基于GSM短信的家庭防盗报警系统设计

摘要：为提高家庭住所的安全性，文章设计了一种基于GSM短信模块的家庭防盗系统。该系统包括传感器模块、控制模块和GSM模块3个主要部分。传感器模块包含红外传感器和电磁传感器，对陌生人的入侵进行检查，控制模块STM32F103C8T6单片机负责接收传感器模块的信号，并判断是否触发报警条件。一旦报警条件满足，控制模块将通过GSM模块发送报警短信给用户，同时该系统还具备布防和撤防模式，以区分家庭主人和外来者，可提高系统的准确性和灵活性。

关键词：GSM；传感器；家庭安防

中图分类号：TP36 文献标志码：A

0 引言

在当今社会，随着科技的迅速发展和人们生活水平的不断提高，家庭安全问题日益受到广泛关注。传统的防盗措施，如安装防盗门、窗栅等，虽然在一定程度上提高了住宅的安全性，但面对复杂多变的安全威胁，这些措施显得略为单一且被动［1］。

在此背景下，家庭安防系统在不断地进步完善，正朝着智能化的方向发展［2］。作为现代化的家庭安防系统，须要具备稳定性好、容量大、功耗低、成本低以及易扩展等特点，才能满足人们的家庭安全防护需求［3］。因此，设计并实现一个基于GSM短信的家庭防盗报警系统，成为现代智能家居安全领域的一个重要研究方向。GSM作为一种成熟的全球移动通信标准，以其广泛的网络覆盖、高可靠性和成本效率，为远程通信奠定了坚实的基础。

本文设计的防盗报警系统具有很好的安全保密性，并且方便用户使用。用户离家时，可通过按键模块将防盗系统设为布防模式，此时传感器模块、GSM通信模块均处于工作状态；传感器不断检测相关数据信息，控制单元分析相关数据，超出限值标准时发送短信给用户。用户回家时，通过按键模块将防盗系统设为撤防模式。该系统整体设计简单有效、操作方便、投入成本低，为家庭防盗提供了直观、高效、可靠的保障。

1 系统硬件方案设计

1.1 系统总体结构

本系统主要由STM32F103C8T6单片机、电磁传感器、红外传感器、红外遥控模块、GSM模块、显示模块以及声光报警器构成。具体的防盗报警系统a526f1f88d262125507379a8878d8ae3硬件如图1所示。

系统通电后，STM32F103C8T6单片机首先进行自我检测和初始化，配置各外设接口，包括GSM模块的初始化，设置短信发送参数，并检查所有传感器是否正常工作。当有人进入探测区域时，由于人体红外辐射的热图样变化，会导致热释电元件之间产生微小的温度差，进而产生电信号。这个电信号经过放大和处理后，会被送到STM32F103C8T6单片机，触发报警机制。当门窗关闭时，磁铁与磁性传感器紧密相连，传感器内部的簧片触点因为磁力作用保持闭合状态，形成一个闭合回路。一旦门窗被打开，磁铁与传感器分离，磁力减弱，簧片触点在弹簧作用下分开，电路断开，产生一个状态改变的信号。这个信号被送到STM32F103C8T6单片机，单片机判断为门窗异常开启，随即启动报警程序。本系统采用的无线传输方式既能高效率地传输数据又能保证数据的完整性［4］。

1.2 STM32F103C8T6单片机

STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器，既能直接使用寄存器进行编程，也可根据官方库文件进行编程［5］。工作电压为2.0～3.6 V，工作温度通常是-40～85 ℃，适合在多种环境条件下应用。该单片机有64 kB的Flash存储器和SRAM存储器，这些存储空间足以满足大多数应用程序的需求，确保系统在运行时能够稳定、快速地处理各种数据。同时，该单片机拥有丰富的接口资源，包括多个通用输入/输出引脚、定时器、串行外设接口、模数转换器等，并支持UART、SPI、I2C等多种通信协议，便于与其他模块集成与通信。

1.3 红外热释电传感器

红外热释电感应传感器模块HC-SR501是一款基于红外线技术的自动控制模块，由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器3部分组成，能感应37 ℃人体发出的红外光［6］。当有人进入其感应范围时，模块输出高电平信号；当人离开感应范围时，模块不会立即切换到低电平，而是有一个延时后再输出低电平信号，这有助于避免因人员短暂离开而引发的误操作。

1.4 电磁传感器

电磁传感器具有灵敏度高、响应速度快、耐用性好等优点［7］。该模块采用了干簧管作为主要元件，当永久磁铁或线圈移开时，簧片失去磁性，靠本身的弹性而分开。电磁传感器可以用来探测门、窗等是否被非法打开或移动，配合其他智能安防产品来防止危险或非法入侵［8］。

1.5 红外遥控传感器

HX1838模块接收到红外信号后，会解码并以数字信号的形式输出。模块内置的滤波功能能够有效去除环境中的杂散红外信号和噪声。该模块能够接收NEC通信协议的红外信号。NEC协议是一种广泛应用的红外通信协议，采用脉宽调制PWM技术，通过不同长度的脉冲串来编码数据位和地址位［9］。将HX1838模块的输出引脚直接连接到STM32F103C8T6的任意一个具有中断功能的数字输入引脚上，便于信号的进一步处理和控制逻辑的实现。

