基于GSM的門控及SMS報警系統(tǒng)設(shè)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(shè)施也逐漸從單純的電器化向自動化轉(zhuǎn)變，門控系統(tǒng)作為家庭設(shè)施的組成部分也在發(fā)生著變化，現(xiàn)在的門鎖已經(jīng)從傳統(tǒng)的機械鎖向電磁鎖轉(zhuǎn)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(yīng)用，也為門控自動控制系統(tǒng)的推廣奠定了基礎(chǔ)；目前，市場上已出現(xiàn)了非接觸式IC卡控制的門控系統(tǒng)，并且已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，而與機械鎖相比，基于GSM的門控及SMS報警的出現(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)報警系統(tǒng)，便于實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)，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(xiàn)開門控制，并不具備遠(yuǎn)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(jìn)行記錄，本系統(tǒng)正是考慮到這方面的要求而設(shè)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(wǎng)、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(shù)的不斷發(fā)展，門控系統(tǒng)的功能和內(nèi)涵不斷得到延伸。目前,門控系統(tǒng)的實現(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(yīng)的存儲器，報警設(shè)施，遙控設(shè)施等，即可設(shè)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(gòu)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(yīng)用。隨著電子技術(shù)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(jìn)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(wǎng)、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(guān)鍵時刻失靈。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(shè)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(wǎng)絡(luò)，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(shè)計的各類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現(xiàn)與GSM設(shè)置（如手機等）的連接。但對SMS協(xié)議的研究文獻(xiàn)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(chǔ)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(jìn)行了研究。GSM(GlobalSystemforMobileCommunication，全球移動通訊系統(tǒng)）是基于時分多址技術(shù)的移動通訊系統(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的GSM數(shù)字蜂窩移動通訊網(wǎng)（主要包括中國移動和中國聯(lián)通兩家大型運營商），是我國公眾移動通訊網(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）功能可以開發(fā)出傳輸各種檢測、監(jiān)控數(shù)據(jù)信號和控制命令的數(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，而且具有較好的實時性，所以GSM網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛。本系統(tǒng)就是利用單片機對報警信息進(jìn)行采集，再以SMS和打報警電話的方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動報警。1.2課題的應(yīng)用前景基于GSM的門控及SMS報警系統(tǒng)設(shè)計將現(xiàn)代通訊技術(shù)與家庭用戶門控報警防盜技術(shù)結(jié)合起來，充分利用發(fā)達(dá)的無線通訊網(wǎng)絡(luò)，是3G（GSM、GPS、GIS）技術(shù)在發(fā)短信和打電話中應(yīng)用的一個重要組成。該系統(tǒng)具有較強的擴展性，可以擴展應(yīng)用實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸、接打電話等功能。配合GSM接收器，就可以實現(xiàn)對門控的遠(yuǎn)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(wǎng)絡(luò)是公共無線通訊網(wǎng)絡(luò)，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(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)在全國各地的開通，裝有GSM通訊的設(shè)備的系統(tǒng)，將可以在全國任何地方實現(xiàn)對門控的遠(yuǎn)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(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)對門控的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制方案主要分為兩種，一種是通過專用網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如RF（RadioFrequency，射頻）數(shù)傳電臺和無線局域網(wǎng)（WLAN）；一種是通過公共無線通信網(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；第三種是通過語音方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；最后就是通過IP（INTERNETPROTOCOL，因特網(wǎng)協(xié)議）方式的數(shù)據(jù)傳輸。下面對四種基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸方式的各自特點作簡單的介紹?；诙滔⒌臄?shù)據(jù)傳輸是通過短消息作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，利用AT指令對通信模塊控制，然后將數(shù)據(jù)按照短消息的格式發(fā)送給目標(biāo)機。目標(biāo)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(shù)據(jù)通信?；诙滔⒌臄?shù)據(jù)傳輸方式的特點是資費較低，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AT指令來進(jìn)行數(shù)據(jù)撥號，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)機接到數(shù)據(jù)呼叫后，送出應(yīng)答信號，然后便可按照相同的協(xié)議接收ASCII碼信息。基于DATA的數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸安全、實時性好、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。通過語音方式進(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)機將數(shù)據(jù)解調(diào)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(jìn)行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)的壓縮/還原會造成數(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線安防系統(tǒng)中?；贗P的數(shù)據(jù)傳輸方式是GPRS系統(tǒng)獨有的，因為GPRS是在GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上新增兩個節(jié)點SGSN和GGSN而形成的移動分組數(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。實時性較好，缺點就是GPRS終端開發(fā)成本高，使用復(fù)雜度較高（因為涉及到復(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，我選擇基于GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息的數(shù)據(jù)傳輸門控和監(jiān)控報警作為我的本科設(shè)計課題基于GSM的門控及SMS報警系統(tǒng)設(shè)計-硬件設(shè)計。2.2GSM終端硬件設(shè)計方案論證42.2.1硬件設(shè)計方案（1）采用數(shù)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(shù)據(jù)的處理和傳輸。但應(yīng)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(fù)雜，對應(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）采用單片機數(shù)據(jù)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(nèi)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(xiàn)數(shù)據(jù)的處理傳輸.基本上能實現(xiàn)設(shè)計指標(biāo)。通過綜合考慮，我本次設(shè)計是采用單片機系統(tǒng)來完成。因為所設(shè)計的門控監(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(shù)據(jù)傳輸模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸方案主要有以下四種：（1）采用高頻無線技術(shù)實現(xiàn)無線數(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，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(shù)還有所欠缺。（2）采用激光技術(shù)實現(xiàn)無線數(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(xiàn)階段，激光技術(shù)多用于軍事領(lǐng)域，對于本次設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)有點偏離。（3）采用藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是一種開放性的無線數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它用于近距離無線連接。藍(lán)牙的載頻選用2.45GHz，為固定與移動