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摘要：移动通信网络在近十几年里迅速发展，得到了广泛的应用。短信息就是移动通信技术中一项特别实用的业务，也是移动通信网络中最基本的一种业务。本文就是利用这种短消息业务设计了无线智能报警系统。报警系统的设计采用红外传感器和GSM模块。系统采用GSM移动通信网络做为远程交流的传输媒体，以STC89C52RC单片机系统为中央控制核心，用最便捷、易读的中文形式展示短消息的内容，直接把报警短消息显示到提前需要提醒的用户手机上。
关键词：信号采集；STC89C52RC单片机；GSM模块GTM900C
1引言
本设计使用红外传感器探测外界信号，当有人进入到监控范围内，就会触发报警系统，报警系统发送警告消息到达用户的手机。该系统主要是利用单片机、红外传感器、GSM移动通信模块来相互配合、协调工作。主要运行流程:当传感器检测到有人进入到监控区域时，一方面进行现场声、光报警；另一方面利用GSM无线通讯网络，将有人闯入这个信息传递到户主手机端，户主在接收到信息后，可以采取相应的措施。
2系统的总体方案的设计
该系统采用被动式的热释电红外传感器监控人体散发的红外线，红外探测电路在检测到入侵者的入侵行为时，产生信号，并将此信号经过处理后传输到单片机，单片机系统对输入的信号进行判断和处理，当单片机判断出热释电探测电路送来的检测信号时，单片机将通过声光报警电路进行声光报警，现场威慑入侵者。与此同时，单片机下达AT命令控制GSM模块给用户发送短消息，实现远程报警。
3系统的硬件电路的设计
本设计采用的信号处理电路包括两级增益放大、带通滤波、比较电路组成该带通滤波器中C9具有隔直作用，C9和R10构成高通滤波器，避免了对直流的放大。同时，C5和R6构成低通滤波器，滤除高频噪声。由于输出信号的频率很低，电容的容抗较大，所以R10的阻值应当选择大阻值。为保证放大电路的增益值，R6的阻值必须大于R3的50倍以上。经计算，得到第一级放大电路的指标如下：在整个过程中，输出信号经过两级放大，总增益最终能达到66分贝。双限电压比较器由四运放（LM324）的其它两个放大器组成。因此，双限电压比较器的高低阈值应取为3.1伏和1.9伏时才能够有效的抵抗噪声干扰，即当放大器输出信号电平高于3.1伏或者低于1.9伏时，比较器才会输出高电平，表示有人进入到探测范围。
3.1GSM模块及其外围电路设计
本设计选用型号为STC89C52RC的单片机，它是一种带8K字节可编程可擦除只读存储器的低功耗、高性能CMOS8的微处理器，单片机基本电路主要包括时钟电路、复位电路、供电电路及一些基本设置。GTM900C模块包含射频电路和基带，向用户提供标准的AT命令接口，也能够快速、安全、高效的传输语音、短消息、传真等，方便用户的应用开发及设计，本设计就是利用该模块中的串口实现与单片机的通信。GTM900C模块的数据输入输出引脚需要通过MAX232进行电平转换后连接到单片机的串行口。单片机通过串行口对GTM900C进行访问和读写。这里使单片机串行口的TTL电平能够与GTM900C通信口的RS232电平互相转换，这样才能进行通信。在GTM900C外围电路也是由几部分组成，主要有启动电路、指示电路、数据通信电路、SIM卡电路等。
4系统的软件部分设计
4.1单片机串行通信
MCS-51系列单片机内部有一个串行口，能够进行全双工工作。串口中断程序能够判断系统接收到的短信息，然后对此信息所要表达的意思进行下达相关的指令，完成相应操作。在对用户的管理指令进行相关运行、操作后，中断程序就会循环到起初的状态，继续待命，并不断的检查相关命令，以便迅速解决相关问题。
4.2单片机与GSM模块通信
本设计采用西门子公司开发的GSMAT指令集，单片机通过下达正确的AT指令到GTM900C模块，从而对模块进行初始化和短消息的发送接收等。采用PDU模式时，可以使用三种编码方式来编码要发送的内容，分别是7-bit编码、8-bit编码、16-bit编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符；8-bit编码通常用于发送数据消息，比如图片和铃声等；而16-bit编码用于发送Unicode字符。
5系统的调试
5.1信号调理电路仿真
本设计信号处理电路主要由信号的放大、滤波电路以及比较电路组成。此处应用multisim10软件进行仿真测试。为了更好的对仿真电路进行仿真分析，可以用一个正弦信号源代替图中的热释电传感器，正弦信号的振幅为5mV，频率为1Hz，与热释电传感器的输出信号基本一致。其波形图如图5.1所示。XMM1测量传感器输出信号的电压值为4.966V；XMM3测量信号经过第一级放大后的电压值为-642.333V。
5.2声光报警电路仿真
声光报警电路是单片机接收信号为高电平时开始工作，对该硬件电路的调试使用proteus软件进行调试仿真，通过以上的软件仿真调试，可以很清晰的看到当给P0.0口一个高电平时，就会触发声光报警电路，紧接着LED灯亮，蜂鸣器发出“滴、滴”的报警声。利用GSM串口调试专用工具对GTM900C模块进行调试，在利用GSM串口调试专用工具进行调试时，第一步先对GTM900C模块发送AT回车，点击手动发送，收到OK表示连接网络成功；第二步发送AT+CMGF=0指令，即设定短消息发送模式为PDU模式；第三步发送AT+CMGS=39指令，即发送长度为39的短消息；第四步接着发送短消息内容；第五步点击十六进制发送，再发送0x1a，表示发送内容完毕，收到OK表示发送短信成功，手机即会收到短信。
6总结
该设计用单片机作为整个系统的中央处理器，利用被动式热释电传感器和GTM900C移动通信模块相互组合，设计了此款应用短消息业务的报警器。与市场上已有的报警系统相比，本报警系统的主要功能和优势有以下几方面：（1）本设计中采用的是被动式热释电红外传感器，其主要对人体释放出的红外线波段敏感。只要有人体闯入监控区域内，热式红外传感器就会发出报警信号。（2）可靠性高。与普通的无限传输方式相比，GSM网络有效避免了数据包的丢失，保证了数据传输的可靠性。（3）该报警系统采用了GSM移动通信模块和单片机相结合的智能控制，一旦构成报警条件时，单片机就会下达报警指令，移动通信模块自动向用户终端发送报警短信息。（4）此系统的声光报警采用单片机控制响应的时间为1分钟，减去了遥控器带来的不便。
参考文献：
[1]马宏伟.基于GSM/GPRS的无线数据传输系统[D].吉林大学硕士论文.
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作者:郝亚楠 单位:太原工业学院电子工程系
