GSM 智能安防控制系统.pdf

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1、 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 GSM智能安防控制系统 智能安防控制系统 标 题 GSM 智能安防控制系统 比赛编号 B10236 姓 名 林欣荣（中文）victor (英文)肖 嘉（中文）xiao jia （英文）单 位 深圳市瑞信科技发展有限公司 通讯地址 深圳市南山科技创业服务中心 7 楼 电子邮箱 联系电话 075526581927 时 间 2004 年 10 月 10 日 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 目 录 目 录 一、前 言.3 二、设计概述.5 2.1 智能安防控制系统结构框图.5 2.2 背景资料.5 2.3 设计目标.6 2.4 功能叙述.6 2.5 应用前景.7 三、

2、硬件叙述.8 3.1 报警主机.10 3.1.1 报警主机的硬件框图.10 3.1.1 电源部分.11 3.1.2 遥控器和传感器信号接收部分.11 3.1.3 输出控制部分.11 3.1.4 GSM MODEM 子板.12 3.1.5 具体原理图.12 3.2 无线电器控制模块.13 3.2.1 无线电器控制模块的硬件框图.13 3.2.2 无线电器控制模块的原理图.13 四、软件叙述.15 4.1 报警主机的软件设计.15 4.1.1 软件流程图.15 4.1.2 程序结构的优点.16 4.2 无线家电控制模块的软件设计.16 4.3 RXG 报警中心管理平台设计.17 五、总结.19 六

3、、参考文献.20 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 一、前一、前 言言 随着移动通讯技术的不断发展，四通八达的无线网络已经成为现代生活中不可或缺的一部分，无线通讯模式以其稳定、简洁、移动性高等优点成为众多行业推崇的对象；可以看出，无线网络将变成推动社会、经济发展的一个重要因素。反观安防、智能行业，虽说推出了以电话固网、因特网为信道的智能、报警系统但是往往因为智能、报警系统缺乏实用性、操作烦琐等原因造成智能报警系统不能普及又或是安装了以后弃而不用等现象：你能想象一下用户为了能及时被告知家里的报警信息而整天守候在电脑前面的情况么、你能想象一下用户因为接听了一个电话而错过了系统的报警信息么、你能想象一

4、下用户为了想起那纷繁复杂的控制命令而绞尽脑汁、百般无奈的表情么、又或是为了随时控制家里的电器索性把手提电脑带在身边等等。类似的事情还有很多很多，当然有时候我们不得不承认技术的局限性，但是以现在的技术就真的找不出一种新的，在不添加任何随身物件的情况下，实现集稳定、安防、智能、操作简洁于一身的方案了吗？答案是否定的。设想一下通过随身携带的手机便可以清楚地知道家里所发生地事情，随手拨动手机上的一个按键便可以控制家里的电器，那是多么一件多么美妙的事情!基于 Freescale Freescale 单片机和发达的移动通讯技术，深圳瑞信科技发展有限公司所研发的 GSM 智能安防控制系统集报警与家居智能为一

5、体，它将梦想变成了现实，真正实现了主机与传感器、智能家居控制模块之间，主机与用户之间信息的无线传输，而且它适用于 GSM 网络覆盖的所有区域，使用户可以随时随地享受到科技为生活所带来的便利。其优异的功能在于：1.系统的信道采用无线的 GSM 网络，成功的避免了传统安防信道的安全隐患（剪线）。2.基于 GSM 的中央报警系统确保用户在使用上不受地域制约，稳定的网络增加了系统的实时性，可靠性和准确性。3.报警信息以直观的中文短信形式把报警地点、事件等详细情况发送到用户的手机上，用户还可以通过手机对家里的进行实时监控，真正解决了用户“听不到、看不到”的问题。_ 深圳市瑞信科技发展有限公司 4.手机储

