基于GSM技术的智能防盗锁

林中华++吕习栋

摘 要以意法半导体公司的stvd为开发平台，以stm8s003f3p6单片机为控制核心，设计一种基于GSM功能的无钥匙进入门禁系统。文章阐述了系统的软硬件设计方法，给出了系统原理图，单片机部分源代码，从安防的角度分析了实际使用中遇到的问题和给出了解决的方案。实验证明，该系统安全系数高，结构简单，安装方便，在门禁安防方便有很高的实用价值。

【关键词】GSM技术 智能防盗锁

1 GSM智能防盗锁的硬件设计

基于GSM的智能防盗锁由硬件和软件组成。硬件有GSM模块，TTS语音模块，单片机控制器，电源供电单元，继电器，电磁阀门，电子锁锁具，钥匙锁芯组成。用户手机拨打GSM模块的手机卡号，单片机控制器GSM模块接通来电，并且控制TTS语音模块向用户播音，提示用户输入密码，用户输入密码后，如果密码正确则单片机控制器控制继电器导通给电磁阀门供电开锁。

1.1 下位机整体设计

GSM智能防盗锁的整体设计图1所示。

单片机采用意法半导体的STM8S003F3，GSM通讯模块采用SIMCOM公司的SIM900A模块，通过这两个模块结合TTS语音模块，电源模块，继电器模块，电子锁具组成整个防盗锁系统。

1.2 STM8S003F3单片机控制器

该系统选用STM8S003F3单片机作为主控制器，该单片机由意法半导体公司生产制造，广泛用于工业设备，商用设备，民用产品。单片机内部采用高级STM8内核，具有3级流水线的哈佛结构，8K字节程序存储空间， 640 字节的数据EEPROM，1K字节RAM。

1.3 MP2303电源供电电路

防盗锁采用MP2303为供电芯片，该芯片是美国芯源系统有限公司（MPS）生产，具有4V-28V宽电压输入，用在防盗锁中可以允许客户使用9V-24V的电压输入，比较方便使用。MP2303还具有95%的工作效率，防盗锁需要24小时不间断的通电，高效率的稳压芯片可以很好的节省能源。

1.4 SIM900A模块电路

该系统的GSM无线通讯部分采用SIMCOM公司生产的SIM900A无线通讯模块，该模块可以接收EGSM900和DCS1800频段信号，使用中国移动和中国联通的手机。在睡眠模式下功耗是0.004W，比较合适长期不间断开机工作的应用，支持1.8V、3.3VSIM卡，无论是使用新出的SIM卡还是以前生产的SIM卡设备都可以兼容，方面了客户对手机卡的选择，从而减低了手机卡的消费。该GSM模块广泛引用于工业场合，兼容AT指令集，开发方便，运行稳定可靠.

2 系统软件设计

系统中单片机机的通过串口和SIM900A模块通讯，判断来电和用户的操作，控制继电器开启门锁。

2.1 主程序设计

程序开始会通过启动线启动SIM900A模块，通过检测线检测是否启动完成，等待启动完成后，通过串口发送AT指令匹配波特率，检测SIM卡是否插入，天线是否接触好，是否注册到GSM网络，如果一切正常则进入下一步，如果有异常则返回重新初始化设备。初始化后程序查询是否有来电，如果有来电会进入接听电话的子程序处理，如果没有来电，则检测当前是否已注册到GSM网络，防止设备使用在信号环境不好的地方可以快速处理恢复。程序设置了看门狗防止程序死机，由于板子集成度高，并且板子上集成了射频信号发射和接收，由于射频的干扰程序有可能会出现死机的情况，所以使用看门狗是必要的，在住循环中不断的写入参数到看门狗的寄存器中，如果检测到长时间没有写入，则证明程序进入了死机状态，则返回开始的位置程序初始化。

2.2 接听处理来电子程序

如果单片机检测到有来电，那么就会进入该程序处理，首先发送AT指令给SIM900A模块接通电话，电话接通后单片机驱动TTS语音模块播放语音“请输入密码，并按#号键结束”，提示用户输入密码，对于对设备比较熟悉用户，可以不用听完提示而直接通过手机键盘输入密码，单片机通过AT指令获取用户输入的密码会先停止播放语音，然后核对预先设置好的密码，如果密码正确就驱动继电器从而使门锁打开，如果密码错误则播放語音“密码错误”并且挂断电话。具体流程如图8所示

3 系统调试

经过硬件的设计，PCB制图，设计出了这款GSM防盗，使用示波器测试SIM900A的电压波动，如图所示，符合设计要求。工作电流如图所示，也符合要求，工作功耗外2W，待机功耗外0.005W。电话接通可以正常播放语音，输入密码后可以正常的打开门锁。

4 结语

本文设计了基于GSM的智能防盗锁，该设备采用STM8单片机和SIM900A高性能GSM模块设计。在性能上很好满足了功能的需求，在防盗性能上也比较难破解，要打开门锁需要知道锁内手机号码和开锁的密码，就算是知道了手机号码，通过不断拨打电话尝试密码来破解也不容易，因为当客户输入错误的密码是设备会挂断电话，需要重新拨打电话才可以开锁，也给破解增加了很大时间的成本。该设备可以弥补市场GSM防盗锁的空缺，适合需要手机控制开锁的场合，设备构造简单，价格低廉，有广阔的市场应用前景。

参考文献

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2]陈桂年.增强型8051单片机使用开发技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.

[3]陈黎敏.传感器技术及其应用[M].上海：机械工业出版社，2010.

作者简介

林中华，男，研究生学历。

吕习栋，男，研究生学历。

作者单位

广西师范大学外国语学院 广西壮族自治区桂林市 541004