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本文介紹了一種家居安防無線監控報警系統的硬件電路設計方法，它以SM89516A單片機為核心，通過控制由解碼芯片PT2272、射頻接收模塊組成的接收電路，對感應器采集到的報警信息（煙、火、盜竊等信息）進行處理，通過控制TC35模塊以GSM短消息的方式實現合法用戶手機與監控報警系統之間的指令與數據接收和發送。該報警器具有現場警笛報警和無線報警功能。本文闡述了無線監控報警系統的工作原理、總體設計方案，并對系統內各模塊進行了分析與設計。該系統具有實時性、可靠性高、安裝、維護及操作簡單等優點。 引言 隨著社會的發展，生活條件的改善，人們對安全問題越來越關注了，尤其是在家居安全方面。入室盜竊、煤氣泄漏、火災發生等情況時有發生，在家里安裝安全報警裝置是家庭安全保障發展的趨勢。本文研究一種家庭安全監控報警系統，系統的核心是單片機，由它監控處理各種警情，對感應器采集到的報警信息采用兩種報警方式,即聲光報警和短消息報警。報警設備在實現就地報警的同時把各種警情通過短信方式發送到手機，使警情得到及時的處理。結合射頻無線通信技術和單片機網絡控制技術，使本家居安防無線監控報警系統經濟、可靠、組網靈活，家庭無需為傳感器布線，具有廣闊的市場發展前景。 1工作原理 無線監控報警系統主要由GSM短信模塊、監控者手機和智能監控模塊組成，GSM模塊主要提供系統和用戶之間的通信信道。智能監控模塊及其外圍電路可實現對周圍數據的采集和監控，如果監控對象正常的話就繼續循環監測，如果出現問題，微控制器即采用AT命令通過GSM短信模塊發送短信息給監控者，監控者也可用短信息的命令形式去設置以微控制器為核心的智能模塊，以及發送短信消息查詢命令和監控情況，從而達到無線監控的目的。 2總體設計方案 本系統主要由電源、單片機、GSM短信模塊TC35、解碼器PT2272、射頻接收模塊構成，由門磁、窗磁、煙霧感應器和燃氣泄漏感應器等采集報警信息，通過無線方式傳輸給由單片機控制的GSM短信模塊TC35，實現短信報警，同時伴有聲光報警。 220v的市電經電源適配器輸出電壓9v，再經電源轉換芯片轉換為5v為單片機、TC35、PT2272、射頻接收模塊、LED、蜂鳴器等供電，一旦掉電則啟用備有電源，以保持電路正常工作。 單片機是整個系統的核心，PT2272、TC35都是在它的控制下完成相應的功能，并控制蜂鳴器、LED發聲發光，它啟動的條件是電源和晶振正常工作。 PT2272是與PT2262的配對解碼芯片（遙控系統里使用PT2262），可組成接收器，射頻接收模塊將本地警情通過PT2272上報給單片機。 TC35通過其RXD0、TXD0腳與單片機之間進行串行通信，通過一系列的AT命令，就能達到控制TC35讀寫SIM卡與手機進行短消息通信的目的。 3系統各模塊分析與設計 3.1電源部分 電源模塊包括外部電源模塊和內部電源模塊。內部電源模塊主要包括可充電電池和充電電路，主要任務是在監狀態下外部斷電時供給整個電路正常工作并發出報警短消息 其充電也是由微控制器控制完成的，在外部電源供電狀態下，低于下限電平時自動接通充電電路，高于上限電平時將自動斷開充電電路。 該系統選用220V轉9V的電源適配器，由于該系統的各組成部分都需要5V的工作電壓，因此宜選用一塊輸入可以為9V，輸出為5V的開關電源芯片進行電壓轉換，為系統供電，備用電源采用6V的充電電池。 3.2單片機及其外圍 利用單片機的中斷功能可對外界的突發事件進行監測。中斷源中斷后，單片機應用系統就會發出指令執行相應的報警程序，通過RS232異步串行通信寫入TC35，通過AT命令，以短消息的形式發送到監控者手機上，以便用戶采取相應的處理措施，同時鳴笛，LDE發光，實現防盜、防火、防燃氣泄漏的作用。監控者也可用短信息的命令形式去設置以單片機為核心的智能模塊，以及發送短消息查詢命令查詢其監控情況，從而達到無線監控的目的。 本系統中采用的單片機型號是SyncMOS公司的SM89516A，它是內置64KB閃存、1KB的片上RAM的8位單片機，是8052單片機家族的派生產品，有5路內部SPWM，可以通過“段映射直接尋址模式”的方式方便快速的訪問擴展RAM。