基于GSM的遠程車載防盜報警系統設計

高 飛，孫緒保，劉凱凱，劉璐璐，石紅艷

(山東科技大學 信息與電器工程學院，山東 青島 266510)

隨著監控范圍的不斷擴大，傳統的有線監控報警已不能滿足用戶的需求。然而，伴隨著GSM網絡的發展，遠程網絡監控報警系統的硬件實現已成為可能，有望取代傳統的僅由單機控制的監控報警系統。本文針對目前的需求設計了一套基于GSM網絡的遠程無線報警監控系統。其基本思路是：將單片機與SIM300通信模塊通過串口連接，實現單片機與SIM300之間的相互通信。SIM300模塊設有SIM卡插槽，可以實現與各種用戶相互通信的功能。系統接有震動、紅外、聲音等類型傳感器，當汽車發生警情時，傳感器將警情信號傳送給單片機，經過單片機判斷處理后，向用戶發送報警短信，或者是直接撥打報警電話。如果情況緊急，用戶可以直接發送短信密碼，由單片機控制繼電器切斷線路或者油路，使汽車停止運行，從而實現了遠程控制，有效保證汽車的安全。

1 硬件電路設計

本設計的硬件部分包括單片機主控模塊、LCD顯示、按鍵電路、電源電路、信號采集電路和控制電路，系統結構框圖如圖1所示。

1.1 單片機控制電路

系統采用STC89C52單片機，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8 bit微控制器，具有 8 KB系統可編程 Flash存儲器。該型單片機具有很高的性價比，廣泛應用于工業控制、儀器儀表、通信設備、家用電器等各個領域[1]。

圖1 系統結構框圖

1.2 GSM模塊電路

本系統采用SIM300模塊，其中SIM300的16管腳接網絡指示燈(LED)，用于指示 SIM300信號的強弱，17管腳與單片機的P3.3相連，其工作時首先由單片機發送低電平信號，使該模塊處于工作狀態，43、41、49為串行通信接口，分別與單片機的 P3.0、P3.1、P3.2相連。1、3、5、7、9管腳接4.2 V電源。SIM300與單片機是通過串口連接，單片機控制系統可以發給SIM300模塊AT命令，從而控制其工作狀態[2-3]。

1.3 鍵盤、顯示及外部存儲電路

本系統采用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 10 kΩ電阻接+5 V電源拉高。共 12個按鍵，分別設定為0~9、*、#等按鍵號碼。

本系統采用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號碼等內容。

本系統要求在使用過程中儲存用戶預設的手機號碼，因此必須有外部存儲器。在存儲信息不大的情況下采用AT24C02即可。

1.4 傳感器及繼電器電路

本系統采用振動傳感器、紅外傳感器、聲音傳感器相互配合使用，有效避免了系統誤報、錯報等情況。

繼電器電路用于切斷油路或者電路，控制汽車運行狀態，當用戶用手機發送控制命令時，單片機某一端口輸出為高電平信號，即可控制繼電器。當警情解除時，只需發送解除命令即可恢復汽車的正常工作。

2 軟件設計

主程序流程圖如圖2所示。

圖2 主程序流程圖

3 監測報警流程

3.1 設置流程

用戶第一次使用時要設置手機號碼和短信中心號碼。開啟電源，按照液晶顯示的提示，通過鍵盤進行號碼預設，需要設置本地短信中心號碼和個人控制號碼，所設號碼存在外部存儲器中。預設程序結束后，單片機向SIM300發送AT命令控制其向預設號碼發送驗證短信“設置成功”。若不是第一次使用，在提示輸入密碼后10 s內不進行號碼的重新設置，則自動跳過設置號碼階段，開始正常監測工作。設置流程如圖3所示[4]。

3.2 監測流程

在SIM300工作狀態下，若汽車有異常情況，如車門被打開、車窗被砸破，產生的強烈震動或聲音等只要觸發其中的一個傳感器，使與傳感器相連的單片機管腳的電平發生變化 (由低電平變成高電平)，此變化作為信號，經單片機判斷后確認是警情信號，單片機將控制SIM300發送短信給預設的個人監控號碼，例如：“您的汽車出現緊急情況，請及時查看”。監測流程如圖4所示。

圖3 設置流程框圖

圖4 監測流程框圖

3.3 控制流程

確定SIM300處于工作狀態時，若遇到緊急情況，如汽車被盜，需要緊急關閉油箱閥門，使汽車停下。編輯短信“關閉”，發送到與SIM300連接的SIM卡，SIM300接收到短信后將信息存儲在SIM卡中，單片機發送命令讀取剛才收到的信息，包括來信號碼、短信長度、短信內容等。單片機將其解析為PDU碼，判斷來信號碼是否是預設的用戶控制號碼。若不是，則停止后續工作，命令視為無效，單片機向SIM300發送命令刪除短信；若是預設號碼，則查看短信是否符合預設命令。若不符合，停止后續工作并刪除短信；若符合，則執行相應命令，即與繼電器相連的單片機管腳電平發生變化(由低電平變為高電平)，同時刪除短信(使 SIM卡中每次收到的短信都儲存在首條的位置，方便下次讀取)。輸出信號再經信號放大器發大，達到使繼電器正常工作的電壓，切斷油箱供油開關，使汽車停止運行。控制流程如圖 5所示[5]。

圖5 控制流程圖

經過軟硬件的調試，本系統的各項功能都能很好地實現，有效保證了汽車的安全。該系統將單片機與SIM300功能模塊相結合，充分利用了技術成熟的GSM移動通信網絡，克服了普通監控系統中的諸多局限性。該思想還可以用于家用電器、農業規模化生產等領域。本方案具有節約布線資源、控制范圍廣、通用性強、性價比高等諸多優點。

[1]張毅剛.MCS－51單片機應用設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1990.

[2]馬玉春，孫冰，王建明.GSM模塊的綜合應用研究[J].計算機應用與軟件，2008，25(2).

[3]王騏，何嘉斌.單片機控制GSM模塊實現短信收發的軟件設計[J].單片機與嵌入式系統應用，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.