基于STM32的GSM短信報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展和人民群眾生活水平的極大提高，人們?cè)絹碓阶⒅刈陨硭幍沫h(huán)境是否安全。特別是當(dāng)家中無人或者僅有老人孩子時(shí)，家庭成員的生命和財(cái)產(chǎn)的安全性越來越受到重視。因此，家庭防盜已成為一個(gè)重要的社會(huì)問題。目前，許多住宅小區(qū)的安防主要依靠傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）防盜系統(tǒng)。這樣不僅有礙美觀，不符合火災(zāi)逃生的要求，而且不能有效地防止壞人的侵入。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，防盜報(bào)警系統(tǒng)已迫切從原來的簡(jiǎn)單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。當(dāng)前，GSM短信息服務(wù)已作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，基于GSM短信模塊與單片機(jī)相連接應(yīng)用于家庭無線防盜報(bào)警系統(tǒng)中，讓家庭防盜更及時(shí)、更方便，以最直觀的中文短消息形式，直接把案發(fā)地點(diǎn)的情況反映到用戶的手機(jī)屏幕上。同時(shí)采用一種熱釋電紅外傳感器進(jìn)行檢測(cè)，變有形的傳統(tǒng)防盜網(wǎng)防盜窗為無形的監(jiān)控，給家庭防盜提供最直觀、高效、可靠的保障。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及工作原理

GSM短信報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)[1]由STM32單片機(jī)模塊、熱釋電傳感器模塊、GSM模塊及傳統(tǒng)揚(yáng)聲器模塊組成。GSM模塊采用芯訊通（SIMCom）公司生產(chǎn)的SIM900A芯片及外圍設(shè)計(jì)電路，而熱釋電傳感器模塊采用紅外專用芯片BISS0001的設(shè)計(jì)電路。首先當(dāng)熱釋電傳感器模塊檢測(cè)到人發(fā)射的紅外線時(shí)，通過其外圍放大電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳輸給STM32單片機(jī)。單片機(jī)判斷熱釋電傳感器模塊送來的數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送一個(gè)高電平給GSM模塊，使GSM模塊發(fā)送短信到設(shè)定的手機(jī)號(hào)碼，及時(shí)通知主人家里出現(xiàn)了什么情況，

同時(shí)使揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)想功能。然而白天當(dāng)主人在家的時(shí)候，則不需要設(shè)定防盜功能，
可以關(guān)閉功能；假如主人要離開房屋或夜間睡眠時(shí)，則需要打開防護(hù)功能。這些 “設(shè)防”、“撤防”的功能，同樣可以通過手機(jī)發(fā)送特定短信至GSM模塊的方式進(jìn)行開啟和關(guān)閉，熱釋電傳感器檢測(cè)會(huì)隨之起作用，以免引起不必要的麻煩和誤報(bào)。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 STM32F103 最小系統(tǒng)

STM32系列單片機(jī)[2]由ST公司生產(chǎn)的專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3內(nèi)核。本系統(tǒng)采用的STM32屬于互聯(lián)型產(chǎn)品，具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：72MHZ主頻，56k字節(jié)Flash，64字節(jié)SRAM，2個(gè)看門狗，多個(gè)16 位定時(shí)器，80%的引腳可以作為通用I/O 口，以及USART、SPI等通信外設(shè)，其外設(shè)完全滿足本系統(tǒng)的功能要求。因此，本系統(tǒng)采用STM32F103作為總控制器，其最小系統(tǒng)如圖2所示。

本系統(tǒng)采用4線JTAG接口，即TMS(測(cè)試模式選擇)、TCK(測(cè)試時(shí)鐘)、TDI(測(cè)試數(shù)據(jù)輸入)、TDO(測(cè)試數(shù)據(jù)輸出)，又采用常規(guī)的20pin接口方式，通過仿真器與PC機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)在線仿真調(diào)試，方便可靠。系統(tǒng)采用8MHZ晶體振蕩器，此時(shí)需要接負(fù)載電路。另外，復(fù)位電路的設(shè)計(jì)方式簡(jiǎn)潔，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠復(fù)位。

2.2 GSM 模塊

GSM模塊[3]用芯訊通（SIMCom）公司生產(chǎn)的SIM900A，是一款尺寸緊湊的GSM/GPRS模塊，采用SMT封裝，基于STE的單芯片案，采用ARM926EJ-S架構(gòu)，性能強(qiáng)大，支持AT指令。

利用STM32的串口來控制GSM MODEM，單片機(jī)與GSM模塊一般采用串行異步通信接口， 通信速度可設(shè)定， 通常為19200bps。GSM MODEM與單片機(jī)之間采用串口通信的方式，MODEM的TXD、RXD分別為發(fā)送、接收端，與單片機(jī)的PA10、PA9連接，組成串口通信。GSM模塊通過把PWRKEY信號(hào)拉低一段時(shí)間然后釋放來開機(jī)。當(dāng)模塊開機(jī)后就可以發(fā)送AT命令來控制模塊，用戶可以通過“AT+IPR=x”設(shè)置波特率并把參數(shù)保存。一旦配置為固定波特率，當(dāng)模塊開機(jī)時(shí)將會(huì)從串口收到字符“RDY”。這些字符在自動(dòng)波特率激活的情況下無法顯示。同樣，可以通過把PWRKEY 信號(hào)拉低一段時(shí)間然后釋放來關(guān)機(jī)?；蛘呤褂肁T命令“AT+CPOWD=1”關(guān)閉模塊。該命令使模塊從網(wǎng)絡(luò)上注銷，讓軟件進(jìn)入安全狀態(tài)，保存有用數(shù)據(jù)，讓然后完全斷開供電。在關(guān)機(jī)前，模塊串口將自動(dòng)發(fā)送下列字符串“NORMAL POWER DOWN”，這之后將不能執(zhí)行AT命令。模塊進(jìn)入掉電模式，僅僅RTC處于激活狀態(tài)。掉電模式可以通過STATUS引腳來檢測(cè)，在掉電模式下此引腳輸出為低電平。GSM主模塊（包括SIM部分）如圖3所示。

2.3 熱釋電傳感器模塊