隨著監(jiān)控范圍的不斷擴大,傳統(tǒng)的有線監(jiān)控報警已不能滿足用戶的需求。然而,伴隨著GSM網(wǎng)絡的發(fā)展,遠程網(wǎng)絡監(jiān)控報警系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)已成為可能,有望取代傳統(tǒng)的僅由單機控制的監(jiān)控報警系統(tǒng)。本文針對目前的需求設計了一套基于GSM網(wǎng)絡的遠程無線報警監(jiān)控系統(tǒng)。其基本思路是:將單片機與SIM300通信模塊通過串口連接,實現(xiàn)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(xiàn)與各種用戶相互通信的功能。系統(tǒng)接有震動、紅外、聲音等類型傳感器,當汽車發(fā)生警情時,傳感器將警情信號傳送給單片機,經(jīng)過單片機判斷處理后,向用戶發(fā)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(fā)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(xiàn)了遠程控制,有效保證汽車的安全。
1 遠程無線報警監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
1.1 單片機控制電路
遠程無線報警監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)控制、儀器儀表、通信設備、家用電器等各個領域[1]。
1.2 GSM模塊電路
遠程無線報警監(jiān)控系統(tǒng)采用SIM300模塊,其中SIM300的16管腳接網(wǎng)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(fā)送低電平信號,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(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 k?贅電阻接+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(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號碼等內(nèi)容。
本系統(tǒng)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
遠程無線報警監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)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(tài),當用戶用手機發(fā)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(fā)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。
3 監(jiān)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(jié)束后,單片機向SIM300發(fā)送AT命令控制其向預設號碼發(fā)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(nèi)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(jiān)測工作。設置流程如圖3所示[4]。
3.2 監(jiān)測流程
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)生的強烈震動或聲音等只要觸發(fā)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(fā)生變化(由低電平變成高電平),此變化作為信號,經(jīng)單片機判斷后確認是警情信號,單片機將控制SIM300發(fā)送短信給預設的個人監(jiān)控號碼,例如:“您的汽車出現(xiàn)緊急情況,請及時查看”。監(jiān)測流程如圖4所示。
3.3 控制流程
確定SIM300處于工作狀態(tài)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(fā)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(fā)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(nèi)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(xù)工作,命令視為無效,單片機向SIM300發(fā)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(xù)工作并刪除短信;若符合,則執(zhí)行相應命令,即與繼電器相連的單片機管腳電平發(fā)生變化(由低電平變?yōu)楦?strong>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(jīng)信號放大器發(fā)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??刂屏鞒倘鐖D5所示[5]。
經(jīng)過軟硬件的調(diào)試,遠程無線報警監(jiān)控系統(tǒng)的各項功能都能很好地實現(xiàn),有效保證了汽車的安全。該系統(tǒng)將單片機與SIM300功能模塊相結(jié)合,充分利用了技術成熟的GSM移動通信網(wǎng)絡,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)等領域。本方案具有節(jié)約布線資源、控制范圍廣、通用性強、性價比高等諸多優(yōu)點。