基于GSM的库房安全报警系统——软件设计

1、 摘摘 要要 本文详细地叙述了基于西门子公司的 tc35i 型 gsm 手机模块的无线库房 报警系统的设计过程。文中探讨了利用 gsm 短消息作为数据传输媒介实现远 程监视和控制库房的可行性，给出了采用 tc35i 模块和 at89s52 单片机构成的 能够远程监视和控制库房的无线报警系统的设计方案，给出了系统的硬件组成 并着重介绍了软件的工作流程。文章重点阐述了 at89s52 单片机和 tc35i 模块 的接口、tc35i 的特点和主要功能、at 指令的应用、短信 pdu 编解码在单片 机上的实现，无线热释电红外探测器和无线门磁的工作原理等。 关键词关键词：gsm 模块；rs232 串口；

2、单片机；at 命令；无线探测器 based on gsm security alarm system for the design of the treasury- software design abstract this article describes in detail based on the siemens tc35i module type gsm mobile phone wireless warehouse alarm system design process. the article discusses the use of gsm short message as a

3、 data transmission medium to achieve remote monitoring and control of the feasibility of the treasury, tc35i given the use of single-chip modules and at89s52 posed to remotely monitor and control the treasury of the wireless alarm system design, given the composition of the systems hardware and soft

4、ware focused on workflow. at89s52 article focuses on single-chip interface and tc35i modules, tc35i features and main functions, at command application, sms pdu codec on the realization of the single-chip, wireless pyroelectric infrared detectors and the wireless door-magnetism such as the working p

5、rinciple. key words：gsm module；rs232 serial port；single-chip；at command；wireless detectors 目目 录录 1 绪论.1 2 方案论证.1 2.1 控制器部分设计方案.1 2.2 gsm 模块的选择 .2 3 系统结构框图.3 3.1 mcu 中央控制部分 .3 3.2 led 指示电路部分.4 3.3 无线报警信号接收及解码电路 .4 3.4 gsm 模块接口部分.4 3.5 报警输出控制部分.4 3.6 系统供电部分.4 4 系统软件设计.5 4.1 gsm 常用 at 指令.5 4.2 主程序设计 .6

6、 4.3 外部中断软件设计.7 4.4 各模块软件设计.8 4.4.1 初始化模块.8 4.4.2 gsm 初始化模块.9 4.4.3 身份验证及授权模块.9 4.5 调试软件的使用.10 4.5.1 初期阶段的调试.10 4.5.2 程序设计阶段的调试.11 5 系统设计中出现的问题及解决办法.11 5.1 排除仿真终端上出现乱码的方法.11 5.2 排除调试阶段出现无法监视的方法.11 6 本设计的技术亮点.12 7 结论.12 谢辞.12 参考文献.13 附录 程序清单.14 1 绪论绪论 随着科学技术的迅猛进步、经济的飞速发展，社会生活、结构等各方面都 发生了巨大变化，人们的思想观念、

7、行为方式也发生了很大的变化；社会财富 的日益丰富，既满足了人民群众提高物质生活水平的需要，同时也刺激了犯罪 分子非法摄取钱财的恶欲。近些年，我国中小型企业发展迅速，数量有大幅度 上升，为我国经济的快速发展贡献了巨大力量。库房作为企业的原材料基地和 成品存放区也可以说是企业的大部分固定资金的存放区，往往引起不法分子的 注意。对于一般小型企业，很多不会考虑安装价格比较昂贵的摄像监控系统， 希望有价格合适又能随时监控库房的系统，本设计就是在此思想的指导下确立 的。 全球移动通讯系统（global system for mobile communication），简称 gsm 是目前基于时分多地址技术

8、和频分多址技术的通信网络体系，它是移动通信体 制中最成熟、用户最多、应用最广的一种系统，属于第二代通信技术。该技术 成熟，覆盖范围广,抗干扰性较强，具有很好的实事性。 sms（short message service）短信息服务是 gsm（global system for mobile communication）系统中提供的一种 gsm 终端（手机）之间,通过服务中 心（service center）进行文本信息收发的应用服务,其中服务中心完成信息的存 储和转发功能。gsm 短信息服务作为 gsm 网络的基本业务，已得到越来越多 的系统运营商和开发商的重视，将 gsm 技术应用于库房报警

