基于GSM網(wǎng)絡新型雙向智能保險柜防盜器的設計

許昌學院 王 曄

許昌職業(yè)技術(shù)學院 馬齋愛拜

1.引言

隨著社會的發(fā)展，普通的機械防盜器和單項防盜器在越來越高明的高科技作案手段下已經(jīng)顯得力不從心。尤其在保險柜防盜領域更為明顯，市面上比較常見的保險柜柜類產(chǎn)品中，普通防盜器采用的有：機械類、電子類、刷卡式、指紋類、遙控密碼箱等等。

機械類防盜器由于其原理簡單，只能延緩被盜時間，因而被盜事情不斷。電子類防盜器由于其不能及時的為用戶提供異常信息，不能和用戶及時互動，執(zhí)行用戶的遠程控制命令，仍造成被盜事件不斷。并且這類單項防盜器都存在以下致命的缺點：盜竊時僅僅出現(xiàn)聲光報警，不能及時把盜竊信息發(fā)送與遠處的用戶，不能讓用戶采取有效地防措施，及時的阻止盜竊事件的發(fā)生。可見，設計一款新型的、安全的保險柜防盜器是勢在必行。

2.新型雙向智能保險柜防盜器的設計

（1）工作原理介紹

系統(tǒng)由震動傳感器、熱釋電紅外傳感器、斷電檢測裝置檢測信號，并把信號發(fā)送與單片機，單片機檢測并判斷是否為異常信息，若是異常信息，則單片機立即發(fā)送指令給TC35I手機通信模塊。TC35I借助與GSM網(wǎng)絡發(fā)送手機短信給用戶。用戶查看信息。并采取相應措施。用戶還可以以編輯短信的形式發(fā)送遠程指令給防盜器。TC35I接收信息，并送與單片機，單片機提取指令，并按照指令內(nèi)容控制相應的控制部件，控制部件完成相應的控制動作，比如：步進電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)…從而達到保險柜處于不被盜的狀態(tài)。

（2）硬件電路的設計

①STC89C54單片機最小系統(tǒng)

所謂單片機最小系統(tǒng)就是指在單片機的外部增加盡可能少的元件電路，組成一個讓單片機可獨立工作的系統(tǒng)，主要包括單片機的振蕩電路和復位電路。如圖3-1所示，為單片機的最小片系統(tǒng)圖。通過XTAL1和XTAL2外接石英晶體振蕩器和兩只電容構(gòu)成振蕩電路。本設計所需的石英晶體振蕩器頻率為12MHz左右。復位電路比較簡單，只有兩種復位方式，即加電復位和手動復位。本設計通過RST引腳外接一只電容、一只電阻和外加電源以及手動復位開關(guān)構(gòu)成單片機的復位電路。如圖1所示

②TC35I通信模塊簡介

TC35I新版西門子工業(yè)GSM模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級GSM模塊，他一般工作在EGSM9OO和GSM18OO雙頻段，電源范圍為直流3.3～4.8V，電流消耗——休眠狀態(tài)為3.5mA，空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)為3OOmA（平均），2.5A峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號，功耗在EGSM9OO（4類）和GSM18OO（1類）分別為2W和1W，通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。SIM電壓為3V/1.8V，TC35i的數(shù)據(jù)接口（CMOS電平）通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，可選波特率為3OOb/s～115kb/s，自動波特率為1.2kb/s～115kb/s。它支持Text（如123abc）和PDU（如漢字）格式的SMS（Short Message Service，短消息），可通過AT命令或關(guān)斷信號實現(xiàn)重啟和故障恢復。

TC35I硬件電路的組成：TC35I由供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口等6部分組成。作為TC35i的核心基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數(shù)字功能。

TC35I模塊有4O個引腳，這些引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。

③傳感器的選擇

在本設計中，考慮到保險柜一般情況下都是靜止的，一旦安裝之后就很少變換位置，同時也考慮到盜賊在竊取貴重東西以及重要機密文件時要對保險柜破解密碼，或者在不得已的情況下采取非常規(guī)的辦法，比如：切割保險柜、爆破保險柜等。為此，為了能更快的采取措施，本文主要采用以下幾種傳感器：振動傳感器、熱釋電紅外傳感器、主電源檢測傳感器、機械鎖緊限位開關(guān)。這樣無論怎樣盜竊，傳感器都能檢測到。

④主電源電路設計

電源電路為單片機、傳感器和TC35I模塊、步進電機提供各自所需的電壓。穩(wěn)定可靠的電源設計是保障TC35I模塊正常工作的關(guān)鍵。單片機和傳感器的正常供電電壓要求為5V，TC35I的供電電壓為3.3V～4.8V，推薦值為4.2V，超出此范圍后會導致模塊關(guān)閉，同時供電電流要求最高可達到2.5A，且在峰值電流時壓降不能大于4OOmV，這就要求電源的內(nèi)阻和線路電阻必需小于16OmΩ。為了達到上述供電要求，選用了3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片LM2576，電源電路如圖2所示，輸入電壓為9V～12V，在此選用12V，一路降壓并通過78O5穩(wěn)壓形成5V供單片機和傳感器電路，一路由ADJ型LM2576調(diào)節(jié)成4.2V供TC35I使用。

為了避免用戶在使用保險柜期間，突然斷電或者主電源電路被人為切斷等狀況，該設計在主電源電路中外加以12V鉛蓄電池，這樣，即使主電源斷電，報警器還能正常工作一段時間。

⑤電平轉(zhuǎn)換電路

由于TC35模塊輸入輸出的TTL正電平邏輯不是+5V，而是+2.9V，與設計采用的STC54單片機的邏輯電平不太匹配。為保證單片機和TC35I之間通信的準確和可靠性，TC35I和單片機之間通信需要添加電平轉(zhuǎn)換電路。本設計采用MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換。MAX232芯片是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。

⑥通信控制電路

在通信控制電路中，TC35I起到了關(guān)鍵性的作用，TC35I與單片機的P33引腳，他通過GSM網(wǎng)絡對短信息的收發(fā)，并將短信息處理給單片機中斷，由單片機程序去控制所要實現(xiàn)的功能。

⑦步進電機驅(qū)動電路

本設計在機械鎖的基礎上加裝一個電子鎖。安裝在保險柜內(nèi)部，由步進電機驅(qū)動。電子鎖由用戶手機發(fā)送短信指令開啟。這樣即便有人打開了機械鎖，仍然打不開保險柜。考慮到單片機不能直接驅(qū)動步進電機，所以本設計選用UM2OO3驅(qū)動芯片直接驅(qū)動步進電機。

3.總結(jié)

本文闡述了利用GSM網(wǎng)絡發(fā)送短信的方法、以及相關(guān)電路的設計原理，充分利用了系統(tǒng)的硬件和軟件資源，實現(xiàn)了各個模塊的協(xié)調(diào)控制，提高了系統(tǒng)的可靠性和通用性。其中GSM短消息平臺充分借助于GSM網(wǎng)絡的短消息業(yè)務實現(xiàn)了短消息遠程報警，遠程控制、具有投資少、成本低、可靠性高等特點，還具有良好可擴展性和實用價值，符合未來智能安防領域的需求，在家庭、廠房等場所有著較好的應用前景。

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