基于CDMA模塊的無線家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

涂德鳳，徐慧芳，于玉亭

（安徽新華學(xué)院　電子通信工程學(xué)院，安徽　合肥　230088）

基于CDMA模塊的無線家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

涂德鳳，徐慧芳，于玉亭

（安徽新華學(xué)院電子通信工程學(xué)院，安徽合肥230088）

本研究利用單片機(jī)控制技術(shù)和CDMA通信模塊，設(shè)計(jì)一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的無線智能家庭防盜報(bào)警系統(tǒng).該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為主控制器，通過門磁、窗磁、紅外傳感器布置好防線，在有盜賊進(jìn)入后，報(bào)警信息以短信形式發(fā)到指定手機(jī)上，達(dá)到實(shí)時(shí)防盜的效果.

單片機(jī)；CDMA模塊；防盜

1　引言

隨著科技的發(fā)展，家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)已從原來的簡單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展.各種防盜報(bào)警系統(tǒng)之間的主要區(qū)別是在于如何讓分機(jī)與主機(jī)、分機(jī)與用戶之間進(jìn)行通訊.目前市場上常見的防盜系統(tǒng)在應(yīng)用上存在一定的弊端，報(bào)警系統(tǒng)不動(dòng)作、誤動(dòng)作率比較高.固定撥號(hào)對入室行竊的小偷而言易于切斷電話，也可以是惡意的占線，在最關(guān)鍵的時(shí)刻使其失效；以太網(wǎng)也面臨著小偷切斷網(wǎng)線的危險(xiǎn)，不易推廣，有的在信號(hào)檢測、信號(hào)處理上面還存在一定問題，致使一些系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)或者漏報(bào)［1］.隨著CDMA移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的可靠和成熟，以最直觀簡單的中文短信或電話形式，可直接把報(bào)警地點(diǎn)的情況如實(shí)反映到用戶的手機(jī)上.在這樣的背景下，無線家庭報(bào)警系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)主動(dòng)防御，家庭安全報(bào)告的家庭的頭，在國內(nèi)外越來越廣泛的應(yīng)用.項(xiàng)目組提出了一種基于CDMA通信模塊的無線家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì).該系統(tǒng)是以門磁傳感器、窗磁傳感器、紅外線傳感器為檢測元件，以STC12C5A6 0S2單片機(jī)為控制核心，組成的一種智能防盜報(bào)警系統(tǒng).該系統(tǒng)讓家庭無線安全更及時(shí)，使用更方便.

2　系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由單片機(jī)和CDMA短信模塊組成，主要硬件包括門磁、窗磁、紅外傳感器等信號(hào)的接入電路、存儲(chǔ)電路、單片機(jī)控制電路、報(bào)警電路等.系統(tǒng)終端通過傳感器完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送；通過按鍵進(jìn)行防盜功能設(shè)定；運(yùn)用蜂鳴器報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警；存儲(chǔ)電路主要采用E2PROM芯片AT24C128作為核心進(jìn)行本地存儲(chǔ)用戶短信發(fā)送號(hào)碼；通過CDMA模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通知用戶等功能.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示.

圖1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

2.1主控MCU與CDMA模塊電路

系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機(jī)作為系統(tǒng)的主要控制器，STC12C5A60S2系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的新一代8051單片機(jī)，其內(nèi)部整合MAX810專用復(fù)位電路，8的高速10位A/D轉(zhuǎn)換器等資源，是目前使用比較廣泛的一款單片機(jī).

本設(shè)計(jì)采用的是MC8331A模塊進(jìn)行短信收發(fā)，MC8331A模塊具有短信、數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)等不同功能，可以廣泛應(yīng)用在無線POS、安防數(shù)據(jù)傳輸、智能抄表、彩票機(jī)、無線傳真、小交換機(jī)、校園通、車載監(jiān)控和智能家電等領(lǐng)域.該模塊與單片機(jī)通信采用串行通信，單片機(jī)具有一個(gè)全雙工串行通信口，設(shè)計(jì)加入一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，采用專用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，TXD1接單片機(jī)P3.1口、RXD1接單片機(jī)P3.0口、TXD2接單片機(jī)P1.3口、RXD2接單片機(jī)P1.2口、TXD2-232、RXD2-232接MC8331A模塊的串行通信口，電路如圖2所示.

圖2　CDMA模塊接口電路

2.2傳感器信號(hào)輸入電路

不管盜賊是如何進(jìn)入，必須通過推動(dòng)住宅的大門或窗戶.一旦盜賊推開門窗，門和框架將轉(zhuǎn)向或者窗與框架會(huì)分離，門窗傳感器和磁鐵產(chǎn)生轉(zhuǎn)變信號(hào)，立即啟動(dòng)主機(jī)發(fā)出報(bào)警聲，并撥打預(yù)設(shè)的電話號(hào)碼或者發(fā)送短信.

（1）門磁窗磁的工作原理：門磁系統(tǒng)是一種安全報(bào)警系統(tǒng)，分門磁、窗磁.門磁/窗磁具有隱蔽性，如果不太留意是不太容易被發(fā)現(xiàn).所謂的門磁/窗磁其實(shí)是門磁開關(guān)和窗磁開關(guān)的簡稱，由兩部分組成：較小的部件為永磁體，內(nèi)部有一塊永久磁鐵，用來產(chǎn)生恒定的磁場，較大的是門磁主體，它內(nèi)部有一個(gè)常開型的干簧管，當(dāng)永磁體和干簧管靠得很近時(shí)（小于5毫米），門磁傳感器處于工作守候狀態(tài)，當(dāng)永磁體離開干簧管一定距離后，處于常開狀態(tài)［3］.

