一種基于GSM的指紋遠程安防系統

2014-02-09 01:00:44范王壯遠譚愛群

實驗室研究與探索 2014年6期

宋躍, 范王壯遠, 陳衛, 譚愛群

(1.東莞理工學院 a.電子工程學院； b.圖書館,廣東東莞 523808)

0 引言

近年來，家居智能化研究發展迅猛，家居防盜產品種類眾多，早期多為基于嵌入式技術的視頻防盜產品,以MCU作為主控芯片，配以相關模塊來實現基本安防功能[1-3]，最近研究則是朝著智能化、遠程化、語音交互方向發展[4-5]。本文介紹一種基于指紋技術、熱釋人體紅外與GSM移動網絡組合在一起的遠程智能安防系統。

1 系統設計

圖1中系統由MCU控制部分、指紋電路、GSM電路、熱釋人體紅外電路、液晶顯示及鍵盤、報警等部分組成。

圖1 系統框圖

選擇STC12C5A60S2單片機作為系統的MCU，通過串口1、2分別實現與指紋電路和GSM電路的通信。通過I/0口控制2個人體感應電路，室外人體感應電路用來檢測室外是否有人，若有人則系統將給指紋模塊發送指紋識別命令，室內人體感應電路用來判斷是否有人已進入室內，P2口完成鍵盤識別。

圖2系統工作中定義了一個變量flag_finger_pass，當來者通過指紋儀開鎖后，變量flag_finger_pass為1，此時系統將忽略室內人體紅外的檢測結果；當來者不是通過指紋匹配進去的，則flag_finger_pass為0，系統將啟動室內人體紅外的檢測，若檢測到紅外輸出為高電平即有人已進入，同時室內之前又沒有人，系統則將判斷為有人非正常進入室內。MCU將給GSM模塊發送電話相關AT命令，GSM模塊將撥打系統之前設定的電話號碼以報警。

圖2 系統工作流程

2 硬件設計

指紋電路主要選取TFS_M12(B)二次指紋開發模塊，用1∶N的對比方式, 采用的8B命令,設計定時器1為19.2 kb/s波特率發生器，與單片機實現半雙工異步串口通信。MCU先發送協議命令給指紋模塊，指紋模塊接收到命令后則做出相應動作，執行結果通過串口傳送給MCU[5-7]。

熱釋人體紅外電路采用DYP-ME003，根據引腳2的電平輸出判斷是否有人體出現在其區域。當紅外探頭檢測到人體出現時，引腳2輸出3.3 V的高電平，否則則輸出0 V電平。系統2個人體傳感器的輸出引腳分別連至MCU的P33和P10，置于門外處的紅外用來檢測是否有人要進行開鎖，若檢測到有人，則系統將給指紋模塊發送指紋識別命令，來者需將手指放到指紋儀上完成指紋采樣與識別[8-11]。

GSM電路主要采用了Simense-TC35模塊，利用GSM網絡實現給屋主撥打電話以示警訊，系統提供為4.1 V，TC35與單片機串口2通信，采取雙232的接法，提高系統工作穩定性。設計獨立波特率發生器BRT作為其波特率發生器，通過BRT初值裝載實現9600 bps的波特率[9,12-15]。

液晶顯示采用12864液晶屏，實現四行顯示，每行16個字符。12864的數據/命令選擇端(H/L)、讀/寫選擇端(H/L)、使能信號端引腳分別與MCU的P35、P36、P34口連接，數據端口與MCU的P0口連接。

鍵盤采用4×4，分功能鍵與數字鍵，功能鍵主要設計為如匹配、增加、刪除用戶，設置電話號、改變密碼、密碼驗證等指紋模塊與系統使用安全方面的要求，便于MCU通過按鍵信息來執行相應動作。

圖3 系統硬件圖

3 接口軟件設計

軟件開發工具是KEIL USION3，采用C51語言與匯編混合編程，本軟件設計主要包含指紋鎖功能部分、外部功能模塊與MCU之間的通信。首先MCU先判斷變量flag_zhiwen_pass是否為1，若為1則忽略室內紅外檢測，否則則通過室內紅外判斷室內是否有人，若有則撥打設定好的電話號報警，同時將flag_zhiwen_pass置1，避免系統一直撥號。軟件流程見圖2。

3.1 指紋電路接口

指紋電路與MCU通過串口1實現通信，MCU定時器1設計為波特率發生器，波特率定為19.2 kb，源程序片段如下：

MOV TMOD,#20H；定時器1方式2，C/T=1,GATE-0

MOV TH1,#0FDH

MOV TL1,#0FDH；設計波特率為19200比特

SETB TR1;啟動定時器1

SETB SM1

CLR SM0；串口方式2

SETB REN；允許接收

ORL PCON,#80H；波特率加倍

3.2 GSM-TC35接口

GSM-TC35與單片機的通信通過串口2來實現，以BRT獨立波特率發生器為波特率發生器，串口2初始化源程序片段為：

Mov brt,#0dch; 設波特率為9600b

Mov s2con,#50h；串口2方式1，允許接收

Mov auxr,#14h；打開BRT，BRTR每一個時鐘計數一次

3.3 指紋比對

當系統檢測到門外有人則進行指紋匹配開鎖，首先是MCU給指紋電路發送指紋匹配命令，由指紋窗提示來者進行指紋匹配，指紋電路在獲取來者的指紋信息后通過分析，分析的結果通過串口上傳至單片機，1:N指紋比對源程序片段如下：

void compare()

{ uint f,u[3];

blk=0;

uc_send_8byte(0x0C,0x00,0x00,0x00);

mcu_receive_8byte();

delay_1ms(3000);

if(reveive_data[4]==0x01) //識別成功，液晶屏上顯示“識別成功”并附有該用戶在系統中的編號

{ f=0;

lcd_pos(2,0);

while(dis5[f]!='