關(guān)于無線智能報警系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用研究

唐舜君

摘要：為了對一些重要場所進(jìn)行安全防范，文章在單片機(jī)基礎(chǔ)上對紅外無線智能報警系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，系統(tǒng)包含GsM模塊、單片機(jī)、無線通信模塊、電源模塊、串行接口及執(zhí)行器等部分構(gòu)成。布置在場所的探測器對前端信號進(jìn)行采集，并對信息進(jìn)行分析處理，通過單片機(jī)控制報警信息的發(fā)送，系統(tǒng)應(yīng)用效果較好n

關(guān)鍵詞：無線通信；報警系統(tǒng)；設(shè)計；智能

對于智能無線防盜系統(tǒng)而言，其主要應(yīng)用于銀行、博物館、車庫、辦公室及家庭等場所，融合了網(wǎng)絡(luò)通信、防盜、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)及房屋等。無線智能防盜報警系統(tǒng)是一個多功能技術(shù)系統(tǒng)，包含場所的綜合布線、安全防范及系統(tǒng)設(shè)計等。無線智能報警器內(nèi)包含的內(nèi)容較多，聯(lián)網(wǎng)形式主要有電話、總線制及以太網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)中，采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，解決了有線傳輸布線的麻煩，在GSM通模塊構(gòu)建、串口通信芯片MAX232電路設(shè)計、無線報警器與PT2262/2272編解碼集成電路互動中，電路主要器件為無線數(shù)據(jù)通信模塊TC35，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信模塊的報警收發(fā)控制。本文針對無線智能報警系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用進(jìn)行分析，提高人們生產(chǎn)生活場所的安全防范。

1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)概述

無線智能紅外報警系統(tǒng)在設(shè)計中，對硬件和軟件方面都有比較高的要求，因此，在硬件和軟件設(shè)計中，要根據(jù)實(shí)際需求來設(shè)計。

系統(tǒng)工作中，通過鍵盤將用戶個人SIM卡號輸入到設(shè)備數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，然后對紅外無線報警器利用報警信號檢測電路檢測，看是否存在報警信號，根據(jù)檢測結(jié)果，單片機(jī)將控制信號發(fā)出，單片機(jī)發(fā)出的控制信號被通訊模塊TC35收到，然后確定是否發(fā)送短信報警信息。硬件電路設(shè)計中，該系統(tǒng)中配備兩個單片機(jī)芯片：MCU1和MCU2，實(shí)現(xiàn)對sIM卡號數(shù)據(jù)輸入、無線報警系統(tǒng)顯示、紅外無線報警信號檢測及無線報警短信發(fā)送等協(xié)調(diào)控制。所采用單片機(jī)編程語言為C51；采用8位液晶顯示方式；電源及功率為通訊模塊12 V/2 A直流電源；串行口通訊頻率9 600 bit/s；主控板輸入直流電為5V/0.3 A。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1單片機(jī)與通訊模塊連接設(shè)計

該系統(tǒng)中采用TC35 GSM模塊。TC35支持中文短信息，并對對高度集成的GSM模塊也支持，能夠?qū)?shù)據(jù)及語音信號進(jìn)行傳輸，利用接口連接器可以和SIM卡讀卡器連接，采用天線連接器與天線進(jìn)行連接。在AT命令下，TC35中數(shù)據(jù)接口可以實(shí)現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)與指令，該接口對SMS支持兩種格式，分為PDU格式和Text格式，通過關(guān)斷信號或AT命令方式，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障恢復(fù)及重啟。在通信模塊TC35與89C51連接電路中，單片機(jī)89C51和串口芯片MAX232A連接是通過通信模塊TC35的串口端實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)89C51利用RXD和TXD完成通訊模塊對信息的收發(fā)控制。

2.2MCUl與MCU2電路設(shè)計

將單片機(jī)MCUI地P00-P05口分別和單片機(jī)MCU2的第P10-P15口連接。該系統(tǒng)中，單片機(jī)MCUl完成無線電報警信號的接收工作：MCU2主要負(fù)責(zé)對TC35模塊接收短消息，對顯示模塊、輸入模塊進(jìn)行控制，以及在EEPROM中存儲有用數(shù)據(jù)。

2.3檢測報警信號電路設(shè)計

基于CMOS工藝制造了PT2262/2272編碼器電路，該電路具有低價位、低功耗、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，最多擁有12位三態(tài)地址端管腳，經(jīng)過隨機(jī)組合，能夠提供的地址碼數(shù)高達(dá)531 441個；而PT2272最多擁有6位數(shù)據(jù)段澆灌，從17腳串行可以輸出設(shè)定的數(shù)據(jù)碼與地址碼，在無線遙控發(fā)射電路中應(yīng)用比較多。PT2262運(yùn)行中，如果發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下，則其不通電，17腳為低電平，高頻發(fā)射電路為非工作狀態(tài)，將開關(guān)打開以后，PT2262通電，第17腳對串行數(shù)據(jù)信號進(jìn)行調(diào)制并輸出，高頻發(fā)射電路發(fā)出振幅相同的高頻信號，17腳此時為高電平；高頻發(fā)射電路振蕩停止后，17腳恢復(fù)低電平，由此可見，高頻發(fā)射電路受17腳輸出的數(shù)字信號控制，實(shí)現(xiàn)對高頻電路的ASK控制。在檢測報警信號電路中，單片機(jī)89C51的第P10-P15口分別和編碼芯片2262的6個數(shù)據(jù)線連接，通過撥碼器編碼芯片2262對無線接收模塊的地址碼進(jìn)行設(shè)定，對編碼芯片2262發(fā)送的報警信號，先進(jìn)行解碼，然后將解碼后的數(shù)據(jù)傳送到解碼芯片2272。

