家居安防無線監(jiān)控報警系統(tǒng)

發(fā)布時間：2009-4-2 21:46 發(fā)布者：虞美人

本文介紹了一種家居安防無線監(jiān)控報警系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計方法，它以SM89516A單片機為核心，通過控制由解碼芯片PT2272、射頻接收模塊組成的接收電路，對感應(yīng)器采集到的報警信息（煙、火、盜竊等信息）進行處理，通過控制TC35模塊以GSM短消息的方式實現(xiàn)合法用戶手機與監(jiān)控報警系統(tǒng)之間的指令與數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。該報警器具有現(xiàn)場警笛報警和無線報警功能。本文闡述了無線監(jiān)控報警系統(tǒng)的工作原理、總體設(shè)計方案，并對系統(tǒng)內(nèi)各模塊進行了分析與設(shè)計。該系統(tǒng)具有實時性、可靠性高、安裝、維護及操作簡單等優(yōu)點。

引言

隨著社會的發(fā)展，生活條件的改善，人們對安全問題越來越關(guān)注了，尤其是在家居安全方面。入室盜竊、煤氣泄漏、火災(zāi)發(fā)生等情況時有發(fā)生，在家里安裝安全報警裝置是家庭安全保障發(fā)展的趨勢。本文研究一種家庭安全監(jiān)控報警系統(tǒng)，系統(tǒng)的核心是單片機，由它監(jiān)控處理各種警情，對感應(yīng)器采集到的報警信息采用兩種報警方式,即聲光報警和短消息報警。報警設(shè)備在實現(xiàn)就地報警的同時把各種警情通過短信方式發(fā)送到手機，使警情得到及時的處理。結(jié)合射頻無線通信技術(shù)和單片機網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，使本家居安防無線監(jiān)控報警系統(tǒng)經(jīng)濟、可靠、組網(wǎng)靈活，家庭無需為傳感器布線，具有廣闊的市場發(fā)展前景。

1工作原理

無線監(jiān)控報警系統(tǒng)主要由GSM短信模塊、監(jiān)控者手機和智能監(jiān)控模塊組成，GSM模塊主要提供系統(tǒng)和用戶之間的通信信道。智能監(jiān)控模塊及其外圍電路可實現(xiàn)對周圍數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，如果監(jiān)控對象正常的話就繼續(xù)循環(huán)監(jiān)測，如果出現(xiàn)問題，微控制器即采用AT命令通過GSM短信模塊發(fā)送短信息給監(jiān)控者，監(jiān)控者也可用短信息的命令形式去設(shè)置以微控制器為核心的智能模塊，以及發(fā)送短信消息查詢命令和監(jiān)控情況，從而達到無線監(jiān)控的目的。

2總體設(shè)計方案

本系統(tǒng)主要由電源、單片機、GSM短信模塊TC35、解碼器PT2272、射頻接收模塊構(gòu)成，由門磁、窗磁、煙霧感應(yīng)器和燃氣泄漏感應(yīng)器等采集報警信息，通過無線方式傳輸給由單片機控制的GSM短信模塊TC35，實現(xiàn)短信報警，同時伴有聲光報警。

220v的市電經(jīng)電源適配器輸出電壓9v，再經(jīng)電源轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為5v為單片機、TC35、PT2272、射頻接收模塊、LED、蜂鳴器等供電，一旦掉電則啟用備有電源，以保持電路正常工作。

單片機是整個系統(tǒng)的核心，PT2272、TC35都是在它的控制下完成相應(yīng)的功能，并控制蜂鳴器、LED發(fā)聲發(fā)光，它啟動的條件是電源和晶振正常工作。

PT2272是與PT2262的配對解碼芯片（遙控系統(tǒng)里使用PT2262），可組成接收器，射頻接收模塊將本地警情通過PT2272上報給單片機。

TC35通過其RXD0、TXD0腳與單片機之間進行串行通信，通過一系列的AT命令，就能達到控制TC35讀寫SIM卡與手機進行短消息通信的目的。

3系統(tǒng)各模塊分析與設(shè)計

3.1電源部分

電源模塊包括外部電源模塊和內(nèi)部電源模塊。內(nèi)部電源模塊主要包括可充電電池和充電電路，主要任務(wù)是在監(jiān)狀態(tài)下外部斷電時供給整個電路正常工作并發(fā)出報警短消息其充電也是由微控制器控制完成的，在外部電源供電狀態(tài)下，低于下限電平時自動接通充電電路，高于上限電平時將自動斷開充電電路。

該系統(tǒng)選用220V轉(zhuǎn)9V的電源適配器，由于該系統(tǒng)的各組成部分都需要5V的工作電壓，因此宜選用一塊輸入可以為9V，輸出為5V的開關(guān)電源芯片進行電壓轉(zhuǎn)換，為系統(tǒng)供電，備用電源采用6V的充電電池。