（2）紅外傳感器與門窗的結(jié)合運(yùn)用

本次設(shè)計(jì)中考慮到門磁窗磁以及紅外傳感器的綜合運(yùn)用，紅外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計(jì)一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入.

（3）開關(guān)量輸入

本次設(shè)計(jì)采用開關(guān)量輸入來檢測門磁，窗磁，紅外傳感器的信號(hào)輸入.設(shè)計(jì)出來的實(shí)物就以窗磁來作為演示，由于不論窗磁還是門磁或紅外，都是開關(guān)量控制，所以在實(shí)物中用一個(gè)開關(guān)代替，開關(guān)關(guān)閉表示窗磁沒有受到信號(hào)，意味沒有受到威脅.當(dāng)開關(guān)打開即模擬的是窗磁受到信號(hào)，表示有人闖入.

TLP521-4是可控制的光耦合器件，光電耦合器件廣泛運(yùn)用在電腦終端，可控硅系統(tǒng)設(shè)置，測量儀器、影印機(jī)、自動(dòng)售票、家用電器，例如電風(fēng)扇、加熱器等.電路之間的信號(hào)輸出，使之前端與負(fù)載完全隔離，目的在于安全性，減小電壓的干擾，減化電路的設(shè)計(jì).74HC45是bcd-十進(jìn)制譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，在這是起到緩沖驅(qū)動(dòng)的作用.如圖3所示開關(guān)量輸入電路圖.

圖3　信號(hào)輸入電路

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1主控軟件流程

整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程是先經(jīng)過系統(tǒng)的初始化，通過手機(jī)接受到短信來確認(rèn)初始化成功，此后若需要布防，則按下布防按鈕，開始進(jìn)入工作狀態(tài).此時(shí)窗磁、門磁、紅外線均已開始工作.若有竊賊闖入，窗磁、門磁或者紅外線會(huì)接受到信號(hào)，就會(huì)立即啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警并且發(fā)送報(bào)警短信到指定手機(jī)上.以此達(dá)到防盜的效果.主控軟件流程如圖4所示.

圖4　主控軟件流程圖

3.2MC8331A軟件設(shè)計(jì)

MC8331A軟件設(shè)計(jì)是先進(jìn)行模塊的初始化，然后進(jìn)行短信模式的初始化，通過手機(jī)接受到短信來確認(rèn)初始化成功，確認(rèn)短信模式工作正常，最后進(jìn)行短信的處理.

（1）MC8331A初始化流程

①設(shè)置波特率AT+IPR=9600＜CR＞

②關(guān)回顯ATE0＜CR＞

③英文發(fā)送AT+ZMSGL=1，2＜CR＞

④設(shè)置短信通知AT+CNMI=2，1，0，0，0＜CR＞

⑤保存設(shè)置AT&W＜CR＞

（2）MC8331A短信處理

①短信提示AT+CMGR=30 ＜CR＞

②讀取短信+CMTI："MT"，30＜CR＞（收到短消息）

③短信內(nèi)容+CMGR："RECUNREAD"，＜CR＞

④刪除短信AT+CMGD=30＜CR＞

⑤短信刪除成功OK＜CR＞

⑥發(fā)送短信AT+CMGS=“手機(jī)號(hào)”＜CR＞"hello！"＜ctrl-Z＞（0X1A）

⑦短信發(fā)送完成+CMGS：2＜CR＞OK＜CR＞

4　系統(tǒng)測試

系統(tǒng)經(jīng)過測試通過，能實(shí)現(xiàn)基本整個(gè)布防，報(bào)警，撤防功能，調(diào)試結(jié)果如圖7所示.整個(gè)測試過程簡述如下：

（1）連接單片機(jī)與計(jì)算機(jī)串口.

（2）點(diǎn)開串口調(diào)試助手選擇對應(yīng)的com口.

（3）布防按下‘O’上電.

（4）編輯短信7ESZ+手機(jī)號(hào)碼+F發(fā)送到控制板.

（5）收到短信‘hello’，確認(rèn)手機(jī)遠(yuǎn)程防盜功能開啟.

（6）收到防盜信息，信息顯示‘cc-0**mc-0** hw-0**’，確認(rèn)整個(gè)布防開啟.

（7）此時(shí)模擬被盜環(huán)境，窗磁有信號(hào)輸入.按下開關(guān)量輸入1.

（8）蜂鳴器報(bào)警，收到短信‘cc-1**mc-0**hw -0**’.

圖5　測試結(jié)果

結(jié)束語

本文闡述了一種基于 STC12C5A60S2和MC8331A網(wǎng)絡(luò)的家庭無線防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì).現(xiàn)場調(diào)試證明無線防盜報(bào)警系統(tǒng)準(zhǔn)確無誤，手機(jī)用戶可以及時(shí)接收報(bào)警信號(hào)，有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警防盜功能.該無線防盜報(bào)警系統(tǒng)成本低、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，可實(shí)時(shí)有效監(jiān)控家庭環(huán)境，還可以協(xié)助小區(qū)和地區(qū)管理治安，有很好的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用效果.

〔1〕王大雷，姚積歡，王楠，汪材印.基于STM32與GSM的家庭智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) ［J］.宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（07）：106-108.

〔2〕朱丹.基于GSM短信模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)［J］.紹興文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2010（04）：69-72.

〔3〕羅維平，向陽，吳雨川.基于單片機(jī)的GPS/GSM車輛監(jiān)控系統(tǒng)的移動(dòng)單元［J］.武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（04）：189-195.

〔4〕鄭麗娜.多用途智能防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（19）.

〔5〕劉英楠，衣淑娟，宮龍江.基于FPGA的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，26（3）：88-91.

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