基于GSM短信模块的家庭防盗报警电路的设计

蔡晓艳，田 凯，王照平

(黄河科技学院 信息工程学院，郑州 450063)

基于GSM短信模块的家庭防盗报警电路的设计

蔡晓艳，田 凯，王照平

(黄河科技学院 信息工程学院，郑州 450063)

介绍了基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统，阐述了系统硬件和软件的整体设计方案、器件选型、单元电路设计及整体电路连接。系统以STC公司生产的低功耗单片机STC12LE5A60S2为处理器，以SIMCOM公司的SIM900A模块作为无线通信模块，并通过红外感应模块和微波传感器模块监测入侵信号，当两个模块同时监测到入侵信号时，系统通过短信向外界报警，实现了远程报警功能。通过测试证明，该系统性能可靠、成本低，可广泛应用于现代住宅中。

单片机；全球移动通信系统；双鉴；远程报警

随着社会经济的发展，信息化程度的不断提高，人们对生活质量的要求也相应提高，对住宅的防火、防盗以及对家用电器进行远程通/断电的需求日益提升，各种智能远程监控报警系统应运而生[1-2]。同时，手机已成为现代人们生活的必需品，并且GSM技术已成熟，应用于安防报警器的GSM短信遥控模块成本逐渐降低[3]。为此，本文设计了一种基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统。该系统可通过短信向外界报警，克服了因电话线被恶意剪断而失去报警功能的问题，对于保障居民的生命财产安全有着重要的价值。

1 系统结构

该系统采用红外探测和微波探测的双鉴探测模块,并基于GSM模块通过手机进行远程的自动发送短信。这种探测方法将两种探测技术结合起来，以“相与”的关系来触发报警装置，即只有两种探测器同时在短暂时间内都探测到入侵目标时，才发出报警信号。该系统还可以支持添加其他传感器作为安防报警系统探测部分的扩展功能。系统结构如图1所示。

图1 系统结构图

1.1 前端探测模块

1.1.1 红外感应模块

被动红外探测报警装置是目前应用较多的空间移动报警器，主要适用于室内整个空间的安全防范。该类装置的核心部件是热释电红外传感器(PIR)和菲涅尔(Fresnel)透镜[4]。本设计选用的是人体红外感应模块HC-SR501，包含了信号的放大电路和比较电路，其三个引脚依次用来接5 V电源、电平输出、接地。当红外探头检测到人体出现在其检测区域，第2个引脚将输出3.3 V的高电平，否则输出0 V的低电平。HC-SR501红外感应模块的感应距离为0～5 m左右，角度小于等于110°圆锥角的区域，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

1.1.2 微波传感器

微波传感器是利用微波的多普勒效应。多普勒效应是当发射信号与接收者之间存在相对运动时，接收到的信号的频率(或相位)将发生变化[5-6]。本设计选用微波多普勒传感器HB200A应用多普勒雷达定理传送低功率微波信号并接收物体反射回来的能量。该模块感应人体最远可达30 m，近距离时的探测角度达到180°。模块供电电压为3.5～12 V，并且带有自动休眠功能。该模块的感应灵敏度和触发时间可通过电位器调节，使用非常方便。

1.2 主机控制模块

系统主要由GSM模块搭配单片机STC12LE 5A60S2作为控制主机。控制方式为通过手机控制，对已授权手机通过特殊短信命令控制、未授权的手机通过带密码的短信命令控制。报警信息以英文短信GSM方式向1～8部手机传送。

1.2.1 CPU模块

系统选用STC公司生产的低功耗单片机STC12LE5A60S2，工作电压为3.3 V，与MCS-51系列单片机指令完全兼容，拥有64 kB的程序存储器和1 280字节RAM，且该单片机是新一代单时钟/机器周期(1T) ，处理速度是传统51单片机的8～12倍[7-8]，完全能满足单片机系统的软件设计要求。

1.2.2 GSM模块

本设计中的GSM模块选用SIM900A模块。SIM900A模块是由SIMCOM公司推出的新一代无线通信GSM/GPRS模块，可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的短信服务。模块的工作电压为3.2～4.8 V，工作频段为EGSM 900 MHz和DCS 1 800 MHz[9]。SIM900A内嵌TCP/IP协议，扩展的TCP/IP AT命令让用户能够容易地使用TCP/IP协议，而且在数据传输方面应用广泛[10]。单片机STC12LE5A60S2与GSM模块SIM900A一般采用串行异步通信接口，GSM MODEM的TXD、RXD分别为发送、接收端，与单片机的P3.0、P3.1连接，组成串口通信。

