一种基于GSM的指纹远程安防系统
2014-02-09范王壮远谭爱群
宋 跃, 范王壮远, 陈 卫, 谭爱群
(1.东莞理工学院 a.电子工程学院； b.图书馆,广东 东莞 523808)
0 引 言
近年来，家居智能化研究发展迅猛，家居防盗产品种类众多，早期多为基于嵌入式技术的视频防盗产品,以MCU作为主控芯片，配以相关模块来实现基本安防功能[1-3]，最近研究则是朝着智能化、远程化、语音交互方向发展[4-5]。本文介绍一种基于指纹技术、热释人体红外与GSM移动网络组合在一起的远程智能安防系统。
1 系统设计
图1中系统由MCU控制部分、指纹电路、GSM电路、热释人体红外电路、液晶显示及键盘、报警等部分组成。
图1 系统框图
选择STC12C5A60S2单片机作为系统的MCU，通过串口1、2分别实现与指纹电路和GSM电路的通信。通过I/0口控制2个人体感应电路，室外人体感应电路用来检测室外是否有人，若有人则系统将给指纹模块发送指纹识别命令，室内人体感应电路用来判断是否有人已进入室内，P2口完成键盘识别。
图2系统工作中定义了一个变量flag_finger_pass，当来者通过指纹仪开锁后，变量flag_finger_pass为1，此时系统将忽略室内人体红外的检测结果；当来者不是通过指纹匹配进去的，则flag_finger_pass为0，系统将启动室内人体红外的检测，若检测到红外输出为高电平即有人已进入，同时室内之前又没有人，系统则将判断为有人非正常进入室内。MCU将给GSM模块发送电话相关AT命令，GSM模块将拨打系统之前设定的电话号码以报警。
图2 系统工作流程
2 硬件设计
指纹电路主要选取TFS_M12(B)二次指纹开发模块，用1∶N的对比方式, 采用的8B命令,设计定时器1为19.2 kb/s波特率发生器，与单片机实现半双工异步串口通信。MCU先发送协议命令给指纹模块，指纹模块接收到命令后则做出相应动作，执行结果通过串口传送给MCU[5-7]。
热释人体红外电路采用DYP-ME003，根据引脚2的电平输出判断是否有人体出现在其区域。当红外探头检测到人体出现时，引脚2输出3.3 V的高电平，否则则输出0 V电平。系统2个人体传感器的输出引脚分别连至MCU的P33和P10，置于门外处的红外用来检测是否有人要进行开锁，若检测到有人，则系统将给指纹模块发送指纹识别命令，来者需将手指放到指纹仪上完成指纹采样与识别[8-11]。
GSM电路主要采用了Simense-TC35模块，利用GSM网络实现给屋主拨打电话以示警讯，系统提供为4.1 V，TC35与单片机串口2通信，采取双232的接法，提高系统工作稳定性。设计独立波特率发生器BRT作为其波特率发生器，通过BRT初值装载实现9600 bps的波特率[9,12-15]。
液晶显示采用12864液晶屏，实现四行显示，每行16个字符。12864的数据/命令选择端(H/L)、读/写选择端(H/L)、使能信号端引脚分别与MCU的P35、P36、P34口连接，数据端口与MCU的P0口连接。
键盘采用4×4，分功能键与数字键，功能键主要设计为如匹配、增加、删除用户，设置电话号、改变密码、密码验证等指纹模块与系统使用安全方面的要求，便于MCU通过按键信息来执行相应动作。
图3 系统硬件图
3 接口软件设计
软件开发工具是KEIL USION3，采用C51语言与汇编混合编程，本软件设计主要包含指纹锁功能部分、外部功能模块与MCU之间的通信。首先MCU先判断变量flag_zhiwen_pass是否为1，若为1则忽略室内红外检测，否则则通过室内红外判断室内是否有人，若有则拨打设定好的电话号报警，同时将flag_zhiwen_pass置1，避免系统一直拨号。 软件流程见图2。
3.1 指纹电路接口
指纹电路与MCU通过串口1实现通信，MCU定时器1设计为波特率发生器，波特率定为19.2 kb，源程序片段如下：
MOV TMOD,#20H；定时器1方式2，C/T=1,GATE-0
MOV TH1,#0FDH
MOV TL1,#0FDH；设计波特率为19200比特
SETB TR1;启动定时器1
SETB SM1
CLR SM0；串口方式2
SETB REN；允许接收
ORL PCON,#80H；波特率加倍
3.2 GSM-TC35接口
GSM-TC35与单片机的通信通过串口2来实现，以BRT独立波特率发生器为波特率发生器，串口2初始化源程序片段为：
Mov brt,#0dch; 设波特率为9600b
Mov s2con,#50h；串口2方式1，允许接收
Mov auxr,#14h；打开BRT，BRTR每一个时钟计数一次
3.3 指纹比对
当系统检测到门外有人则进行指纹匹配开锁，首先是MCU给指纹电路发送指纹匹配命令，由指纹窗提示来者进行指纹匹配，指纹电路在获取来者的指纹信息后通过分析，分析的结果通过串口上传至单片机，1:N指纹比对源程序片段如下：
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) //识别成功，液晶屏上显示“识别成功”并附有该用户在系统中的编号
{ f=0;
lcd_pos(2,0);
while(dis5[f]!=' ')
{ wrdate(dis5[f]);
f++;
}
u[0]=reveive_data[3]/100+0x30;
u[1]=reveive_data[3]%100/10+0x30;
u[2]=reveive_data[3]%10+0x30;
f=0;
lcd_pos(2,4);
for(f=0;f<3;f++)
wrdate(u[f]);
flag_zhiwen_pass=1;
}
if(reveive_data[4]==0x05) //识别失败
{ f=0;
lcd_pos(2,0);
while(dis6[f]!=' ')
{ wrdate(dis6[f]);
f++;
}
}
if(reveive_data[4]==0x08) //采集超时
{ lcd_pos(2,0);
f=0;
while(dis7[f]!=' ')
{ wrdate(dis7[f])
f++;
}
delay_1ms(3000);
}
delay_1ms(20000);
f=0;
lcd_pos(2,0);
while(dis24[f]!=' ')
{ wrdate(dis24[f]);
f++;
}
if(v==1)
blk=0;
else
blk=1;
}
3.4 系统拨打电话指令程序
当有人非法进入时，则给GSM模块发送该命令，实现实时报警。
void AT_CMGS()
{ uchar i,f;
for(f=3;f<14;f++) TC_MDSJ[f]=read(0x0004+f);
for(i=0;i<15;i++)
send_uart(TC_MDSJ[i]); //单片机发送打电话指令及手机号码
send_uart(0X0D);
send_uart(0X0D);
send_uart(0X0A);
}
4 结 语
实验实现了指纹锁的匹配、增加、删除用户，设置电话号、改变密码、密码验证等功能和基于指纹锁、GSM网络的远程报警功能，实验表明该设计可行。但本系统不能与PC通信，可通过修改硬件设计、设计串口接口界面，以发挥PC上位机在线控制功能。
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