc，I/O口接收高電平。接收端輸出高電平時，三極管導通，集電極接地，I/O口接收低電平。因此激光光柵傳感器為低電平觸發報警。
2.3 門磁傳感器
門磁報警器主要由開關和磁鐵兩部分組成，開關部分由磁簧開關經引線連接，定型封裝而成；磁鐵部分由對應的磁場強度的磁鐵封裝于塑膠或合金殼體內。當兩者分開或接近至一定距離后，引起開關的開斷從而感應物體位置的變化。門磁報警器廣泛應用于城市安防、銀行、電信、電力、司法、小區、工廠、公司、學校、家庭、別墅、倉庫等眾多領域門窗安裝使用。
門磁報警器輸出為短路或開路狀態，所以可以通過輸出信號來控制三極管的通斷。
將兩根信號線分別連接三極管基極和發射極（發射極接地）。當門磁裝置靠近時，輸出為短路，此時基極發射極短接，基極接地，三極管不導通，集電極接Vcc，I/O輸入為高電平。當門磁遠離時，輸出為斷路，此時基極通過電阻接Vcc，基極高電平，三極管導通，集電極接地，I/O口輸入為低電平。因此門磁報警器是低電平觸發報警。
2.4 聲光報警模塊與單片機接口電路
電源指示燈連接AT89S52單片機的P1.0口，報警喇叭接P1.1口。在軟件設計中，初始化狀態為P1.0=0、P1.1=1，即上電后電源指示燈亮，繼電器斷開，報警喇叭不鳴響；當完成對GSM模塊初始化后，寫P1.0=1，此時電源指示燈滅，表示進入監控狀態；當有報警信號產生時，寫P1.1=0，三極管Q1導通，繼電器吸合，完成低電平驅動報警。圖3為聲光報警模塊與單片機接口電路。
2.5 傳感器與單片機的接口電路
圖4為傳感器與單片機的接口電路。激光光柵傳感模塊接單片機AT89S52的P3.5口，當此激光被切斷時，傳感器輸出高電平，三極管導通，P3.5口接收低電平，單片機收到報警信號；同時P3.4口控制繼電器閉合，斷開激光光柵的供電，以保護眼睛。
門磁傳感器模塊接單片機的P3.7口，當門磁打開時，門磁傳感器斷路，三極管導通，P3.7口接收低電平，單片機收到報警信號。
煙霧報警器模塊接單片機的P3.3口，當檢測到煙霧時，三極管導通，P3.3口接收低電平，單片機收到報警信號。
2.6 GSM模塊與單片機接口
TC35模塊是西門子公司生產的一款工業級別無線通信模塊，支持收發中文短信息。該模塊由6個部分組成，包括：供電模塊、閃存、ZIF連接器和天線接口等。TC35模塊的核心處理器主要針對GSM終端的語音、數據信號的處理，涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數字功能[2]。GSM系統是目前基于時分多址技術的移動通信體制中比較成熟、完善、應用最廣泛的一種系統[3]。
本設計中的TC35模塊是一款雙頻900/1 800 MHz高度集成的GSM模塊。TC35 GSM模塊設計緊湊，集成度高，可以大幅縮減產品尺寸[4]。同時，它與GSM2/2兼容、雙頻、RS232數據接口，為用戶提供了標準的AT指令接口，使用方便可靠，成本適中。圖5為GSM模塊與單片機接口電路。
3 系統軟件設計
3.1 軟件流程
該報警系統整體軟件設計流程如圖6所示。
GSM子系統的實現原理是通過單片機向GSM模塊發送AT指令，AT指令集包含了對短息和語音通話的控制，利用RS232串口，單片機向GSM模塊發送一系列AT指令，實現控制手機接收報警短息和電話的功能。
3.2 部分源代碼
#include "Includes.h"
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar*pt=NULL；
sbit P1_0=P1^0；
sbit P1_1=P1^1；
sbit P3_7=P3^7；
sbit P3_4=P3^4；
sbit P3_5=P3^5；
sbit P3_3=P3^3；
void main（void）
{
int t=1，p=1；
memset（aa，0，MAXCHAR）；
Ini_UART（）； //串口初始化
Print_Str（"uart ok\r\n"）；
Delay_Xms（100）；
/*I/O口初始化*/
P1_0=0；//系統上電后電源指示燈亮
P1_1=1；//當有報警時置低電平
P3_7=1；//接振動傳感器
P3_4=1；
Delay_Xms（100）；
AT（）；//GSM模塊初始化
P1_0=1；
//GSM初始化后，電源指示燈關閉，表示進入監控狀態
//循環掃描I/O口，檢測是否有報警信號
while（1）
{
……
}
}
4 結論
本文所介紹的系統通過煙霧傳感器、門磁傳感器、激光光柵、單片機系統等完成現場數據采集和分析的過程，一旦接收到報警信號，將通過系統中的GSM模塊發送報警短信到用戶手機，并可撥打提前設置好的手機號碼。當系統被盜時，內置的振動傳感器將檢測到信號，單片機同時控制GSM模塊不斷發送信號，便于警方找到系統。經使用證明，該系統的抗干擾能力強、誤判率低，并且性能可靠。
參考文獻
[1] 仵博，劉興東，吳敏.基于STC89的GSM汽車報警器的設計與實現[J].微計算機信息，2007，23（6）：261-263.
[2] 吳青，仵博.基于TC35i的GSM報警器的設計與實現[J].微計算機信息，2009，25（1-2）：306-307，303.
[3] 惲新星.基于激光光柵和GSM的電力變壓器防盜系統[J].電子技術應用，2008，34（11）：122-125.
[4] 魯昌華，喬永偉，蔣薇薇.基于GSM無線防盜報警系統的研制[J].電子測量與儀器學報，2006，20（1）：45-47.