基于RFID和GSM技術的防盜系統設計

夏 青，王 聰

（河北大學 電子信息工程學院，河北 保定 071000）

目前，家庭失竊現象成為阻礙社會發展的一大難題，因此家居安全問題得到人們的廣泛關注。雖然現在市場生產的防盜門鎖種類繁多，但是都存在一個共同的缺陷：當門鎖被破壞后，房主不能馬上知道家庭被盜，因而造成財產損失。本文針對上述現象，提出了一種基于GSM網絡和RFID技術的門鎖防盜系統，當門鎖被不法分子打開時會發出警報聲，并立即自動向房主的手機發送短信進行提示，使得房主可以馬上采取相應措施，防止財產受損。

1 系統設計概述

本文提出的門鎖防盜系統由射頻識別（RFID）部分、主控制器和網絡接口模塊（TC35）3 部分構成。系統的整體結構如圖1所示[1]。

圖1 系統結構圖

1.1 射頻識別

射頻識別 RFID（Radio Frequency Identification）是一種非接觸式的自動識別技術，通過無線射頻方式進行雙向數據通信，對目標進行識別并獲取相關數據。RFID系統主要由應答器 （即電子標簽）和閱讀器（即讀寫器）兩部分組成，其基本組成框圖如圖2所示。

圖2 射頻識別系統的組成框圖

在射頻識別系統中，閱讀器的讀寫終端持續不斷地發出一組頻率 （一般認為是134.2 kHz）不變的電磁波信號。如果有電子標簽進入到閱讀器讀寫終端的工作區域，并且該電子標簽內LC串聯諧振電路的工作頻率與讀寫器的讀寫終端所發送信號的頻率相同，那么在電磁波信號的激勵下，LC諧振電路就會產生共振，這樣就給電子標簽內的電容充上了電，使電容有了電荷。此時，在電容另一端接入的一個單向導通電子泵就能夠將這個電容內的電荷送入到另一個電容內，并進行存儲[2]。當存儲電荷的累積電壓達到2 V時，這個電壓就可以當作電子標簽的工作電源了。這時，閱讀器和應答器之間就可以進行數據和信號的傳遞了，最后實現相應的功能操作[3]。

1.2 GSM網絡接口模塊

GSM無線通信模塊是傳統的調制解調器與GSM無線移動通信網絡相結合的一種數據終端設備，可以使數據和語音的傳輸以及短信消息等業務快速、安全、可靠地實現。GSM移動通信系統抗干擾能力強，覆蓋地域通信質量高，實現簡單，通信成本低，可以有效地利用網絡資源[4]。基于這些優點，該系統采用GSM短信模塊來發送和接收短消息，從而實現對家庭安全的監控，使房主能夠更及時、更方便地了解到家中的安全情況。

1.3 主控制器

單片機系統是該門鎖防盜系統的核心，它可以完成射頻卡信息的讀入和分析，然后對這些數據進行管理和控制。如果在異常情況下，它就會啟動語音報警和短信報警系統，使家居安全得到保障。

2 系統硬件電路的設計

本文提出的基于RFID和GSM技術的防盜門鎖系統以ATMEL公司的AT89S51單片機為核心，以TMS3705作為RFID讀卡器，以ISD4004作為語音報警器，再加上無線通信模塊TC35，共同組成了該系統的硬件電路部分。

2.1 RFID接口電路

該系統采用射頻識別技術來完成身份認證功能，在這里我們選用TI公司生產的TMS3705芯片作為RFID讀卡器。TMS3705芯片是RFID系統中非常典型的一種讀寫芯片，它是電子標簽和微處理器之間的橋梁。一方面，它為應答器提供所需的能量、交換數據信息；另一方面，它還負責應答器和微控制器之間的數據通信。與其他芯片不同的是，TMS3705芯片與微控制器（MCU）之間的通信只需要TXCTL和SCIOL這兩根I/O口線即可，這使得電路更加簡單，使用起來也更加方便[5]。

2.2 GSM網絡接口電路

TC35模塊是RS-232C標準接口，它與AT89S51之間是通過異步串行接口實現通信的。TC35模塊一共有40個引腳，通過一個ZIF連接器引出。由于TC35的數據接口在CMOS電平下工作，而AT89S51在TTL電平下工作[6]，因此需要在TC35模塊和AT89S51芯片之間加入電平轉換電路。本文選用電平轉換芯片MAX232將單片機的串行接口和TC35模塊的接口連接起來。

2.3 主控電路

本系統選用AT89S51單片機作為微控制器。它是美國ATMEL公司生產的低功耗、高性能CMOS 8 bit單片機，片內含有4 KB ISP（In-System Programmable）的可反復擦寫1 000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構，芯片內集成了通用 8 bit中央處理器和 ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應用系統中得到廣泛應用[7]。此外，該芯片還增加了一些新的功能，如在線編程功能，工作頻率提升到了33 MHz，具有雙工UART串行通道等。

3 系統軟件設計

系統的軟件設計重點在于閱讀器對射頻卡信息的權限判斷。如果信息正確，則正常開啟門鎖；若信息不正確，則啟動防盜系統，對指定手機發送短信進行提示。主程序流程如圖3所示。

系統上電后，首先進行初始化操作，然后對讀卡器中的身份信息進行判斷，如果正確則正常開啟門鎖，若不正確則會啟動語音報警和GSM短信報警系統。此時，中斷處理程序會向TC35模塊寫入相應的AT指令，完成讀取手機號碼和發送短信等功能。

圖3 系統主程序流程圖

本系統以RFID技術為基礎，以單片機為核心，將身份識別、語音防盜以及GSM短信防盜結合起來，取得了較好的防盜效果，滿足了業主對家居安全的要求。而且該系統價格低廉、使用方便、覆蓋范圍廣且可靠性高，這些優點都使其易于推向市場，讓廣大用戶所接受。用戶還可以根據自身家庭情況對該系統做出調整，將語音防盜系統和GSM短信防盜系統分開使用或是結合使用。該系統的設計原理和思想也可以被用于其他防盜領域，在各種安防系統中發揮作用。

[1]馮明發，盧錦川.基于RFID和GSM的汽車防盜報警系統的設計[J].微計算機信息，2009（8）：295-296.

[2]徐東峰，劉波峰.射頻識別芯片 TMS3705在汽車智能防盜報警裝置中的應用[J].國外電子元器件，2004（4），4-7.

[3]陸永忠，王堅.基于GSM的汽車防盜報警器的設計與實現[D].武漢.華中科技大學，2006.

[4]王振紅，李洋，郝承祥.ISD4004語音芯片的工作原理及其在智能控制系統中的應用 [J].電子器件，2002（1）：79-83.

[5]樊振方，彭愛華，周健，等.基于 GSM網絡的汽車防盜報警系統設計[J].計算機技術，2006（3）：14-16.

[6]單承贛，丁傳銀.智能卡研究及基于RFID的汽車防盜裝置的設計[D].合肥：合肥工業大學，2006.