个人手机交互实现的智能家居安防系统

摘要：介绍了一种GSM终端(手机)之间，以短信息服务(SMS)通过DTMF公用电话网节点家居安防系统设计与实现。本智能家居安防系统集防火、防盗、防燃气为一体，可实现自动检测与自动语音拨号报警。详细介绍了系统构成、DTMF收发电路、短信发送电路设计等。实验结果表明，本系统功能实用，信息传递实时可靠，适用于家居安防或其他场所的安防系统。

0 引言

随着智能化家居概念的不断推广及电子信息产业快速向生活领域渗透，实现家居信息化、网络化、智能化已成为家居系统发展的新趋势。家庭智能防盗报警系统可对家居的安全环境进行实时监控，如防火、防盗等，一旦有安全事故发生，就会发出相应的报警信息，使得户主及时对所发生的事故进行紧急处理。本文基于容易实现、方便操作、贴近使用的设计理念，以MSP430单片机为控制核心、控制终端，并采用包括红外遥控、GSM模块、语音模块及相应传感器在内的外部设备宋模拟实现家庭智能防盗报警。

1 系统总体构成

智能家居控制系统其硬件部分主要由四大部分构成，即控制单元、传感器数据采集系统、GSMTC35模块，以及接口和电源部分。传感器数据采集系统、GSM TC35模块和控制单元完成报警等信号的处理和发送;电源部分则为各个部分提供工作电源。

软件设计部分主要由五大部分构成：即数据采集与数据分析部分、电智能家居控制系统、电话交换网程控交换信令识别与分析部分、GSM TC35模块接口程序部分、分析控制部分。其中数据采集与数据分析部分和电话交换网程控交换信令识别需要作实时处理;GSM TC35模块接口程序部分和分析控制部分则是根据采集和电话交换网交换信令进行分吋操作有利于提高系统效率。

系统框图如图1所示。单片机控制DTMF收发电路、数字语音电路、摘挂机控制电路。探测器能够快速、准确地监测到住宅的异常状况，经确认后及时通知控制器，再由单片机来控制电话接口电路，实现模拟摘机，自动拨打预先设置的电话号码进行语音报警并通知管理中心。当监测到对方回应后，自动恢复警戒状态。

2 硬件设计

系统主控部分采用AT89S52单片机，无需扩展外部存储器。看门狗电路采用具有可编程的串行EEPROM-X25045。X25045依次存储了标志字段、话机号码、警情代号、系统设置等数据信息。

2.1 系统供电电源

由于本控制系统单元电路较多且对5V电源的要求比较高，其中TC35模块的突发耗电电流峰值可达2.5A，故外加的稳压器件必须达到足以提供TC35和其他电路额定电流的条件。在本系统中，采用了开关电源芯片LM2576完成从12V到5V的转换，作为对TC35终端和其他5V单元的供电。必须特别注意的是，如图2由LM2576芯片完成开关电源转换需要大功率的电感100 μH和电容，以提高储能的能力，达到单元电路的耗电需求。LM2576为5.0V3A开关电源稳压器。

2.2 TC35短消息模块接口电路

TC35短消息模块是RS-232C标准接口，RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。目前在PC机上的COM1、COM2接口就是RS-232C接口。在正常运行模式下，约30s事件内若芯片在接收和发送引脚没有检测到有效信号，将自动进入Powerdown模式，此时耗电1μA。如果FORCEON和/FORCEOFF引脚均为高电平，那么Auto-Powerdown Plus功能失效。在Auto-Powerdown Plus功能有效时，如果检测到接收或发送引脚有信号输入，该芯片自动被激活，转入正常工作状态。如果任一接收通道的输入电压高于2.7V或小于一2.7V，或者位于-0.3V～0.3V的时间小于30 μs，则/INVALID(15脚)引脚为高电平(数据有效)。如果所有接收通道的输入电压位于-0.3V～0.3V的时间大于30 μs，则/INVALID(15脚)引脚为低电平(数据无效)。该芯片的以上特性，满足了TC35作为移动终端的接收和发送电路的连接要求。

2.3 蜂鸣器报警电路

使用三极管8050驱动蜂鸣器工作，当处理器检测到报警信号后，就会给蜂鸣器信号以使其工作，达到家中警报响起的效果。如图4所示。

3 系统软件设计

软件采用C语言编写，在keil环境下开发，核心是SHT11温、湿度数值的读取与转换、显示子程序。主程序流程框图如图5所示。

实现功能如图5所示的软件流程图，具体实现过程描述：1)按键拨打相应的电话，测试使用;2)按键发送短消息，测试使用;3)单片机检测玻璃破碎探测器的信号，决定是否报警、发送短消息及给住宅主人打个电话：4)住宅主人短信控制家中的设备，这里仅用LED的亮与灭演示。

4 系统实现与分析

4.1 通信模块实现

GPRS通信模块实现单片机对TC35模块的控制或zigbee无线通信技术，从而实现远程控制功能，图6所示为通信模块工作中，图7为短信模块工作中。

4.2 智能家居安防系统实现

GPRS能在探测器探测下向主人发送报警信息，并且主人能够远程控制家居，可以通过该系统的两个独立按键实现与主人手机之间的联系，实物如图8所示。优点在于有短信和来电两个功能，能够减少主人在远程端因漏看短信造成不必要的麻烦;不足之处是探测器过于敏感，会出现错误报警的信息，能够显示出家居出现的状态。

5 结束语

本文介绍了一种基于单片机的简易智能家居监控系统，系统硬件控制采用单片机作为微处理器，通过温度传感器收集温、湿度信号，利用液晶显示器SO12864-14C显示当前的温度、湿度及结露点;软件采用C语言进行功能模块编译。与传统的家居监控系统相比，本系统成本低、实用便利，能给家居生活提供一种安全保障。若系统结合通信，将报警功能体现在手机信息提示上则系统设计就更加完美。