近年来,市场上出现了许多依托 GSM网络的安防报警设备。这类 产品主要是吸收了GSM网络盲区少、 信号稳定,通信距离基本不受周围环 境影响,尤其是短信灵活方便、价格 低廉,不受占线影响的突出优势,较 好地解决了固定电话拨号报警安防设 备普遍存在的室外电话线易受预先破 坏、接警电话占线时无法拨入、不能 获取警报内容详情等诸多弊端。笔者 使用了一种可供二次开发的GSM短信 遥控报警模块——JB35G系列GSM模 块,无需外围单片机,可以很方便地 用来制作机动车防盗报警器、家居防 盗报警器、机房监控报警器等。本文 介绍如何使用该模块制作家居防盗报 警器。
电路可实现的功能
来电号码过滤、安防监控报警、 远程监听现场、紧急情况求助、遥控解防设防、远程遥控家电。
需要准备的元器件
本 文 用 到 的 元 器 件 详 见 表 1 。 其中,核心器件为GSM模块,采用 JB35G-A型模块(如图1所示)。读者 也可根据个人需要,选择体积更小、 电压更宽、功耗更低的JB35G的后续产 品(如图2所示)。后续产品中,B、 C型模块的管脚与A型模块完全兼容, 可以直接代换。考虑到GSM和CDMA不 同网络间通信费用比较高的问题,如 果你和家人的手机为CDMA网络的,则 建议使用F、G型的CDMA模块。 上述几种模块的管脚定义完全一 致,不同之处在于超小型模块的 主管脚与扩展管脚之间的间距较 小。如果需要使用315MHz无线遥 控手柄和无线报警探头(存在安 全隐患,不推荐),因用到GSM 模块上的扩展管脚,则需要重新 设计本文中的印制电路板图。
常见的有线式报警传感器探 头如图3所示。从左至右分别是: 有线门磁探头、有线幕帘红外探 头、有线扇形红外探头、有线火 灾烟雾(燃气泄漏)探头。制作 过程中,各种报警传感器探头应 实际需要予以选配。如防盗门、 保险柜等一般使用有线门磁探头,窗 口一般使用有线幕帘红外探头、阳台 和客厅一般使用有线扇形红外探头、 厨房使用有线燃气探头、卧室使用有 线烟雾探头等。
读者还可以选择高响度报警器, 主要用于现场阻吓盗贼,选择时注意 保证额定工作电压与系统电压相同即 可。如图 4 所 示 。 该高响度 报警器红 色线接电 源正极、 黑色线接 电源负 极,根据 绿色引线 接法的不同(悬空、接电源正极、接电 源负极),有"警笛音、救护车音、安 防音"等3种音响模式可供选择。如果 实际工作环境中,不需要在现场进行高 响度报警对盗贼进行阻吓(比如需要在 现场抓获盗贼),则该器件也可以省 去。
用于驱动高响度报警器的继电器
使用小型的JRC4100即可,而用于家电 远程遥控的继电器,则应根据家电负载 大小等情况进行选配,并保证其额定工 作电压与系统电压相同即可。
电路工作原理
电路原理图见图5。JB35G模块 的EN引脚(第20脚)用来控制系统的 设防和解防,当EN接高电平时,系统 处于设防状态,有线或无线报警传感 器如果被触发就立即向外报警;当EN 接低电平时,系统处于解防状态,有 线或无线报警传感器即使被触发也不 向外报警。
JB35G模块的S1~S8引脚是8路有 线报警传感器输入端,用来接驳各种 有线报警探头。其中,S1~S3为下降 沿触发、S4~S6为上升沿触发,S1~ S6输入端受系统设防/解防控制;S7为 下降沿触发,开机后即永远设防,一 般用于接火灾或燃气泄漏探头;S8为 下降沿触发,开机后即永远设防,一 般用于接紧急按钮,并对应两条报警 短信内容(可向不同手机发送不同短 信内容)。输入端电压跳变边沿触发 报警的工作模式,可以有效避免同一 报警内容多次重复发送的问题,如防 盗门被撬开时,则只在被撬开瞬间向 各个受警手机发送一遍短信,或是拨 打一遍各个受警手机。之后,系统就 重新进入待机状态,等待房主远程遥 控指令或是其他报警探头发来的报警 信号。为方便后期制作和安装,对每 一路有线报警通道都采取"+12V、信 号、+5V、地"的四线制统一接口。 J1~J8引脚可外接8路继电 器,当模块收到遥控命令时,可 通过这些继电器控制外部电器的 开关。其中,当模块接收到经过 系统认证(通过软件设置)的手 机或座机来电振铃时,J8引脚状 态会翻转。在家居安防报警系统 中,由于设防/解防操作比较频 繁,选用免通信费的控制方式就显得 尤为重要。将J8引脚与EN引脚直接相 连,即可利用J8引脚的这个特点,在 模块未自动接听前挂断电话,由于通 话双方都未进入通话状态,却能达到 遥控的目的,从而实现完全免费的设 防 /解防控制。
VT1及其外围电路构成了系统状态 指示电路。当系统处于设防状态时, EN引脚为高电平,LED2(绿)熄灭, 并迫使VT1导通致LED3(红)点亮,表 明系统处于设防状态;当处于解防状 态时,EN引脚为低电平,LED2(绿) 点亮,VT1截止致LED3(红)熄灭, 表明系统处于解防状态;当系统处于 登录注册或发送短信,拨打电话等过 程中时,BUSY引脚输出高电平,迫 使LED1(黄)熄灭,表明系统处于登 录或告警状态;当系统处于待机状态 时,BUSY引脚输出低电平,迫使LED1 (黄)点亮,表明系统处于待机空闲 状态。