6、存操作命令，用户无需记住繁琐的命令就可以对报警主机进行控制。5.解决了传统报警模式（电话占线）的安全隐患，报警信息可以储存在用户手机上，待用户接听电话完毕后立即弹出报警信息。6.有强大的数据库支持的报警中心管理平台，详尽记录用户相关资料以及报警信息，以便中心管理人员或小区保安人员做出准确的判断。7.用户可通过短信控制家庭电器，充分享受家居智能所带来的便利。8.逻辑判断报警功能，大大降低了警报误报的几率。9.主机与传感器的传输上采用了以无线为主，有线为辅的方式，一方面提高了系统的稳定性；一方面使系统的设计、施工、安装、维护更加简捷。_ 深圳市瑞信科技发展有限公司 二、设计概述二、设计概述 2.1

7、 智能安防控制系统结构框图 2.1 智能安防控制系统结构框图 2.2 背景资料 2.2 背景资料 随着生活水平的提高和科技的发展，生活和科技已经变得密切相关，而人们也逐渐意识到智能以及安防报警的重要性，进而也涌现了许多智能、安防产品；现行主流的报警器采用电话固网或互联网作为主要的报警通道，必须在宽带和电话固网覆盖的范围内才能使用，在应用上存在着一定的区域局限性及安全隐患（剪线）；传统的报警主机本身不具备监视、监听功能，需借助其他设备（如电脑）才能实现该功能，设置、操作上极为不便。科技的发展日新月异，移动通讯、有线红外探测器 无线家电控制模块 有线烟雾探测器 有线门磁 无线红外探测器 无线门磁

8、无线烟雾红外探报警中心平台 RXG 主机 用户手机 有线传输 无线红外传输 GSM 网络无线传输 无线滚码遥控 家电的控制与反馈 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 迅驰技术的日益成熟和广泛的应用，使发展新一代基于全无线网络的智能安防报警成为大势所趋。2.3 设计目标 2.3 设计目标 本方案将强大的 MC98HC908AP64 单片机和 GSM Modem 相结合构成了智能安防报警终端，并利用稳定的 GSM 网络作为传输信道。将其安装在用户所指定的场所中，用户可以通过直观的短信息的形式来接收报警信息和发送控制终端状态的命令；（如下图所示）同时，用户也可以透过智能安防终端控制居家电器的开关。（如下

9、图所示）2.4 功能叙述 2.4 功能叙述 1.多路安防、控制与反馈，五组用户手机信息接收控制，多种用户权限级别。2.用户设防及撤防时间记录(软件记录)。_ 深圳市瑞信科技发展有限公司 3.通过多路端口接收有线或无线报警器的报警信息。4.传感器至主机连接方式采用（有线/无线）两种方式。5.多种控制渠道：手机短信控制，遥控器控制（提示音），操控键盘控制 6.主用户手机远程监听功能：报警监听，短消息回拔监听。7.通过简单手机短信息命令，控制终端状态、设置各种报警短信息。8.逻辑判断报警，（触发三个设定属性的报警器发生紧急报警），大大降低了警报误报的几率。9.胁迫密码报警，紧急求助报警（户主在非自愿

10、情况下报警时使用的密码）。10.短信息命令查看主机布防、供电电压及后备电量情况。11.防高频干扰模块。12.家庭电器控制，使您享受家居智能所带来的便利。用户可以在远距离利用手机对居家电器进行控制，实现远距离家居电器控制。13.摄像机及彩信模块接口，报警联动彩信图像发送。用户可通过彩信手机手机接收联动图像信息，实现对报警情况的更真确掌握。2.5 应用前景 2.5 应用前景 该智能安防报警系统可应用在以下几个领域：1安防报警：小区、工厂、办公室等场合的报警信号可以通过短信的形式发送到用户的手机上；用户可以通过手机短信控制报警系统的设防状态。2远程家电控制：冰箱、电灯、空调等家用电器的开关控制。3远

11、程图像采集：通过发送短信命令控制终端摄像头拍摄图像，用户端通过彩信手机接收。4保险箱、文件柜防盗器：在报警主机上集成飞思卡尔三维加速度传感器便可以将其应用在保险箱、文件柜上面，盗贼一打开门锁或是抱走保险柜就会触发加速度传感器，报警主机便会自行报警。5防止用户窃电：现行用户自行改装电表偷电已经不是什么稀奇的事了，但是由于做法隐蔽，有关部门往往难以清查，即使查处偷电者，偷电的时间也无 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 法取证，有了 RXG 报警主机，就可以在用户的电表箱内装上无线门磁，门磁与报警主机之间进行对码，这样一有用户私自打开电表箱，报警主机就将报警用户的编号以及触发时间以短信的形式发送到管理

