高 飛，孫緒保，劉凱凱，劉璐璐，石紅艷

(山東科技大學(xué) 信息與電器工程學(xué)院，山東 青島 266510)

隨著監(jiān)控范圍的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的有線監(jiān)控報(bào)警已不能滿足用戶的需求。然而，伴隨著GSM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)已成為可能，有望取代傳統(tǒng)的僅由單機(jī)控制的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。本文針對(duì)目前的需求設(shè)計(jì)了一套基于GSM網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程無(wú)線報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)。其基本思路是：將單片機(jī)與SIM300通信模塊通過(guò)串口連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與SIM300之間的相互通信。SIM300模塊設(shè)有SIM卡插槽，可以實(shí)現(xiàn)與各種用戶相互通信的功能。系統(tǒng)接有震動(dòng)、紅外、聲音等類型傳感器，當(dāng)汽車發(fā)生警情時(shí)，傳感器將警情信號(hào)傳送給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)判斷處理后，向用戶發(fā)送報(bào)警短信，或者是直接撥打報(bào)警電話。如果情況緊急，用戶可以直接發(fā)送短信密碼，由單片機(jī)控制繼電器切斷線路或者油路，使汽車停止運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，有效保證汽車的安全。

1 硬件電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的硬件部分包括單片機(jī)主控模塊、LCD顯示、按鍵電路、電源電路、信號(hào)采集電路和控制電路，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1 單片機(jī)控制電路

系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8 bit微控制器，具有 8 KB系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。該型單片機(jī)具有很高的性價(jià)比，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器儀表、通信設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域[1]。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1.2 GSM模塊電路

本系統(tǒng)采用SIM300模塊，其中SIM300的16管腳接網(wǎng)絡(luò)指示燈(LED)，用于指示 SIM300信號(hào)的強(qiáng)弱，17管腳與單片機(jī)的P3.3相連，其工作時(shí)首先由單片機(jī)發(fā)送低電平信號(hào)，使該模塊處于工作狀態(tài)，43、41、49為串行通信接口，分別與單片機(jī)的 P3.0、P3.1、P3.2相連。1、3、5、7、9管腳接4.2 V電源。SIM300與單片機(jī)是通過(guò)串口連接，單片機(jī)控制系統(tǒng)可以發(fā)給SIM300模塊AT命令，從而控制其工作狀態(tài)[2-3]。

1.3 鍵盤、顯示及外部存儲(chǔ)電路

本系統(tǒng)采用4行3列矩陣鍵盤，其中行線與P1.0~P1.3相連，列線與 P1.4~P1.6相連，列線經(jīng) 10 kΩ電阻接+5 V電源拉高。共 12個(gè)按鍵，分別設(shè)定為0~9、*、#等按鍵號(hào)碼。

本系統(tǒng)采用LCD12864液晶顯示模塊，該顯示模塊每屏可以顯示4行漢子或者字符，用于顯示提示信息和手機(jī)號(hào)碼等內(nèi)容。

本系統(tǒng)要求在使用過(guò)程中儲(chǔ)存用戶預(yù)設(shè)的手機(jī)號(hào)碼，因此必須有外部存儲(chǔ)器。在存儲(chǔ)信息不大的情況下采用AT24C02即可。

1.4 傳感器及繼電器電路

本系統(tǒng)采用振動(dòng)傳感器、紅外傳感器、聲音傳感器相互配合使用，有效避免了系統(tǒng)誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)等情況。

繼電器電路用于切斷油路或者電路，控制汽車運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)用戶用手機(jī)發(fā)送控制命令時(shí)，單片機(jī)某一端口輸出為高電平信號(hào)，即可控制繼電器。當(dāng)警情解除時(shí)，只需發(fā)送解除命令即可恢復(fù)汽車的正常工作。

2 軟件設(shè)計(jì)

