基于GSM模块、单片机控制的家庭智能防盗报警系统
基于GSM模块、单片机控制的家庭智能防盗报警系统[20200408101649]
摘 要
随着经济的快速发展，人们的生活水平得到了提高，增加的安全隐患也越多。住户对于家庭安全防护的意识越来越高，所以智能防盗报警系统应运而生并得到了飞速发展。本文介绍了一种适用于普通家庭应用的智能化防盗报警系统，该智能化是将防盗与防火灾报警集成一体，可以24小时自动监测警情，当检测到警情时，通过短信自动将警情信息发送给用户，用户再根据实际情况进行处理。前端信息采集单元主要由人体红外感应传感器与MQ-2烟雾传感器组成，主要功能是对警情进行检测。当有人闯入（发生火灾）时，人体红外感应传感器（烟雾传感器）检测到警情，然后向单片机发出中断请求，单片机再控制GSM向用户手机发送报警短信。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:传感器GSM模块单片机
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 发展现状及趋势 1
1.3设计任务与要求 2
第二章 系统方案设计 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 系统硬件设计 4
2.3 系统软件设计 4
2.4 系统实现的功能 5
第三章 系统硬件设计 6
3.1 MCS-51单片机选择 6
3.1.1 STC89C52RC单片机结构 6
3.1.2 STC89C52RC引脚 7
3.1.3报警电路设计 8
3.1.4复位电路设计 8
3.2 HC-SR501人体感应模块 9
3.2.1 HC-SR501工作原理 9
3.2.2 电气参数 10
3.2.3 检测范围 10
3.3 MQ-2气体传感器 11
3.3.1 MQ-2气体传感器工作原理 11
3.3.2 MQ-2气体传感器特点及技术指标 11
3.3.3烟雾传感器电路设计 11
3.4 RS-232C接口 12
3.4.1 RS-232简介 12
3.4.2 RS-232C工作原理 12
3.5 TC35模块 13
3.5.1 TC35简介 13
3.5.2单片机控制TC35 模块电路设计 14
第四章 系统软件设计 16
4.1系统主程序流程图 16
4.2报警模块软件设计 17
4.3 传感器模块设计流程图 18
第五章 系统调试结果说明 19
5.1 前端传感器模块说明 19
5.1.1 人体红外感应模块 19
5.1.2 烟雾传感器模块 20
5.2 单片机控制模块 20
5.2.1 单片机LED指示灯说明 20
5.2.2 电源开关控制模块 20
5.3 GSM通信模块 21
5.4 安装使用需要注意的问题 22
结论与展望 23
参考文献 24
附录A ：常用的一些AT指令 25
附录B：主要源程序代码 26
致谢 31
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
近几年由于改革开放步伐的加快，中国经济的飞速发展，城乡一体化的进程也加快了，但是安防设施却跟不上时代的步伐，盗窃犯罪如同雨后春笋，同时一些非人为的危害，例如煤气泄漏、火灾等灾害带给人类的危害会更大，所以家庭安全问题是社会存在的巨大隐患[1]。入户盗窃起源很早，屡禁不止，一直以来都是社会上的一个不稳定的因素，进入新时代以后，入室盗窃的手段更加新颖，呈现隐蔽化、高科技化。因此，如何加强居民防盗报警事业的发展，提高居民的安全、幸福指数是衡量一个社会、一个国家的综合实力的重要指标[2]。然而，当代的安全防护措施还是以前的防盗安全门、安全窗、安全锁等机械式的措施。这种措施存在很多弊端，例如发生火灾的时候住户无法逃脱，安全窗安装在房子外面影响美观，生产安装成本比较高等缺点。虽然也有一些智能化的防盗报警器，例如按照通信形式划分为电话网络、互联网、集群系统等等，但仍存在一些问题，例如盗贼可以直接切断电话线或者恶意占线，以太网易被切断，集群系统功耗大，维护费用高[3]。基于以上各种情况，现代的住户真正需要的是一种智能化、微型化、便捷化、隐蔽化的家庭智能防盗报警系统。这种系统需要及时准确地发现警情，并能够及时地把报警信息反馈给用户，将用户的损失最大程度降低，更好的保护用户人身安全和财产安全。
