基于GSM的門(mén)控及SMS報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)施也逐漸從單純的電器化向自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，門(mén)控系統(tǒng)作為家庭設(shè)施的組成部分也在發(fā)生著變化，現(xiàn)在的門(mén)鎖已經(jīng)從傳統(tǒng)的機(jī)械鎖向電磁鎖轉(zhuǎn)變，隨著家庭電子的普及，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖將慢慢退出市場(chǎng)，而電磁鎖的廣泛應(yīng)用，也為門(mén)控自動(dòng)控制系統(tǒng)的推廣奠定了基礎(chǔ)；目前，市場(chǎng)上已出現(xiàn)了非接觸式IC卡控制的門(mén)控系統(tǒng)，并且已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，而與機(jī)械鎖相比，基于GSM的門(mén)控及SMS報(bào)警的出現(xiàn)大大提高了系統(tǒng)的安全性，并且使用比較方便，易于增設(shè)報(bào)警系統(tǒng)，便于實(shí)現(xiàn)了各種門(mén)控和報(bào)警信息可視化?；贕SM的門(mén)控及SMS報(bào)警系統(tǒng)，可以讓家庭門(mén)控防盜報(bào)警變得更加及時(shí)、使用更加方便。它不再依賴有線電話執(zhí)行報(bào)警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報(bào)警地點(diǎn)的情況反映到您的手機(jī)屏幕上，非常適合家庭或單位使用6。另外，目前的門(mén)控系統(tǒng)，大部分都僅僅實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)控制，并不具備遠(yuǎn)程的門(mén)控和報(bào)警提示功能，而有些特殊場(chǎng)合又必須對(duì)這些信息進(jìn)行記錄，本系統(tǒng)正是考慮到這方面的要求而設(shè)計(jì)的。門(mén)控系統(tǒng)過(guò)去只是一個(gè)單一的出入控制功能單元，傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）安防系統(tǒng)在實(shí)際使用中暴露了很多隱患，但是隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，門(mén)控系統(tǒng)的功能和內(nèi)涵不斷得到延伸。目前,門(mén)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)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(shù)字密碼,指紋機(jī)和TM卡等,系統(tǒng)一般都采用價(jià)格低廉的51系列單片機(jī)作為主控器件，配合相應(yīng)的存儲(chǔ)器，報(bào)警設(shè)施，遙控設(shè)施等，即可設(shè)計(jì)出不同形式的智能型門(mén)控系統(tǒng)。市場(chǎng)上流行的智能電動(dòng)鎖都是以上幾種形式單一組成或幾種形式組合構(gòu)成，這種方式與傳統(tǒng)的機(jī)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(yīng)用。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，報(bào)警系統(tǒng)已從原來(lái)的簡(jiǎn)單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。而各種防盜報(bào)警系統(tǒng)之間的主要區(qū)別是在于如何讓分機(jī)與主機(jī)、分機(jī)與用戶之間進(jìn)行通訊。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的防盜報(bào)警系統(tǒng)的通信方式有固定電話撥號(hào)、以太網(wǎng)、集群系統(tǒng)等等。但它們有各自的缺點(diǎn)：固定電話撥號(hào)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(guān)鍵時(shí)刻失靈。以太網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)架設(shè)和維護(hù)費(fèi)用很高，而且需要購(gòu)買(mǎi)固定的頻點(diǎn)。針對(duì)以上通信方式的優(yōu)、缺點(diǎn)，我設(shè)計(jì)了基于GSM的門(mén)控及SMS報(bào)警系統(tǒng)。此系統(tǒng)可解決這些隱患，讓家庭門(mén)控和防盜防盜更及時(shí)、2使用更方便。它不再依賴有線電話執(zhí)行報(bào)警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報(bào)警地點(diǎn)的情況反映到您的手機(jī)屏幕上7。目前，人們?cè)O(shè)計(jì)的各類(lèi)DTE設(shè)備基礎(chǔ)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(shí)現(xiàn)與GSM設(shè)置（如手機(jī)等）的連接。但對(duì)SMS協(xié)議的研究文獻(xiàn)卻較少，特別是用單片機(jī)控制手機(jī)的門(mén)控及SMS（ShortMessageService）報(bào)警系統(tǒng)收發(fā)的研究更少，正是在此基礎(chǔ)上對(duì)怎樣用單片機(jī)控制手機(jī)收發(fā)短信息和門(mén)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究。GSM(GlobalSystemforMobileCommunication，全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)）是基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通訊系統(tǒng)，是目前發(fā)展比較成熟、完善、應(yīng)用最為廣泛的通訊系統(tǒng)。目前已建成的覆蓋全國(guó)的GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通訊網(wǎng)（主要包括中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通兩家大型運(yùn)營(yíng)商），是我國(guó)公眾移動(dòng)通訊網(wǎng)的主要方式，它主要提供話音、短信息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)。