基于GSM和LPC2138的实验室安防系统的设计

　　0 前言

　　实验室是高校教学过程的重要环节，是综合应用型人才培养和教师进行科学研究的重要场所。近年来，随着高校规模的扩大，各高校实验室也得以飞速发展，实验室器材占高校固定资产的比重也越来越大。但是，由于很多院校没有实验中心，实验室主要依附于院系而存在，比较分散。这样，集中实现实验室的安全维护和管理存在较大困难。

　　基于上述问题，文中提出了基于GSM和LPC2138的实验室安防系统的设计。系统采用32位ARM系列单片机LPC2138作为主控芯片，通过各种传感器采集实验室信息，如有危害实验室安全的因素出现，通过GSM模块发送短消息给监控中心或者实验室管理员，及时对实验室进行维护，从而提高了实验室安全运转的可靠性。

　　1 系统总体结构

　　系统总体结构框图如图1所示。系统由控制模块、信息采集模块、报警模块三部分组成。

　　控制模块由单片机芯片、LCD显示、按键控制和电源电路组成。控制模块主要控制协调系统的正常工作，单片机芯片将传感器送来信息进行处理、识别，并将关键信息在LCD显示屏上显示出来;用户可通过按键控制和LCD显示查看实验室当前状态，可以进行手动布防和撤防操作，使用方便灵活。

　　信息采集模块由各类传感器及信号处理电路组成，主要功能是采集实验室的环境信息和安全信息。传感信号经信号处理电路处理后送主控模块进行处理。

　　报警模块由声光报警和GSM模块组成，在接收到危害实验室的信息时，按照预先设定的警情处理模式，开启相应的报警方式。

　　2 系统硬件电路设计

　　2.1 主控模块硬件电路设计

　　主控模块主要由单片机最小系统、按键控制电路和LCD显示电路组成。

　　单片机采用菲利普公司的LPC2138，这是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7 TDMI-STMCPU的微控制器，带有512kB的嵌入的高速Flash存储器，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。它对代码规模有严格控制的应用，使其可用16位的Thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能损失却很小。

　　按键控制和LCD显示硬件电路如图2所示。按键控制电路提供了4个独立按键，每个按键都具有复合功能。用户可通过4个按键和LCD显示屏方便地查看安防系统当前状态和历史警情信息，可以选择合适的安防模式，而且还可以通过按键实现实验室的布防和撤防。

　　2.2 信息采集模块硬件电路设计

　　该模块硬件电路主要由各类传感器和信号处理电路组成，可大体分为两部分。一部分采集实验室环境信息，包括温度传感器和湿度传感器。而剩余的传感器则采集实验室安全信息，如盗警和火警。