選用44腳的PLCC封裝形式，最多可提供36個I/O口，可有效控制外圍接口電路。 3.3 PT2272組成的接收電路 PT2262／2272配對使用可組成遙控發射和接收電路。其中PT2262組成遙控器，PT2272組成接收器，它們必須工作在同一頻段（如本系統中射頻收發模塊都選用315MHz頻段），地址編碼必須完全相同才能配對使用（設置地址碼的原則是：同一個系統地址碼必須一致；不同的系統可以依靠不同的地址碼加以區分．至于設置什么樣的地址碼完全由用戶配置）。發射電路用來發射3I5MHz的高頻載波，將編碼后的地址碼、數據碼、同步碼隨同載波一起發射出去，接收電路將發射電路發射出的信號有效地接收過來，經過放大后，再送入解碼電路解碼后，變成所需的電信號。當解碼芯片PT2272接收發送過來的信號時，VT腳輸出一個正脈沖，經9014取反后向單片機產生一個中斷請求，CPU接到中斷信號后讀取PT2272芯片的內容，與此同時，相應的數據腳也輸出高電平。如果發送端按鍵一直被按住，編碼芯片也會連續發射。當發射機沒有按鍵按下時，PT2262不會與電源連通，所以315MHz的高頻發射電路不工作。PT2272組成的接收電路設計圖見圖2。 PT2272解碼芯片分為鎖存輸出（L表示鎖存輸出，數據只要成功接收就能一直保持對應的電平狀態，直到下次遙控數據發生變化時改變）和非鎖存輸出（M表示非鎖存輸出，數據腳輸出的電平是瞬時的而且和發射端是否發射相對應）。后綴數字n表示有n路并行的控制通道（n一般為4和6），當采用n路并行數據時，對應的地址編碼應該是（12-n）位。地址輸入端，有三種狀態可供選擇：懸空、接電源、接地；數據輸出端，只有兩種狀態可供選擇：接電源、接地。本次設計選用PT2272-M4，即采用非鎖存輸出、地址碼8位、數據碼4位。 3.4 TC35模塊 TC35主要由GSM基帶處理器、GSM 無線模塊、電源模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口6部分組成，共有40個引腳， 通過一個ZIF (Zero Insertion Force)連接器引出。這40個引腳可以劃分為5類， 即電源、數據輸入／輸出、SIM 卡、音頻接口和控制。第1～14腳為電源部分， 其中1～5為電源電壓輸入端Vbatt+，6～10為電源地GND， 11、12充電引腳，13對外輸出電壓(供外電路使用)，14為ACCU—TEMP接負溫度系數的熱敏電阻；24～29為SIM 卡引腳；33～40為語音接口用來接電話手柄；15、30、31和32腳為控制部分；16～23位數據輸入／輸出。TC35模塊及其外圍設計電路圖見圖3。 使用TC35這個模塊時需要注意以下幾點：（1）模塊上電10ms后(電池電壓須大于3V)，為使之正常工作，必須在15腳(IGT)加時長至少為100ms的低電平信號，且該信號下降沿時間小于1ms。啟動后，15腳的信號應保持高電平。（2）SIM引腳中的CCIN引腳用來檢測SIM卡支架中是否插有SIM卡。當插入SIM卡，該引腳置為高電平時，系統方可進入正常工作。（3）TC35的SYNC引腳有兩種工作模式，一種是指示發射狀態時的功率增長情況，另一種是指示TC35的工作狀態。本模塊使用的是后一種功能，即當LED熄滅時,表明TC35處于關閉或睡眠狀態；當LED為“600ms亮/600ms熄”時，表明SIM卡沒有插入或TC35正在進行網絡登錄；當LED為“75ms亮/3s熄”時，表明TC35已登錄到網絡，處于待機狀態。 4結束語 本文系統介紹了無線監控報警系統的工作原理、總體設計框圖，對系統的內部組成部分——電源、單片機、PT2272、TC35進行了闡述，并給出了PT2272和TC35的具體設計電路圖。 這篇文章是針對家庭安全設計的一款無線監控報警系統，也可用于其它場合。借助最可靠、最成熟的GSM移動網絡，直接將警情以短消息（短消息是全球移動通信系統中最簡便的數據通信方式。隨著短消息業務的日益完善，短消息已具備承載重要數據信息的能力）的形式反映到用戶手機顯示屏上，具備可靠性強、體積小和功耗低等特點。 |