其中基于GSM-SMS（ShortMessageSystem，短消息或短信）功能可以開(kāi)發(fā)出傳輸各種檢測(cè)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信號(hào)和控制命令的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，不需組建專用通訊網(wǎng)絡(luò)，就可以完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊，而且具有較好的實(shí)時(shí)性，所以GSM網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本系統(tǒng)就是利用單片機(jī)對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行采集，再以SMS和打報(bào)警電話的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警。1.2課題的應(yīng)用前景基于GSM的門(mén)控及SMS報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)將現(xiàn)代通訊技術(shù)與家庭用戶門(mén)控報(bào)警防盜技術(shù)結(jié)合起來(lái)，充分利用發(fā)達(dá)的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，是3G（GSM、GPS、GIS）技術(shù)在發(fā)短信和打電話中應(yīng)用的一個(gè)重要組成。該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性，可以擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、接打電話等功能。配合GSM接收器，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)控的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。此外，報(bào)警系統(tǒng)只有在報(bào)警時(shí)才會(huì)發(fā)短信，平時(shí)不會(huì)發(fā)生任何費(fèi)用，所使用的網(wǎng)絡(luò)是公共無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，與使用手機(jī)完全相同，不需額外注冊(cè)。1.3未來(lái)發(fā)展方向展望系統(tǒng)的容量只和GSM系統(tǒng)的容量有關(guān)，所以它的容量是非常大的?，F(xiàn)在GSM的覆蓋范圍是非常廣，隨著短消息業(yè)務(wù)在全國(guó)各地的開(kāi)通，裝有GSM通訊的設(shè)備的系統(tǒng)，將可以在全國(guó)任何地方實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)控的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。2方案論證2.1總體方案選擇3目前的無(wú)線通道的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)控的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制方案主要分為兩種，一種是通過(guò)專用網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如RF（RadioFrequency，射頻）數(shù)傳電臺(tái)和無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）；一種是通過(guò)公共無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，如GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的成熟度較高、覆蓋面較廣，因而GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)被選為該無(wú)線通道總體方案的通信基礎(chǔ)。而基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸通常有四種方式，一種是基于短消息的數(shù)據(jù)傳輸。第二種是基于DATA方式（注：一種以電路交換為基礎(chǔ)的傳輸方式）的數(shù)據(jù)傳輸；第三種是通過(guò)語(yǔ)音方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；最后就是通過(guò)IP（INTERNETPROTOCOL，因特網(wǎng)協(xié)議）方式的數(shù)據(jù)傳輸。下面對(duì)四種基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式的各自特點(diǎn)作簡(jiǎn)單的介紹。基于短消息的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)短消息作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，利用AT指令對(duì)通信模塊控制，然后將數(shù)據(jù)按照短消息的格式發(fā)送給目標(biāo)機(jī)。目標(biāo)機(jī)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(shù)據(jù)通信?；诙滔⒌臄?shù)據(jù)傳輸方式的特點(diǎn)是資費(fèi)較低，組網(wǎng)/使用方面，但數(shù)據(jù)容量較低（140字節(jié)）。短消息數(shù)據(jù)傳輸方式特別適合于小數(shù)據(jù)量且中低采集頻率的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)使用9?；贒ATA方式的數(shù)據(jù)傳輸是利用GSM的DATA（與傳真同）傳輸方式，通過(guò)AT指令來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)撥號(hào)，等待數(shù)據(jù)連接建立后，只需將ASCII碼數(shù)據(jù)送入通信模塊即可。