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基于STM32的GSM短信报警系统的设计与实现

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引言

随着我国经济建设的迅速发展和人民群众生活水平的极大提高,人们越来越注重自身所处的环境是否安全。特别是当家中无人或者仅有老人孩子时,家庭成员的生命和财产的安全性越来越受到重视。因此,家庭防盗已成为一个重要的社会问题。目前,许多住宅小区的安防主要依靠传统的机械式(防盗网、防盗窗)防盗系统。这样不仅有碍美观,不符合火灾逃生的要求,而且不能有效地防止坏人的侵入。随着电子技术的飞速发展,防盗报警系统已迫切从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。当前,GSM短信息服务已作为GSM网络的一种基本业务,基于GSM短信模块与单片机相连接应用于家庭无线防盗报警系统中,让家庭防盗更及时、更方便,以最直观的中文短消息形式,直接把案发地点的情况反映到用户的手机屏幕上。同时采用一种热释电红外传感器进行检测,变有形的传统防盗网防盗窗为无形的监控,给家庭防盗提供最直观、高效、可靠的保障。

1 系统的总体设计及工作原理

GSM短信报警系统设计框图如图1所示。整个系统[1]由STM32单片机模块、热释电传感器模块、GSM模块及传统扬声器模块组成。GSM模块采用芯讯通(SIMCom)公司生产的SIM900A芯片及外围设计电路,而热释电传感器模块采用红外专用芯片BISS0001的设计电路。首先当热释电传感器模块检测到人发射的红外线时,通过其外围放大电路转换成电压信号传输给STM32单片机。单片机判断热释电传感器模块送来的数据,通过串口发送一个高电平给GSM模块,使GSM模块发送短信到设定的手机号码,及时通知主人家里出现了什么情况,

同时使扬声器发声报警,从而实现系统的预想功能。然而白天当主人在家的时候,则不需要设定防盗功能,
可以关闭功能;假如主人要离开房屋或夜间睡眠时,则需要打开防护功能。这些 "设防"、"撤防"的功能,同样可以通过手机发送特定短信至GSM模块的方式进行开启和关闭,热释电传感器检测会随之起作用,以免引起不必要的麻烦和误报。
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图1 系统总体框图

2 系统硬件电路设计

2.1 STM32F103 最小系统

STM32系列单片机[2]由ST公司生产的专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex-M3内核。本系统采用的STM32属于互联型产品,具有以下标准功能:72MHZ主频,56k字节Flash,64字节SRAM,2个看门狗,多个16 位定时器,80%的引脚可以作为通用I/O 口,以及USART、SPI等通信外设,其外设完全满足本系统的功能要求。因此,本系统采用STM32F103作为总控制器,其最小系统如图2所示。

本系统采用4线JTAG接口,即TMS(测试模式选择)、TCK(测试时钟)、TDI(测试数据输入)、TDO(测试数据输出),又采用常规的20pin接口方式,通过仿真器与PC机连接,可以实现在线仿真调试,方便可靠。系统采用8MHZ晶体振荡器,此时需要接负载电路。另外,复位电路的设计方式简洁,可以实现系统可靠复位。
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图2 STM32F103RBT6 最小系统

2.2 GSM 模块

GSM模块[3]用芯讯通(SIMCom)公司生产的SIM900A,是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块,采用SMT封装,基于STE的单芯片案,采用ARM926EJ-S架构,性能强大,支持AT指令。

利用STM32的串口来控制GSM MODEM,单片机与GSM模块一般采用串行异步通信接口, 通信速度可设定, 通常为19200bps。GSM MODEM与单片机之间采用串口通信的方式,MODEM的TXD、RXD分别为发送、接收端,与单片机的PA10、PA9连接,组成串口通信。GSM模块通过把PWRKEY信号拉低一段时间然后释放来开机。当模块开机后就可以发送AT命令来控制模块,用户可以通过"AT+IPR=x"设置波特率并把参数保存。一旦配置为固定波特率,当模块开机时将会从串口收到字符"RDY"。这些字符在自动波特率激活的情况下无法显示。同样,可以通过把PWRKEY 信号拉低一段时间然后释放来关机。或者使用AT命令"AT+CPOWD=1"关闭模块。该命令使模块从网络上注销,让软件进入安全状态,保存有用数据,让然后完全断开供电。在关机前,模块串口将自动发送下列字符串"NORMAL POWER DOWN",这之后将不能执行AT命令。模块进入掉电模式,仅仅RTC处于激活状态。掉电模式可以通过STATUS引脚来检测,在掉电模式下此引脚输出为低电平。GSM主模块(包括SIM部分)如图3所示。
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图3 GSM 主模块(包括SIM 部分)

2.3 热释电传感器模块

热释电传感器模块[4]括热释电传感器及外围放大电路,当有人进入传感器所能检测到的范围时,传感器检测到能量变化,转换成微弱的电信号,然后通过外围放大电路放大并转换成电压信号传输给单片机。其作用原理如下:人体都有恒定的体温,一般在37度,所以会发出特定波长

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