12、中心，这样一来偷电者的罪行就会被记录下来。三、硬件叙述三、硬件叙述 整个系统包括了报警主机(由主板和 MODEM 子板组成)、传感器和有线/无线电器控制模块，具体的框图见图 3.1。图 3.1 系统的总硬件框图 系统一共用到了两种单片机。一是位于报警主机的主板上的整个系统的核心MC68HC908AP64；另一种单片机是 MC68HC908QT1，位于无线电器控制模块之中。核心的 MC68HC908AP64 单片机的主要特性有以下几点：1、3V 或 5V 供电，总线频率可分别大到 4MHZ 和 8MHZ，速度快。2、片内集成 PLL 电路。3、片内集成 2KB 的 RAM 和 62KB 的 FL

13、ASH。报警主机 DC+12V/8节AA干电池 有线/无线传感器 警笛、有线/无线家电控制模块 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 4、片内集成两个 16 位两通道定时器，可实现输入捕捉、输出比较和 PWM输出。5、片内集成 8 路 10 位 A/D 转换、SCI、SPI、COP、键盘口和 I2C 模块。6、提供多达 31 个 GPIO，其中 6 个的驱动能力高达 25ma。对 于 基 于 GSM 的 智 能 家 居 安 防 报 警 系 统 的 设 计，之 所 以 选 择MC68HC908AP64 作为核心 MCU，MC68HC908QT1 作为子模块的 MCU 的原因如下：1、成本较低，特别是

14、MC68HC908QT1，价格更是低廉。2、MC68HC908AP64 具有足够大的内存和 FLASH 以及足够高的稳定性来保证比较复杂的系统程序的运行。3、MC68HC908AP64 和 MC68HC908QT1 分别具有 31 和 6 个 GPIO 口，足以分别满足系统主机和无线电器控制模块的要求。4、MC68HC908AP64 带有 PLL 模块，可以使用外置低频率的 32.768KHZ 的晶体来生成精确并且稳定的总线频率，在保证对 MCU 时钟要求较高的报警主机的正常运行减少对外界的干扰。MC68HC908QT1 可以不需要外部的晶体或 RC 电路就能自己产生一定可调范围的确总线时钟，

15、对于对时钟要求不高的无线电器控制模块来说，在保证运行正常的情况下，进一步降低了成本。5、MC68HC908AP64/QT1 的抗干扰能力强，并且集成有看门狗模块，确保系统在有一定干扰信号的环境下仍能正常工作。6、报警主机需要用到 2 个 16 位的定时器、SCI、A/D 转换和键盘口，这些 功能 MC68HC908AP64 均能提供。下面，将分别对 GSM 智能家居安防报警的报警主机和家电控制模块的细节进行进一步的描述。_ 深圳市瑞信科技发展有限公司 GSM MODEM 3.1 报警主机 3.1 报警主机 3.1.1 报警主机的硬件框图 3.1.1 报警主机的硬件框图 报警主机的硬件框图如图

16、3.2 所示：图 3.2 报警主机的硬件框图 MC68HC908AP64QFP44 传感器接口电路(无线版本有接收电路)电源模块(外部电源/电池自动切换、DC/DC 转换)继电器电路 无线家电控制模块 GSM 模块 音频接口电路 电源接口 8 脚数据接口 麦克风/监听头 A/D 滚动码遥控器 蜂鸣器/警笛 电器的电源 无线发射模块(仅无线版本有)无线接收板 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 图中带红线边框的部分为主机外部的电路。各个主要部分如下：3.1.1 电源部分 3.1.1 电源部分 如图所示，外接的电源经过电源模块进行 DC/DC 转换后，转成+5V 和+11.5V给主板、MODEM 子板