9、系统中，能够通 过与我们形影不离的通信工具来实现对库房的远程监控和控制，使通信工具更 好地服务于生活，对这一领域进行开发和研究有着重要的实际意义和广阔的市 场前景。 目前，在客户需要和市场动力的推动下，国内外许多广告公司开始将目光 投向这一领域，将 gsm 技术应用于库房安全报警系统方面，也是一个新的起 点。 2 方案论证方案论证 2.1 控制器部分设计方案控制器部分设计方案 在选择微控制器的时候，主要要考虑：处理器的速度，要实现的功能， rom 和 ram 的大小，i/o 端口类型和数量，编程语言以及功耗等。 方案一：基于 arm 的嵌入式系统。这种方案中我们可以使用现有的操作 系统（cos

10、-ii） ，在系统的基础上进行应用程序的开发。由于 arm 处理器的 功能强大，资源丰富，因此使用这种方案可以使系统功能近乎完美，并且由于 使用了操作系统，应用程序的设计会变得简单可靠。但是这种方案成本较高， 同时使用的嵌入式操作系统也会占用一部分额外的硬件资源，这样会大大的提 高开支。目前情况下我们不考虑这种方案。 方案二：soc 型单片机与 gsm 模块构成的系统。目前 soc 型单片机已非 常普遍，基于 51 内核的 soc 型芯片也有众多供应厂商。例如，国内宏晶科技 的 stc 系列，cyganl 公司的 c8051 系列。这些单片机都有丰富的片上资源， 一般都不需要外扩其他器件就可以

11、构成一个完整的系统。片上系统的优点在于 减小了布线的麻烦，提高了系统的整体性能。 方案三：采用常用的at89s52单片机作为核心控制器，此单片机内部的数 据存储器（ram）和程序存储器（rom）及其引脚资源，基本上能实现设计指 标，并且价格便宜，学习资料多。 由于对at89s52单片机比较熟悉，采用at89s52单片机作为控制器也基本 能够满足要求，因此综合考虑选用方案三。 2.2 gsm 模块的选择模块的选择 本设计中 gsm 模块是该系统中的核心部分，正确选择合适 gsm 模块确 定着整个项目设计的成败。目前 gsm 模块有众多供应商提供，我们有以下几 种常用的 gsm 模块进行选择，以便

12、选择合适的方案。 方案（1）：采用 mz28 模块。mz28 模块是中兴通讯推出的 gsm 无线双 频调制解调器，主要为语音传输、短信发送和数据业务提供无线接口。mz28 集成了完整的射频电路和 gsm 的基带处理器，特别适合于迅速开发基于 gsm 无线网络的无线应用产品。带有人机接口（mmi）界面的应用产品内部与 mz28 的通讯可通过标准的串行接口（rs232）进行。mz28 使用简单的 20-pin zip 插座与用户自己的应用系统相连，此 zip 连接方式提供开发所需的数据通 信、音频和电源等接口信号。mz28 可以作为无线引擎，嵌入到用户自己的产 品当中，用户可以用单片机或其他 cp

13、u 的 uart 口，使用相应的 at 命令，对 模块进行控制，达到使其产品可以轻松进入 gsm 网络的目的2。 方案（2）采用 q2406b gsm 模块 q2406b 是 wavecom 公司双频 gsm/gprs 模块内嵌 icp/ip 协议，支持 点对点的 mt以下为主程序进行cpu初始化设置 setb it0 ;设定int0的触发方式为脉冲负边沿触发 mov scon，#50h ;设置成串口1方式 mov tmod，#20h ;波特率发生器t1工作在模式2上 mov th1，#0fdh ;预置初值(按照波特率9600bps预置初值) mov tl1，#0fdh ;预置初值(按照波特率

14、9600bps预置初值) setb tr1 ;启动定时器t1 mov pcon，#10000000b;设定smod为1，波特率翻倍! 4.4.2 gsm 初始化模块初始化模块 lcall yusj;开机清除接收短消息手机号码 clr kgj;打开手机 mov dptr，#1000;延时1秒 lcall delayxms;开机延时 setb kgj;复位手机控制 mov dptr，#10000;延时10秒 lcall delayxms;开机延时 lcall ateok;开机发送ate指令! lcall cnmi ;发送(at+cnmi=1，1，0，0，1)，短信到达 te lcall scqbd

