林中華++呂習(xí)棟

摘 要以意法半導(dǎo)體公司的stvd為開發(fā)平臺(tái)，以stm8s003f3p6單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)一種基于GSM功能的無(wú)鑰匙進(jìn)入門禁系統(tǒng)。文章闡述了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方法，給出了系統(tǒng)原理圖，單片機(jī)部分源代碼，從安防的角度分析了實(shí)際使用中遇到的問題和給出了解決的方案。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)安全系數(shù)高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，在門禁安防方便有很高的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】GSM技術(shù) 智能防盜鎖

1 GSM智能防盜鎖的硬件設(shè)計(jì)

基于GSM的智能防盜鎖由硬件和軟件組成。硬件有GSM模塊，TTS語(yǔ)音模塊，單片機(jī)控制器，電源供電單元，繼電器，電磁閥門，電子鎖鎖具，鑰匙鎖芯組成。用戶手機(jī)撥打GSM模塊的手機(jī)卡號(hào)，單片機(jī)控制器GSM模塊接通來(lái)電，并且控制TTS語(yǔ)音模塊向用戶播音，提示用戶輸入密碼，用戶輸入密碼后，如果密碼正確則單片機(jī)控制器控制繼電器導(dǎo)通給電磁閥門供電開鎖。

1.1 下位機(jī)整體設(shè)計(jì)

GSM智能防盜鎖的整體設(shè)計(jì)圖1所示。

單片機(jī)采用意法半導(dǎo)體的STM8S003F3，GSM通訊模塊采用SIMCOM公司的SIM900A模塊，通過這兩個(gè)模塊結(jié)合TTS語(yǔ)音模塊，電源模塊，繼電器模塊，電子鎖具組成整個(gè)防盜鎖系統(tǒng)。

1.2 STM8S003F3單片機(jī)控制器

該系統(tǒng)選用STM8S003F3單片機(jī)作為主控制器，該單片機(jī)由意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)制造，廣泛用于工業(yè)設(shè)備，商用設(shè)備，民用產(chǎn)品。單片機(jī)內(nèi)部采用高級(jí)STM8內(nèi)核，具有3級(jí)流水線的哈佛結(jié)構(gòu)，8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間， 640 字節(jié)的數(shù)據(jù)EEPROM，1K字節(jié)RAM。

1.3 MP2303電源供電電路

防盜鎖采用MP2303為供電芯片，該芯片是美國(guó)芯源系統(tǒng)有限公司（MPS）生產(chǎn)，具有4V-28V寬電壓輸入，用在防盜鎖中可以允許客戶使用9V-24V的電壓輸入，比較方便使用。MP2303還具有95%的工作效率，防盜鎖需要24小時(shí)不間斷的通電，高效率的穩(wěn)壓芯片可以很好的節(jié)省能源。

1.4 SIM900A模塊電路

該系統(tǒng)的GSM無(wú)線通訊部分采用SIMCOM公司生產(chǎn)的SIM900A無(wú)線通訊模塊，該模塊可以接收EGSM900和DCS1800頻段信號(hào)，使用中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通的手機(jī)。在睡眠模式下功耗是0.004W，比較合適長(zhǎng)期不間斷開機(jī)工作的應(yīng)用，支持1.8V、3.3VSIM卡，無(wú)論是使用新出的SIM卡還是以前生產(chǎn)的SIM卡設(shè)備都可以兼容，方面了客戶對(duì)手機(jī)卡的選擇，從而減低了手機(jī)卡的消費(fèi)。該GSM模塊廣泛引用于工業(yè)場(chǎng)合，兼容AT指令集，開發(fā)方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠.

