基于单片机和GSM的远程车载防盗报警系统设计方案

    摘要： 提出了一种基于SIM300 的车载无线防盗报警装置。该方案主要由单片机和SIM300 模块两部分组成，借助成熟的GSM 移动网络，以直观的中文短消息或电话形式进行无线控制，将控制与监测实现了智能化、便捷化及远程化。

 

　　随着监控范围的不断扩大， 传统的有线监控报警已不能满足用户的需求。然而， 伴随着GSM 网络的发展，远程网络监控报警系统的硬件实现已成为可能， 有望取代传统的仅由单机控制的监控报警系统。本文针对目前的需求设计了一套基于GSM 网络的远程无线报警监控系统。其基本思路是： 将单片机与SIM300 通信模块通过串口连接， 实现单片机与SIM300 之间的相互通信。

　　SIM300 模块设有SIM 卡插槽， 可以实现与各种用户相互通信的功能。系统接有震动、红外、声音等类型传感器，当汽车发生警情时， 传感器将警情信号传送给单片机，经过单片机判断处理后，向用户发送报警短信，或者是直接拨打报警电话。如果情况紧急，用户可以直接发送短信密码，由单片机控制继电器切断线路或者油路，使汽车停止运行， 从而实现了远程控制， 有效保证汽车的安全。

 

　　1 硬件电路设计

 

　　本设计的硬件部分包括单片机主控模块、LCD 显示、按键电路、电源电路、信号采集电路和控制电路， 系统结构框图如图1 所示。

 

　　

　　图1 系统结构框图

 

　　1.1 单片机控制电路

　　系统采用STC89C52 单片机，STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS 8 bit 微控制器， 具有8 KB 系统可编程Flash 存储器。该型单片机具有很高的性价比， 广泛应用于工业控制、仪器仪表、通信设备、家用电器等各个领域。

　　1.2 GSM 模块电路

　　本系统采用SIM300 模块， 其中SIM300 的16 管脚接网络指示灯（LED） ， 用于指示SIM300 信号的强弱，17 管脚与单片机的P3.3 相连， 其工作时首先由单片机发送低电平信号， 使该模块处于工作状态，43 、41 、49 为串行通信接口， 分别与单片机的P3.0 、P3.1 、P3.2 相连。1 、3 、5 、7、9 管脚接4.2 V 电源。SIM300 与单片机是通过串口连接， 单片机控制系统可以发给SIM300 模块AT 命令，从而控制其工作状态。

　　1.3 键盘、显示及外部存储电路

　　本系统采用4 行3 列矩阵键盘， 其中行线与P1.0~P1.3 相连， 列线与P1.4 ~P1.6 相连， 列线经10 kΩ 电阻接+5 V 电源拉高。共12 个按键， 分别设定为0~9 、* 、#等按键号码。

　　本系统采用LCD12864 液晶显示模块， 该显示模块每屏可以显示4 行汉子或者字符， 用于显示提示信息和手机号码等内容。

　　本系统要求在使用过程中储存用户预设的手机号码， 因此必须有外部存储器。在存储信息不大的情况下采用AT24C02 即可。

　　1.4 传感器及继电器电路

　　本系统采用振动传感器、红外传感器、声音传感器相互配合使用， 有效避免了系统误报、错报等情况。

　　继电器电路用于切断油路或者电路， 控制汽车运行状态， 当用户用手机发送控制命令时， 单片机某一端口输出为高电平信号， 即可控制继电器。当警情解除时， 只需发送解除命令即可恢复汽车的正常工作。

 

　　2 软件设计

 

　　主程序流程图如图2 所示。

　                        图2 主程序流程图。

3 监测报警流程

 

　　3.1 设置流程

　　用户第一次使用时要设置手机号码和短信中心号码。开启电源， 按照液晶显示的提示， 通过键盘进行号码预设， 需要设置本地短信中心号码和个人控制号码， 所设号码存在外部存储器中。预设程序结束后， 单片机向SIM300 发送AT 命令控制其向预设号码发送验证短信“设置成功”。若不是第一次使用，在提示输入密码后10 s 内不进行号码的重新设置， 则自动跳过设置号码阶段， 开始正常监测工作。设置流程如图3 所示。

                          

图3 设置流程框图。

 

　　3.2 监测流程

　　在SIM300 工作状态下， 若汽车有异常情况， 如车门被打开、车窗被砸破， 产生的强烈震动或声音等只要触发其中的一个传感器， 使与传感器相连的单片机管脚的电平发生变化（ 由低电平变成高电平）， 此变化作为信号， 经单片机判断后确认是警情信号， 单片机将控制SIM300 发送短信给预设的个人监控号码， 例如： “ 您的汽车出现紧急情况， 请及时查看” 。监测流程如图4 所示。

 

图4 监测流程框图。

 

　　3.3 控制流程

　　确定SIM300 处于工作状态时， 若遇到紧急情况， 如汽车被盗， 需要紧急关闭油箱阀门， 使汽车停下。编辑短信“ 关闭” ， 发送到与SIM300 连接的SIM 卡，SIM300 接收到短信后将信息存储在SIM 卡中， 单片机发送命令读取刚才收到的信息， 包括来信号码、短信长度、短信内容等。单片机将其解析为PDU 码， 判断来信号码是否是预设的用户控制号码。若不是， 则停止后续工作， 命令视为无效， 单片机向SIM300 发送命令删除短信； 若是预设号码， 则查看短信是否符合预设命令。若不符合， 停止后续工作并删除短信； 若符合， 则执行相应命令， 即与继电器相连的单片机管脚电平发生变化（ 由低电平变为高电平） ， 同时删除短信（ 使SIM 卡中每次收到的短信都储存在首条的位置， 方便下次读取） 。输出信号再经信号放大器发大， 达到使继电器正常工作的电压， 切断油箱供油开关， 使汽车停止运行。控制流程如图5 所示。

 

　　

　　图5 控制流程图

 

　　经过软硬件的调试， 本系统的各项功能都能很好地实现， 有效保证了汽车的安全。该系统将单片机与SIM300 功能模块相结合， 充分利用了技术成熟的GSM移动通信网络， 克服了普通监控系统中的诸多局限性。该思想还可以用于家用电器、农业规模化生产等领域。本方案具有节约布线资源、控制范围广、通用性强、性价比高等诸多优点。