基于GPRS和单片机实现彩信报警系统设计

收稿日期：2010-01-23 基金项目：咸阳师范学院科研基金项目（08XSYK217）。 作者简介：韩改宁（1977-），女，陕西扶风县人，咸阳师范学院信息工程学院讲师，硕士，主要研究方向为嵌入式系统及应用。 ［计算机科学与应用研究］ 2010 年 3 月 咸阳师范学院学报 Mar.2010 第 25 卷 第 2 期 Journal of Xianyang Normal University Vol.25 No.2 国内传统的电子防盗报警系统 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 往往是在用 户端通过电子设备检测到盗窃等报警信息， 然后通 过通讯器经电话线将信号自动传到报警中心来完成 报警过程。 这种报警中心往往存在很多局限。 例如： 报警中心地点和人员需固定，报警通信速度慢，反向 查询、控制等操作困难而专业，电话线断线问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 难以 解决，通信费用、尤其是远程通信费用较高，不利于 组建远程网络，通信带宽太小，加载信息量少，音视 频信号的技术手段应用困难， 很难应用于家庭安防 市场等等[1]。 而彩信业务自中国移动从 2002 年 9 月正式推 出以来，随着彩信网络工程的建立和不断地优化，彩 信逐渐进入了高速发展和稳定应用阶段。 所以人们 越来越关注于依托中国移动网络、 基于彩信业务来 发展现代的电子防盗报警系统， 从而能在此系统上 发挥其随时随地监控、网络涵盖范围大、查询控制等 操作简便、费用低、报警通信速度快、音视频应用简 易等众多优势，使其能广泛应用于家庭、办公、工厂、 商铺等等各种场所 [2]。 1 系统硬件设计 1.1 系统总线设计 本彩信报警系统以普通 AT89C52 单片机和带 有彩信功能的无线模块 GPRS，前端设备可以根据控 制摄像头采集图片，发送到用户手机上，同时用户可 以通过短信命令随时查看系统状态， 或者控制前端 摄像头采集图像，监控现场情况。采用此方案设计的 产品操作简单，为了降低成本，在最小硬件设计的基 础上，系统的功能尽可能用软件程序来实现，以达到 基于 GPRS和单片机实现彩信报警系统设计 韩改宁，李小林，梁新月 （咸阳师范学院 信息工程学院， 陕西 咸阳 712000） 摘 要：设计一种基于 GPRS和 51单片机的彩信报警系统。 利用单片机技术、带彩信协议 GPRS无线通信模块、图像捕获和图像压缩编码功能模块，实现原理图设计到电路板设计开发。 用单片机根据 sensor控制串口摄像头图像采集和压缩处理，采集图像通过彩信的格式发送到用 户手机，同时可以通过短信命令随时查看系统状态，或者摄像头采集图像，监控现场情况。 关键词：单片机；GPRS；彩信；摄像头；图像捕获 中图分类号：TP36 文献标识码： A 文章编号：1672-2914（2010）02-0053-03 MMS Alarm System Design Based on GPRS and MCU HAN Gai-ning, LI Xiao-lin, LIANG Xin-yue (Information Engineering Department, Xianyang Normal University, Xianyang, Shannxi 712000,China) Abstract：This design an MMS alarm system based on MCU and GPRS, MCU technology, the Protocol with MMS GPRS wireless communication module, image capture and image compression coding function modules are applied to realize the schematic and circuit diagram designing. According to sensor control camera