基于GSM 通讯的智能门锁报警系统＊

乔鹏，王学军，刘玉振，杨文泽

（山东华宇工学院，山东 德州 253034）

1 引言

门锁作为我们生活中联系最为紧密的物件之一，是我们生活中不可缺少的一份子，是我们人身以及财产安全的保障。由于目前生活压力大时常会出现打开房门会将钥匙遗留在门锁上，如果钥匙被他人拿走或被复制，甚至不法分子趁虚而入，轻则会遭受财产损失，重则会危及生命安全。尤其我国已进入老龄化，60 岁以上的老人近4 亿，他们当中出现“门口反应”的概率最多，其中也包括未成年人，最易忘事。经统计目前随着门锁结构快速发展，不法分子很难乘虚而入，但很大程度上是因为忘记拔掉钥匙而给家庭带来追悔莫及的损失。为了防止忘记拔除钥匙的现象，发明了一种基于GSM的智能报警系统。

2 系统概述

为了解决以上出现忘拔钥匙、增强门锁的安全性以及智能化，设计了一种基于GSM 通讯的智能报警系统。该系统可以与现有的门锁或智能锁一起使用，也可以单独使用。系统电路主要由控制系统和移动通信系统组成。如图-1 所示。控制系统主要由MEGA2560 单片机、转向器、超声波传感器、蜂鸣器、激光反火传感器等组成。GSM 通信系统包括信息的远程传输和信息的变化。主要由GSM 通信模块和人机交互系统组成。其中激光对射传感器主要是检测钥匙的插入和拔出，舵机的作用是作为电子备用锁，舵机和蜂鸣器使不法分子在系统DANGER 模式下禁止强行打开门和拔走钥匙。当我们出行时没有将钥匙从门上拔下来，这时激光对射传感器检测到钥匙遗留在门上并且超声波传感器检测到人没有远离家门，单片机发送信号给蜂鸣器响应提示拔走钥匙，钥匙拔走后该系统关闭。人走后未拔出钥匙该系统启动DANGER 模式这时单片机发送信号给舵机，舵机旋转一定的角度配合机械装置将门和钥匙全部固定在门上，防止不法分子拔走钥匙和打开房门。单片机向GSM 通信模块发送信号，GSM 通信模块向用户手机发送短信，拨打手机提示键不拔出。当用户回来后通过手机给GSM 通讯模块发送短信（其中双方以MD5加密方式进行数据通讯）。单片机通过GSM 接收到信号后所有执行系统回归初始化拔走钥匙即可。当系统处于DANGER模式单片机通过超声波传感器没有检测到门外有人时用户给GSM 发送加密短信执行系统不会工作。

图1 硬件系统整体图

其中人机交互系统为用户更改信息提供了巨大的便利性，通过显示屏显示智能锁系统的工作过程以及更改号码提供可视化操作。

3 硬件的选择

执行系统是在钥匙未拔出时锁门。此时，不能用钥匙打开车门。同时舵机也会相应的通过机械装置将钥匙锁住在锁孔。该系统主要是由MG90s 舵机来替代，mg90s 舵机尺寸是22.6mm*12.1mm*22.5mm 该舵机电压4.5V 时的转速和扭矩分别为0.10sec/60°和1.5Kg cm 很大程度上满足了系统要求。其目的是为了降低整个系统的成本以及提高门锁空间的利用率。

人机交互系统的目的是为了方便用户通过矩阵模块的输入和显示屏的视觉传达更改GSM 模块发送的数据对象。液晶屏采用LCD12864 是带有中文字库的点阵式，它主要由LCD显示屏、控制器、驱动器和偏压产生电路构成，可以配合单片机实现汉字和英文字符的显示。LCD12864 液晶屏模块功耗低、显示的内容丰富等特点，可以很好的满足系统的需求。

系统的环境感知目的是检测人员以及钥匙的插入与拔出。它主要由激光传感器和超声波传感器组成。激光传感器采用M3 激光反火开关。它使用被检测对象对同步回路选择的光束的屏蔽或反射。它的主要工作原理是将输入电流在变送器上转换成光电信号并发出。然后，接收器根据接收光的强度或误差检测目标物体。检测人员一般用的是人体红外感应，但是人体红外检测容易受到温度、光源以及环境的影响应用受到很大的局限性，所以在此使用的是超声波传感器代替人体红外感应。其目的除了降低成本以外可以更好地适用各种环境对于整体系统的可靠性提供了一些保障。

对于通讯模块并没有使用目前常见的wifi 模块，而是选择sim900A 通讯模块与移动终端进行数据通信。如图-2 所示。因为目前市场上的门锁报警大多是通过蓝牙或者ESP8266等一些wifi 模块与手机的APP 连接进行数据通讯，通过手机APP 打开门锁，虽然这种门锁在成本上控制稍微好一些，但是对于GSM 模块来说也存在着很大缺陷。首先，蓝牙模块的传输距离约为10 米，只要两个设备支持蓝牙通信，数据传输就可以在传输距离内以1 Mbps 的速率进行。与其他WiFi模块和GSM 模块相比，时分双工传输方案具有功耗低的最大特点。对于WiFi 模块，WiFi 位于2.4 GHz 频段使用的协议是802.11 标准，大部分802.11 采用2.4 GHz ISM 频段支持高达54 Mbps 的速度，并通过在互联网连接上安装接入点创建，传输距离约为300 英尺。GSM 通讯模块主要由sim900A 代替但是需要电压转换。如图3 所示，GSM 模块相对于以上两者模块的优点传输距离更远几乎不受距离的限制只需要2G网就可以实现数据的传递不受wifi 信号的限制，应用领域广阔以及受制于环境的影响较小。作为数据信息的传输，是系统的最佳选择。

图2 SIM900A 功能图

图3 5V-2.8v 电平转换

4 系统软件设计

根据系统的要求必须准确的检测钥匙的插入、信息的及时发送、以及机械装置的启动保证钥匙不被拿走，门不被打开。然后以GSM 通讯模块作为媒介接收发送信息保证门锁可以被用户打开。系统软件流程图如图4 所示。

5 总结

综上所述该系统的成本控制相比同类产品没有强大的优势，但该系统的安全性和可靠性具有较大的优点，适用于各种工作环境，更好地解决出门忘拔钥匙现象。测试结果以及实际应用表明该系统已经成熟，能够准确的实现报警功能，从而解决了钥匙遗留在锁上被不法分子利用，避免财产遭受损失和危及生命安全。