摘 要： 设计并制作了一款基于GSM无线网技术的智能家居报警器。整个报警系统可以分为数据采集和无线通信两大部分。报警器由核心控制模块、传感器模块、GSM无线通信模块、报警器模块4个模块构成。本系统优选AT89S52单片机作为系统主控模块。采用MAX232芯片为RS-232标准串口提供电平转换。R2OUT、T2IN两引脚发送和接收单片机的AT指令、短信内容等数据，T2OUT、R2IN两引脚向GSM模块传送和接收数据。传感器负责采集环境数据，数据传输到单片机处理，判断是否需要报警。该系统设计时加入了多个外接引脚，可以自主增加需要的传感器，提高了系统的灵活性。
关键词： AT89S52；GSM；传感器；AT指令
0 引言
近年来，不法分子入室盗窃、抢劫的案件屡见不鲜，人民生命、财产的安全已变得十分重要。来自公安部门的调查表明，近年来，入室抢劫和被盗现象呈上升趋势，且危害严重，直接经济和间接经济损失巨大，已严重影响了国民经济的健康发展和社会的和谐稳定，而目前所有的安防系统，无非采用诸如红外线、有限距离无线通信、物理防盗卡以及与公安110有线联动等方式来解决防盗问题。但是，由于这些系统或产品原理的局限性，导致误报警，抗干扰能力弱或管理不便，不能及时收到报警信号，造成了大量人力、物力以及财力的浪费。同时，无线发射方式功率大（耗费能源），并且需要得到无管委的许可，对系统及产品的推广也有一定的限制。
鉴于此种情形，为杜绝偷盗者的入室盗窃、抢劫行为，更为了避免生命财产的危害，本文在现有技术的基础上研发基于GSM报警的智能家居防盗报警器，用以解决长期困扰人们生活的防盗问题。
1 总体系统方案
1.1 系统原理与组成
报警器工作原理：传感器接收外部报警信息并将其传送给核心处理器，处理器对接收的报警信号进行分析和处理，处理结果通过处理器以AT指令的形式发送到GSM模块，GSM模块根据AT指令将报警短息发送到设定好的手机上。该技术克服了目前一些家居报警器在传送距离和噪声等方面的限制和缺点[1]。
该系统采用了三种报警源采集报警信息，通过单片机控制向用户手机发送报警信息。当偷窃者触碰激光光栅的任意一条光线，光栅传感器产生动作，输出高电平；当偷窃者盗开门窗时，安装在门窗开合边缘处的门磁报警器动作；当发生火灾时，烟雾传感器感测到烟雾，传感器发生动作。三路报警信号被送到AT89S52单片机进行处理，立刻开启报警指示灯，同时发出刺耳的报警声，高分贝报警声能够恫吓偷窃者。与此同时，单片机控制TC35 GSM模块发送报警短信，并可拨打预先设定好的报警电话。
系统主要由核心控制模块、电源模块、传感器模块、电平转换模块、报警模块和GSM模块组成，其系统框图如图1所示。
1.2 系统防盗
该系统内置振动传感器，原理图如图2所示，当盗窃者偷到该报警器时，振动报警器会发出信号给单片机，发送报警短信到用户手机，并且GSM会不断发出信号[2]，警方可以根据GSM位置信息，及时地追踪到盗窃者。
2 报警系统硬件设计
2.1 烟雾传感器
该系统采用市面上常用的烟雾报警器。从内在原理来说，烟雾报警器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，它是一种技术先进、工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。
该烟雾报警器通过内部电池供电，其电池在不更换的情况下可持续使用5年以上。主机具有声音报警功能，一根信号线输出开关量，即表示是否检测到烟雾。
将信号线连接至三极管时，当检测到报警信息时，输出高电平给三极管的基极，使三极管处于导通的状态，集电极接地，I/O输入低电平；反之，I/O输入高电平。因此烟雾报警为低电平触发。
2.2 激光光栅传感器
激光光栅是由两边对射的多条激光束组成的光线平面，由于激光独特的优越性能，其抗干扰好、误报率低，而较现有的红外光栅更适应野外环境。偷盗者只要碰到其中任意一条光线，报警主机立刻就会发出刺耳的警报声，同时启动内置的GSM模块，拨打预先设置的多个报警电话，如手机、固话、小灵通、110等，还可群发短消息。激光光束的疏密、防范区域的大小以及围栏的结构均可根据不同的场所来设计。电子缆线可垂直或者水平安装，从而提供一个更广阔的保护屏障，防止入侵者挖掘或攀爬。系统设计了交、直流双电源供电，平时由市电供电，当遇停电或遭到破坏时，内置的蓄电池依然能使系统处于正常警戒状态。
激光光栅一端可发射激光，另一端接收激光。当另一端接收到激光时，接收端输出低电平；未接收到激光时，接收端输出高电平。接收端输出低电平时，三极管不导通，集电极接Vcc，I/O口接收高电平。接收端输出高电平时，三极管导通，集电极接地，I/O口接收低电平。因此激光光栅传感器为低电平触发报警。
2.3 门磁传感器
门磁报警器主要由开关和磁铁两部分组成，开关部分由磁簧开关经引线连接，定型封装而成；磁铁部分由对应的磁场强度的磁铁封装于塑胶或合金壳体内。当两者分开或接近至一定距离后，引起开关的开断从而感应物体位置的变化。门磁报警器广泛应用于城市安防、银行、电信、电力、司法、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库等众多领域门窗安装使用。