3.2單片機及其外圍

利用單片機的中斷功能可對外界的突發(fā)事件進行監(jiān)測。中斷源中斷后，單片機應(yīng)用系統(tǒng)就會發(fā)出指令執(zhí)行相應(yīng)的報警程序，通過RS232異步串行通信寫入TC35，通過AT命令，以短消息的形式發(fā)送到監(jiān)控者手機上，以便用戶采取相應(yīng)的處理措施，同時鳴笛，LDE發(fā)光，實現(xiàn)防盜、防火、防燃氣泄漏的作用。監(jiān)控者也可用短信息的命令形式去設(shè)置以單片機為核心的智能模塊，以及發(fā)送短消息查詢命令查詢其監(jiān)控情況，從而達到無線監(jiān)控的目的。

本系統(tǒng)中采用的單片機型號是SyncMOS公司的SM89516A，它是內(nèi)置64KB閃存、1KB的片上RAM的8位單片機，是8052單片機家族的派生產(chǎn)品，有5路內(nèi)部SPWM，可以通過“段映射直接尋址模式”的方式方便快速的訪問擴展RAM。選用44腳的PLCC封裝形式，最多可提供36個I/O口，可有效控制外圍接口電路。

3.3 PT2272組成的接收電路

PT2262／2272配對使用可組成遙控發(fā)射和接收電路。其中PT2262組成遙控器，PT2272組成接收器，它們必須工作在同一頻段（如本系統(tǒng)中射頻收發(fā)模塊都選用315MHz頻段），地址編碼必須完全相同才能配對使用（設(shè)置地址碼的原則是：同一個系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分．至于設(shè)置什么樣的地址碼完全由用戶配置）。發(fā)射電路用來發(fā)射3I5MHz的高頻載波，將編碼后的地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼隨同載波一起發(fā)射出去，接收電路將發(fā)射電路發(fā)射出的信號有效地接收過來，經(jīng)過放大后，再送入解碼電路解碼后，變成所需的電信號。當解碼芯片PT2272接收發(fā)送過來的信號時，VT腳輸出一個正脈沖，經(jīng)9014取反后向單片機產(chǎn)生一個中斷請求，CPU接到中斷信號后讀取PT2272芯片的內(nèi)容，與此同時，相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。如果發(fā)送端按鍵一直被按住，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當發(fā)射機沒有按鍵按下時，PT2262不會與電源連通，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作。PT2272組成的接收電路設(shè)計圖見圖2。

PT2272解碼芯片分為鎖存輸出（L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變）和非鎖存輸出（M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應(yīng)）。后綴數(shù)字n表示有n路并行的控制通道（n一般為4和6），當采用n路并行數(shù)據(jù)時，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是（12-n）位。地址輸入端，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接電源、接地；數(shù)據(jù)輸出端，只有兩種狀態(tài)可供選擇：接電源、接地。本次設(shè)計選用PT2272-M4，即采用非鎖存輸出、地址碼8位、數(shù)據(jù)碼4位。

3.4 TC35模塊

TC35主要由GSM基帶處理器、GSM 無線模塊、電源模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口6部分組成，共有40個引腳，通過一個ZIF (Zero Insertion Force)連接器引出。這40個引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入／輸出、SIM 卡、音頻接口和控制。第1～14腳為電源部分，其中1～5為電源電壓輸入端Vbatt+，6～10為電源地GND， 11、12充電引腳，13對外輸出電壓(供外電路使用)，14為ACCU—TEMP接負溫度系數(shù)的熱敏電阻；24～29為SIM 卡引腳；33～40為語音接口用來接電話手柄；15、30、31和32腳為控制部分；16～23位數(shù)據(jù)輸入／輸出。TC35模塊及其外圍設(shè)計電路圖見圖3。

使用TC35這個模塊時需要注意以下幾點：（1）模塊上電10ms后(電池電壓須大于3V)，為使之正常工作，必須在15腳(IGT)加時長至少為100ms的低電平信號，且該信號下降沿時間小于1ms。啟動后，15腳的信號應(yīng)保持高電平。（2）SIM引腳中的CCIN引腳用來檢測SIM卡支架中是否插有SIM卡。當插入SIM卡，該引腳置為高電平時，系統(tǒng)方可進入正常工作。（3）TC35的SYNC引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示TC35的工作狀態(tài)。本模塊使用的是后一種功能，即當LED熄滅時,表明TC35處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當LED為“600ms亮/600ms熄”時，表明SIM卡沒有插入或TC35正在進行網(wǎng)絡(luò)登錄；當LED為“75ms亮/3s熄”時，表明TC35已登錄到網(wǎng)絡(luò)，處于待機狀態(tài)。

4結(jié)束語

本文系統(tǒng)介紹了無線監(jiān)控報警系統(tǒng)的工作原理、總體設(shè)計框圖，對系統(tǒng)的內(nèi)部組成部分——電源、單片機、PT2272、TC35進行了闡述，并給出了PT2272和TC35的具體設(shè)計電路圖。

這篇文章是針對家庭安全設(shè)計的一款無線監(jiān)控報警系統(tǒng)，也可用于其它場合。借助最可靠、最成熟的GSM移動網(wǎng)絡(luò)，直接將警情以短消息（短消息是全球移動通信系統(tǒng)中最簡便的數(shù)據(jù)通信方式。隨著短消息業(yè)務(wù)的日益完善，短消息已具備承載重要數(shù)據(jù)信息的能力）的形式反映到用戶手機顯示屏上，具備可靠性強、體積小和功耗低等特點。

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