基于ATmega128與GSM的家庭報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

引言

　　隨著電子技術的發(fā)展，防盜報警系統(tǒng)已從原來的簡單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。目前市場上常見的防盜報警系統(tǒng)的通信方式有固定電話撥號、寬帶網(wǎng)等。但是，利用固定電話撥號實現(xiàn)的報警器易遭受破壞并存在處于通話狀態(tài)時可能無法報警的隱患。而寬帶網(wǎng)同樣面臨著線路被切斷的隱患，且不易普及。

　　本文提出了一種借助可靠、成熟的GSM移動網(wǎng)絡，以最直觀的中文短消息或電話形式實現(xiàn)遠程報警和監(jiān)控的智能家居報警系統(tǒng)，來實現(xiàn)家居環(huán)境的安全監(jiān)控。它采用紅外傳感器進行檢測，并配備煙霧傳感器和燃氣泄漏傳感器，可實現(xiàn)防火、防燃氣泄漏的作用。帶有GSM網(wǎng)絡功能的安防系統(tǒng)，使用戶無論身在何處，都可以通過短信設防、撤防或查詢安防系統(tǒng)的情況。

　　系統(tǒng)的構成及主要功能

　　該家庭防盜報警系統(tǒng)主要有GSM網(wǎng)絡模塊、紅外傳感器、燃氣泄漏傳感器、煙霧傳感器、ATmega128單片機、聲光報警器和Flash存儲器等，其系統(tǒng)硬件結構如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)硬件結構圖

　　系統(tǒng)的前端感應器主要有防盜、防火和防煤氣泄漏等傳感器，根據(jù)需要選用并安裝在適當?shù)牡胤?，用于收集非法入侵和危險信號并傳送給單片機；單片機負責接收、處理感應器信號，判別是否有險情發(fā)生。單片機不斷對各種傳感器信號進行檢測，如果檢測到高電平，系統(tǒng)控制GSM網(wǎng)絡模塊實現(xiàn)短消息報警，將報警信息通過GSM服務網(wǎng)絡發(fā)送到用戶手機上，同時根據(jù)需要啟動聲光報警器發(fā)出相應的警報信號。如已實現(xiàn)小區(qū)聯(lián)網(wǎng)，同時還會給聯(lián)網(wǎng)中心的小區(qū)保安處發(fā)送報警信息；戶主還可以通過發(fā)送短信打開主機上的*話筒，進一步確認家中是否發(fā)生險情。本系統(tǒng)能有效地達到防盜、報警的目的。

　　系統(tǒng)的硬件設計

　　ATmega128功能特性描述

　　本系統(tǒng)采用了Atmel公司的AVR單片機ATmega128作為控制核心。ATmega128為基于AVR RISC結構的8位低功耗CMOS微處理器。由于其先進的指令集以及單周期指令執(zhí)行時間，ATmega128的數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega128具有如下特點：128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash、4K字節(jié)的EEPROM、4K字節(jié)的SRAM、53個通用I/O口線、32個通用工作寄存器、實時時鐘RTC、4個靈活的具有比較模式和PWM功能的定時器/計數(shù)器(T/C)、兩個USART、面向字節(jié)的兩線接口TWI、8通道10位ADC(具有可選的可編程增益)、具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器、SPI 串行端口、I2C、與IEEE 1149.1規(guī)范兼容的JTAG測試接口，以及六種可以通過軟件選擇的省電模式。

　　GSM模塊的結構及通信接口

　　GSM模塊采用的是西門子工業(yè)級GSM模塊TC35i，它可以快速安全地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的短消息服務(Short Message Service)。TC35i模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、天線接口等六部分組成。它設計緊湊，大大縮小了產(chǎn)品體積，與GSM2／2+兼容，符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，模塊的工作電壓為3.3~4.8 V，兼容雙頻（GSM 900/GSM l800）工作，具有RS232數(shù)據(jù)通信口。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸。TC35i有40個引腳通過ZIF連接器引出。

　　由于PC機的RS232電平與TC35i的電平不匹配，TC35i的串口通訊遵循RS232標準，所以通過串口的電平轉換電路MAX232可以實現(xiàn)PC機與TC35i的連接通信。本系統(tǒng)ATmega128單片機與TC35i之間通過串行口進行通信，ATmega128與TC35i都是TTL電平，ATmega128工作電壓范圍是2.7~5.5V，TC35i工作電壓范圍是3.3~4.8V，可以直接加電阻連接，但一般要經(jīng)接口電路連接，接口電路用7407緩沖／驅動芯片實現(xiàn)，接口電路如圖2所示。