JB35G的J1引脚接微型继电器 K1,用来控制一个高响度报警器的 通断。可通过系统自带的软件设置为 有声报警模式或无声报警模式,以适 应不同场合需要。当选择有声报警模 式时,只要有线报警或无线报警被触 发,就能自动吸合继电器K1,驱动外 接高响度报警器发出报警音,同时向 外发出报警短信和电话。当选择无声 报警模式时,只要有线报警或无线报 警被触发,只向外发出报警短信和电 话,但现场不发出报警声。
VT2及其外围电路构成断电报警传 感器,市电供电正常时,经外接的电 源适配器输出的电压V DD经R7、R8分压 后迫使VT2导通,将JB35G的S6引脚拉为低电平。一旦小偷企图剪断220V市 电后入室行窃,则在220V市电被剪断 的瞬间,由于V DD端掉电,导致VT2由导 通转为截止,JB35G的S6引脚跳变为 高电平,其上升沿会触发一条报警短 信,提示市电线路被剪断。
P1是外接GSM天线插座。J1~J7 为外接继电器插座,可用来接驳7个继 电器(选择有声报警模式时将占用引 脚J1),用来实现电器的短信遥控。 315MHz超再生接收头CZS315和 IC1(PT2272)构成无线数据接收解 码电路,可供选用无线报警探头和遥 控手柄时的用户使用。但笔者个人认 为,采用无线式报警探头构成的安防 系统终端,看似安装调试最为快捷高 效,但实则存在两大技术安全隐患: 一方面是由于采用无线方式本身所造 成的信道开放易受干扰、结构复杂故 障率高等隐患;另一方面是由于智能 小偷的无线侦测破解技术层出不穷所 造成的隐患。比如,智能小偷侦测到无 线报警探头的地址码和数据码后,就有 可能通过遥控手柄复制设备来对系统进 行解防操作。如果房主启动了系统自带 的禁止遥控手柄解防功能,智能小偷还 可以利用复制的无线遥控手柄,模拟无 线报警探头来频繁地制造虚假报警信 息,最终诱使房主误以为安防系统故障 而在外出期间关闭报警系统。所以,笔 者强烈建议采用最稳定可靠的有线报警 探测方式,仅使用个人随身携带的手机 来控制设防/解防。由于手机SIM卡技术 含量高,基本无法通过接收空中散 播的无线信号来复制,故能有效避 免智能小偷的假冒,大大提高系统 自身的整体可靠性。
而 在 各 个 报 警 探 头 单 独 布 线受限的场合,则可以采取舍弃 315MHz无线接收头、保留系统中 的PT2272解码电路,并切断无线 报警探头中的315MHz无线发射电 路、保留PT2262编码电路,通过将 PT2262的编码输出端和PT2272解 码输入端通过隔直电容后直接相连 的工作模式,以"报警探头编码® 总线传输®系统主机解码"的方式 进行处理,如图6所示。需要注意 的是,采用这种方式时,最多只能挂 接2~4个报警探头,而且信号总线不 能太长,否则将因信号衰减严重导致 系统无法正常工作。
制作调试过程详解
在家居装饰时,建议预埋4芯电话 线作为报警探头连接线,出线端建议 使用接线盒。这样做的好处主要有两方面:一是可以由系统主机向外提供 12V和5V电源,供不同额定工作电压 的报警探头使用。可省去有线报警探 头的外接电源或内装电池,避免频繁 更换电池,降低使用成本,提高工作 可靠性和稳定性。二是可以采用标准 化的RJ11电话专用接插件进行安装施 工,简化安装维护流程。由于接线时 只需一把压线钳,而无需焊接,能够 极大地提高安装维护进度。
印制电路板如图7所示。外接电 源插座、后备电源插座、报警探头插 座、天线插座、高响度警报器插座等 都集中在整机背部,遥控输出插座置 于整机前部(如需远程遥控家电设 备,即可从此处接驳继电器线圈,实 现强弱电分离)。在仅采用有线报警 模式时,无需焊接315MHz无线数据接 收模块和PT2272解码IC。焊接好的电 路板安装在一个外部有4个固定孔的塑 料机壳内。考虑到安防报警系统无需 反复更改软件设置的使用特点,所以 不必在外壳上另外开孔来暴露串口和 SIM插座位置。初次安装时,只需取下 机壳上盖,即可更换SIM卡,接驳串口 线完成软件设置。制作完成的实物如 图8、9图所示。
制作完成的GSM报警器整机,一 般可以安装在入户门上方。为美观起 见,建议在装饰施工时就预埋一个安 装盒,并将高响度报警器固定在面板 上即可。为保证GSM网络信号质量, 建议在面板上用一个SMA接口的插座 将GSM模块上的天线引出,以便外接 GSM专用天线。有线门磁传感器可以 安装在防盗门的一角,用万能胶将内 置干簧管、有引线的一端粘贴在门框 上,将内置永磁铁、无引线的一端粘 贴在门板上的对应位置即可,如图10 所示。
接在模块12脚的报警探头为主报 警探头,建议安装位置高于2m,探 头的指向要能覆盖盗贼必经的重点区 域。主报警探头一般可以安装在客厅 的适当位置。 其他部位,如保险柜、阳台、窗 户、卧室、厨房等,则可以根据实际 需要安装相应的报警探头。图11为一 例厨房中安装燃气探头、有线红外幕 帘探头的现场图。
如果家庭成员中有听力障碍者, 可能无法通过辨别高响度报警器的提示 音来判断系统解防、设防状态,则可将 设防指示灯(红)、解防指示灯(绿) 引至防盗门猫眼部位,或者直接引到室 外适当部位即可,以免失聪人士在回家 时误触发报警系统。JB35G模块还需要进行专用软件 的设置,设置的方法请读者到本刊网 站(www.raido.com.cn)上下载。