17、和继电器供电，同时输入的电源经分压后接到单片机的 A/D口，对电源电压进行监控。在外接电源掉电后，系统会不间断的自动切换到由电池供电。当电池电压或外低于内设的警戒值时，系统会自动发短信报警，平时也可以通过发命令该主机来得知当前电源电压的大小。3.1.2 遥控器和传感器信号接收部分 3.1.2 遥控器和传感器信号接收部分 滚动码遥控器发出的信号由主板上的滚码接收子板接收并反向后，送往单片机的键盘口。单片机通过键盘中断和键盘口的电平来判断遥控器哪一个键被按下。8 路传感器传来的信号经过传感器接口电路锁存后，再送给单片机的 8 个 IO口（无线版本在传感器接口电路之前还有无线接收子板来接收无线传感器

18、的信号）。单片机同时也用一个 IO 口来控制接口电路何时把锁存的数据清零以接收下一次的信号。3.1.3 输出控制部分 3.1.3 输出控制部分 在有线版本中，电器的控制由单片机的 IO 通过继电器驱动电路，驱动外部的继电器从而控制电器的电源的开关来实现；在无线版本中，电器的控制由单片机通过 IO 和驱动电路驱动发射模块发射信号，外部的无线电器控制模块接受并分析后驱动继电器从而控制电器的电源的开关来实现。蜂鸣器/警笛则由单片机的定时器/IO 口通过三极管驱动/继电器吸合来控制。_ 深圳市瑞信科技发展有限公司 3.1.4 GSM MODEM 子板 3.1.4 GSM MODEM 子板 GSM MO

19、DEM 子板是我们利用 GSM 模块做成的。图 3.2 中绿色方框的部分就是MODEM 子板。MODEM 子板采用四层 PCB，除了 GSM 模块之外，还有电源电路、音频电路和信号接口电路。信号接口是一个 8 脚的插座，子板通过它和主板相连。接口定义了电源、和信号接脚。主板通过电源接脚给子板提供的+5V 的电源，经29302 稳压成 4 伏后分成两路，一路给模块的核心供电，另一路经过 LDO 调整后给核心的 IO 和天线供电（3.3V）。麦克风/监听头的信号经音频电路滤波后直接进入 GSM 模块。短信息/电话的收发则由单片机通过 SCI 控制 GSM 模块来实现。3.1.5 具体原理图 3.1

20、.5 具体原理图 主板原理图如图 3.3 所示:图 3.3 主板原理图 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 3.2 无线电器控制模块 3.2 无线电器控制模块 3.2.1 无线电器控制模块的硬件框图 3.2.1 无线电器控制模块的硬件框图 无线电器控制模块的硬件框图如图 3.4 所示：图 3.4 无线电器控制模块的硬件框图 如图 3.4 所示，220VAC 电进来后，先经过电源滤波器以减少对外的干扰，接着由变压器市电降压成 12V，再经过整流把交流电转换成直流电后，最后由一块 7805 芯片稳压成模块工作所需要的 5V 直流电。输入的交流电同时接到继电器上，由 MC68HC908QT1 单片机控制

21、继电器的吸合来实现对电器的控制。报警主机发来的信号由无线接收子板接收，再把信号传到单片机的 IO 上，单片机分析信号后决定是否吸合继电器以让电器通电工作。3.2.2 无线电器控制模块的原理图 3.2.2 无线电器控制模块的原理图 无线电器控制模块的原理图如图 3.5 所示:电源(AC to DC 并稳压)MC68HC908QT1 无线接收板 继电器与其驱动电路 电源接口 L N 电器的电源 220VAC _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 图 3.5 无线电器控制模块的原理图 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 四、软件叙述四、软件叙述 系统的软件分三部分，一是报警主机的程序；二是无线家电控制模块的程

22、序；三是 PC 端的接警中心的程序。具体的叙述如下：4.1 报警主机的软件设计 4.1 报警主机的软件设计 4.1.1 软件流程图 4.1.1 软件流程图 图 4.1 报警主机的软件流程图 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 如图 4.1 所示，GSM 智能家居安防报警系统的报警主机的控制程序是环行的结构，各主要的部分如监控各通道有无报警信号、GSM 网络的信号强度是否在能保证正常收发短信的范围内等各主要部分，由单独的子程序来实现，各子程序间按次序循环执行。在各子程序执行的过程中，一旦检测到事件发生（如有报警信号，收到短信等），则再调用相应的下一级子程序进行处理（如立即挂断打近来的电话；对收到的短

