基于GSM的門控及SMS報警系統(tǒng)設計畢業(yè)論文.doc

11引言1.1課題的背景及意義隨著科技的飛速發(fā)展，人們的生活也變的日新月異、多姿多彩，家庭設施也逐漸從單純的電器化向自動化轉變，門控系統(tǒng)作為家庭設施的組成部分也在發(fā)生著變化，現在的門鎖已經從傳統(tǒng)的機械鎖向電磁鎖轉變，隨著家庭電子的普及，傳統(tǒng)的機械鎖將慢慢退出市場，而電磁鎖的廣泛應用，也為門控自動控制系統(tǒng)的推廣奠定了基礎；目前，市場上已出現了非接觸式IC卡控制的門控系統(tǒng)，并且已經得到了廣泛應用，而與機械鎖相比，基于GSM的門控及SMS報警的出現大大提高了系統(tǒng)的安全性，并且使用比較方便，易于增設報警系統(tǒng)，便于實現了各種門控和報警信息可視化?；贕SM的門控及SMS報警系統(tǒng)，可以讓家庭門控防盜報警變得更加及時、使用更加方便。它不再依賴有線電話執(zhí)行報警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移動網絡，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報警地點的情況反映到您的手機屏幕上，非常適合家庭或單位使用6。另外，目前的門控系統(tǒng)，大部分都僅僅實現開門控制，并不具備遠程的門控和報警提示功能，而有些特殊場合又必須對這些信息進行記錄，本系統(tǒng)正是考慮到這方面的要求而設計的。門控系統(tǒng)過去只是一個單一的出入控制功能單元，傳統(tǒng)的機械式（防盜網、防盜窗）安防系統(tǒng)在實際使用中暴露了很多隱患，但是隨著電子信息技術的不斷發(fā)展，門控系統(tǒng)的功能和內涵不斷得到延伸。目前,門控系統(tǒng)的實現方案多種多樣，已被廣泛使用的有非接觸式IC卡,非接觸式ID卡，數字密碼,指紋機和TM卡等,系統(tǒng)一般都采用價格低廉的51系列單片機作為主控器件，配合相應的存儲器，報警設施，遙控設施等，即可設計出不同形式的智能型門控系統(tǒng)。市場上流行的智能電動鎖都是以上幾種形式單一組成或幾種形式組合構成，這種方式與傳統(tǒng)的機械鎖相比，安全性有了很大的提高，而且，更具有智能性，因此得到了廣泛的應用。隨著電子技術的飛速發(fā)展，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。而各種防盜報警系統(tǒng)之間的主要區(qū)別是在于如何讓分機與主機、分機與用戶之間進行通訊。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、以太網、集群系統(tǒng)等等。但它們有各自的缺點：固定電話撥號容易被盜賊在入室搶劫前切斷電話線或惡意占線，使其在關鍵時刻失靈。以太網同樣面臨著線路被切斷的隱患，且不易普及。集群系統(tǒng)功耗很大，網絡架設和維護費用很高，而且需要購買固定的頻點。針對以上通信方式的優(yōu)、缺點，我設計了基于GSM的門控及SMS報警系統(tǒng)。此系統(tǒng)可解決這些隱患，讓家庭門控和防盜防盜更及時、2使用更方便。它不再依賴有線電話執(zhí)行報警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移動網絡，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報警地點的情況反映到您的手機屏幕上7。目前，人們設計的各類DTE設備基礎上以微處理器為核心，帶有RS232/RS485等通信接口，在物理層上很容易實現與GSM設置（如手機等）的連接。但對SMS協議的研究文獻卻較少，特別是用單片機控制手機的門控及SMS（ShortMessageService）報警系統(tǒng)收發(fā)的研究更少，正是在此基礎上對怎樣用單片機控制手機收發(fā)短信息和門控系統(tǒng)進行了研究。GSM(GlobalSystemforMobileCommunication，全球移動通訊系統(tǒng)）是基于時分多址技術的移動通訊系統(tǒng)，是目前發(fā)展比較成熟、完善、應用最為廣泛的通訊系統(tǒng)。目前已建成的覆蓋全國的GSM數字蜂窩移動通訊網（主要包括中國移動和中國聯通兩家大型運營商），是我國公眾移動通訊網的主要方式，它主要提供話音、短信息、數據等多種業(yè)務。其中基于GSM-SMS（ShortMessageSystem，短消息或短信）功能可以開發(fā)出傳輸各種檢測、監(jiān)控數據信號和控制命令的數據通訊系統(tǒng)。由于GSM網絡在全球范圍內實現了聯網和漫游，不需組建專用通訊網絡，就可以完成遠程數據通訊，而且具有較好的實時性，所以GSM網絡的應用越來越廣泛。本系統(tǒng)就是利用單片機對報警信息進行采集，再以SMS和打報警電話的方式實現遠程自動報警。1.2課題的應用前景基于GSM的門控及SMS報警系統(tǒng)設計將現代通訊技術與家庭用戶門控報警防盜技術結合起來，充分利用發(fā)達的無線通訊網絡，是3G（GSM、GPS、GIS）技術在發(fā)短信和打電話中應用的一個重要組成。該系統(tǒng)具有較強的擴展性，可以擴展應用實現無線數據傳輸、接打電話等功能。配合GSM接收器，就可以實現對門控的遠程監(jiān)測和控制。