image acquisition and compression processing, collecting images sent by MMS format to send to the user's phone at the same time can view the system status at any time, or the camera capture images, monitor the situation. Key words：MCU; GPRS ; MMS; camera; iImage capture ·54· 咸阳师范学院学报 第 25 卷 降低成本，满足市场需求。 设计的硬件电路主要由三部分组成： 图像捕获 和图像压缩编码部分通过串口摄像头实现； 主控制 器处理图像数据和任务控制用 AT89C52 单片机实 现；带彩信协议 GPRS模块无线部分。 在设计中使用 电路图，在设计的过程中，首先设计了硬件的结构框 图，如图 1所示： 采用单片机 AT89C52为核心组成彩信报警系统， AT89C52具有快速 8051内核、8kBFlashE2PROM、256 B IDATARAM，符合该硬件要求；彩信报警功能，采用 GPRSModule的MC55芯片，带彩信协议栈 MMS功 能[3]；利用串口摄像头实现现场捕获和图像压缩存储功 能。 1.2 单片机接口设计 AT89C52 单片机接口中， 作为只要一组串口， GM8123 可以将一个全双工的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 串口扩展成 3 个 标准串口，并能通过外部引脚控制串口扩展模式。该 芯片母串口和子串口的工作波特率可由软件调节， 而不需要修改外部电路和晶振频率， 它的外部控制 少，应用灵活，编程使用简单，适用于大多数有串口 扩展需求的系统[4]。 所以利用 GM8123 为 AT89C52 扩展出 3 组串口， 可以与串口摄像头和 GPRS 模块 进行连接通信。 如图 2所示。 1.3 GPRS数据传输模块硬件设计 由于现场图片需要以彩信的形式发送， 所以选 用了带有彩信功能的无线模块， 这里选用的 GPRS 模块是西门子的 MC55[5]。 GPRS模块和单片机之间 的数据通信主要是通过端口 TXD0 与 TXD1 之间， RXD0与 RXD1之间的数据传输来完成。其中 GPRS 模块上的 TXD0 口是用于接收从单片机传来的数 据， 而单片机上的扩展 TXD2 端口是用于向 GPRS 模块传送数据的。 GPRS 模块上的 RXD0 口是用于 向单片机发送数据， 单片机的扩展 RXD2 口则是用 于接收从 GPRS模块传输来的数据。 GPRS 数据传输模块硬件部分的电路原理图如 图 3所示。 1.4 串口摄像头 ZSV-01P串口摄像头是一款具有视频采集和图 像压缩功能的摄像头，具有 130 万像素 CMOS 摄像 头，最大分辨率可达到 1 280×960，是一个内含有拍 摄控制、视频捕捉、图像数据采集、图像 JPEG 压缩、 串口通讯等功能的齐全的工业用图像采集设备，最 大串口通讯速率可达 115.2kbs[6]。本设计采用的带有 串口的摄像头， 主机通过串口以约定的协议对摄像 头进行控制。主机与相机是一种主从关系，相机的操 作命令由主机发出，主机可以控制相机的输出格式、 分辨率，相机向主机发送响应消息。 具体参数： (1)接口：主机与相机之间为 RS-232标准接口，波 特率为 57 600，8位数据位，无校验，1位停止位。 (2)图像格式：相机输出的图像格式为 JPEG。 (3) 图像分辨率可以是：640×480、320×240、160× 120、352×288、176×144。 图像分辨率越高，则图像数 据量越大。 图 4 表示分包传输时一幅完整图片采集 流程。图 2 单片机接口电路设计 图 3 GPRS 数据传输模块电路设计 各类传感器 Sensor 供电电源 摄像头 串口 可选 RAM 圳 UART 主处理器 ATL89C52 GPRS Modile MC55 MMS 协议栈 UART 圳 襛 襛 图 1 系统硬件结构框图 襛 第 2 期 韩改宁，等：基于 GPRS 和单片机实现彩信报警系统设计 ·55· 2 软件设计 2.1 模块软件设计 软件采用标准的 C 语言构造，由 Keil C51 编译 器编译。