1.2 发展现状及趋势
现阶段，国内外的家庭智能防盗报警系统基本上都是以红外传感、监控设备为基础进行研发，这些设备具有单一化、被动化、复杂化，但是最新的、最经典的范例也有很多，例如有一些以现在最热门的技术：嵌入式、通信技术、ZigBee结合GSM技术等为基础研究的技术，现对如上的几个技术方案做一些分析：
（1）由于嵌入式、通信技术的快速发展，使得家庭智能防盗报警系统技术有了革新，有的系统使用3G模块作为通信的平台，以ARM作为主控单元（CPU），报警模块使用红外、烟雾等传感器[2]；
（2）通过研究ZigBee无线通信技术，以及GSM的协议规范设计了家庭智能安防系统，该系统由ZigBee、前端探测传感器组成，实现对家庭安全监测 [4]；
（3）运用无线传感器、双音多频的解编码技术，实现语音报警、主动拨号报警，其核心处理器是用51单片机 [5]。
从上述的几个方案可以看出，家庭智能防盗报警系统的发展与IT技术的发展息息相关，所以未来的发展趋势一定会与物联网技术相关，而最近几年来，物联网的快速发展加快了技术的革新，被公认为是信息产业的又一次革命，将来一定会改变人们的生活方式。智能家居（如图1.1所示）的概念伴随着物联网的崛起而诞生，其市场的巨大潜力吸引了许多企业参与。
防盗报警系统未来还会向数字化方向发展，前端探测器数字化、网络通信数字化，然后再将视频监控、语音对讲融合在一起，最后再与平板电脑或智能手机进行联网，即由平板电脑或者智能手机来控制整个系统，这样用户无需走动即可轻松控制所有模块。家庭智能防盗报警系统要智能化必须要借助互联网，而且必须要紧跟互联网的发展步伐，例如，如果报警系统产生报警信号，要让报警现场的画面实时传播到用户端，这对网络的传输速度、用户的终端硬件要求比较高。
因此，如果家庭智能防盗报警系统要作为智能家居的重要组成部分，系统集成化与联网技术的发展是必然的发展方向，如果只单一地发展防盗报警系统，将一定会被市场及用户无情地淘汰。
图1.1 未来智能安防系统
1.3设计任务与要求
（1）本系统设计由软件与硬件组成，设计过程中要求软件与硬件同时进行，在设计过程中遇到软件与硬件冲突时候要不断进行调试改进，以使系统功能得到最优化；
（2）本系统将由前端传感器、MCU控制单元、TC35通信模块及相关的开关电源电路组成。前端电路采集数据，处理后向单片机发出终端控制命令，然后单片机再向TC35模块发送AT指令控制TC35模块向用户发送相应的短信；
（3）系统要求实现的功能是：当家庭用户外出的时候，开始对家里进行监控防护，系统各模块开始工作。当有盗贼闯入的时候，人体红外传感器检测到模拟信号，经过传感器内部进行D/A转换为数字信号（高电平），然后向单片机发送该信号，单片机经处理后再向GSM通信模块发送有关信息，以控制GSM通信模块向用户发送报警短信；当家中发生火灾或煤气泄漏时候，烟雾传感器就会检测到相应的模拟信号，再进行内部的D/A转换为数字信号（低电平），单片机根据该信号再向GSM通信模块发送相关信息，来控制GSM通信模块向用户发送火警报警短信。
第二章 系统方案设计
2.1 系统总体设计
家庭智能防盗报警系统主要包括以下部分：传感器模块、单片机控制器、RS232-C 串口通信、GSM通信模块、用户终端[6]，结构如图2.1所示。
基本工作原理：当监测系统发出信息给单片机时，单片机通过RS232-C串口向TC35模块发送AT指令，TC35模块识别AT指令做出相应的短信通讯，再由GSM移动网络给手机发送短信。
