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家居安防无线监控报警系统
作者:潘丹 武汉邮电科学研究院光纤通信技术和网络国家重点实验室 摘要:本文介绍了一种家居安防无线监控报警系统的硬件电路设计方法,它以 SM89516A单片机为核心,通过控制由解码芯片PT2272,射频接收模块组成的接 收电路,对感应器采集到的报警信息(烟,火,盗窃等信息)进行处理,通过控 制TC35模块以GSM短消息的方式实现合法用户手机与监控报警系统之间的指令 与数据接收和发送.该报警器具有现场警笛报警和无线报警功能.本文阐述了无 线监控报警系统的工作原理,总体设计方案,并对系统内各模块进行了分析与设 计.该系统具有实时性,可靠性高,安装,维护及操作简单等优点. 引言 随着社会的发展,生活条件的改善,人们对安全问题越来越关注了,尤其是在家 居安全方面.入室盗窃,煤气泄漏,火灾发生等情况时有发生,在家里安装安全 报警装置是家庭安全保障发展的趋势.本文研究一种家庭安全监控报警系统,系 统的核心是单片机,由它监控处理各种警情,对感应器采集到的报警信息采用两 种报警方式,即声光报警和短消息报警.报警设备在实现就地报警的同时把各种 警情通过短信方式发送到手机,使警情得到及时的处理. 结合射频无线通信技术和单片机网络控制技术, 使本家居安防无线监控报警系统 经济,可靠,组网灵活,家庭无需为传感器布线,具有广阔的市场发展前景.
1 工作原理
无线监控报警系统主要由 GSM 短信模块,监控者手机和智能监控模块组成,GSM 模块主要提供系统和用户之间的通信信道. 智能监控模块及其外围电路可实现对 周围数据的采集和监控, 如果监控对象正常的话就继续循环监测, 如果出现问题, 微控制器即采用 AT 命令通过 GSM 短信模块发送短信息给监控者,监控者也可用 短信息的命令形式去设置以微控制器为核心的智能模块, 以及发送短信消息查询 命令和监控情况,从而达到无线监控的目的.
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2 总体设计方案
220v
220v 转 9v 电 源适配器 电 源 转 换 芯 片
LED
蜂鸣器 T C 3 5
后 备 电 源
5v
晶 振
单
片 机
SIM 卡 天线
PT2272
射频接收模块
图 1 总体设计框图
本系统主要由电源,单片机,GSM 短信模块 TC35,解码器 PT2272,射频接收模 块构成,由门磁,窗磁,烟雾感应器和燃气泄漏感应器等采集报警信息,通过无 线方式传输给由单片机控制的 GSM 短信模块 TC35,实现短信报警,同时伴有声 光报警. 220v 的市电经电源适配器输出电压 9v,再经电源转换芯片转换为 5v 为单片机, TC35,PT2272,射频接收模块,LED,蜂鸣器等供电,一旦掉电则启用备有电源, 以保持电路正常工作. 单片机是整个系统的核心,PT2272,TC35 都是在它的控制下完成相应的功能, 并控制蜂鸣器,LED 发声发光,它启动的条件是电源和晶振正常工作. PT2272 是与 PT2262 的配对解码芯片(遥控系统里使用 PT2262) ,可组成接收器, 射频接收模块将本地警情通过 PT2272 上报给单片机. TC35 通过其 RXD0,TXD0 脚与单片机之间进行串行通信,通过一系列的 AT 命令, 就能达到控制 TC35 读写 SIM 卡与手机进行短消息通信的目的.
3 系统各模块分析与设计
3.1 电源部分 电源模块包括外部电源模块和内部电源模块. 内部电源模块主要包括可充电电池
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和充电电路, 主要任务是在监状态下外部断电时供给整个电路正常工作并发出报 警短消息 其充电也是由微控制器控制完成的,在外部电源供电状态下,低于下 限电平时自动接通充电电路,高于上限电平时将自动断开充电电路. 该系统选用 220V 转 9V 的电源适配器,由于该系统的各组成部分都需要 5V 的工 作电压,因此宜选用一块输入可以为 9V,输出为 5V 的开关电源芯片进行电压转 换,为系统供电,备用电源采用 6V 的充电电池. 3.2 单片机及其外围 利用单片机的中断功能可对外界的突发事件进行监测.中断源中断后,单片机应 用系统就会发出指令执行相应的报警程序,通过 RS232 异步串行通信写入 TC35, 通过 AT 命令,以短消息的形式发送到监控者手机上,以便用户采取相应的处理 措施,同时鸣笛,LDE 发光,实现防盗,防火,防燃气泄漏的作用.监控者也可 用短信息的命令形式去设置以单片机为核心的智能模块, 以及发送短消息查询命 令查询其监控情况,从而达到无线监控的目的. 本系统中采用的单片机型号是 SyncMOS 公司的 SM89516A,它是内置 64KB 闪存, 1KB 的片上 RAM 的 8 位单片机, 8052 单片机家族的派生产品, 5 路内部 SPWM, 是 有 可以通过"段映射直接寻址模式"的方式方便快速的访问扩展 RAM.选用 44 脚 的 PLCC 封装形式,最多可提供 36 个 I/O 口,可有效控制外围接口电路. 3.3 PT2272 组成的接收电路 PT2262/2272 配对使用可组成遥控发射和接收电路.其中 PT2262 组成遥控器, PT2272 组成接收器,它们必须工作在同一频段(如本系统中射频收发模块都选 用 315MHz 频段) ,地址编码必须完全相同才能配对使用(设置地址码的原则是: 同一个系统地址码必须一致;不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分.至于 设置什么样的地址码完全由用户配置) .发射电路用来发射 3I5MHz 的高频载波, 将编码后的地址码,数据码,同步码随同载波一起发射出去,接收电路将发射电 路发射出的信号有效地接收过来,经过放大后,再送入解码电路解码后,变成所 需的电信号. 当解码芯片 PT2272 接收发送过来的信号时, 脚输出一个正脉冲, VT 经 9014 取反后向单片机产生一个中断请求,CPU 接到中断信号后读取 PT2272 芯 片的内容, 与此同时, 相应的数据脚也输出高电平. 如果发送端按键一直被按住, 编码芯片也会连续发射.当发射机没有按键按下时,PT2262 不会与电源连通, 所以 315MHz 的高频发射电路不工作.PT2272 组成的接收电路设计图见图 2. PT2272 解码芯片分为锁存输出(L 表示锁存输出,数据只要成功接收就能一直保 持对应的电平状态,直到下次遥控数据发生变化时改变)和非锁存输出(M 表示 非锁存输出,数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应) .后缀 数字 n 表示有 n 路并行的控制通道(n 一般为 4 和 6) ,当采用 n 路并行数据时, 对应的地址编码应该是(12-n)位.地址输入端,有三种状态可供选择:悬空,

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