1.2.3 SIM卡电路

SIM900A需要外接SIM卡卡座，其串口和单片机的串口相连。SIM卡电路如图2所示。

图2 SIM卡电路图

1.3 电源模块

由于STC12LE5A60S2的工作电压为3.3 V, 而SIM900A模块电源电压范围为3.2～4.8 V，推荐电压为4 V,与单片机的电压不同，因此，电源模块分两部分，一部分是利用三端稳压器LM1117-3.3将USB接口的5 V电压稳到3.3 V供单片机使用；另一部分电源模块选用Micrel公司的MIC29302作为SIM900A模块的电源转换芯片，该芯片输出电压为4 V，最大输出电流为3 A，能够满足SIM900A的需求[11]。电源电路如图3所示。

图3 电源电路

2 系统软件

SIM900模块是数据传输部分的重要组成部分，STC12LE5A60S2是通过AT指令集对SIM900进行设置和操作的。系统上电进行GSM模块初始化中，先要控制SIM900模块开机，SIM900模块通过把PWRKEY信号拉低一段时间再释放来开机。SIM900模块开机后，STC12LE5A60S2要通过USART发送“AT<回车>”与SIM900模块进行波特率同步，完成后将发送指令查询并等待SIM卡注册成功。注册成功后设置SIM900为允许进SLEEP模式。随后，设置短信传输模式。短信模式先要设置为发送text模式和接收短信的号码。当有警情出现时，将存在存储器中的数据读出，并编辑成短信发送到指定号码上。系统软件流程如图4所示。

图4 软件流程图

3 结束语

本文所设计的基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统，在有异常情况出现时，系统可以迅速报警，并将编写好的特定英文短信息发送到初始设定的手机号码上，可以实现对家庭安全防范的远程控制。经测试，在水平距离5 m、垂直距离2.5 m的区域，监控效果最佳。该系统技术成熟、成本低、操作简单、扩展性好、维护容易、使用方便，具有一定的实用价值。

[1]申利民，刘冬香.基于GSM智能家居控制系统的设计[J].传感器世界，2011,17(1)：32.

[2]卞建勇，杨润丰，杨洋，等.基于ATmegal6的GSM家居安防报警器[J].现代电子技术，2011,34(16)：17.

[3]杨润丰,卞建勇，杨洋，等.基于ATmaga16的红外微波双鉴GSM报警器[J].微计算机信息，2011,27(7):34.

[4]赵志亮，刘斌胜. 基于传感器技术的探测报警装置浅析[J]. 山西科技，2010,25(3):71.

[5]谭毅.多普勒效应的仿真研究[J].实验室科学,2012，15(4):93-94.

[6]张占龙，杨霁，熊兰，等.基于微波感应技术的语音报警器[J].电力系统自动化,2006,30(17):94.

[7]黄文辉，柳泽荣，黄鹏元. 公交车-公交车站一体化语音播报系统[J].电子世界，2013(12)：79.

[8]袁云，马建设，董朝喜，等. 基于NI-LabVIEW环境的VCM特性参数测控系统[J].电子设计工程，2013,21(21)：2.

[9]荆世勇，周景龙，刘明鑫，等.基于SIM900A和LPC2378无线数据传输系统设计[J].电子科技，2012,25(11)：67.

[10]SIM Technology.SIM900_HD_CN_V1.01[M/OL].(2010-04-13)[2012-02-01].http://www. sim.com/wm.

[11]王铁流，冯正乾，周尚，等.基于SIM900的无线远程海洋监测终端机的设计[J].电子测量技术，2012,35(12)：109.

Design of Burglar Alarm Systems in Home Basingon the SMS Module of GSM

CAI Xiaoyan，TIAN Kai, WANG Zhaoping

(College of Information Engineering，Huanghe Science and Technology College，Zhengzhou 450063，China)

This paper introduces the burglar alarm systems in home basing on the SMS module of GSM. The design of hardware and software, the choice of components, and the design of unit circuits and the circuit connection of the system are described. The system used on STC company production of low-power microcontroller STC12LE5A60S2 as the processor,SIMCOM SIM900A module as a wireless co mmunication module, and through infrared sensing module and microwave sensor module invasion of signal monitoring, when the two modules to detect intrusion signals at the same time, by SMS alarm to the outside world and realize the remote alarm functions. Finally，practice has proved that the system is reliable and low cost,which can be widely used in modem houses．

single chip microcomputer; google system for mobile communication; dual sensing; remote alarm

2014-05-04；修改日期: 2014-06-16

郑州市重点实验室建设基金资助项目；黄河科技学院教改基金资助项目(JG2014014)。

蔡晓艳(1978-)，女，学士，讲师，研究方向：电子信息技术。

TN

Bdoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.007