基于單片機(jī)和GSM模塊的紅外探測(cè)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)

胡紀(jì)平，梁 釗

（北京信息科技大學(xué)理學(xué)院， 北京 100192）

0 引言

近年來(lái)，全球移動(dòng)通信系統(tǒng) GSM（Global System for Mobile Communications）已成為我國(guó)無(wú)線通信中的第一大網(wǎng)，具有覆蓋面廣、通信傳輸可靠、保密性和通話質(zhì)量方面都較好等優(yōu)點(diǎn)，特別是傳輸?shù)木嚯x不受限制，因此現(xiàn)在許多的遠(yuǎn)程系統(tǒng)都通過(guò)GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。作為網(wǎng)絡(luò)的基本服務(wù)之一的短消息，發(fā)送一條指令只要0.1元或0.15元，非常靈活而且廉價(jià)。所以利用短消息功能可以做成傳輸各種檢測(cè)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信號(hào)和控制命令的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，能廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面。

人體溫度為 36℃～37℃，所放射的紅外線波長(zhǎng)為 9～10 μm，紅外線傳感器是一種高靈敏度探測(cè)原件，它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。

1 系統(tǒng)總體方案

本系統(tǒng)使用SIM300模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，SIM300是SIMCOM公司生產(chǎn)的支持GSM和GPRS雙模式的小尺寸和低功耗無(wú)線通信模塊SIM300支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)傳輸、短消息、傳真業(yè)務(wù)，可以工作在EGSM 900, DCS 1800, PCS 1900等3個(gè)頻率段，提供RS232全雙工數(shù)據(jù)口，使用AT指令進(jìn)行控制。系統(tǒng)在探測(cè)到外人非法進(jìn)入后，利用紅外傳感器傳來(lái)的電壓脈沖對(duì)STC 89C52單片機(jī)產(chǎn)生中斷后，單片機(jī)通過(guò)串口控制SIM300模塊發(fā)送短信息報(bào)警給用戶。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

如圖1所示，整個(gè)硬件系統(tǒng)可包括STC89C52單片機(jī)模塊、SIM300模塊、電源模塊、紅外傳感器監(jiān)控模塊和指示燈模塊。SIM300模塊連接GSM網(wǎng)絡(luò)的成功通過(guò)單片機(jī)控制的多個(gè)LED小紅燈的點(diǎn)亮來(lái)指示。SIM300需要外接SIM卡卡座，其串口與單片機(jī)的串口相連，單片機(jī)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS-232串行口使用AT命令完成對(duì)SIM300模塊的操作。單片機(jī)各串口為T(mén)TL/CMOS電平，需要轉(zhuǎn)換為RS232電平時(shí)，可用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)它們之間的電平轉(zhuǎn)換，這樣，系統(tǒng)才能正常工作。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)所用的紅外傳感器是熱釋電紅外探測(cè)器，包含熱釋電紅外傳感器和菲涅爾透鏡。當(dāng)紅外傳感器的探測(cè)區(qū)內(nèi)沒(méi)有人體移動(dòng)時(shí)，紅外傳感器感應(yīng)的只是探測(cè)區(qū)域內(nèi)的背景溫度，一旦探測(cè)區(qū)內(nèi)有人進(jìn)入時(shí)，熱釋電紅外傳感器通過(guò)菲涅爾

透鏡就可感應(yīng)出人體的溫度和背景的溫度之間的差異信號(hào)，從而產(chǎn)生變化的電信號(hào)（圖2示波器顯示的上述信號(hào)），圖3是經(jīng)過(guò)后續(xù)電路處理后的方波信號(hào)用來(lái)接入單片機(jī)STC89C52，通過(guò)中斷處理，控制SIM300模塊給用戶發(fā)出短信息。

圖2 透鏡感知的溫度差異信號(hào)變成的電信號(hào)

圖3 經(jīng)處理后的電信號(hào)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主程序流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

對(duì)RS232串口包括串口端口號(hào)、傳輸速度波特率、輸數(shù)據(jù)位、數(shù)據(jù)校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)停止位等進(jìn)行設(shè)置，從而滿足在不同環(huán)境條件下能迅速有效地接受和發(fā)送數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。單片機(jī)與SIM300模塊一般采用串行異步通信接口，通信速率可以為300，1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200， 通 常 為9600bps，采用這種RS232電纜方式進(jìn)行連接時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好。 具體程序如下。

AT指令集是實(shí)現(xiàn)通過(guò)串口對(duì)GSM模塊進(jìn)行控制的指令集合，常用的AT指令有幾十個(gè)，一般輸入為“AT+C***”。本系統(tǒng)軟件采用AT+CMGF=1設(shè)置成Text模式，主要是以純文本方式發(fā)送信息。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的紅外探測(cè)響應(yīng)時(shí)間為0.5 s，通過(guò)延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)0.5 s以下的紅外觸發(fā)信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生短信息的發(fā)送。超過(guò)0.5 s后的紅外探測(cè)脈沖信號(hào)，對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)中斷，從而改變變量time的數(shù)值，最后利用函數(shù)SEND_MESSAGE()的執(zhí)行給用戶發(fā)出短信息報(bào)警，程序如下。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完成了對(duì)紅外探測(cè)信號(hào)的采集，利用中斷產(chǎn)生的變量控制，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與SIM300模塊的串行接口通信，最后發(fā)送出短信息的整體軟件編程，實(shí)現(xiàn)了最基本的紅外探測(cè)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)

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