摘 要
随着经济的快速发展，人们的生活水平得到了提高，增加的安全隐患也越多。住户对于家庭安全防护的意识越来越高，所以智能防盗报警系统应运而生并得到了飞速发展。本文介绍了一种适用于普通家庭应用的智能化防盗报警系统，该智能化是将防盗与防火灾报警集成一体，可以24小时自动监测警情，当检测到警情时，通过短信自动将警情信息发送给用户，用户再根据实际情况进行处理。前端信息采集单元主要由人体红外感应传感器与MQ-2烟雾传感器组成，主要功能是对警情进行检测。当有人闯入（发生火灾）时，人体红外感应传感器（烟雾传感器）检测到警情，然后向单片机发出中断请求，单片机再控制GSM向用户手机发送报警短信。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:传感器GSM模块单片机
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 发展现状及趋势 1
1.3设计任务与要求 2
第二章 系统方案设计 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 系统硬件设计 4
2.3 系统软件设计 4
2.4 系统实现的功能 5
第三章 系统硬件设计 6
3.1 MCS-51单片机选择 6
3.1.1 STC89C52RC单片机结构 6
3.1.2 STC89C52RC引脚 7
3.1.3报警电路设计 8
3.1.4复位电路设计 8
3.2 HC-SR501人体感应模块 9
3.2.1 HC-SR501工作原理 9
3.2.2 电气参数 10
3.2.3 检测范围 10
3.3 MQ-2气体传感器 11
3.3.1 MQ-2气体传感器工作原理 11
3.3.2 MQ-2气体传感器特点及技术指标 11
3.3.3烟雾传感器电路设计 11
3.4 RS-232C接口 12
3.4.1 RS-232简介 12
3.4.2 RS-232C工作原理 12
3.5 TC35模块 13
3.5.1 TC35简介 13
3.5.2单片机控制TC35 模块电路设计 14
第四章 系统软件设计 16
4.1系统主程序流程图 16
4.2报警模块软件设计 17
4.3 传感器模块设计流程图 18
第五章 系统调试结果说明 19
5.1 前端传感器模块说明 19
5.1.1 人体红外感应模块 19
5.1.2 烟雾传感器模块 20
5.2 单片机控制模块 20
5.2.1 单片机LED指示灯说明 20
5.2.2 电源开关控制模块 20
5.3 GSM通信模块 21
5.4 安装使用需要注意的问题 22
结论与展望 23
参考文献 24
附录A ：常用的一些AT指令 25
附录B：主要源程序代码 26
致谢 31
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
近几年由于改革开放步伐的加快，中国经济的飞速发展，城乡一体化的进程也加快了，但是安防设施却跟不上时代的步伐，盗窃犯罪如同雨后春笋，同时一些非人为的危害，例如煤气泄漏、火灾等灾害带给人类的危害会更大，所以家庭安全问题是社会存在的巨大隐患[1]。入户盗窃起源很早，屡禁不止，一直以来都是社会上的一个不稳定的因素，进入新时代以后，入室盗窃的手段更加新颖，呈现隐蔽化、高科技化。因此，如何加强居民防盗报警事业的发展，提高居民的安全、幸福指数是衡量一个社会、一个国家的综合实力的重要指标[2]。然而，当代的安全防护措施还是以前的防盗安全门、安全窗、安全锁等机械式的措施。这种措施存在很多弊端，例如发生火灾的时候住户无法逃脱，安全窗安装在房子外面影响美观，生产安装成本比较高等缺点。虽然也有一些智能化的防盗报警器，例如按照通信形式划分为电话网络、互联网、集群系统等等，但仍存在一些问题，例如盗贼可以直接切断电话线或者恶意占线，以太网易被切断，集群系统功耗大，维护费用高[3]。基于以上各种情况，现代的住户真正需要的是一种智能化、微型化、便捷化、隐蔽化的家庭智能防盗报警系统。这种系统需要及时准确地发现警情，并能够及时地把报警信息反馈给用户，将用户的损失最大程度降低，更好的保护用户人身安全和财产安全。