主程序流程圖如圖2所示。

圖2 主程序流程圖

3 監(jiān)測(cè)報(bào)警流程

3.1 設(shè)置流程

用戶第一次使用時(shí)要設(shè)置手機(jī)號(hào)碼和短信中心號(hào)碼。開啟電源，按照液晶顯示的提示，通過(guò)鍵盤進(jìn)行號(hào)碼預(yù)設(shè)，需要設(shè)置本地短信中心號(hào)碼和個(gè)人控制號(hào)碼，所設(shè)號(hào)碼存在外部存儲(chǔ)器中。預(yù)設(shè)程序結(jié)束后，單片機(jī)向SIM300發(fā)送AT命令控制其向預(yù)設(shè)號(hào)碼發(fā)送驗(yàn)證短信“設(shè)置成功”。若不是第一次使用，在提示輸入密碼后10 s內(nèi)不進(jìn)行號(hào)碼的重新設(shè)置，則自動(dòng)跳過(guò)設(shè)置號(hào)碼階段，開始正常監(jiān)測(cè)工作。設(shè)置流程如圖3所示[4]。

3.2 監(jiān)測(cè)流程

在SIM300工作狀態(tài)下，若汽車有異常情況，如車門被打開、車窗被砸破，產(chǎn)生的強(qiáng)烈震動(dòng)或聲音等只要觸發(fā)其中的一個(gè)傳感器，使與傳感器相連的單片機(jī)管腳的電平發(fā)生變化 (由低電平變成高電平)，此變化作為信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)判斷后確認(rèn)是警情信號(hào)，單片機(jī)將控制SIM300發(fā)送短信給預(yù)設(shè)的個(gè)人監(jiān)控號(hào)碼，例如：“您的汽車出現(xiàn)緊急情況，請(qǐng)及時(shí)查看”。監(jiān)測(cè)流程如圖4所示。

圖3 設(shè)置流程框圖

圖4 監(jiān)測(cè)流程框圖

3.3 控制流程

確定SIM300處于工作狀態(tài)時(shí)，若遇到緊急情況，如汽車被盜，需要緊急關(guān)閉油箱閥門，使汽車停下。編輯短信“關(guān)閉”，發(fā)送到與SIM300連接的SIM卡，SIM300接收到短信后將信息存儲(chǔ)在SIM卡中，單片機(jī)發(fā)送命令讀取剛才收到的信息，包括來(lái)信號(hào)碼、短信長(zhǎng)度、短信內(nèi)容等。單片機(jī)將其解析為PDU碼，判斷來(lái)信號(hào)碼是否是預(yù)設(shè)的用戶控制號(hào)碼。若不是，則停止后續(xù)工作，命令視為無(wú)效，單片機(jī)向SIM300發(fā)送命令刪除短信；若是預(yù)設(shè)號(hào)碼，則查看短信是否符合預(yù)設(shè)命令。若不符合，停止后續(xù)工作并刪除短信；若符合，則執(zhí)行相應(yīng)命令，即與繼電器相連的單片機(jī)管腳電平發(fā)生變化(由低電平變?yōu)楦唠娖?，同時(shí)刪除短信(使 SIM卡中每次收到的短信都儲(chǔ)存在首條的位置，方便下次讀取)。輸出信號(hào)再經(jīng)信號(hào)放大器發(fā)大，達(dá)到使繼電器正常工作的電壓，切斷油箱供油開關(guān)，使汽車停止運(yùn)行?？刂屏鞒倘鐖D 5所示[5]。

圖5 控制流程圖

經(jīng)過(guò)軟硬件的調(diào)試，本系統(tǒng)的各項(xiàng)功能都能很好地實(shí)現(xiàn)，有效保證了汽車的安全。該系統(tǒng)將單片機(jī)與SIM300功能模塊相結(jié)合，充分利用了技術(shù)成熟的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，克服了普通監(jiān)控系統(tǒng)中的諸多局限性。該思想還可以用于家用電器、農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)等領(lǐng)域。本方案具有節(jié)約布線資源、控制范圍廣、通用性強(qiáng)、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)。

[1]張毅剛.MCS－51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990.

[2]馬玉春，孫冰，王建明.GSM模塊的綜合應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2008，25(2).

[3]王騏，何嘉斌.單片機(jī)控制GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)的軟件設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2005(1)：61-64.

[4]張浩.SIM300編程介紹[DB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/97906628915f804d2b16c157.html.

[5]高明軒.常用 AT命令解釋[DB/OL].http：//blog.ednchina.com/yihongmeilang/1478791/message.aspx.