基于ATmega128与GSM的家庭报警系统的设计与实现

引言

　　随着电子技术的发展，防盗报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、宽带网等。但是，利用固定电话拨号实现的报警器易遭受破坏并存在处于通话状态时可能无法报警的隐患。而宽带网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及。

　　本文提出了一种借助可靠、成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式实现远程报警和监控的智能家居报警系统，来实现家居环境的安全监控。它采用红外传感器进行检测，并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器，可实现防火、防燃气泄漏的作用。带有GSM网络功能的安防系统，使用户无论身在何处，都可以通过短信设防、撤防或查询安防系统的情况。

　　系统的构成及主要功能

　　该家庭防盗报警系统主要有GSM网络模块、红外传感器、燃气泄漏传感器、烟雾传感器、ATmega128单片机、声光报警器和Flash存储器等，其系统硬件结构如图1所示。

　　图1 系统硬件结构图

　　系统的前端感应器主要有防盗、防火和防煤气泄漏等传感器，根据需要选用并安装在适当的地方，用于收集非法入侵和危险信号并传送给单片机；单片机负责接收、处理感应器信号，判别是否有险情发生。单片机不断对各种传感器信号进行检测，如果检测到高电平，系统控制GSM网络模块实现短消息报警，将报警信息通过GSM服务网络发送到用户手机上，同时根据需要启动声光报警器发出相应的警报信号。如已实现小区联网，同时还会给联网中心的小区保安处发送报警信息；户主还可以通过发送短信打开主机上的*话筒，进一步确认家中是否发生险情。本系统能有效地达到防盗、报警的目的。

　　系统的硬件设计

　　ATmega128功能特性描述

　　本系统采用了Atmel公司的AVR单片机ATmega128作为控制核心。ATmega128为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器。由于其先进的指令集以及单周期指令执行时间，ATmega128的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmega128具有如下特点：128K字节的系统内可编程Flash、4K字节的EEPROM、4K字节的SRAM、53个通用I/O口线、32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器/计数器(T/C)、两个USART、面向字节的两线接口TWI、8通道10位ADC(具有可选的可编程增益)、具有片内振荡器的可编程看门狗定时器、SPI 串行端口、I2C、与IEEE 1149.1规范兼容的JTAG测试接口，以及六种可以通过软件选择的省电模式。

　　GSM模块的结构及通信接口

　　GSM模块采用的是西门子工业级GSM模块TC35i，它可以快速安全地实现系统方案中的短消息服务(Short Message Service)。TC35i模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块、闪存、ZIF连接器、天线接口等六部分组成。它设计紧凑，大大缩小了产品体积，与GSM2／2+兼容，符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，模块的工作电压为3.3~4.8 V，兼容双频（GSM 900/GSM l800）工作，具有RS232数据通信口。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音和短消息提供快速、可靠、安全的传输。TC35i有40个引脚通过ZIF连接器引出。

　　由于PC机的RS232电平与TC35i的电平不匹配，TC35i的串口通讯遵循RS232标准，所以通过串口的电平转换电路MAX232可以实现PC机与TC35i的连接通信。本系统ATmega128单片机与TC35i之间通过串行口进行通信，ATmega128与TC35i都是TTL电平，ATmega128工作电压范围是2.7~5.5V，TC35i工作电压范围是3.3~4.8V，可以直接加电阻连接，但一般要经接口电路连接，接口电路用7407缓冲／驱动芯片实现，接口电路如图2所示。