23、信进行过滤，检查是否是已设号码的用户所发的符合命令格式的有效短信，并检查是否当前系统状态下允许执行的命令等）。此外，对于接收短信和遥控器信息等不定时发生的事件，用 SCI 接受数据中断和键盘口中断进行处理，以中断的方式插入主程序中执行。4.1.2 程序结构的优点 4.1.2 程序结构的优点 程序采用环形的结构，各主要子程序间顺序执行，而且不定时插入的中断子程序只产生相应标志位，必需等到执行对应子程序时才根据标志判断是否要执行对应的操作。这样的结构保证了在各种突发条件下，复杂的程序仍能按次序执行而不会出错。同时，特定的功能用特定的子程序实现，使得将来进行功能扩展时会比较容易。4.2 无线家电控制

24、模块的软件设计 4.2 无线家电控制模块的软件设计 无线家电控制模块采用了 MC68HC908QT1，系统上电复位后，首先断开继电器，接着进入等待命令的状态。当报警主机发来的信号经无线接收板接收并传到单片机后，单片机会检测收到的命令码里面的地址是否和本机的地址一致（板上跳线决定），地址一致后再根据命令码控制继电器的吸或合以控制电器的开和关。在每一次进行打开或关闭电器的操作之后，都会进行 5 秒的延迟以保证电器的开关频率不会过于频繁而损坏电器，之后，单片机再次回到等待命令的状态。具体见下图 4.2。_ 深圳市瑞信科技发展有限公司 图 4.2 无线电器控制模块的软件流程图 4.3 RXG 报警中心

25、管理平台设计 4.3 RXG 报警中心管理平台设计 1).1).用户资料及报警信息管理管理数据库 2).2).数据库支持网页界面浏览功能（密码登陆）3).3).用户类别分类（住户，公司，公厂，银行）4).4).报警记录链接用户信息。5).5).集群内用户信息群发及定向发送。6).6).显示菜单：上电复位 初始化单片机并关闭电器有无收到命令?是否本机地址?开还是关?开电器 关电器 延迟 5 秒 开关有无是否延迟 5 秒 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 住户类别 住户地址 住户编号及查寻 业主姓名 住户成员状况 报警时间 报警接收时间 用户主机、用户辅机及联系电话 传感器位置图 报警属性（显示报警

26、位置及传感器名称或紧急报警）报警处理记录 报警处理执班员记录 报警处理历史记录 胁迫码报警信息 胁迫报警暗语 就近区域派出所报警电话及联系人 所属物业及协助电话报警信号逻辑处理及判断功能 _ 深圳市瑞信科技发展有限公司 五、总结五、总结 目前本设计已经完成，现正配合深圳、珠海、东莞等多处高档小区进行推广，市场前景十分广阔。GSM智能家居报警系统注重将技术的先进性与实用性相结合，实现技术、设备、通讯网络、布线的科学合理组合，功能与价格的合理定位，使每一个住户能享受到高科技带来的便利。_ 深圳市瑞信科技发展有限公司 六、参考文献六、参考文献 1.MOTOROLA M68HC05 系列单片机及其应用基础，作者：刚寒冰 齐秋群等，出版社：北京航空航天大学出版社；2.M68HC11 单片机开发与应用，作者：张 宁 R代克曼，出版社：出版社：北京航空航天大学出版社；3.M68HC11 单片机 大学优秀应用设计汇编，作者：张 宁，出版社：出版社：北京航空航天大学出版社；4.安全技术防范，公安部教材编审委员会 编，出版社：中国人民公安大学出版社；5.移动通信原理(第二版)，作者:Gordon L.Stuber，出版社:电子工业出版社；6.无线通信原理与应用（第二版），作者:（美）拉帕波特，出版社:电子工业出版社；7.现代移动通信应用技术实用手册，作者：谢绍志，出版社：安徽音像出版社。