应用GPS和GSM的智能防盗报警系统

≤》　Ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　应用ＧＰＳ和ＧＳＭ的智能防盗报警系统　汪子朝，叶建芳　（东华大学信息、科学与技术学阮，上海２０１　６２０）　摘要：运用ＧＳＭ和ＧＰＳ技术，开发了基于ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８Ｓ２单片机控制器的物品安全报警系统　、　通过上位机设置物品放置的原始位置，当物品被移动的距离超过１０　ｍ时，将向设定的手机号码发送　短信（短信内容可由物主自由设置）并报警，同时定时向该手机发送该物品的位置信息　、物主也可随　时发送特定命令的短信给系统，系统就会返回物品的位置信息　、物主通过发送带密码的短信到系统　的ＳＪＭ卡号，表明是自己移动的物品，从而减少错误报警，节约短信费用　关键词：ＧＰＳ；ＧＳＭ通信；安全报警系统　中图分类号：ＴＮ９２９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—７７２０（２０ｌ３）０８—００８２—０３　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｌａｒｍ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　Ｏ１３　Ｇ　ＰＳ　ａｎｄ　ＧＳＭ　Ｗａｎｇ　Ｚｉｚｈａｏ，Ｙｅ　Ｊｉａｎｆａｎｇ　（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｄｏｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０　１　６２０，Ｃｌｉｆｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｗｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｌａｒｍ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧＰＳ　ａｎｄ　ＧＳＭ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｋｎｏｗ　ｔｈｅ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｔｅｍｓ，ｌｉｋｅ　ｃａｒ，ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｉｔｅｍ　ｉｓ　ｓｔｏｌｅｎ　ｔｅｎ　ｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｌｌ　ｓｅｎｄ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｈｍｇｉｔｕｄｅ．１ａｔｉｔｕｄｅ　ａｈｉｔｕｄｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｃｅｌｌｐｈｏｎｅ　ｂｙ　ＧＳＭ．Ｔｈｅ　ｍｅｓｓａｇｅ　ａｌｓｏ　ｃａｎ　ｂｅ　ｓｅｔ　ｂｙ　ｔｉｌｅ　ＯＷｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｏｗｅｒ　ｃ，ａｎ　ｓｅｎｄ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｎｌｅｓｓａｇｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ｋｎｏｗ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｔｅｍ　ｗｈｅｎｅｖｅｒ　ａｎｄ　ｗｈｅｒｅｖｅｒ．