基于GSM模块的防盗报警系统-毕业论文设计终稿

红外防盗报警器论文

题 目： 基于51单片机与GSM红外防盗报警器 学 院： 专 业： 姓 名： 指导教师：

2015 年 4 月 5 日

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内 容 摘 要

随着信息、电子、控制、通信等技术的迅速发展，健康、安全、舒适、便捷的生活品质成为人们的迫切需要。而且随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快以及大量家用电器和厨房设施的使用，家庭安全隐患随之增多，同时社会转型期的家庭不安全因素也日益凸现，传统的安全防范措施已无法适应现代化社会的需求。本文鉴于以上因素，建立了一个基于GSM网络及短信息平台上的家庭安防系统，设计中采用了STC89C52单片机系统、无线GSM短信模块及传感器技术。

本文给出了基于短信息平台的家庭安防系统的设计思路和系统组成方案，对主控模块、通信网络、传感器模块、短信模块及接口电路进行了较深入的分析研究。文中设计实现的家庭安防系统具有硬件结构简单、性价比高等优点。模块化的程序结构，使系统功能的扩展非常方便。本文给出的基于短信息平台的家庭安防系统，基本实现了系统的远程报警及控制功能，达到了远程监控家居的目标，具有较好的应用前景。

关 键 词

智能家居；远程监控；GSM；短信息

II

The system of the home burglar alarm is

based on the GSM SMS module

Author:XXX Tutor:XXX Associate professor

Abstract

With the rapid development of information technology, electronics technology, control technology, communication technology the life quality such as healthy, security,comfortable, convenient become people’s urgent need. In addition with the improvement of people’s living standard and the accelerated rhythm of life as well as the large number of household appliances and kitchen facilities being used, the hidden problem of family security is increasing. At the same time the insecurity factor of family is come into being at the time of social transformation, and the traditional security system has been unable to adapt to the needs of modem society. In this paper, we establish a family security system based on GSM network and short message platform, and use the STC89C52 single-chip microcomputer system, Wireless GSM SMS module and sensor technology.

This paper presents the design and the system composition project of the family security system based on short message platform, and makes an intensive study of the control module, communication networks,

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sensor module, SMS module and interface circuit. The system in this paper has some advantages, such as simple hardware structure and high cost-performance and so on. The Modularized program is convenient to expansion of the system. The test results indicated that the family security system based on short message platform realizes long distance alarm and control function, and achieves the goal of long distance monitoring and controlling towards family. It has good application prospects.

Key words

Intelligent home ; Monitoring and controlling by long distance ; GSM; Short message

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目 录

第1章 绪 论 ............................................. 1 1.1 前言 .............................................. 1 1.2 防盗报警系统在国内外的发展 ........................ 1 1.3 防盗报警器的发展前景与趋势 ........................ 2 1.4 设计任务与要求 .................................... 3 第2章 系统方案设计 ...................................... 4 2.1 系统总体设计思路 .................................. 4 2.2 系统方案设计 ...................................... 5 2.3 传感器简介 ........................................ 6 2.3.1 热释电红外传感器简介 ......................... 6 2.3.2 热释电红外传感器电路图 ....................... 8 2.3.3 被动式热释电红外探头的工作原理及特性 ......... 8 2.4 51系列单片机的内部组成 ........................... 9 2.4.1 STC89C52单片机的内部组成 .................... 11 2.4.2 STC89C52单片机引脚及功能 .................... 12 2.5 RS-232C接口 ...................................... 14 2.6 TC35短信模块简介 ................................. 15 第3章 硬件电路设计 ..................................... 17 3.1 电源电路设计 ..................................... 17 3.2 红外探测信号输入电路 ............................. 18

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2.2 系统方案设计

本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、单片机控制、GSM短信模块报警等子模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、单片机控制电路、GSM短信模块及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、短信报警等功能。

就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。

从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路、GSM短信模块及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图2-2总体设计框图所示：

传感器1 信 号 处 理 电 路 复位 电路 89C52 单片机 传感器5 时钟 电路 . . . . . .

串口通信 GSM 用户终端 （移动电话） GSM 短信 模块 网络 图2-2 总体设计框图 5

处理器采用51系列单片机89C52。整个系统是在系统软件控制下工作的。设臵在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动GSM模块向事先设定好的用户发送报警信息，从而实现相应报警功能。当报警延迟10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，当警情消除后复位电路使系统复位。

2.3 传感器简介

2.3.1 热释电红外传感器简介

被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出。

热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温

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度将升高，极化强度减弱，表面电荷减少，通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化，所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化，从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上，这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。

当防范区域内没有移动的人体时，由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时，会造成红外辐射能量的突然变化，红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢，经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U，送往报警器，发出报警信号。红外探测器的探测波长为8~14um，人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内，因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器，其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成锥体感热区域，构成立体警戒。

由于被动式红外技术具有监测距离较远，灵敏度较高，节能价廉等优点，本课题采用红外探测器作为报警探测器，并在设计中增加了自动声光报警的功能，使报警系统更加趋于完善。

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2.3.2 热释电红外传感器电路图

热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装臵。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。

图2-3为热释电红外传感器的内部电路框图。

图2-3 热释电红外传感器的内部电路框图

2.3.3 被动式热释电红外探头的工作原理及特性

人体的体温一般在37℃，所以会发出特定波长10um左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人体发射的红外线通过菲尼尔滤光增强后聚焦到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经后续电路检测处理后就能产生报警信号民。该探头具有如下特点：

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(1) 由于这种探头是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10um左右的红外辐射必须非常敏感。

(2) 为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

(3) 被动红外探头的传感器包含两个互相串联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生的释电效应相互抵消，因此探测器无信号输出。

(4) 一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理后即可报警。

(5) 根据性能要求不同，菲尼尔滤光片具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

2.4 51系列单片机的内部组成

STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。

主要特性如下：

1. 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.

