基于單片機和GSM模塊的紅外防盜報警系統

潘學文　王增榮　陳明武

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基于單片機和GSM模塊的紅外防盜報警系統

潘學文王增榮陳明武

（湖南科技學院 電子與信息工程學院，湖南 永州 425199）

針對傳統的安防措施無法及時將報警信息實現遠程無線傳送，文章利用單片機和GSM模塊構建的防盜報警系統可將報警信息及時有效的通過發送短信息傳送出去。系統使用紅外熱釋電模塊作為傳感器，當有人闖入設防區時，單片機控制系統將驅動GSM模塊發送報警短信息至特定手機，實現遠程報警。該系統電路結構緊湊，實用價值高，在智能家庭防盜等領域有較好的應用前景。

單片機；GSM模塊；熱釋電傳感器；防盜報警；

1　引　言

傳統的防盜系統一般是在現場進行聲光報警或者通過有線傳輸至某一個控制室實現報警，以聲光報警引起人的注意。如果當時人不在現場的時候，卻沒有辦法及時知曉報警信號，因此這種報警方式有一定的局限性[1]。進入21世紀，隨著經濟和科學技術的發展，人們家庭安全意識的增強，對家庭安防措施提出了新的期望和更高的要求，希望能隨時掌握家里財產的安全情況。近年來，信息技術和互聯網迅速發展，促進了防盜技術的進步，使得實時遠程無線報警成為可能，各種新型的家庭防盜系統如雨后春筍般出現[2,3]。

單片機由于具有系統結構簡單、處理功能強、速度快、低功耗等特點，在工業控制領域使用非常廣泛[4]。紅外熱釋電模塊能夠在一定距離范圍內感知人體是否闖入設防區域，并向控制系統發出相應信號[5]。GSM網絡是現代通信系統非常成熟的網絡，系統集中了現代通信中的各種通信技術，如信源編碼、信道編碼、均衡、數字調制等技術，對數據傳輸的正確性、安全性和可靠性有很好的保證[2]。文章利用單片機作為控制芯片，結合紅外熱釋電模塊和GSM網絡的優點，開發出一套防盜報警系統。

2　系統整體設計

本系統的組成如圖1所示。該系統結構組成為人體感應模塊、單片機控制系統、GSM短信模塊、用戶終端。人體感應模塊主要包括熱釋電紅外傳感器和安裝在門、窗上的門磁觸點。用戶終端為系統指定的手機號碼，用來接收短信息。系統基本工作原理：在系統運行期間，當有人員闖入設防區域，熱釋電紅外傳感器會檢測到人體輻射的紅外線或者門、窗上的觸點狀態會發生變化，這些變化將轉化為微弱的電信號，經過前置信號處理電路，將感應到的電信號進行濾波、放大、比較等處理，輸出一個低電平作為中斷信號傳送到單片機，單片機判斷是否報警，如果滿足報警條件，就會發出控制信號，通過串行通信接口控制GSM短信模塊給用戶終端發短信息，實現遠程無線報警。本設計主要包括硬件和軟件設計兩個部分。

圖1.基于單片機和GSM模塊的紅外防盜報警系統組成框圖

3　硬件電路設計

通過對系統的組成框圖分析，確定系統各模塊功能，對每個模塊硬件電路進行設計，得到系統整體電路原理圖如圖2所示。單片機最小系統由STC89C51單片機、晶振電路、復位電路等組成，GSM模塊主要由SIM900A等組成，單片機與GSM模塊通過串口通信。電源模塊在整個設計中起著很重要的作用，直接影響到系統的運行和性能。本系統的供電電壓為直流電壓5V，通過變壓器、整流橋、三端穩壓器7805、電阻、電容等器件自制5V直流電源進行供電[6]。人體感應模塊由熱釋電紅外傳感器和門磁觸點組成。為方便進行電路設計和仿真，門磁觸點并沒有畫在電路原理圖中。當人體感應模塊的狀態發生變化時，會感應出微弱的電信號。經過前置信號處理電路對電信號進行濾波、放大、比較，此時人體感應模塊輸出一個高電平，三極管Q1將導通，三極管Q1的集電極（RSD）輸出低電平，RSD信號連接到單片機P2.4端口。當RSD信號為低電平時會觸發單片機中斷，單片機執行中斷并發出指令，通過串行通信接口RS232，控制GSM短信模塊給系統預先指定手機號碼發短信息，同時聲光報警電路中的BUZZ信號置為低電平，驅動聲光報警。為方便控制系統的運行，系統設有復位按鍵、布防按鍵、撤防按鍵、緊急報警按鍵4個按鍵，來切換系統的工作狀態。