通信模塊會(huì)按照設(shè)定好的通信協(xié)議（默認(rèn)為V.32bis）將數(shù)傳出，目標(biāo)機(jī)接到數(shù)據(jù)呼叫后，送出應(yīng)答信號(hào)，然后便可按照相同的協(xié)議接收ASCII碼信息?；贒ATA的數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸安全、實(shí)時(shí)性好、數(shù)據(jù)傳輸量大，但產(chǎn)要是成本較高，適合于要求可靠性很高且海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)中。通過(guò)語(yǔ)音方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主要是利用話音通道將數(shù)據(jù)調(diào)制到話音頻率傳輸出去，目標(biāo)機(jī)將數(shù)據(jù)解調(diào)出來(lái)。該方案還可以通過(guò)語(yǔ)音通道傳輸。DTMF（DoubleTimeMultipleFrequency，雙音多頻）編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通信方式與語(yǔ)音方式一樣。該方案主要的優(yōu)點(diǎn)是可以用來(lái)傳輸音頻模擬數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性很好（電路交換方式），但由于GSM系統(tǒng)的語(yǔ)音編碼方式的局限，對(duì)數(shù)據(jù)的壓縮/還原會(huì)造成數(shù)據(jù)的失真。該方案基本不被采用，但可以作為備選方案用于無(wú)線安防系統(tǒng)中。基于IP的數(shù)據(jù)傳輸方式是GPRS系統(tǒng)獨(dú)有的，因?yàn)镚PRS是在GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上新增兩個(gè)節(jié)點(diǎn)SGSN和GGSN而形成的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。由于GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)是TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換。實(shí)時(shí)性較好，缺點(diǎn)就是GPRS終端開(kāi)發(fā)成本高，使用復(fù)雜度較高（因?yàn)樯婕暗綇?fù)雜的組網(wǎng)方案）。根據(jù)目前大部分系統(tǒng)的需求并綜合以上方案的優(yōu)缺點(diǎn)，我選擇基于GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息的數(shù)據(jù)傳輸門(mén)控和監(jiān)控報(bào)警作為我的本科設(shè)計(jì)課題基于GSM的門(mén)控及SMS報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)-硬件設(shè)計(jì)。2.2GSM終端硬件設(shè)計(jì)方案論證42.2.1硬件設(shè)計(jì)方案（1）采用數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）DSP的突出優(yōu)點(diǎn)是指令執(zhí)行速度快，完全可以取代單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的處理和傳輸。但應(yīng)用DSP也有很多局限：開(kāi)發(fā)工具價(jià)格昂貴，使用不便。DSP芯片指令復(fù)雜，對(duì)應(yīng)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(biāo)要求很高，非用DSP芯片不可，應(yīng)盡量避免使用DSP。（2）采用單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單片機(jī)具有資源豐富、速度快、編程容易等優(yōu)點(diǎn)。利用單片機(jī)內(nèi)部的隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）及其引腳資源，外接外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展和紅外接受發(fā)送裝置等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理傳輸.基本上能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)。通過(guò)綜合考慮，我本次設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的門(mén)控監(jiān)控系統(tǒng)只需要系統(tǒng)能準(zhǔn)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(jī)系統(tǒng)就能完成。單片機(jī)系統(tǒng)較常見(jiàn)，容易利用，價(jià)格也較適中。DSP系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)價(jià)格都比較昂貴。2.2.2無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方案主要有以下四種：（1）采用高頻無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸采用高頻技術(shù)有傳輸距離遠(yuǎn)，不受方向性約束的優(yōu)點(diǎn)，但抗干擾性能差，易受各干擾源的影響。而且從實(shí)用性和普及性的角度看，高頻技術(shù)還有所欠缺。（2）采用激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸采用激光技術(shù)有傳輸距離遠(yuǎn)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于激光的強(qiáng)方向性，使其在推廣上面受到影響。一般在現(xiàn)階段，激光技術(shù)多用于軍事領(lǐng)域，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)有點(diǎn)偏離。（3）采用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是一種開(kāi)放性的無(wú)線數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它用于近距離無(wú)線連接。藍(lán)牙的載頻選用2.45GHz，為固定與移動(dòng)