Ｔｈｅ　ｏｗｅｒ（：ａｎ　ｓｅｎｄ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓ、　ｓｔｅｌｎ　ｗｈｅｎ　ｈｉｍｓｅｌｔ　ｌｎｏｖｅ　ｔｈｅ　ｉｔｅｍ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｏｎ’ｔ　ｓｅｎｄ　ｍｅｓｓａｇｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＧＰＳ；ＧＳＭ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｌａｒｍ　ｓｙｓｔｅｍ　贵重物品安全问题一直是困扰人们的～个难题。人　们外出时总是担心家里重要物品是否丢失，尽管远程视　频监控技术日益成熟，但是针对控制器的要求很高、视频　传输速度慢、成本高等问题还是让人望而却步。基于远　程视频监控技术，只能知道物品丢失了，但物品究竟去　隔一定的时间向物主于机发送物品当前位置的坐标，为　追旧物品提供引导，物主　可通过发送特定的信息，排　除其移动物品所引发的报警。　２系统设计　该监控系统的设汁包括硬件和软件阴部分。硬件部　了何方？又该如何寻找？本文运用ＧＰＳ和ＧＳＭ技术完成　了基于ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８Ｓ２单片机控制器的物品安全报警系　统的开发。该系统可在贵重物品移动超出一定范围时发　分由电源、ＧＰＳ模块、ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８Ｓ２单片机、ＴＣ３５模块　构成。图ｌ给出了系统硬件部分的结构榧图，（；ＰＳ负责　接收物品位置信息，单片机负责将ＧＰＳ信息解码与计‘　出警告，并能监控贵重物品的行踪，为贵重物品的安拿　监控提供了一种便捷可靠的解决方案。　算，进而控制整个系统，ＴＣ３５负责将各种信息发送剑ｒ１　标手机．．　Ｖ直流电输入　５　Ｖ转３．３　Ｖ降压电路　１系统目标　初次记录物品（汽车、保险箱等）所在地点的地理位　置，包括经度、纬度和海拔高度。物品的坐标由ＧＰＳ模　块提供，以此经度、纬度和海拔高度作为物品的基坐标，　并将此坐标通过上位饥软件存储，当物品的位置发生移　ＧＰＳ　ＳＴＣＩ动时，控制器将计算移动的距离，距离超过某一设定值　（例如１０　Ｉｌ１）时，通过ＧＳＭ模块向物主发送短信，并且每　８２　２Ｃ５Ａ０８Ｓ２￣ＵＡ），『ｆ　７ｉＺ；　；ｆ　　Ｌ　图ｌ系统结构框　《微型机与应用》２０１３年第３２卷第８期　Ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　５１单片机作为核心来控制ＧＰＳ和ＧＳＭ模块。ＧＰＳ　接收到的经度、纬度等地理信息通过串口传输到５１单　片机，物品最初的地理信息经ＧＰＳ接收、上位机软件设　置作为参照信息存储到单片机的Ｆｌａｓｈ中，同时上位机　将目标手机号码、要发送的短信内容发送给单片机进行　存储，单片机将每次接收到的地理信息解码，与参照地　理信息对比算出距离，两者相差１０　ｍ时，则单片机通过　另外一个串口向ＧＳＭ模块发送ＡＴ指令，向目标手机发　送信息，通知安保人员物品位置被移动，并且将当前物　品的准确位置信息发送给安保人员；安保人员也可以通　过发送特定的字符命令，随时获得物品所在地的地理信　息。ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８Ｓ２作为本系统的控制器，具有两个串口　分别与ＧＰＳ、ＧＳＭ通信，芯片ＡＭＳ１１１７将５　Ｖ直流电压　转换为３．３　Ｖ为ＧＰＳ模块供电。芯片ＬＭ２９４１Ｓ将５　Ｖ直　流电压转换为４．２　Ｖ为ＧＳＭ和单片机模块供电。　３　ＧＰＳ通信的实现　ＧＰＳ模块在系统中用来接收物品的地理信息，将这　些信息传送给单片机控制器，方便单片机做计算处理…。　采用台湾鼎新科技的ｒｏｙａｈｅｋ　ＬＥ３５７１作为ＧＰＳ模块，该　模块以ＳＩＲＦ３为主芯片。　