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中單片機(jī)機(jī)的通過串口和SIM900A模塊通訊，判斷來(lái)電和用戶的操作，控制繼電器開啟門鎖。

2.1 主程序設(shè)計(jì)

程序開始會(huì)通過啟動(dòng)線啟動(dòng)SIM900A模塊，通過檢測(cè)線檢測(cè)是否啟動(dòng)完成，等待啟動(dòng)完成后，通過串口發(fā)送AT指令匹配波特率，檢測(cè)SIM卡是否插入，天線是否接觸好，是否注冊(cè)到GSM網(wǎng)絡(luò)，如果一切正常則進(jìn)入下一步，如果有異常則返回重新初始化設(shè)備。初始化后程序查詢是否有來(lái)電，如果有來(lái)電會(huì)進(jìn)入接聽電話的子程序處理，如果沒有來(lái)電，則檢測(cè)當(dāng)前是否已注冊(cè)到GSM網(wǎng)絡(luò)，防止設(shè)備使用在信號(hào)環(huán)境不好的地方可以快速處理恢復(fù)。程序設(shè)置了看門狗防止程序死機(jī)，由于板子集成度高，并且板子上集成了射頻信號(hào)發(fā)射和接收，由于射頻的干擾程序有可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)的情況，所以使用看門狗是必要的，在住循環(huán)中不斷的寫入?yún)?shù)到看門狗的寄存器中，如果檢測(cè)到長(zhǎng)時(shí)間沒有寫入，則證明程序進(jìn)入了死機(jī)狀態(tài)，則返回開始的位置程序初始化。

2.2 接聽處理來(lái)電子程序

如果單片機(jī)檢測(cè)到有來(lái)電，那么就會(huì)進(jìn)入該程序處理，首先發(fā)送AT指令給SIM900A模塊接通電話，電話接通后單片機(jī)驅(qū)動(dòng)TTS語(yǔ)音模塊播放語(yǔ)音“請(qǐng)輸入密碼，并按#號(hào)鍵結(jié)束”，提示用戶輸入密碼，對(duì)于對(duì)設(shè)備比較熟悉用戶，可以不用聽完提示而直接通過手機(jī)鍵盤輸入密碼，單片機(jī)通過AT指令獲取用戶輸入的密碼會(huì)先停止播放語(yǔ)音，然后核對(duì)預(yù)先設(shè)置好的密碼，如果密碼正確就驅(qū)動(dòng)繼電器從而使門鎖打開，如果密碼錯(cuò)誤則播放語(yǔ)音“密碼錯(cuò)誤”并且掛斷電話。具體流程如圖8所示

3 系統(tǒng)調(diào)試

經(jīng)過硬件的設(shè)計(jì)，PCB制圖，設(shè)計(jì)出了這款GSM防盜，使用示波器測(cè)試SIM900A的電壓波動(dòng)，如圖所示，符合設(shè)計(jì)要求。工作電流如圖所示，也符合要求，工作功耗外2W，待機(jī)功耗外0.005W。電話接通可以正常播放語(yǔ)音，輸入密碼后可以正常的打開門鎖。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了基于GSM的智能防盜鎖，該設(shè)備采用STM8單片機(jī)和SIM900A高性能GSM模塊設(shè)計(jì)。在性能上很好滿足了功能的需求，在防盜性能上也比較難破解，要打開門鎖需要知道鎖內(nèi)手機(jī)號(hào)碼和開鎖的密碼，就算是知道了手機(jī)號(hào)碼，通過不斷撥打電話嘗試密碼來(lái)破解也不容易，因?yàn)楫?dāng)客戶輸入錯(cuò)誤的密碼是設(shè)備會(huì)掛斷電話，需要重新?lián)艽螂娫挷趴梢蚤_鎖，也給破解增加了很大時(shí)間的成本。該設(shè)備可以彌補(bǔ)市場(chǎng)GSM防盜鎖的空缺，適合需要手機(jī)控制開鎖的場(chǎng)合，設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

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作者簡(jiǎn)介

林中華，男，研究生學(xué)歷。

呂習(xí)棟，男，研究生學(xué)歷。

作者單位

廣西師范大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)桂林市 541004