15、x;调用删除sim卡中所有短信的子程序 ;完成和手机通信握手，和sim卡删除所有短消息初始化 start: lcall xrdxzx;调用询问手机sim卡中短信中心号码子程序 lcall xrsj;读出授权电话号码及密码，写入内存中 mov 7fh， #46h lcall mjcs;蜂鸣器提示 lcall mjcs clr sx;模块上线 4.4.3 身份验证及授权模块身份验证及授权模块 这部分包括以下几个功能：授权用户和密码，更改用户和密码，和系统的 设防与解防状态的切换与查询等功能。主要由以下几个部分组成：（1）检测到 有电话或短信；（2）进行身份的认证与判断；（3）信息的回显等几部分。这

16、 一部分在调试过程中是最容易出错的地方，因为关系到安全级别的高低。本设 计从两个方面来增加安全性，一是通过对电话号码的认证，二是通过四位 acsll 码（16 位的 uincode 码）认证。身份验证及授权程序流程图如图 5 所示。详细程序见附录。 图 5 身份验证及授权程序流程图 4.5 调试软件的使用调试软件的使用 4.5.1 初期阶段的调试初期阶段的调试 主要是采用at指令调试精灵来调试gsm模块。主要先熟悉at指令的使用， at指令调试精灵是方寸自主研发的一款用于调试各个厂家at指令集的实用工 具，该软件功能强大，运行稳定，支持市场上大部分gsm/gprs猫，通过它不 仅可以测试gsm

17、猫上所支持的at指令，而且可以收发短信，发短信时可以看到 需要运行的相关at指令和pdu编码，当有新短消息到时，系统会自动收短信并 号码否是是授权电话 密码是否正确？ 读取短信命令 执行相应命令 修改密码？ 修改授权号码 返回 返回 返回 返回 存储新密码 y 修改授权号码 n y 修改授权号码 n 接收到短信 n y 修改授权号码 显示在屏幕上，该安装包包含nokia、siemens等at指令集以供用户调试和熟悉 at指令，开放部分源代码，可以在此平台上开发出高性能的短信应用程序。其 界面如图6所示。 图6 at指令调试精灵界面 4.5.2 程序设计阶段的调试程序设计阶段的调试 在熟悉了at

18、指令的基础上开始构建自己的设计思路、设计方法、实现方法 等一系列的问题需要去解决，这时候我主要采用串口调试助手和超级终端来把 at指令一步一步地转化为16进制的数据去代替，是最终用单片机来完成这些 at指令操作的不可缺少的阶段。其中超级终端与串口调试助手相比存在一些不 足。 5 系统设计中出现的问题及解决办法系统设计中出现的问题及解决办法 5.1 排除仿真终端上出现乱码的方法排除仿真终端上出现乱码的方法 设计初期需在超级终端等串口调试软件中进行at指令的调试，但经常会 遇到不能与gsm modem进行正常通信或总是在仿真终端上出现乱码，此时检 查串口是否保证正常连接，计算机的串口引线与gsm

19、modem的串口引线应是 一一对应的。gprs modem与仿真终端应设置相同的通信速率。当初次使用 gprs modem时，在仿真终端上设置为通信速率19200bps、8位数据位、无较 验位、1位停止位。 5.2 排除调试阶段出现无法监视的方法排除调试阶段出现无法监视的方法 在调试过程中，很希望可以看到程序执行到何处了，数据是结果如何？因 为由于gsm模块要求的波特率非常的严格，一般是不可以使用仿真器进行仿真 调试的。这时可以用电脑的串口调试助手并接在gsm上，就可以方便地监视到 所发的数据和所收到的数据了。也大大的增加也调试的效率。 6 本设计的技术亮点本设计的技术亮点 本设计所具有的技术

20、亮点有： 各种传感器与报警主机使用无线通信，使用更加方便； 有恶意无线干扰时能够自动检测并报警，具有更高的安全性； 可配接更多种无线传感器，系统可扩展性强。 7 结论结论 在信息化社会中,远程信息传递扮演着重要的角色，gsm 模块以其准确、 低廉、实时的特点为人们获得某种信息提供便利，同时覆盖广泛的 gsm 移动 通讯公网提供的短消息业务传输更新数据，无需自行组网，系统运行费用低廉， 数据传输可靠、迅速，是比较理想的通讯方式。随着我国国内生产总值稳定而 快速的增长，人们的生活水平有了很大的提高，但与此同时，社会人口的流动 性大大增加了，社会结构和社会治安都日趋复杂，抢窃、偷盗等诸多社会问题 的

