林中華++呂習棟

摘 要以意法半導(dǎo)體公司的stvd為開發(fā)平臺，以stm8s003f3p6單片機為控制核心，設(shè)計一種基于GSM功能的無鑰匙進入門禁系統(tǒng)。文章闡述了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法，給出了系統(tǒng)原理圖，單片機部分源代碼，從安防的角度分析了實際使用中遇到的問題和給出了解決的方案。實驗證明，該系統(tǒng)安全系數(shù)高，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，在門禁安防方便有很高的實用價值。

【關(guān)鍵詞】GSM技術(shù) 智能防盜鎖

1 GSM智能防盜鎖的硬件設(shè)計

基于GSM的智能防盜鎖由硬件和軟件組成。硬件有GSM模塊，TTS語音模塊，單片機控制器，電源供電單元，繼電器，電磁閥門，電子鎖鎖具，鑰匙鎖芯組成。用戶手機撥打GSM模塊的手機卡號，單片機控制器GSM模塊接通來電，并且控制TTS語音模塊向用戶播音，提示用戶輸入密碼，用戶輸入密碼后，如果密碼正確則單片機控制器控制繼電器導(dǎo)通給電磁閥門供電開鎖。

1.1 下位機整體設(shè)計

GSM智能防盜鎖的整體設(shè)計圖1所示。

單片機采用意法半導(dǎo)體的STM8S003F3，GSM通訊模塊采用SIMCOM公司的SIM900A模塊，通過這兩個模塊結(jié)合TTS語音模塊，電源模塊，繼電器模塊，電子鎖具組成整個防盜鎖系統(tǒng)。

1.2 STM8S003F3單片機控制器

該系統(tǒng)選用STM8S003F3單片機作為主控制器，該單片機由意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)制造，廣泛用于工業(yè)設(shè)備，商用設(shè)備，民用產(chǎn)品。單片機內(nèi)部采用高級STM8內(nèi)核，具有3級流水線的哈佛結(jié)構(gòu)，8K字節(jié)程序存儲空間， 640 字節(jié)的數(shù)據(jù)EEPROM，1K字節(jié)RAM。

1.3 MP2303電源供電電路

防盜鎖采用MP2303為供電芯片，該芯片是美國芯源系統(tǒng)有限公司（MPS）生產(chǎn)，具有4V-28V寬電壓輸入，用在防盜鎖中可以允許客戶使用9V-24V的電壓輸入，比較方便使用。MP2303還具有95%的工作效率，防盜鎖需要24小時不間斷的通電，高效率的穩(wěn)壓芯片可以很好的節(jié)省能源。

1.4 SIM900A模塊電路

該系統(tǒng)的GSM無線通訊部分采用SIMCOM公司生產(chǎn)的SIM900A無線通訊模塊，該模塊可以接收EGSM900和DCS1800頻段信號，使用中國移動和中國聯(lián)通的手機。在睡眠模式下功耗是0.004W，比較合適長期不間斷開機工作的應(yīng)用，支持1.8V、3.3VSIM卡，無論是使用新出的SIM卡還是以前生產(chǎn)的SIM卡設(shè)備都可以兼容，方面了客戶對手機卡的選擇，從而減低了手機卡的消費。該GSM模塊廣泛引用于工業(yè)場合，兼容AT指令集，開發(fā)方便，運行穩(wěn)定可靠.

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)中單片機機的通過串口和SIM900A模塊通訊，判斷來電和用戶的操作，控制繼電器開啟門鎖。

2.1 主程序設(shè)計

程序開始會通過啟動線啟動SIM900A模塊，通過檢測線檢測是否啟動完成，等待啟動完成后，通過串口發(fā)送AT指令匹配波特率，檢測SIM卡是否插入，天線是否接觸好，是否注冊到GSM網(wǎng)絡(luò)，如果一切正常則進入下一步，如果有異常則返回重新初始化設(shè)備。初始化后程序查詢是否有來電，如果有來電會進入接聽電話的子程序處理，如果沒有來電，則檢測當前是否已注冊到GSM網(wǎng)絡(luò)，防止設(shè)備使用在信號環(huán)境不好的地方可以快速處理恢復(fù)。程序設(shè)置了看門狗防止程序死機，由于板子集成度高，并且板子上集成了射頻信號發(fā)射和接收，由于射頻的干擾程序有可能會出現(xiàn)死機的情況，所以使用看門狗是必要的，在住循環(huán)中不斷的寫入?yún)?shù)到看門狗的寄存器中，如果檢測到長時間沒有寫入，則證明程序進入了死機狀態(tài)，則返回開始的位置程序初始化。

2.2 接聽處理來電子程序

如果單片機檢測到有來電，那么就會進入該程序處理，首先發(fā)送AT指令給SIM900A模塊接通電話，電話接通后單片機驅(qū)動TTS語音模塊播放語音“請輸入密碼，并按#號鍵結(jié)束”，提示用戶輸入密碼，對于對設(shè)備比較熟悉用戶，可以不用聽完提示而直接通過手機鍵盤輸入密碼，單片機通過AT指令獲取用戶輸入的密碼會先停止播放語音，然后核對預(yù)先設(shè)置好的密碼，如果密碼正確就驅(qū)動繼電器從而使門鎖打開，如果密碼錯誤則播放語音“密碼錯誤”并且掛斷電話。具體流程如圖8所示

3 系統(tǒng)調(diào)試

經(jīng)過硬件的設(shè)計，PCB制圖，設(shè)計出了這款GSM防盜，使用示波器測試SIM900A的電壓波動，如圖所示，符合設(shè)計要求。工作電流如圖所示，也符合要求，工作功耗外2W，待機功耗外0.005W。電話接通可以正常播放語音，輸入密碼后可以正常的打開門鎖。

4 結(jié)語

本文設(shè)計了基于GSM的智能防盜鎖，該設(shè)備采用STM8單片機和SIM900A高性能GSM模塊設(shè)計。在性能上很好滿足了功能的需求，在防盜性能上也比較難破解，要打開門鎖需要知道鎖內(nèi)手機號碼和開鎖的密碼，就算是知道了手機號碼，通過不斷撥打電話嘗試密碼來破解也不容易，因為當客戶輸入錯誤的密碼是設(shè)備會掛斷電話，需要重新?lián)艽螂娫挷趴梢蚤_鎖，也給破解增加了很大時間的成本。該設(shè)備可以彌補市場GSM防盜鎖的空缺，適合需要手機控制開鎖的場合，設(shè)備構(gòu)造簡單，價格低廉，有廣闊的市場應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2]陳桂年.增強型8051單片機使用開發(fā)技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

[3]陳黎敏.傳感器技術(shù)及其應(yīng)用[M].上海：機械工業(yè)出版社，2010.

作者簡介

林中華，男，研究生學歷。

呂習棟，男，研究生學歷。

作者單位

廣西師范大學外國語學院 廣西壯族自治區(qū)桂林市 541004