系统软件设计包括两部分：一是单片机对各 个功能芯片的控制字的写入和单片机串口扩展程 序；二是 GPRS数据接收发程序设计。 2.1.1单片机与 GPRS无线模块程序 这个程序主要是完成 GPRS模块与单片机之间 的数据传输，单片机有 51 系列的，设定的单片机串 行口工作方式为模式 1，8 位 UART， 数据传输率为 可变；定时器 1 的工作方式为模式 2，数据传输率设 置为 9 600 b／s，晶振为 11.059 2 MHz。我们传输的主 要是 AT 指令， 包括所拨的号码，DNS 服务的 IP 地 址，GPRS 服务提供商的密码， 接入 GPRS 服务的 APN。 当然还需要建立一个 TCP 通讯，此服务的客 户 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 包括 IP、地址以及远方主机的 TCP 端口号等 所传输的信息。 该程序的主程序是对 AT指令进行发送和接收， 在完成发送和接收数据时是分别调用数据发送子程序 和数据接收子程序，而这里共包括 3个子程序：数据发 送子程序、数据接收子程序以及延时子程序。 2.1.2 单片机摄像头的控制过程 主机获取摄像头图像时操作：(1) 打开串口；(2) 开始采集图像，设置图像分辨率；(3) 获取图像数据； (4)结束采集图像；(5)关闭串口。 步骤(3)获取图像可以循环执行。 如果重新设置 图像分辨率应重新执行步骤(2)。 2.1.3单片机串口扩展程序设计 与之相关联的各端口状态和含义为： （1）sbit MS=P3^6; //GM8123工作模式控制 （2）sbit RESET=P3^7; //GM8123 复位引脚控制 （3）unsigned char SendBuff[5]={ 0x67,0xbc,0xc9}; //需要三个子串口 主程序中定义： TMOD = 0x20; // 指定定时器 1工作在方式 2 IE = 0x90; // 开串行口中断 SCON=0xc0; //串行口工作在方式 3 TH1 = 0xf8; // 装入定时器 1 初值,设置主机工作波 特率为 7 200bs P1=0x00; //置 GM8123命令字地址 SBUF=Contr_data; // 设置 GM8123 子串口波特率为 19 200bs，母串口波特率为 11 5200bs 因此，整个控制过程是：定义和初始化各个元器 件的控制字和端口，然后单片机发送命令通过串口来 检查和控制各个 Sensor 和串口摄像头及 MCC55 的 工作。 2.2 程序流程 系统上电后首先初始化单片机， 设置串行口的 波特率和定时器；然后初始化 GM8123、各种 Sensor 设置图像参数 320*240 90 EB 01 34 XX → 拍照命令 90 EB 01 30 XX → （允许传送）应答第 0 包 90 EB 01 31 XX → （允许传送）应答第 1 包 90 EB 01 34 XX → 应答（ACK） 90 EB 01 34 XX ← 应答（ACK） 90 EB 01 30 XX ← 6＋512 字节图像数据 PACK ID＝0 ← 6＋512 字节图像数据 PACK ID＝1 ← （允许传送）应答第 n 包 90 EB 01 34 XX → 6＋512 字节图像数据 PACK ID＝1 ← … … 图 4 串口摄像头采集流程 启动 是否注册上 GSM 初始化短信相关参数 初始化语音相关参数 N有无事件 短信事件 Sensor事件 电话事件 解析并按定义发起任务 解析并按定义发起任务发送报警短信 启动串图像头拍照 上传图片数据给GRRS 编辑 MMS 发送 MMS 图 5 系统程序流程图 （下转第 93页） N → Y （上接第 55页） 始了寻找中子的历程，但是十几年的苦苦求索，没有 得到缪斯的青睐。 