此外，報警系統(tǒng)只有在報警時才會發(fā)短信，平時不會發(fā)生任何費用，所使用的網絡是公共無線通訊網絡，與使用手機完全相同，不需額外注冊。1.3未來發(fā)展方向展望系統(tǒng)的容量只和GSM系統(tǒng)的容量有關，所以它的容量是非常大的。現在GSM的覆蓋范圍是非常廣，隨著短消息業(yè)務在全國各地的開通，裝有GSM通訊的設備的系統(tǒng)，將可以在全國任何地方實現對門控的遠程監(jiān)測和控制。2方案論證2.1總體方案選擇3目前的無線通道的數據傳輸實現對門控的遠程監(jiān)測和控制方案主要分為兩種，一種是通過專用網進行數據傳輸，如RF（RadioFrequency，射頻）數傳電臺和無線局域網（WLAN）；一種是通過公共無線通信網絡，如GSM/GPRS網絡的成熟度較高、覆蓋面較廣，因而GSM/GPRS網絡被選為該無線通道總體方案的通信基礎。而基于GSM/GPRS網絡的數據傳輸通常有四種方式，一種是基于短消息的數據傳輸。第二種是基于DATA方式（注：一種以電路交換為基礎的傳輸方式）的數據傳輸；第三種是通過語音方式進行數據傳輸；最后就是通過IP（INTERNETPROTOCOL，因特網協議）方式的數據傳輸。下面對四種基于GSM/GPRS網絡的無線數據傳輸方式的各自特點作簡單的介紹?；诙滔⒌臄祿鬏斒峭ㄟ^短消息作為數據傳輸的載體，利用AT指令對通信模塊控制，然后將數據按照短消息的格式發(fā)送給目標機。目標機接收到短消息后，利用AT指令將短消息讀出并將信息還原，這樣就完成一次數據通信?；诙滔⒌臄祿鬏敺绞降奶攸c是資費較低，組網/使用方面，但數據容量較低（140字節(jié)）。短消息數據傳輸方式特別適合于小數據量且中低采集頻率的無線監(jiān)控系統(tǒng)使用9。基于DATA方式的數據傳輸是利用GSM的DATA（與傳真同）傳輸方式，通過AT指令來進行數據撥號，等待數據連接建立后，只需將ASCII碼數據送入通信模塊即可。通信模塊會按照設定好的通信協議（默認為V.32bis）將數傳出，目標機接到數據呼叫后，送出應答信號，然后便可按照相同的協議接收ASCII碼信息。基于DATA的數據傳輸方式數據傳輸安全、實時性好、數據傳輸量大，但產要是成本較高，適合于要求可靠性很高且海量數據傳輸的系統(tǒng)中。通過語音方式進行數據傳輸，主要是利用話音通道將數據調制到話音頻率傳輸出去，目標機將數據解調出來。該方案還可以通過語音通道傳輸。DTMF（DoubleTimeMultipleFrequency，雙音多頻）編碼進行數據傳輸，通信方式與語音方式一樣。該方案主要的優(yōu)點是可以用來傳輸音頻模擬數據，實時性很好（電路交換方式），但由于GSM系統(tǒng)的語音編碼方式的局限，對數據的壓縮/還原會造成數據的失真。該方案基本不被采用，但可以作為備選方案用于無線安防系統(tǒng)中。基于IP的數據傳輸方式是GPRS系統(tǒng)獨有的，因為GPRS是在GSM網絡基礎之上新增兩個節(jié)點SGSN和GGSN而形成的移動分組數據網絡。由于GPRS數據傳輸的基礎是TCP/IP協議的轉換。實時性較好，缺點就是GPRS終端開發(fā)成本高，使用復雜度較高（因為涉及到復雜的組網方案）。根據目前大部分系統(tǒng)的需求并綜合以上方案的優(yōu)缺點，我選擇基于GSM網絡的短消息的數據傳輸門控和監(jiān)控報警作為我的本科設計課題基于GSM的門控及SMS報警系統(tǒng)設計-硬件設計。2.2GSM終端硬件設計方案論證42.2.1硬件設計方案（1）采用數字信號處理芯片（DSP）DSP的突出優(yōu)點是指令執(zhí)行速度快，完全可以取代單片機完成數據的處理和傳輸。但應用DSP也有很多局限：開發(fā)工具價格昂貴，使用不便。DSP芯片指令復雜，對應用者水平要求較高，芯片成本也比較昂貴。綜上所述，除非系統(tǒng)指標要求很高，非用DSP芯片不可，應盡量避免使用DSP。（2）采用單片機數據采集系統(tǒng)單片機具有資源豐富、速度快、編程容易等優(yōu)點。利用單片機內部的隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）及其引腳資源，外接外部存儲器擴展和紅外接受發(fā)送裝置等實現數據的處理傳輸.基本上能實現設計指標。通過綜合考慮，我本次設計是采用單片機系統(tǒng)來完成。因為所設計的門控監(jiān)控系統(tǒng)只需要系統(tǒng)能準確完成功能即可，不需要太高的處理速度和非常大的系統(tǒng)容量，使用單片機系統(tǒng)就能完成。單片機系統(tǒng)較常見，容易利用，價格也較適中。DSP系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)價格都比較昂貴。2.2.2無線數據傳輸模塊實現數據無線傳輸方案主要有以下四種：（1）采用高頻無線技術實現無線數據傳輸采用高頻技術有傳輸距離遠，不受方向性約束的優(yōu)點，但抗干擾性能差，易受各干擾源的影響。而且從實用性和普及性的角度看，高頻技術還有所欠缺。（2）采用激光技術實現無線數據傳輸采用激光技術有傳輸距離遠，速度快，抗干擾能力強等優(yōu)點。但由于激光的強方向性，使其在推廣上面受到影響。一般在現階段，激光技術多用于軍事領域，對于本次設計的預期目標有點偏離。（3）采用藍牙技術實現無線數據傳輸藍牙（Bluetooth）技術是一種開放性的無線數據通信協議，它用于近距離無線連接。藍牙的載頻選用2.45GHz，為固定與移動