21、频繁发生，库房财产的安全受到严重的威胁。因此库房防范的现代化、智能 化，已成为每个库房必需解决的问题。 采用的模块市场上容易获得，且能满足系统的需求。本系统比不仅具有传 统报警系统的功能，还添加了无线远距离报警的功能，这样大大提高了库房的 安全系数。这些充分显示了我们设计的系统的实用性和广泛性。 谢辞谢辞 这次毕业设计是由我们小组二人在指导老师的精心指导和耐心鼓励下完成 的。从课题选定到方案确定，从理论指导到实际操作徐老师为我作出了认真的 分析和耐心的讲解，给我们提供了极大的帮助。让我们在学习知识和解决问题 时感到无比的轻松和愉快，才使我的毕业设计能够顺利的进行下去。至此论文 定稿之际，向老师

22、表示感谢。 参考文献 1中兴通讯 gsm 无线模块 mz28 用户手册eb/ol http:/ 12.htm，2006-08-16/2006-10-04 2siemens. tc35i terminal. eb/ol http:/ v0301.pdf 3李朝青.单片机原理及接口技术m .北京:北京航空航天大学出版社，2005 4袁小兵.基于 gsm 的数据采集与控制系统j .工程物理研究院科技年报，2003(1) : 403404 5侯建华.基于短消息业务的智能温室监控系统m . 上海电子技术，2007，34(9) : 6364 6冯伟，郭旭.煤矿地面监控系统中基于 gsm-sms 的数据传输

23、j .江苏:煤炭科学技术， 2007: 35(10) : 5558 7邬春明.基于 tc35i 的小区远程报警系统j .上海: 2007:33(11) : 129132 8章九华 基于短信的安防系统的设计与实现j.青岛:精密制造与自动化 2006.1 9李智慧 基于 gsmsms 的车辆防盗报警系统j. 济南:汽车电器 2005.2 10王学华 利用 gsm 短信技术传输报警信号j. 辽宁:警察技术 2002.1 11吴清广 基于 gsm 网络的工程机械防盗系统j. 杭州：设备管理与维修技术 2005.5 12杨建秋 基于短消息的温度报警系统的研究j.长春:微计算机信息 2002.7 13 m

24、.luczak，刘庚权，吴雅丽.列车远程监控j.国外内燃机车，2004(6) 14 张玉东，孙仁科.嵌入式工程车辆监控系统的设计与实现j.凉山大学学报，2004(6) 15 张勋勇，谢 辉，鲍振武.车辆远程监控系统j.电子测量技术，2005(4) 16 吴金戌，沈庆阳，郭庭洁.单片机实践与应用m.北京：清华大学出版，2003 17 何立民.单片机应用技术选编m. 北京：北京航空航天大学出版社，2000 18 陈杰，黄鸿.传感器与检测技术m.高等教育出版社，2004(4) 19 杨日杰，何友，崔旭涛.基于 sms 的远程数据传输系统设计j .电子工程师，2004 (2) 21 马潮.嵌入式 gs

25、m 短信息接口的软硬件设计j.单片机与嵌入式系统应用，2003 (7) 22 曹尉青，韩冰.利用 gsm 短消息实现远程监控j.产品设计与应用，2002 (10) 23 李鸿.用单片机控制手机收发短信息j .电子技术应用，2003 (1) 附录附录 程序清单程序清单 ;*端口定义 key1 bit p1.0 ;紧急报警按键 key2 bit p1.2 ;布防、撤防切换按 键 key3 bit 1.1 ;消音按键 jdq bit p1.3 ;继电器 vt bit p3.2 ; 无线模块 vt 端 d0 bit p3.4 ; d1 bit p3.5 ; d2 bit p3.6 ; d3 bit p

26、3.7 ; l1 bit p2.2;p2.0 为第 1 路指示 l2 bit p2.0;p2.0 为第 2 路指示 l3 bit p2.7;p2.2 为第 3 路指示 l4 bit p2.3;p2.3 为第 4 路指示 l5 bit p2.4;p2.4 为第 5 路指示 l6 bit p2.5;p2.5 为第 6 路指示 l7 bit p2.6;p2.6 为第 7 路指示 l8 bit p2.1;p2.7 为第 8 路指示 bfbz bit 09h ;布防/撤防标志位 bfbz_led bit p0.7 ;布防标志 led xy_led bit p0.6 ;消音 led gsm_led bit