1.6 OLED显示模块

OLED显示模块与STM32F103C8T6单片机的连接可以通过不同的通信接口实现，主要包括I2C、SPI和并行接口。本系统采用I2C接口连接方式：将OLED模块的SCL引脚连接到STM32F103C8T6的I2C时钟引脚，SDA引脚连接到STM32F103C8T6的I2C数据引脚。在OLED模块开始显示任何内容之前，STM32F103C8T6须要通过选定的接口发送一系列初始化命令给该模块，这些命令包括设置显示的大 小、方向、亮度、时序等。接着，STM32F103C8T6发送实际的显示数据，这些数据被OLED模块解释为像素点的亮度信息，进而控制每个像素的发光强度，形成所需的图像或文字。

1.7 按键模块

在基于GSM短信的家庭防盗报警系统中，按键模块通常用来设置系统的工作模式，如布防模式、撤防模式以及紧急报警功能模式。每个按键的一端连接到STM32F103C8T6的I/O引脚，另一侧通过上拉电阻连接到GND，这样在按键未被按下时，I/O引脚读到的是高电平，按下时读到低电平。系统通过中断服务程序定期检查通用I/O的电平状态，当按键按下导致电平变化时触发中断，进而执行相应的处理函数。

2 系统软件设计

系统上电后，单片机执行内部的硬件和软件初始化，包括设置时钟频率、通用输入/输出配置、中断系统、显示模块等。GSM模块初始化，通过串口发送AT指令完成网络注册，并配置短信中心号码，确保短信发送功能可用。单片机定期查询或通过中断方式接收红外传感器和霍尔传感器数据，并根据传感器的返回数据判断是否有异常情况发生。一旦检测到异常触发中断，单片机通过串口向GSM模块发送指令，准备发送报警短信。GSM模块响应指令，通过移动网络建立连接至短信服务中心，并发送预设的报警短信内容，如“防盗报警”或“紧急报警”至预先设定的用户手机。同时，OLED显示模块实时显示系统状态，如当前模式（布防/撤防）、传感器状态、网络连接情况等。系统总流程如图2所示。

3 系统测试

3.1 布防功能测试

系统接通电源后开始启动初始化流程。OLED屏幕首先会显示系统的当前工作状态以及红外传感器和霍尔传感器的初始状态，便于用户直观了解系统是否准备就绪。GSM模块开始搜索并尝试连接到GSM网络。一旦成功连接，通常通过一个绿灯常亮来指示系统已准备好进行远程通信，这意味着报警信息可以通过短信形式发送给预设的接收者。初始化完成后，系统默认设置为撤防模式，在此模式下，即使传感器触发也不会引起报警，这是为了方便用户正常进出而不触发误报。其次，用户通过特定布防按键将系统切换到布防状态。

3.2 紧急报警功能测试

撤防模式下，当室内出现紧急情况时，用户可以立即手动按下紧急报警按钮。当紧急报警按键被按下后，会生成一个电信号到微控制器，控制器通过不断扫描或中断方式监测这个电信号的变化。一旦检测到紧急信号，立即执行预设的紧急报警处理程序，蜂鸣器控制电路被启动，同时微控制器通过串口发送指令到GSM模块，发送紧急报警短信，内容为“紧急报警”。通过这样的设计，即使在撤防模式下，系统也能确保用户在最需要帮助的时候能够迅速响应。

4 结语

本文介绍了一种以STM32F103C8T6单片机为控制基础的家庭防盗报警系统。该系统设计了布防、撤防、手动报警3种工作模式，使得用户可以根据实际情况灵活选择应对策略。这种基于GSM短信的防盗系统通过将传统安防技术与现代通信技术巧妙融合，为家庭安全防护提供了一道有力的防线。

参考文献

［1］余金永，钟祥.基于单片机的家庭防盗报警系统的设计分析［J］.中国新通信，2023（19）：48-50.

［2］张玮伟.基于ZigBee的家庭防盗系统的设计与实现［J］.信息与电脑（理论版），2022（2）：208-210，247.

［3］初旭.基于无线传感器网络的家庭安防系统研究与开发［D］.长春：吉林大学，2015.

［4］张海生，涂婧璐，郭毅，等.基于ZigBee技术的家用安防系统的设计［J］.电脑知识与技术，2012（34）：8329-8331.

［5］张玲，杨仁桓.一个基于STM32单片机的实验室智能安防系统的设计与测试［J］.电脑知识与技术，2024（8）：60-63.

［6］崔孟豪，常新峰.基于51单片机的防火防盗系统的设计与实现［J］.物联网技术，2022（3）：77-79，82.

［7］李博，宫迎娇，张元良.基于霍尔传感器的汽车天窗防夹系统设计［J］.仪表技术与传感器，2023（5）：64-69.

［8］冼进，冼允廷.基于STM32的智能家居安防系统设计［J］.信息技术，2024（3）：49-55.

［9］颜良，王永建，陈巍.FPGA的RC-6红外遥控多种协议解码设计［J］.单片机与嵌入式系统应用，2021（6）：78-80.

Design of home burglary alarm system based on GSM SMS

Abstract： To enhance the security of residential premises， this paper designs a home burglary prevention system based on GSM SMS module， which includes three main parts： the sensor module， the control module， and the GSM module. The sensor module includes infrared sensors and electromagnetic sensors to check for intrusion by strangers. The control module， an STM32F103C8T6 microcontroller， receives signals from the sensor module and determines whether to trigger an alarm condition. Once the alarm condition is met， the control module will send an alarm SMS to the user via the GSM module. Additionally， the system has an armed and disarmed mode to distinguish between the homeowner and outsiders， which can improve the system’s accuracy and flexibility.

Key words： GSM; sensor; home security