2.4發(fā)射總電路與接收電路設(shè)計

該系統(tǒng)中，應(yīng)用DF無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，對該模塊使用中，為了實(shí)現(xiàn)簡單連接，要與專用編碼芯片配合使用，如與PT2262/2272配合，這樣傳輸?shù)木嚯x就會更加理想，通常能夠達(dá)到0.6 km以上。發(fā)射模塊與接收模塊之間利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，兩部分的地址碼相同，其內(nèi)部均安裝有撥碼器。

2.5單片機(jī)與鍵盤、顯示模塊連接電路設(shè)計

系統(tǒng)中，鍵盤模塊和顯示模塊的設(shè)計能夠使操作更加的簡單快捷。鍵盤接口和單片機(jī)89C51的第P23-P27口連接：T1，WR，RD對鍵盤的輸入進(jìn)行控制；顯示模塊D0--D7腳和單片機(jī)89C51～P00-P07F]連接，對顯示模塊的RS，Rw及E使能端利用第P20-P22VI進(jìn)行控制。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1MCU系統(tǒng)軟件設(shè)計

單片機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸中，主要利用軌道是串行口，對串行口使用之前，要先對程序進(jìn)行初始化。為了確保通訊模塊TC35能夠順利進(jìn)行通訊，必須要將TC35通訊模塊與串行口的波特率設(shè)置為相同，按照串行口的工作特性，及其在定時器和工作方式方面的選擇，可對串行口進(jìn)行設(shè)定。MCU串口通信器功能及工作流程如圖1所示。

在整個系統(tǒng)設(shè)計中，MCU是系統(tǒng)設(shè)計最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，由于在系統(tǒng)應(yīng)用中，對現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)要求報警系統(tǒng)實(shí)時不斷地刷新，從而實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控目標(biāo)的及時準(zhǔn)確監(jiān)控。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，為了使MCU的使用效率、及時性及相應(yīng)特性得到提升，可以在MCU的中斷服務(wù)子程序內(nèi)放入短信息模塊。

3.2智能報警程序設(shè)計

該報警系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，如果報警檢測器對監(jiān)測環(huán)境中發(fā)現(xiàn)存在需要報警的信號時，也就是出現(xiàn)異常隋況時，此時單片機(jī)MCu會以某種特定的方式向戶主反應(yīng)該異常情況，單片機(jī)發(fā)送報警短信是需要一定條件的，需要在一定的要求下才能發(fā)送，也與國際上相關(guān)通信協(xié)議相符。如果微控制器檢測輸入的狀態(tài)存在異常時，用戶手機(jī)會收到單片機(jī)發(fā)送來的短信息，并且該信息具有一定的格式，也就是說每次發(fā)送的指令都有一定的規(guī)格，主要原因在于能夠讓收發(fā)雙方對指令都能解釋，因此要符合相關(guān)通信協(xié)議。所以對收發(fā)短信進(jìn)行特定編碼，該系統(tǒng)中對短信編碼采用PDu模式。

在對短信息發(fā)送過程中，對所發(fā)內(nèi)容采用PDu編碼模式進(jìn)行相應(yīng)編碼，在進(jìn)行編碼以后，系統(tǒng)準(zhǔn)備SMS服務(wù)中心號碼、發(fā)送目標(biāo)號碼及發(fā)送時間，然后按照PDU格式將編碼后的短信息發(fā)送出去。從該系統(tǒng)的硬件設(shè)計中可以看出，單片機(jī)對檢測到的報警輸入端口狀態(tài)決定了報警信號能否發(fā)送出去。報警信號發(fā)送的方案通常包含3種：電話、語音及短信息。該系統(tǒng)應(yīng)用短信息報警方案。

4.結(jié)語

該無線智能報警系統(tǒng)中，利用紅外線報警器及GSM模塊發(fā)送短信息，結(jié)合了實(shí)時短信發(fā)送功能和報警功能，實(shí)現(xiàn)了對異常隋況的及時報警。與以前的普通防盜系統(tǒng)方便，該無線智能紅外報警系統(tǒng)不管是從科技含量方面，還是防盜作用方面都有了明顯的提升，并且系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性都比較高。

該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，與其他系統(tǒng)相比，具有兩方面的明顯優(yōu)勢：一方面，系統(tǒng)的擴(kuò)展性較好，兼容性強(qiáng)，能夠適應(yīng)多種環(huán)境下的應(yīng)用；另一方面，該系統(tǒng)在諸多場合環(huán)境中都可利用，如在銀行、工廠、辦公室、博物館、車庫及家庭中都等，只需要根據(jù)不同的場合進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整，即可滿足特定場合的使用。該系統(tǒng)通訊采用無線的方式，與有線傳輸相比，無線傳輸不需要布線，省去了布線的工作，且系統(tǒng)響應(yīng)速度較快，能夠及時將報警信息發(fā)送到用戶手機(jī)上，對已有資源能夠較好地利用，同時該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)相對簡單，使用方便，且價格較低，因此在實(shí)際應(yīng)用中，市場潛力非常大，實(shí)用價值較高。