基于ATmega128與GSM的家庭報警系統的設計與實現

引言

　　隨著電子技術的發展，防盜報警系統已從原來的簡單化、局部化向智能化、集成化發展。目前市場上常見的防盜報警系統的通信方式有固定電話撥號、寬帶網等。但是，利用固定電話撥號實現的報警器易遭受破壞并存在處于通話狀態時可能無法報警的隱患。而寬帶網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移動網絡，以最直觀的中文短消息或電話形式實現遠程報警和監控的智能家居報警系統，來實現家居環境的安全監控。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，可實現防火、防燃氣泄漏的作用。帶有GSM網絡功能的安防系統，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的情況。

　　系統的構成及主要功能

　　該家庭防盜報警系統主要有GSM網絡模塊、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，其系統硬件結構如圖1所示。

　　圖1 系統硬件結構圖

　　系統的前端感應器主要有防盜、防火和防煤氣泄漏等傳感器，根據需要選用并安裝在適當的地方，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，系統控制GSM網絡模塊實現短消息報警，將報警信息通過GSM服務網絡發送到用戶手機上，同時根據需要啟動聲光報警器發出相應的警報信號。如已實現小區聯網，同時還會給聯網中心的小區保安處發送報警信息；戶主還可以通過發送短信打開主機上的*話筒，進一步確認家中是否發生險情。本系統能有效地達到防盜、報警的目的。

　　系統的硬件設計

　　ATmega128功能特性描述

　　本系統采用了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行時間，ATmega128的數據吞吐率高達1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega128具有如下特點：128K字節的系統內可編程Flash、4K字節的EEPROM、4K字節的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/計數器(T/C)、兩個USART、面向字節的兩線接口TWI、8通道10位ADC(具有可選的可編程增益)、具有片內振蕩器的可編程看門狗定時器、SPI 串行端口、I2C、與IEEE 1149.1規范兼容的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級GSM模塊TC35i，它可以快速安全地實現系統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數據通信口。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，為數據、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PC機與TC35i的連接通信。本系統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，但一般要經接口電路連接，接口電路用7407緩沖／驅動芯片實現，接口電路如圖2所示。