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第5章 结论与展望

本设计研究了一种基于GSM短信模块的家庭防盗报警器。该防盗报警器通过以89C52单片机为工作处理器核心，外接热释电红外传感器，它是一种新颖的被动式红外探测器件，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰。平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动GSM短信模块，向用户发送报警短信实现防盗报警。该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展，相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。

经过这次毕业设计，使我觉得不论从理论知识还是从实际操纵中都学到了不少知识。经过这次毕业设计，它让我接触更多平时没有接触过的科学仪器设备、元器件以及获得相关的仪器调试经验，同时我也发现自己在这方面很多不足之处。体会到理论知识对实践有很大的指导作用，学会了高效率的查阅资料、运用工具书、利用网络查找资料，各种参数都需要自己去调整。偶尔还会遇到错误的资料现象，这就要求我们应更加注重实践环节。在毕业设计中，我们应当注意重点与细节的关系。

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致 谢

四年的读书生活在这个季节即将画上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走的辛苦却也收获满囊。

本研究及学位论文是在我的导师XX老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。XX老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向老师致以诚挚的敬意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。

在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。从开始进入课题到论文的顺利完成，由多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心的感谢！

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参考文献

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附录A 主要源程序代码

附录B GSM模块电路图

附录C 电路总体原理图

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通常的应用系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者

都是DTE，比如PC和色温计，PC和单片机之间的通信，双方都能发送和接收，它们的连接只需要使用三根线即可，即RXD,TXD和GND，连接方式见图2-7。

图2-7 “三线连接法”

2.6 TC35短信模块简介

西门子公司TC35型GSM收发模块是比较常用的GSM模块，可工作在GSM900 MHz和GSM1800MHz 两个频段。TC35模块体积小、安装方便，可以根据具 体需要很方便地嵌入应用系统中，通过40脚ZIF(零插拔力)连接器与应用电路连接，通过一个串行接口与应用电路实现信息交换。TC35结构如图1所示。

TC35模块可以传送语音、数据、sMs和传真，单电源供电(3.3V～5.5V)，工作温度范围为-20°C ~ +55°C ，串口可以工作于多种波特率：1.2kbit/s、2.4kbit/s、4.8kbit/s、9.6kbit/s、19.2kbit/s、38.4kbit/s、57.6 kbit/s和115.2 kbit/s，使用AT命令集对串口进行操作，并对TC35进行编程，TC35可以工作于降功耗方式、休眠方式、软件激活方式、通话

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方式等多种方式，具体应用如图2-8所示。

图2-8 TC35结构图

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第3章 硬件电路设计

3.1 电源电路设计

电源电路的功能介绍：此电路在整个设计中起着很重要的作用，是提供器械运转的原动力。此电源为直流稳压电源包括降压、整流、滤波、稳压三部分，最终将电网中220V的交流电压转换为5V的直流电压提供给后面的工作电路。在整个电路中电源部分起到重要的作用，如果电源部分不能实现整个电路都不能运行。

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成较低的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。在本电源电路中取η的数值为22，故降压后副边电压值为10V。

（2）整流电路：利用D1～D4 4个二极管组成的一个桥式整流电路，将50Hz的正弦交流电转化成脉动的直流电。整流后的电压约为9V。

（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分通过C101加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：芯片7805稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压波动和负载电阻的变化而变化。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。

三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输

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出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳太器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输也三端稳太器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。

LM7805简介：LM7805是常用的三段稳压器，一般使用的是TO-220封装，能提供DC 5V的输出电压，应用范围广，内含过流和过载保护电路。

图3-1 直流稳压电源电路

3.2 红外探测信号输入电路

红外探测信号输入部分由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、数字信号输入电路组成。当工作中的红外线传感器J1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由J1的S端引脚输出微弱的电信

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号（1～10Hz）,经三极管Q1等组成第一级放大电路放大（见图3-2），再通过C2输入到运算放大器U1A中进行高增益、低噪声放大（见图3-3），此时由U1A输出的信号已足够强。如图3-4所示，U1B是电压比较器，二级放大信号OUT2由运放芯片U1B中5脚输入，R6、R7、R9、D1组成基准电压电路，输入信号与反向输入端基准电压比较，一旦有盗贼闯入监控的范围内，热释红外线传感器监测到信号后，发出一个微弱的交变信号，经两级交流放大后，与基准电压进行比较，此时，经过放大的信号大于基准电压。通过U1B的比较，其输出电平为运放工作电压高电平5V，三极管Q2导通，J2输出为低电平；当OUT2端输入没有信号时，输出为0V，所以三极管Q2截止，J2引脚输出为高电平。调试时，在红外线传感器前人走动，调整R9，直到J2引脚输出为低电平。各电路如图3-2到图3-5所示。

图3-2 第一级放大电路图

图3-2中，R1是源极电阻，其阻值可以根据实际情况进行调整；产生的微弱信号由S9014进行放大。S9014是NPN型三极管，其IC

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