GSM模块和单片机设计的防盗监控系统

2022-09-10

近年来, 随着技术和社会的发展, 在越来越多的生活和工业控制领域都开始强调“无线”的概念, 在工业控制领域中数据的传输上越来越多的采用无线数据的传送。

对于短距离的通信可以采用一般的无线电技术, 但是如果无线通信系统的覆盖范围很广, 显然需要无线设备具有很大的发送功率。这样相应的无线电设备会非常的庞大和昂贵。随着电子技术的飞速发展, 使得手机的更新速度越来越快, 价格也越来越便宜。手机的通信是数据的无线收发的过程, 这个过程遵循特定的协议。

由于手机的数据传输属于无线传输, 主要的运营设备及网络支持已由移动、联通等大的运营商建设的很完善, 手机信号覆盖范围广, 在信息传递性能方面稳定、可靠。因此本设计采用手机中的GSM模块为信息传递的载体, 与单片机结合起来构成远距离无线防盗监控系统, 可以实现远程数据传送、远程监控的功能。

1 AT指令与短信收发的概述

在现代的移动通信体制中, GSM系统是一种比较成熟和完善的系统, 其应用非常广泛。GSM系统, 是基于时分多址技术的移动通信体制。目前已建成覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通讯网络, 其可以提供语音和短信等各种服务。基于GSM的短信服务, 既我们平时说的短信, 是一种在移动网络上传送简短信息业务。使用GSM系统来构建自己的通信平台, 是非常有使用价值的。这种系统不需要在组建专用的通信网络, 就能实现实时的数据传输功能。GSM系统协议提供了非常透明的支持, 加上手机上的无线MODEM模块, 就可以构成无线数据的传输系统。

现代的手机都包含一个无线MODEM模块, 作为无线数据收发的终端, 是整个手机能够联网的核心。这个无线MODEM模块一般都支持GSM规定的AT指令集, 该指令集是由诺基亚、爱立信、摩托罗拉等厂商共同为GSM系统制定的, 已由ETSI (欧洲通信技术委员会) 正式发布, 并加入GSM07.05标准, 其中包含对SMS (短信息服务) 的控制。

GSM的短信业务SMS利用信令信道传输, 这是GSM通信网特有的。它不是用事先拨号建立连接, 把数据信息和发送的目的地址, 通过GSM协议编码后, 发送到移动供应商的服务中心。短消息服务中心不直接送给最终的接收端, 而是首先存储该信息。所以当接收方手机没有开机时, 发送的信息也不会丢失。无线MODEM有三种SMS控制协议, 即BLOCK MODE协议、基于AT指令的Text Mode协议、基于AT指令的POU Mode协议, 前两种是较早使用的, 而且国内手机不支持, PDU Mode协议现在应用最广泛。

2 无线MODEM收发短信的工作原理

目前, 很多大的手机公司或移动通信运营商都提供专用的GSM模块, 如西门子的TC35、

中兴的ZXGM18系列、爱立信的DM10/DM20系列等。GSM模块功能强大, 体积小, 价格也高。如果找不到GSM模块, 也可以用廉价的手机及作为无线监控终端。

手机的无线MODEM一般可以采用RS232串行通信接口与计算机或其他的控制设备建立连接, 通讯速度可根据无线MODEM的数据处理能力来设定, 波特率一般为19200。单片机也是通过串口数据线连接手机, 通过AT指令操作无线MODEM。使用GSM模块进行远程数据采集和监控, 其中, 数据采集点和监控点, 利用各种传感器组成监控和采集系统, 将采集到的数据按照GSM协议, 封装成特定的格式, 传送给无线MODEM模块, 该模块便通过GSM网络, 将数据送到服务器终端的另一个模块, 将收到的信息解码得到原始的数据。下面简述无线MODEM收发短信的工作原理。例如:计算机向无线MODEM发送AT+CMSS指令, 就是发送存储在存储区中的短信息。 (关于AT指令可以查阅相关资料)

3 无线防盗监控系统的设计

本设计利用手机的GSM模块和单片机设计一个防盗监控系统。采用索尼、爱立信T618作为无线监控的终端。在要监控的区域中安装防盗感应探测器, 探测器如果感应到非法入侵者, 则将单片机控制手机发送报警点的位置信息, 同时送给监控主机和巡视的保安人员。这个系统需要解决的关键问题是, 报警点的编码问题和单片机对手机短信发送的控制。下面主要介绍单片机控制手机发送短信部分电路和程序分析。具体短信发送原理和编解码在前面已阐述。

3.1 硬件电路部分

由于整个防盗系统比较庞大, 这里仅介绍单片机控制手机发送短信部分的电路图, 如图1所示。

在这个电路系统中, 单片机AT85C51通过串口电平转换芯片MAX232及数据线和手机进行通信。单片机外接18.432MHZ的晶振, 这里手机的串行接口的波特率为19200b/s, 因此单片机也需要将串口设置为19200b/s。

3.2 程序分析

单片机与手机的软件接口, 其实是单片机通过与GSM短信有关的AT指令控制手机的控制技术, 实现工作模式、读短信、发短信和短信的删除等功能。首先单片机发送AT指令, 等待手机的应答信号, 然后对于手机工作模式的设定, 可以使用指令AT+CMGF=n (n=0为PDU模式, n=1为文本模式) 来完成, 一般设置为PDU模式。读短信息数据可以采用两个指令AT+CMGR=n为读手机短信息数据 (n为短消息号) 、AT+CMGL=n为列出手机中的短消息 (n=0是未读的短信息、n=1为已读的短信息、n=2未发的短信息) 。最后删除手机中的短消息可以使用指令AT+CMGD=n, n为待删除的短信息编号。

摘要：本篇论文系统地阐述了利用手机的GSM模块和单片机设计的防盗监控系统, 此设计利用完善的GSM网络构建了防盗系统, 实现无线防盗监控系统的设计。

关键词：GSM模块,AT指令,PDU协议,防盗监控系统