圖2.系統整體電路原理圖

文章使用Protel軟件對系統進行電路設計和仿真，基本能實現系統基本功能[7]。畫出系統PCB電路板如圖3所示。通過制作PCB板、電路組裝、焊接、調試，基本能實現系統功能。系統正常開機后，按下布防按鍵，板子上的綠燈閃爍，當綠燈熄滅，系統就進入布防模式，熱釋電紅外傳感器此時會檢測周圍是否有人；按下撤防按鍵撤防，撤防后，熱釋電紅外傳感器不會檢測，蜂鳴器不會報警；緊急報警按鍵，只要系統正常開機，按下此按鍵就會發送一條報警短信到指定手機上；系統的復位按鍵，按下單片機重新開機。

圖3.系統PCB圖

4　軟件設計

硬件電路搭建好，還需要設計好軟件來配合，系統才能正常工作。本系統軟件主要有兩大類：一是主程序（監控程序），是系統軟件的關鍵部分，主要協調各電路模塊之間有序的開展工作；二是子程序（執行軟件），是模塊完成相應功能的執行程序，如報警、中斷、通信等，每一個子程序對應一個功能執行模塊。根據系統工作原理和硬件結構，可分析出系統主程序工作流程圖如圖4所示。系統啟動后，首先進行系統化，控制系統檢測有無信號（當有人闖入設防區，熱釋電傳感器傳來脈沖信號），經過信號處理后，決定是否調用報警子程序完成報警功能，然后系統開始循環工作，繼續檢測有無信號。

圖4.系統主程序工作流程圖

5　結束語

經測試表明，本文利用單片機和GSM模塊設計的紅外防盜報警系統，能夠在一定距離范圍（7m內）內較好地對人體進行感應檢測，將報警信息以短信息的形式通過GSM網絡實現無線遠程報警。這種防盜報警系統使得人們及時掌握家里財產安全狀態，有效地防止家庭財產受侵犯，從另一方面也可以降低盜竊犯罪。該系統優點是操作簡單、成本低廉、誤報率低，在智能家庭防盜領域有較好的應用前景。

[1]吳政江.單片機控制紅外線防盜報警器[J].電子制作,2006,(12):26-28.

[2]段榮霞,崔少輝.單片機與GSM模塊通信技術的研究[J].國外電子測量技術,2012,(1):79-82.

[3]元浩名,王利,武毅等.基于單片機的GSM短信收發模塊設計[J],電子測試,2012,(3):63-68.

[4]張毅剛.單片機原理及應用(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2010.

[5]唐文彥.傳感器(第5版)[M].北京:機械工業出版社,2014.

[6]童詩白.模擬電子技術(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[7]王延才.電子線路CADProtel 99SE(第2版)[M].北京:機械工業出版社,2015.

（責任編校：宮彥軍）

2016－05－26

湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目（湘教通[2014]248號）；2015年湖南科技學院科研項目（項目編號2015XKY004）；湖南科技學院教改項目（湘科院[2014]29號）；湖南科技學院“通信工程專業綜合改革試點”項目。

潘學文（1983－），男，湖南永州人，講師，碩士研究生，研究方向為嵌入式技術。

TP391

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1673-2219（2016）10-0026-03