基于GSM网络新型双向智能保险柜防盗器的设计

许昌学院 王 晔

许昌职业技术学院 马斋爱拜

1.引言

随着社会的发展，普通的机械防盗器和单项防盗器在越来越高明的高科技作案手段下已经显得力不从心。尤其在保险柜防盗领域更为明显，市面上比较常见的保险柜柜类产品中，普通防盗器采用的有：机械类、电子类、刷卡式、指纹类、遥控密码箱等等。

机械类防盗器由于其原理简单，只能延缓被盗时间，因而被盗事情不断。电子类防盗器由于其不能及时的为用户提供异常信息，不能和用户及时互动，执行用户的远程控制命令，仍造成被盗事件不断。并且这类单项防盗器都存在以下致命的缺点：盗窃时仅仅出现声光报警，不能及时把盗窃信息发送与远处的用户，不能让用户采取有效地防措施，及时的阻止盗窃事件的发生。可见，设计一款新型的、安全的保险柜防盗器是势在必行。

2.新型双向智能保险柜防盗器的设计

（1）工作原理介绍

系统由震动传感器、热释电红外传感器、断电检测装置检测信号，并把信号发送与单片机，单片机检测并判断是否为异常信息，若是异常信息，则单片机立即发送指令给TC35I手机通信模块。TC35I借助与GSM网络发送手机短信给用户。用户查看信息。并采取相应措施。用户还可以以编辑短信的形式发送远程指令给防盗器。TC35I接收信息，并送与单片机，单片机提取指令，并按照指令内容控制相应的控制部件，控制部件完成相应的控制动作，比如：步进电机的正转与反转…从而达到保险柜处于不被盗的状态。

（2）硬件电路的设计

①STC89C54单片机最小系统

所谓单片机最小系统就是指在单片机的外部增加尽可能少的元件电路，组成一个让单片机可独立工作的系统，主要包括单片机的振荡电路和复位电路。如图3-1所示，为单片机的最小片系统图。通过XTAL1和XTAL2外接石英晶体振荡器和两只电容构成振荡电路。本设计所需的石英晶体振荡器频率为12MHz左右。复位电路比较简单，只有两种复位方式，即加电复位和手动复位。本设计通过RST引脚外接一只电容、一只电阻和外加电源以及手动复位开关构成单片机的复位电路。如图1所示

②TC35I通信模块简介

TC35I新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，他一般工作在EGSM9OO和GSM18OO双频段，电源范围为直流3.3～4.8V，电流消耗——休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为3OOmA（平均），2.5A峰值；可传输语音和数据信号，功耗在EGSM9OO（4类）和GSM18OO（1类）分别为2W和1W，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，TC35i的数据接口（CMOS电平）通过AT命令可双向传输指令和数据，可选波特率为3OOb/s～115kb/s，自动波特率为1.2kb/s～115kb/s。它支持Text（如123abc）和PDU（如汉字）格式的SMS（Short Message Service，短消息），可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。

TC35I硬件电路的组成：TC35I由供电模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。

TC35I模块有4O个引脚，这些引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。

③传感器的选择

在本设计中，考虑到保险柜一般情况下都是静止的，一旦安装之后就很少变换位置，同时也考虑到盗贼在窃取贵重东西以及重要机密文件时要对保险柜破解密码，或者在不得已的情况下采取非常规的办法，比如：切割保险柜、爆破保险柜等。为此，为了能更快的采取措施，本文主要采用以下几种传感器：振动传感器、热释电红外传感器、主电源检测传感器、机械锁紧限位开关。这样无论怎样盗窃，传感器都能检测到。

④主电源电路设计

电源电路为单片机、传感器和TC35I模块、步进电机提供各自所需的电压。稳定可靠的电源设计是保障TC35I模块正常工作的关键。单片机和传感器的正常供电电压要求为5V，TC35I的供电电压为3.3V～4.8V，推荐值为4.2V，超出此范围后会导致模块关闭，同时供电电流要求最高可达到2.5A，且在峰值电流时压降不能大于4OOmV，这就要求电源的内阻和线路电阻必需小于16OmΩ。为了达到上述供电要求，选用了3A电流输出降压开关型集成稳压芯片LM2576，电源电路如图2所示，输入电压为9V～12V，在此选用12V，一路降压并通过78O5稳压形成5V供单片机和传感器电路，一路由ADJ型LM2576调节成4.2V供TC35I使用。

为了避免用户在使用保险柜期间，突然断电或者主电源电路被人为切断等状况，该设计在主电源电路中外加以12V铅蓄电池，这样，即使主电源断电，报警器还能正常工作一段时间。

⑤电平转换电路

由于TC35模块输入输出的TTL正电平逻辑不是+5V，而是+2.9V，与设计采用的STC54单片机的逻辑电平不太匹配。为保证单片机和TC35I之间通信的准确和可靠性，TC35I和单片机之间通信需要添加电平转换电路。本设计采用MAX232芯片进行电平转换。MAX232芯片是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。

⑥通信控制电路

在通信控制电路中，TC35I起到了关键性的作用，TC35I与单片机的P33引脚，他通过GSM网络对短信息的收发，并将短信息处理给单片机中断，由单片机程序去控制所要实现的功能。

⑦步进电机驱动电路

本设计在机械锁的基础上加装一个电子锁。安装在保险柜内部，由步进电机驱动。电子锁由用户手机发送短信指令开启。这样即便有人打开了机械锁，仍然打不开保险柜。考虑到单片机不能直接驱动步进电机，所以本设计选用UM2OO3驱动芯片直接驱动步进电机。

3.总结

本文阐述了利用GSM网络发送短信的方法、以及相关电路的设计原理，充分利用了系统的硬件和软件资源，实现了各个模块的协调控制，提高了系统的可靠性和通用性。其中GSM短消息平台充分借助于GSM网络的短消息业务实现了短消息远程报警，远程控制、具有投资少、成本低、可靠性高等特点，还具有良好可扩展性和实用价值，符合未来智能安防领域的需求，在家庭、厂房等场所有着较好的应用前景。

[1]张洪润.传感器应用300例[M].北京航空航天大学出版社,2007.

[2]巫传奇,王晓雷.控制电机及其应用[M].电子工业出版社,2007.

[3]史敬灼.步进电机伺服控制技术[M].科学出版社,2008.

[4]Siemens TC35/TC37 Hardware Interface Description Vision 03.10