基于SIM300的车载无线防盗报警装置的设计与实现

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 远程无线报警监控系统硬件电路设计
  
  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。
  
  
  1.1 单片机控制电路
    远程无线报警监控系统采用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]。
  
  1.2 GSM模块电路
  
  远程无线报警监控系统采用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[2-3]。
  
  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 k?赘电阻接+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
  
  远程无线报警监控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。
  



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[4]。


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。


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[5]。

经过软硬件的调试，远程无线报警监控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。