后来，看到了约里奥-居里夫妇的 实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ，认为他们在实验中的发现就是中子，不过 他们做了错误的解释。当时，罗马的一位年轻的物理 学家 E·马约拉纳(Ettore Majorana)看到约里奥-居里 夫妇的报告，就以其特有讽刺口吻说：“傻子，他们已 经发现了中性质子，却不认识它。 ”查德威克后来重 复做了实验，并且不断深化研究。 终于发现了中子， 对中子的性质做了科学的表述。 为此查德威克获得 了 1935年诺诺贝尔物理学奖。曾经有人在中子发现 上为约里奥-居里夫妇的工作鸣不平，认为他们应该 和查德威克共享因发现中子而获得的诺贝尔奖。 不 可否认没有约里奥-居里夫妇的实质性工作，查德威 克的发现过程还要迟延。但应该看到，中子迹象出现 以后，查德威克的工作更加重要。因为没有这进一步 的研究、证实工作，揭示中子的本质，证实它的实在， 那么我们就不能说发现了中子， 因而发现中子的荣 誉只能给予查德威克。 而且查德威克对中子的性质 从理论上进行整理和完善，否则，仅是约里奥·居里 的含蓄的实验报告，就无法满足物理学实际的需要。 这一点与莱布尼茨二进制算术有一致之处。 西方有句格言：“阳光下没有新的东西。 ”几乎每 一项科学发现， 都能在丰厚的典籍中找到古人无意 种下的具有该发现特征的思想因子, 但不能以此否 定后人的创造性贡献。 科学发展是一个基于前人又 超越前人的、点滴积累的过程，一点点进步都是对人 类文明的重要贡献。 参考文献： [1]巴什玛柯娃.算术:第 1 分册[M].刘绍祖 ,译 .北京：高等教育 出版社,1959. [2]李兆华.衡斋算学校正[M].西安：陕西科学技术出版社，1998. [3]莱布尼茨.论单纯使用 0 与 1 的二进制算术—兼论二进制 用途及伏羲所使用的古代中国符号的意义[J]. 李文潮，译 . 中国科技史资料，2002(1):54-58. [4]德赖弗 R D.什么是数学[M].李振国 ,李 浩，译 .上海：上海 科技教育出版社,1989. [5]李文潮.《论单纯使用 0 与 1 的二进制算术—兼论二进制用 途及伏羲所使用的古代中国符号的意义》的编者按[J].中国 科技史资料，2002(1):54-58. [6]奥康诺 D J.批判的西方哲学史[M]. 洪汉鼎,译.上海：东方出 版社,2005. [7]布莱兹·帕斯卡.思想录[M].林贤明，译.北京：中国社会科学 出版社，2007. 传感器；接着执行 MC55 上电，然后初始化 MC55。 系统程序流程如图 4所示。 3 结语 本设计选择中深微电子公司的串口摄像头实现 了图像捕获和图像压缩编码于一体， 简化了电路的 复杂性 ， 带彩信协议 GPRS 模块无线部分选用 SIEMENS 公司的 MC55，该模块性能稳定、可靠、操 作方便。通过实验验证该报警系统运行效果良好，用 户可以随时随地用手机远程遥控， 拍摄现场的照片 并发送到指定手机或者电子邮箱里。 可以外接多种 无线传感器报警，例如烟感、无线门磁、红外人体感 应器、煤气传感器等，实现多种触发方式的报警，并 具有图像移动侦测功能， 能对移动的物体自动触发 报警，具有一定的实用价值。 参考文献： [1]肖海荣 ,王凤瑛 .基于 AT89C2501 和 ISD2560 的录放音系 统设计[J].微计算机信息，2004,20(1):63-65. [2]戴 佳,戴卫恒.51 单片机 C 语言应用程序设计[M].北京:电 子工业出版社，2006:162-163. [3]王晓栋,李丽宏,刘继敏，等.基于 GPRS 的远程称重数据采 集系统[J].电子设计工程，2008（1）:29-31. [4]刘 欣,安欣赏. 一种用于车辆监控的彩信报警器的设计与 实现[J].电子技术应用，1999(10):64-65. [5]中国移动通信集团公司 .多媒体信息业务 (MMS)总体技术 要求[Z].2006. [6]中深微电子公司.ZSV-01P 串口摄像头[OL]. [2008-04-18]. http://www.zswdz.com/index.asp 第 2 期 朱新春，等：莱布尼茨对二进制体系的贡献新论 ·93·