基于单片机和GSM模块的红外防盗报警系统

潘学文　王增荣　陈明武



基于单片机和GSM模块的红外防盗报警系统

潘学文王增荣陈明武

（湖南科技学院 电子与信息工程学院，湖南 永州 425199）

针对传统的安防措施无法及时将报警信息实现远程无线传送，文章利用单片机和GSM模块构建的防盗报警系统可将报警信息及时有效的通过发送短信息传送出去。系统使用红外热释电模块作为传感器，当有人闯入设防区时，单片机控制系统将驱动GSM模块发送报警短信息至特定手机，实现远程报警。该系统电路结构紧凑，实用价值高，在智能家庭防盗等领域有较好的应用前景。

单片机；GSM模块；热释电传感器；防盗报警；

1　引　言

传统的防盗系统一般是在现场进行声光报警或者通过有线传输至某一个控制室实现报警，以声光报警引起人的注意。如果当时人不在现场的时候，却没有办法及时知晓报警信号，因此这种报警方式有一定的局限性[1]。进入21世纪，随着经济和科学技术的发展，人们家庭安全意识的增强，对家庭安防措施提出了新的期望和更高的要求，希望能随时掌握家里财产的安全情况。近年来，信息技术和互联网迅速发展，促进了防盗技术的进步，使得实时远程无线报警成为可能，各种新型的家庭防盗系统如雨后春笋般出现[2,3]。

单片机由于具有系统结构简单、处理功能强、速度快、低功耗等特点，在工业控制领域使用非常广泛[4]。红外热释电模块能够在一定距离范围内感知人体是否闯入设防区域，并向控制系统发出相应信号[5]。GSM网络是现代通信系统非常成熟的网络，系统集中了现代通信中的各种通信技术，如信源编码、信道编码、均衡、数字调制等技术，对数据传输的正确性、安全性和可靠性有很好的保证[2]。文章利用单片机作为控制芯片，结合红外热释电模块和GSM网络的优点，开发出一套防盗报警系统。

2　系统整体设计

本系统的组成如图1所示。该系统结构组成为人体感应模块、单片机控制系统、GSM短信模块、用户终端。人体感应模块主要包括热释电红外传感器和安装在门、窗上的门磁触点。用户终端为系统指定的手机号码，用来接收短信息。系统基本工作原理：在系统运行期间，当有人员闯入设防区域，热释电红外传感器会检测到人体辐射的红外线或者门、窗上的触点状态会发生变化，这些变化将转化为微弱的电信号，经过前置信号处理电路，将感应到的电信号进行滤波、放大、比较等处理，输出一个低电平作为中断信号传送到单片机，单片机判断是否报警，如果满足报警条件，就会发出控制信号，通过串行通信接口控制GSM短信模块给用户终端发短信息，实现远程无线报警。本设计主要包括硬件和软件设计两个部分。

图1.基于单片机和GSM模块的红外防盗报警系统组成框图

3　硬件电路设计

通过对系统的组成框图分析，确定系统各模块功能，对每个模块硬件电路进行设计，得到系统整体电路原理图如图2所示。单片机最小系统由STC89C51单片机、晶振电路、复位电路等组成，GSM模块主要由SIM900A等组成，单片机与GSM模块通过串口通信。电源模块在整个设计中起着很重要的作用，直接影响到系统的运行和性能。本系统的供电电压为直流电压5V，通过变压器、整流桥、三端稳压器7805、电阻、电容等器件自制5V直流电源进行供电[6]。人体感应模块由热释电红外传感器和门磁触点组成。为方便进行电路设计和仿真，门磁触点并没有画在电路原理图中。当人体感应模块的状态发生变化时，会感应出微弱的电信号。经过前置信号处理电路对电信号进行滤波、放大、比较，此时人体感应模块输出一个高电平，三极管Q1将导通，三极管Q1的集电极（RSD）输出低电平，RSD信号连接到单片机P2.4端口。当RSD信号为低电平时会触发单片机中断，单片机执行中断并发出指令，通过串行通信接口RS232，控制GSM短信模块给系统预先指定手机号码发短信息，同时声光报警电路中的BUZZ信号置为低电平，驱动声光报警。为方便控制系统的运行，系统设有复位按键、布防按键、撤防按键、紧急报警按键4个按键，来切换系统的工作状态。

图2.系统整体电路原理图

文章使用Protel软件对系统进行电路设计和仿真，基本能实现系统基本功能[7]。画出系统PCB电路板如图3所示。通过制作PCB板、电路组装、焊接、调试，基本能实现系统功能。系统正常开机后，按下布防按键，板子上的绿灯闪烁，当绿灯熄灭，系统就进入布防模式，热释电红外传感器此时会检测周围是否有人；按下撤防按键撤防，撤防后，热释电红外传感器不会检测，蜂鸣器不会报警；紧急报警按键，只要系统正常开机，按下此按键就会发送一条报警短信到指定手机上；系统的复位按键，按下单片机重新开机。

图3.系统PCB图

4　软件设计

硬件电路搭建好，还需要设计好软件来配合，系统才能正常工作。本系统软件主要有两大类：一是主程序（监控程序），是系统软件的关键部分，主要协调各电路模块之间有序的开展工作；二是子程序（执行软件），是模块完成相应功能的执行程序，如报警、中断、通信等，每一个子程序对应一个功能执行模块。根据系统工作原理和硬件结构，可分析出系统主程序工作流程图如图4所示。系统启动后，首先进行系统化，控制系统检测有无信号（当有人闯入设防区，热释电传感器传来脉冲信号），经过信号处理后，决定是否调用报警子程序完成报警功能，然后系统开始循环工作，继续检测有无信号。

图4.系统主程序工作流程图

5　结束语

经测试表明，本文利用单片机和GSM模块设计的红外防盗报警系统，能够在一定距离范围（7m内）内较好地对人体进行感应检测，将报警信息以短信息的形式通过GSM网络实现无线远程报警。这种防盗报警系统使得人们及时掌握家里财产安全状态，有效地防止家庭财产受侵犯，从另一方面也可以降低盗窃犯罪。该系统优点是操作简单、成本低廉、误报率低，在智能家庭防盗领域有较好的应用前景。

[1]吴政江.单片机控制红外线防盗报警器[J].电子制作,2006,(12):26-28.

[2]段荣霞,崔少辉.单片机与GSM模块通信技术的研究[J].国外电子测量技术,2012,(1):79-82.

[3]元浩名,王利,武毅等.基于单片机的GSM短信收发模块设计[J],电子测试,2012,(3):63-68.

[4]张毅刚.单片机原理及应用(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2010.

[5]唐文彦.传感器(第5版)[M].北京:机械工业出版社,2014.

[6]童诗白.模拟电子技术(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[7]王延才.电子线路CADProtel 99SE(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2015.

（责任编校：宫彦军）

2016－05－26

湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目（湘教通[2014]248号）；2015年湖南科技学院科研项目（项目编号2015XKY004）；湖南科技学院教改项目（湘科院[2014]29号）；湖南科技学院“通信工程专业综合改革试点”项目。

潘学文（1983－），男，湖南永州人，讲师，硕士研究生，研究方向为嵌入式技术。

TP391

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1673-2219（2016）10-0026-03