智能无线网络报警系统

1. 智能无线网络报警系统 所属单位：河南科技学院 完成时间：2009 年 4 月

2. 课题的背景及意义 随着科学技术的迅猛进步、经济的飞速发展，社会生活构等各方面都发生了巨大变化，人们的思想观念、行为方式也发生了很大的变化；社会财富的日益丰富，既满足了人民群众提高物质生活水平的需要，同时也刺激了犯罪分子非法摄取钱财的恶欲。银行营业网点、仓库、居住小区一直是犯罪分子作案的目标，被抢劫网点的工作人员手无寸铁面对穷凶极恶的犯罪分子，用生命和鲜血保卫国家财产的英雄事迹感人肺腑。但同时也引发我们深深的思考，能不能用现有的科学技术手段做到在事件发生时，及时报警，求得专业保卫人员的帮助，减少国家财产的损失。 本文所要介绍的智能无线网络报警系统，正是在经济蓬勃发展背景下，为了满足用户对安全的强烈要求，而设计并开发的。系统的首要 任务是根据防区的类型、使用功能及防护风险等要求，为保障工作人员人身财产安全，通过运用GSM全球移动通讯系统和无线发送与接收等技术综合形成智能报警系统，从而达到保障网点安全的目的。

3. 1.总体方案论证 目前的无线通道的数据传输方案主要分为两种，一种是通过专用网进数据传输，如RF（Radio Frequency，射频）数传电台和无线局域网（WLAN）；一种是通过公共无线通信网络，如GSM网络的成熟度较高、覆盖面较广，因而GSM网络被选为该无线通道总体方案的通信基础。 基于GSM网络的数据传输通常有四种方式，一种是基于短消息的数据传输。第二种是基于DATA方式（注：一种以电路交换为基础的传输方式）的数据传输；第三种是通过语音方式进行数据传输；最后就是通过IP（INTERNET PROTOCOL，因特网协议）方式的数据传输。 一、方案论证

4. 2.硬件设计方案 （1）采用数字信号处理芯片（DSP） DSP的突出优点是指令执行速度快，完全可以取代单片机完成数据的处理和传输。但应用DSP也有很多局限;①开发工具价格昂贵，使用不便。②DSP芯片指令复杂对应用者水平要求较高，芯片成本也比较昂贵。综上述除非系统指标要求很高，非用DSP芯片不可，应尽量避免使用DSP。 （2）采用单片机数据采集系统 单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器（RAM）和只读存储（ROM）及其引脚资源，外接外部存储器扩展和红外接受发送装置等实现数据的处理传输.基本上能实现设计指标。 通过综合考虑，本次设计是采用单片机系统来完成 。

5. 二、硬件总体设计 硬件整体设计主要由六部分组成：MCU单元，指示电路，报警信号输入接口电路，GSM通信模块接口部分，无线发射与接收电路，电源部分。硬件设计原理框图见图1。 图1 总体方框图

6. 2.1 MCU的选型 At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。 256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 2.2 控制系统的主要功能 (1)对报警信号进行判断，确定警情，从而做出正确的判断。 (2)与GSM模块建立通讯，完成对GSM模块的初始化以及报警系统的个性化设置。 (3)完成单片机系统与GSM模块之间的数据协议转换，包括将报警信息转换成符合SMS协议的数据格式并传递给GSM模块进行发送，并拨打一个固定电话，把现场的声音传出，以便进行 实时监控。

7. 2.3 GSM通信模块接口部分 虽然整个系统设计主要按照3.3V接口进行设计，然而像RS232电路的输入、输出需要5V电平，同时GSM终端需要向用户提供TTL电平的串口输出。因此需要进行5V～3.3V或者3.3V～5V的电平转换。我们选用MAX232电平转换电路实现了电平的相互转换，电路如图2所示。 图2 电平转换电路