1.2 发展现状及趋势
现阶段，国内外的家庭智能防盗报警系统基本上都是以红外传感、监控设备为基础进行研发，这些设备具有单一化、被动化、复杂化，但是最新的、最经典的范例也有很多，例如有一些以现在最热门的技术：嵌入式、通信技术、ZigBee结合GSM技术等为基础研究的技术，现对如上的几个技术方案做一些分析：
（1）由于嵌入式、通信技术的快速发展，使得家庭智能防盗报警系统技术有了革新，有的系统使用3G模块作为通信的平台，以ARM作为主控单元（CPU），报警模块使用红外、烟雾等传感器[2]；
（2）通过研究ZigBee无线通信技术，以及GSM的协议规范设计了家庭智能安防系统，该系统由ZigBee、前端探测传感器组成，实现对家庭安全监测 [4]；
（3）运用无线传感器、双音多频的解编码技术，实现语音报警、主动拨号报警，其核心处理器是用51单片机 [5]。
从上述的几个方案可以看出，家庭智能防盗报警系统的发展与IT技术的发展息息相关，所以未来的发展趋势一定会与物联网技术相关，而最近几年来，物联网的快速发展加快了技术的革新，被公认为是信息产业的又一次革命，将来一定会改变人们的生活方式。智能家居（如图1.1所示）的概念伴随着物联网的崛起而诞生，其市场的巨大潜力吸引了许多企业参与。
防盗报警系统未来还会向数字化方向发展，前端探测器数字化、网络通信数字化，然后再将视频监控、语音对讲融合在一起，最后再与平板电脑或智能手机进行联网，即由平板电脑或者智能手机来控制整个系统，这样用户无需走动即可轻松控制所有模块。家庭智能防盗报警系统要智能化必须要借助互联网，而且必须要紧跟互联网的发展步伐，例如，如果报警系统产生报警信号，要让报警现场的画面实时传播到用户端，这对网络的传输速度、用户的终端硬件要求比较高。
因此，如果家庭智能防盗报警系统要作为智能家居的重要组成部分，系统集成化与联网技术的发展是必然的发展方向，如果只单一地发展防盗报警系统，将一定会被市场及用户无情地淘汰。
图1.1 未来智能安防系统
1.3设计任务与要求
（1）本系统设计由软件与硬件组成，设计过程中要求软件与硬件同时进行，在设计过程中遇到软件与硬件冲突时候要不断进行调试改进，以使系统功能得到最优化；
（2）本系统将由前端传感器、MCU控制单元、TC35通信模块及相关的开关电源电路组成。前端电路采集数据，处理后向单片机发出终端控制命令，然后单片机再向TC35模块发送AT指令控制TC35模块向用户发送相应的短信；
（3）系统要求实现的功能是：当家庭用户外出的时候，开始对家里进行监控防护，系统各模块开始工作。当有盗贼闯入的时候，人体红外传感器检测到模拟信号，经过传感器内部进行D/A转换为数字信号（高电平），然后向单片机发送该信号，单片机经处理后再向GSM通信模块发送有关信息，以控制GSM通信模块向用户发送报警短信；当家中发生火灾或煤气泄漏时候，烟雾传感器就会检测到相应的模拟信号，再进行内部的D/A转换为数字信号（低电平），单片机根据该信号再向GSM通信模块发送相关信息，来控制GSM通信模块向用户发送火警报警短信。
第二章 系统方案设计
2.1 系统总体设计
家庭智能防盗报警系统主要包括以下部分：传感器模块、单片机控制器、RS232-C 串口通信、GSM通信模块、用户终端[6]，结构如图2.1所示。
基本工作原理：当监测系统发出信息给单片机时，单片机通过RS232-C串口向TC35模块发送AT指令，TC35模块识别AT指令做出相应的短信通讯，再由GSM移动网络给手机发送短信。
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