27、 p0.5 ;gsm 在线 led ;定时器 2 的有关定义 t2con data 0c8h rcap2l data 0cah rcap2h data 0cbh tl2 data 0cch th2 data 0cdh rclk bit 0cdh tclk bit 0cch exen2 bit 0cbh tr2 bit 0cah t2mod data 0c9h ;*%主程序% org 0000h ajmp main org 000bh ljmp t0_serve org 0013h ljmp int1_serve org 001bh ljmp t1_serve ;org 0023h ;ljmp

28、goto_sub org 0030h main: mov 7fh,#00;定时器 0 中断次 数累计存储单元 mov 7eh,#00 mov 7dh,#00 clr bfbz ; clr bfbz_led;布防状态指示 clr xy_led setb it1;设置外部中断 1 为边 沿触发方式。 setb ex1; setb et0; setb et1 setb ea; mov tmod ,#11h;设置定时器 0,1 都为工作模式 1 mov tl0,#00h mov th0,#4ch ;设置定时器 0 的中断时间为 50ms mov tl1,#00h mov th1,#4ch ;# ;设定

29、定时器 2 mov th2,#0ffh;预置初值(按照 波特率 9600bps 预置初值) mov tl2,#0dch;预置初值(按照 波特率 9600bps 预置初值) mov rcap2h,#0ffh;预置初值 (按照波特率 9600bps 预置初值) mov rcap2l,#0dch;预置初值 (按照波特率 9600bps 预置初值) setb rclk setb tclk setb tr2 ;*按键扫描程序 * start: jb key1,k2 acall t10ms jb key1,k2 lcall jjbj;调用紧急报警子 程序 k2: jb key2,k3 lcall t10m

30、s jb key2,k3 cpl bfbz;将布防/撤防标志位 取反 mov c,bfbz mov bfbz_led,c jnb key2,$; k3: jb key3,k4 lcall t10ms jb key3,k4 jb jdq,k4;判断目前是否是报 警状态 setb jdq;停止报警 setb xy_led ;setb bfbz;设定为撤防状态 ;setb bfbz_led mov 7eh,#00 mov 7dh,#00 setb tr1 ;启动定时器 1 k4: jnb bfbz,start;是布防状态 时候不做处理， jb vt,start ;撤防状态时 候再判断是否是有警情 m

31、ov p2,#0ffh ljmp start ;*外部中断 1 程序 * int1_serve: jb vt ,goto1 setb tr0 reti goto1: mov a,p3 anl a,#0f0h ;读取报警或遥控 器信息 swap a mov r5,a ; # # ;# 2272 的四位数据位使用情况如下 # ;# 0000 无定义 # ;# 0001-1000（1-8）定义位八位 报警位 # ;# 1001、1010，1011（9、10、11） 无定义 # ;# 1100-1111 分别为消音、布防、 撤防、紧急# ;# # # cjne r5,#00,next1 ;当报警信息是

32、 0000 时不做反应 reti next1: cjne r5,#01,next2 clr l1 jb bfbz,next2 lcall jjbj;调用紧急报警子程 序 clr xy_led reti next2: cjne r5,#02,next3 clr l2 jb bfbz,next3 lcall jjbj;调用紧急报警子程 序 clr xy_led reti next3: cjne r5,#03,next4 clr l3 jb bfbz,next4 lcall jjbj;调用紧急报警子 程序 clr xy_led reti next4: cjne r5,#04,next5 clr l4

33、 jb bfbz,next5 lcall jjbj;调用紧急报警子 程序 clr xy_led reti next5: cjne r5,#05,next6 clr l5 jb bfbz,next6 lcall jjbj;调用紧急报警子 程序 clr xy_led reti next6: cjne r5,#06,next7 clr l6 jb bfbz,next7 lcall jjbj;调用紧急报警子 程序 clr xy_led reti next7: cjne r5,#07,next8 clr l7 jb bfbz,next8 lcall jjbj;调用紧急报警子 程序 clr xy_led reti next8: cjne r5,#08,next9 clr l8 jb bfbz,next9 lcall jjbj;调用紧急报警子 程序 clr xy_led reti next9: cjne r5,#0fh,next10 lcall jjbj;调用紧急报警子 程序 clr xy_led reti next10: cjne r5,#0eh,ne