8. 2.5 无线发射与接收电路 本系统采用PT2262/2272，它具有发射距离远，并且稳定可靠的特点。PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态(悬空,接高电平,接低电平)地址设定管脚,任意组合可提供531441个地址码。PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚（Dout）串行输出，可用于无线遥控发射电路。 2.4 报警信号输入接口电路 本系统在主控区采用脚踩式的有线按键，在其他辅助防控区采用的无线遥控发射的方式。

9. 三、系统软件设计 3.1 GSM常用AT指令 系统软件的核心部分是单片机与GSM无线摸块的通信，技术难点是AT命令的设置和使用。AT命令是调制解调器的控制指令，无线信道的建立、数据传输等操作都是通过它来完成的。 所有AT指令的指令符号、常数、PDU数据包等都是以ASCII编码形式传送的。比如“A”的ASCII编码为41H，“T”的ASCII编码为54H，数字“0”的ASCⅡ编码为30H等。 单片机通过串口向手机发送每一条指令后，必须以回车符作为该条指令的结束，回车符的ASCII编码为0DH。例如，单片机向手机发送“AT+CMGF=0”这条指令，其ASCII编码序列为“41H、54H、2B H、42H、4DH、47H、46H、3DH、30H、0DH”，最后一个字节“0D” 。

10. 表1 常用AT指令

11. 3.2 软件设计组成 首先要对用户参数设置主要用来设定用户用作报警的电话、个性化报警短信文字等，既可以用计算机通过串口进行设置，也可以通过手机短信的方式设置。 软件的一项重要工作是协议转换，GSM模块以及手机支持的是GSM协议，要想使得单片机能够控制GSM模块的短信收发，必须将相应的控制指令、报警状态等数据转换为相关格式，例如，手机短信支持的PDU或Unicode码格式。 系统软件设计采用模块化设计思想，主要分为单片机系统初始化模块、通信模块初始化模块、数据采集模块、数据传输模块等组成。 程序主流程图如图3所示。

12. 图3 主程序流程图

13. 四、产品安装示意图 在主控区我们可以根据需要设计多个脚踩式按钮，当有警情的时候，无论那个工作人员都可以通过脚踩式按钮进行报警，此电路和按钮具有体积小隐蔽性好，不容易被犯罪分子发觉，当工作人员接通按钮系统时，系统就会给相关的部门领导和工作人员群发短息，报告内部的情况，并且相关部门还能通过手机监听内部的情况。 对于其他辅助监控区，我们采用无线发射的方式，只要有一个按键被按下，将立即向设定的电话号码群发短信。当防区有同频率的干扰源时，也将会以短信的形式发送给相关部门，使其采取相应的措施排除干扰。

14. 图4 产品安装示意图

15. 五、测试结果 系统在测试的过程中，硬件电路相比较复杂，加上对GSM模块研究不够深入，刚开始设计的时候，走了很多的弯路。测试中遇到的问题： 1. 在无线多防区报警系统中，由于采用315M无线发射与接受电路，在调试过程中我们发现只要我们采用同样的频率进行干扰时，此系统就不能正常的工作。最后我们通过电路的更新，解决了此问题，在有人员进行干扰时，系统就会采取报警措施。 2. 由于我们对GSM模块中的AT指令不太熟悉，每一次在拨打电话时，都需要等一段时间才能重新拨打电话，这样不利于及时的报警，为了解决这一情况，我们花费了大量的时间，到最后虽然有延时，但是已经好多了。

16. 结束语 随着无线通信技术的不断提高，利用移动运营商提供的无线网络实现远程监控和数据传输已被广泛应用于各个领域。特别是基于单片机的GSM数据传输方案在GSM报警系统、自动抄表系统等远程遥测遥控系统中的应用更是倍受关注。为单片机实现GSM的无线监控提供了一种通用的解决方案。 本设计主要完成了： （1）数据监控终端的硬件电路的设计与制作。 （2）数据监控终端的（下位机）软件的设计与调试。 （3）整个系统的整体调试工作。 由于时间的原因，此系统设计还存在很多不足之处，今后将近一步拓展系统功能，增强系统的实用性。

17. 请各位专家提出宝贵的意见！ 谢谢大家！