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基于GSM和Zigbee技术的无线安防系统方案

引言
 
  今朝,城市安防系统越来越遭到人们的看重,客户对安防系统的功能和机能方面的要求也越来越高。

  本文提出了一种基于GSM和Zigbee技术的无线安防系统,该系统的特点在于把持GSM和Zigbee无线收集劣势,完成了安防系统的无线收集化,省去了繁琐的布线过程,完成了安防消息的多点、远距离传输,提高了安防系统的平安性、靠得住性与荫蔽性。
 
  1 系统方案
 
  该系统方案次要设想特点是将Zigbee无线传感器收集与GSM收集相连系。使用无线收集不只省去布线的麻烦,添加了安防传感器布局的矫捷性,并且能够防止通信电缆被粉碎,提高了平安性。整个系统布局如图1所示。
 
  
 
  系统把带有Zigbee和谈的模块嵌入到被动红外、玻璃分裂、门磁、烟感及煤气泄露等安防设备中,作为无线传感器收集的一个节点。例如,当发生盗窃时,被动红别传感器检测到响马进入监控区域,它触发节点芯片的中缀,从而激活节点芯片,芯片会主动经由Zigbee无线收发模块把打好的报警数据包发送出去。

  Zigbee协调器是Zigbee收集与外部GSM收集的接口,作为系统的核心担任整个收集的办理以及数据的转发,它经由收发模块领受安防监控节点的数据,由嵌入式节制器对领遭到的数据进行需要的处置,然后将其颠末GSM收集发送到保安核心,完成快速平安报警。

  整个系统次要能够分为Zigbee协调器和Zigbee无线传感器节点两部门。

  1.1 Zigbee协调器

  Zigbee协调器作为整个系统的核心担负了很多任务,因而对担任办理这个核心的节制器要求较高。

  而保守的单片机在某些方面已无法满足要求,ARM由于其高机能、低功耗、低成本的特点恰是替代保守单片机的首选。本设想选用ARM9处置器STR912FW44X6芯片为核心,外围扩展一系列功能模块,整个硬件布局如图2所示。

 
  
 
  此中STR912FW44X6是主控芯片,它是由意法半导体公司推出的基于ARM966E_S内核的高机能嵌入式芯片,运算速度达96MIPS,支撑单周期DSP指令。片内集成为544kB的Flash及96kB的SRAM,支撑以太网、USB、UART、12C和CAN通信,有80个GPIO、8通道1O位AI)C、3相电机节制器、看门狗按时器和9个可编程DMA通道。系统用1片UART收发芯片TI公司的TL16C550将GSM模块连接到ARMCPU的GPIO,完成GSM短动静报警发送。

  GSM通信模块选用西门子公司的TC35i模块,该模块机能不变,代价低廉,具有GSM无线通信的全数功能,支撑TEXT和PDU模式的短动静编码编制。在RF收发器上,本设想选用TI公司的Zigbee射频收发芯片CC2420,CC242o采用OQPSK调制编制,支撑数据传输率高达250kbps,能够大概完成点对多点的快速组网。别的,协调器又一次按照现实需要设想了RS232接口、键盘显示和现场报警电路。

  1.2 Zigbee无线传感器节点

  Zigbee无线传感器节点由安防传感器和Zigbee终端设备构成,如图3所示。Zigbee终端设备选用TI公司的Zigbee射频收发芯片CC2430,CC2430具有很高的性价比,在单个芯片上整合了Zigbee射频(RF)、内存和微节制器。

  它使用1个8位MCU(8051),具有128kB可编程闪存和8kB的RAM,又一次包含模仿数字转换器(ADC)、按时器、AES128协同处置器、看门狗按时器、32kHz晶振的休眠模式按时器、上电复位电路、掉电检测电路和21个可编程I/O引脚。
 
  
 
  2 Zigbee技术引见
 
  Zigbee是Zigbee联盟的产物,这个由国际上100多家出名软硬件公司构成的联盟勤奋于制定一个短距离、低功耗、低速度、低成本的无线传感器收集尺度。无线传感器收集(WirelessSensorNetwork,WSN)是指由大量成底细对低廉的,具有感知才能、算计才能、及时通信才能的传感器节点构成的嵌入式无线收集,是当前浩繁范畴的研究和使用热点。
 
 
    3 系统软件完成
 
  GSM通信模块TC35i经由AT号令来进行节制,数据传输采用短动静编制。AT指令和短动静的编码、解码编制是本系统软件设想的环节,下面重点对两者作细致的引见。

  3.1 AT指令引见

  AT(Attention)指令集是调制解调器通信接口的工业尺度,此刻市场上大大都手机均支撑GSM7.05规定的AT指令集。该指令集是ETSI(欧洲通信技术委员会)发布的,此中包含了对SMS的节制申明。一般的GSM模块都支撑AT指令,因而算计机或单片机能够经由串口间接向GSM模块发送AT指令,来便本地完成短消息SMS的发送、领受和办理。

    3.2 短动静的编码编制

  对短动静的节制共有3种模式:BlockMode;PDUMode;TextMode.今朝,PDUMode已代替BlockMode,TextMode不支撑中文并且大大都手机不支撑这类模式。而国内此刻手机和GSM模块都支撑PDU模式,为满足系统的通用性,本系统短动静采用PDUMode.那么什么是PDU模式昵?简单地说是发送或领受手机SMS的一种方式。PDU串概况上是一串ASCII码,由o~9、A~F这些数字和字母构成。它们是8位字节的十六进制数,或者是BCD码十进制数。PDU串不只包含动静本身,又一次包含良多其他消息,如SMS办事核心号码、方针号码、答复号码、编码编制和办事时间等。发送和领受的PDU串布局是不完全不异的。下面引见短动静的PDU编码格局(表1,表2)。
  SCA:短信核心的地址,例如西安为+8613800290500;
  FO:文件字节头,发短信时设为11;
  MR:消息类型,凡是取00;
  DA:方针地址;
  0A:发送方地址;
  PID:和谈唆使标记,凡是取O0;
  DCS:数据编码方案,O0为7bit编码,F6为8bit编码,O8为双字节编码;
  VP:无效刻日;
  UDL:用户数据长度,即现实短信内容长度;
  UD:用户数据,即短信内容;
  SCTS:短动静核心时间戳。
 
  
 
  3.3 发送和领受短动静

  要发送和领受短动静,把持GSM模块和手机之间进行消息互换,起首就要对消息进行PDU格局的编码和解码。本系统采用Unicode的编码形式。Unicode是一种统一的字符编码尺度,采用双字节对字符进行编码[。这类Unicode的特点是所有的字符是以两个字节暗示,不只中文使用两个字节,并且英文也使用两个字节暗示。

  PDU模式下短动静收发的措施为:用“AT+CMGF=0”设置为PDU模式;用“AT+CMGS=长度”,后面跟PDU包发送短动静;用“AT+CMGR=序号”来读取领遭到的短动静。

  例如,需要发送消息“家中被盗!”到手机13991885678,单片机起首经由串口向GSM模块发送AT+CMGS=25,等待前去ASCII字符“>”,再输出PDU数据串并以Ctrl+Z键结束。发送法式如下:  

  
其短消息数据的PDU编码解析如表3所示:
  
 
  4 结语
 
  本设想方案借助于GSM收集的短动静停业和Zigbee无线传感器收集技术,为安防系统的拔擢供给了一种矫捷、便当的无线处理方案。该系统具有优良的可扩展性和合用价值,能够完成平安监控与防护,该系统能够大概经由无线收集靠得住地与用户通信,加强了系统的平安性、靠得住性与荫蔽性。
 
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