魏海洋 何君君

【摘要】本设计主要通过单片机、传感器和手机模块TC35的联合应用从而达到远程报警的功能，其中借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的短消息形式，直接把报警地点的情况反映到手机屏幕上。系统以TC35模块作为核心部件完成短消息的发送，用单片机进行逻辑控制及信号的产生。整个系统具有硬件结构简单、性价比高等优点，其中模块化的程序结构，使系统功能的扩展非常方便。

【关键词】单片机;TC35模块;GSM网络

引言

随着国民生活水平的日益提升，人们对家庭财产安全的重视程度越来越高，家庭防盗报警系统正逐步走进人们的生活。目前我国普通民用住宅中采用的防盗报警系统在监测到入侵信息以后，大多只是发出声光报警信息，通过警灯闪烁或警笛鸣响的方式来恐吓犯罪分子，阻止其实施进一步犯罪行为。

本设计以单片机与GSM通信模块为核心，设计一种以手机短信作为报警手段的家庭防盗报警系统。当系统检测到入侵信息以后，会通过移动短信平台，将报警信息以手机短信的方式发送到业主的手机上，若社区开通了110报警联通服务，还可以把报警信息直接发送到110警务短信平台上，比起传统的系统本设计的可靠性更明显。

1.系统工作原理

本系统主要由单片机与TC35模块结合，当有报警信号输入时，即完成向预设的手机号码发送预设报警短信。本方案以TC35模块作为核心部件完成短消息的发送，用单片机完成逻辑控制及信号的产生。

整个系统的组成框图如图1所示。在外部传感器产生报警信号以后，通过P1口电平信号输入到单片机，单片机和TC35模块启动并进行初始化。当单片机和TC35准备好串行口通信以后，TC35的控制程序由单片机的数据存储器经串行口传送到TC35，从而控制TC35登陆GSM网络并向设定的号码发送报警短信进行远程报警。TC35控制命令由AT指令集编写。本设计方案充分借助于GSM网络的短消息业务实现了自动远程报警。

图1 系统组成框图

2.信号采集与处理电路

红外热释电传感器（Pyroelectric Infra-red Detector，PIR）是利用热释电效应的原理，将红外辐射转换为电能的一种元件，是一种温度敏感传感器。它是由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极而构成响应元。它通常由两个极性相反的传感元件串联连接，并由一个高阻和一个场效应晶体管组装在一起。其内部结构如图2所示。当传感器监测范围内温度有变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷，即在两电极之间产生一微弱电压。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷会跟空气中的离子结合而消失，当环境温度稳定不变时，传感器无输出。与所有热传感器一样，热释电传感器的工作原理可以用3个过程来描述：由辐射转化为热的吸收过程;由热转化为温度的加热过程;由温度转化为电的测温过程。

图2 红外热释电传感器内部结构图

本系统选用PerkinElmer公司的LHI778热释电红外传感器，它是双元传感器，由硅窗、敏感材料、高值电阻Rg、场效应管以及为增强抗干扰能力而并的一个电容组成。设计的信号处理电路由两个层次的增益放大、带通滤波器和比较电路组成，其电路如图3所示。其中传感器D端和5V电源之间串联一个10K的电阻，用于降低射频干扰。G端接地，S端接47K的负载电阻。传感器输出直接耦合至低噪声运放（LM324）构成的带通滤波和第一级放大电路的反向输入端，然后再经过电阻R7、电容C4耦合至第二级放大电路进行进一步滤波放大。

图3 红外热释电传感器信号调理电路

3.TC35模块的设计

TC35是西门子公司推出的一种完整的无线GSM模块，主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。它可以快速、安全可靠地实现系统方案中的数据传输、语音传输、短消息服务（Short Message Service）和传真服务。

本设计选用的是西门子TC35系列的TC35i。这是西门子推出的最新的无线模块，功能上与TC35兼容，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。TC35i与GSM 2/2+兼容、双频（GSM900/GSMl800）、RS232数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。

图4 TC35i外围电路

图5 软件设计流程图

TC35i外围电路如图4所示。TC35i有40个引脚，通过一个ZIF（Zero Insertion Force，零阻力插座）连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。第1～14脚为电源部分;1～5为电源电压输入端Vbatt+;6～10为电源地GND;11、12为充电引脚;13为对外输出电压（共外电路使用）;14为ACCU-TEMP接负温度系数的熱敏电阻;24～29为SIM卡引脚，分别为CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC和CCGND;33～40为语音接口，用来接电话手柄;15、30、31和32脚为控制部分，15为点火线IGT（Ignition），当TC35i通电后必须给IGT一个大于100ms低电平，模块才启动;30为RTC backup;31为Power down;32为SYNC;16～23为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。TC35的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps～115kbps之间可选，硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。

图6 软件调试时的运行界面

4.系統软件设计

系统程序流程软件设计的重点在于单片机的编程。通过向TC35i写入不同的AT指令，能完成多种功能，如网络登录、读取SIM卡上电话号码、发送SMS消息、接收SMS消息等。本系统的主程序流程如图5所示。其中，初始化的工作包括设置串口速率、无线网络登陆以及设置短信模式为PDU。PDU编码包括按PDU的编码规则产生PDU串。

5.调试和结果

任何一个TC35模块首次使用时，必须要测试其工作是否正常，由于其自带RS232接口，所以我们可以用PC机的串口调试软件进行调试。调试界面如图6所示。

调试结果以80C51单片机为核心，结合TC35i模块实现了在报警信号输入的情况下的报警短信的发送，以及远程无线报警的功能。

本系统设计充分借助于GSM网络的短消息业务，使用手机模块利于系统集成，成本较低，应用广泛，有着诱人的应用前景。它具有电路简单、功能齐全、性能齐全、性价比高等特点，是一种经济、实用的家庭防盗报警系统。

为远程报警提供了一种灵活、方便的方法，具有良好可扩展性和实用价值。相信随着人们对生活质量要求的不断提高，智能住宅小区物业管理系统的功能也将日趋完善。在新的产品化的管理系统中，人们将会越来越多的体验到现代生活的气息。

参考文献

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作者简介：何君君，现供职于南京化工职业技术学院自控系。