门磁报警器输出为短路或开路状态，所以可以通过输出信号来控制三极管的通断。
将两根信号线分别连接三极管基极和发射极（发射极接地）。当门磁装置靠近时，输出为短路，此时基极发射极短接，基极接地，三极管不导通，集电极接Vcc，I/O输入为高电平。当门磁远离时，输出为断路，此时基极通过电阻接Vcc，基极高电平，三极管导通，集电极接地，I/O口输入为低电平。因此门磁报警器是低电平触发报警。
2.4 声光报警模块与单片机接口电路
电源指示灯连接AT89S52单片机的P1.0口，报警喇叭接P1.1口。在软件设计中，初始化状态为P1.0=0、P1.1=1，即上电后电源指示灯亮，继电器断开，报警喇叭不鸣响；当完成对GSM模块初始化后，写P1.0=1，此时电源指示灯灭，表示进入监控状态；当有报警信号产生时，写P1.1=0，三极管Q1导通，继电器吸合，完成低电平驱动报警。图3为声光报警模块与单片机接口电路。
2.5 传感器与单片机的接口电路
图4为传感器与单片机的接口电路。激光光栅传感模块接单片机AT89S52的P3.5口，当此激光被切断时，传感器输出高电平，三极管导通，P3.5口接收低电平，单片机收到报警信号；同时P3.4口控制继电器闭合，断开激光光栅的供电，以保护眼睛。
门磁传感器模块接单片机的P3.7口，当门磁打开时，门磁传感器断路，三极管导通，P3.7口接收低电平，单片机收到报警信号。
烟雾报警器模块接单片机的P3.3口，当检测到烟雾时，三极管导通，P3.3口接收低电平，单片机收到报警信号。
2.6 GSM模块与单片机接口
TC35模块是西门子公司生产的一款工业级别无线通信模块，支持收发中文短信息。该模块由6个部分组成，包括：供电模块、闪存、ZIF连接器和天线接口等。TC35模块的核心处理器主要针对GSM终端的语音、数据信号的处理，涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能[2]。GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统[3]。
本设计中的TC35模块是一款双频900/1 800 MHz高度集成的GSM模块。TC35 GSM模块设计紧凑，集成度高，可以大幅缩减产品尺寸[4]。同时，它与GSM2/2兼容、双频、RS232数据接口，为用户提供了标准的AT指令接口，使用方便可靠，成本适中。图5为GSM模块与单片机接口电路。
3 系统软件设计
3.1 软件流程
该报警系统整体软件设计流程如图6所示。
GSM子系统的实现原理是通过单片机向GSM模块发送AT指令，AT指令集包含了对短息和语音通话的控制，利用RS232串口，单片机向GSM模块发送一系列AT指令，实现控制手机接收报警短息和电话的功能。
3.2 部分源代码
#include "Includes.h"
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar*pt=NULL；
sbit P1_0=P1^0；
sbit P1_1=P1^1；
sbit P3_7=P3^7；
sbit P3_4=P3^4；
sbit P3_5=P3^5；
sbit P3_3=P3^3；
void main（void）
{
int t=1，p=1；
memset（aa，0，MAXCHAR）；
Ini_UART（）； //串口初始化
Print_Str（"uart ok\r\n"）；
Delay_Xms（100）；
/*I/O口初始化*/
P1_0=0；//系统上电后电源指示灯亮
P1_1=1；//当有报警时置低电平
P3_7=1；//接振动传感器
P3_4=1；
Delay_Xms（100）；
AT（）；//GSM模块初始化
P1_0=1；
//GSM初始化后，电源指示灯关闭，表示进入监控状态
//循环扫描I/O口，检测是否有报警信号
while（1）
{
……
}
}
4 结论
本文所介绍的系统通过烟雾传感器、门磁传感器、激光光栅、单片机系统等完成现场数据采集和分析的过程，一旦接收到报警信号，将通过系统中的GSM模块发送报警短信到用户手机，并可拨打提前设置好的手机号码。当系统被盗时，内置的振动传感器将检测到信号，单片机同时控制GSM模块不断发送信号，便于警方找到系统。经使用证明，该系统的抗干扰能力强、误判率低，并且性能可靠。
参考文献
[1] 仵博，刘兴东，吴敏.基于STC89的GSM汽车报警器的设计与实现[J].微计算机信息，2007，23（6）：261-263.
[2] 吴青，仵博.基于TC35i的GSM报警器的设计与实现[J].微计算机信息，2009，25（1-2）：306-307，303.
[3] 恽新星.基于激光光栅和GSM的电力变压器防盗系统[J].电子技术应用，2008，34（11）：122-125.
[4] 鲁昌华，乔永伟，蒋薇薇.基于GSM无线防盗报警系统的研制[J].电子测量与仪器学报，2006，20（1）：45-47.