模块的引脚４和引脚５是标准的１丫ｒＬ接口，可以直　接连接到单片机的ＵＡＲＴ，将ＧＰＳ信息输出到单片机。单　片机对这些信息进行运算处理，再通过ＧＳＭ系统将相关　信息发送到指定的手机。模块输出信息数据每行开头都　是以字符‘￥’作为起始标记，接着是信息类型，最后是　数据，之间以逗号分隔开。一行完整的数据为：￥ＧＰＲＭＣ，　０８０６５５．００，Ａ，４５４６．４０８９１，Ｎ，１２６３９．６５６４１，Ｅ，１．０４５，３２８．４２，　１７０８０９…Ａ＊６０。这一串字符中４５４６．４０８９１是经度，　１２６３９．６５６４１是纬度。物品被移动的距离计算原理是：设　第一点Ａ的经纬度为ｆＬｏｎＡ，ＬａｔＡ），第二点Ｂ的经纬度　为（ＬｏｎＢ，ＬａｔＢ），按照０。经线的基准，东经度取正值（Ｌｏｎ．＝ｒ　一队队　趴　一Ｔ　Ｔ　Ｔ　Ｔ　Ｔ　Ｄ　Ｄ　Ｄ　Ｄ　Ｄ　　ｇｉｔｕｄｅ），西经取经度负值（一Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ），北纬取９０一纬度值　（９０－Ｌａｔｉｔｕｄｅ），南纬取９０＋纬度值（９０＋Ｌａｔｉｔｕｄｅ），经过上述　处理后两点的经纬度被记为（ＭＬｏｎＡ，ＭＬａｔＡ）和（ＭＬｏｎＢ，　ＭＬａｔＢ）。根据三角公式，可计算得到Ａ、Ｂ两点的距离：　Ｃ＝ｓｉｎ（ＭＬａｔＡ）ｘｓｉｎ（ＭＬａｔＢ）ｘｃｏｓ（ＭＬｏｎＡ－ＭＬｏｎＢ）＋　ｃｏｓ（ＭＬａｔＡ）ＸＣＯＳ（ＭＬａｔＢ）　距离：ＲＸａｒｃｃｏｓｆＣ）×Ｐｉ／１８０　ｆ１１　ＧＰＳ将地理信息通过ＵＡＲＴ传送给单片机，单片机　根据式（１）计算得到Ａ、Ｂ两点的距离，并将计算结果通　过单片机的ＵＡＲＴ口传送给ＧＳＭ模块，最后将物品移　动距离的信息发送给目标手机。　４　ＧＳＭ在系统中的应用　ＧＳＭ模块ＴＣ３５在系统中接收单片机发送的相关命　令，将需要发送的短信内容发送到指定的手机［３１。ＴＣ３５　可工作在双频（９００／１８００），电源范围为直流３．３～４．８　Ｖ，　电流消耗在休眠状态时为３．５　ｍＡ，空闲状态时为２５　ｍＡ，　《微型机与应用》２０１３年第３２卷第８期　发射状态时为３００　ｍＡ（平均），峰值２．５　Ａ；可传输语音和　数据信号，功耗在ＥＧＳＭ９００（４类）和ＧＳＭ１８００（１类）分别　为２　Ｗ和１　Ｗ，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卡电压为３　Ｖ／１．８　Ｖ，带有ＴＴＬ　电平输入输出，可选波特率为３００　ｂ／ｓ～１１５　ｋｂ／ｓ，自动波　特率为１．２　ｋｂ／ｓ￣１１５　ｋｂ／ｓ。它支持Ｔｅｘｔ和ＰＤＵ格式的短　消息ＳＭＳ（Ｓｈｏｒｔ　Ｍｅｓｓａｇｅ　Ｓｅｒｖｉｃｅ），可通过ＡＴ命令或关断　信号实现重启和故障恢复。可直接连接到单片机串口，　通过串口向ＴＣ３５发送命令就可以实现打电话和发短信　的功能。ＴＣ３５通常的外围电路设计如图２所示，管脚　１～５是电源引脚，接４．２　Ｖ电压；６—１０脚接地；１５脚是　启动引脚，此引脚保持５０　ｍｓ低电平触发，就可启动　ＴＣ３５；１８脚和ｌ９脚是ＵＡＲＴ，用来与ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８Ｓ２单　ＴＣ３５　Ｖ　ＧＮＤ　１１　ＰＯＷＥＲ　１２　ＰＯＷＥＲ　ｖＤＤ　ＢＡＴ　ＴＥＭＰ　ＧＴ　１５　ＩＧＴ　１６　ＤＳＲ０　Ｒ１　１７　ＲＩＮＧ０　ＧＳＭＲＸＤ　—　ＲＸＤ０　面　ＴｘＤｏ　１　ｋｎ　０Ｊ２ＣＴＳ０　ＲＴｓ０　ＤＴＲ０　ＧＮＤ　ＤＣＤｏ　ＬｃｃＩＮ　ｃｃＩＮ　Ｒ３　３　ｎ　ｃｃ　ｃｃ１０　ＣＣＩＯ　ｃＣＣＬＫ　２＿７　ＪＣＣＣＬＫ　ＣＣＧＮＤｃｃｖｃｃ　ｓＪ２　２９　ｃｃＧＮＤ　ＣＣＶＣＣ　—０Ｊ３ＶＤＤＬＰ　ＥＭＥＧＲＯＦＦ　ＳＹＮＣ　３．＿￣２ｊＳＹＮｃ　３ＪＥＰＰ　ＧＮＤ　ＥＰＮ２　５３ｌＥＰＰ１　Ｅ　ＰＮ１　３７＿　ＪＭＩＣＰ１　８３９３ＪＪＭＩＭＩＣｃＮ１Ｐ２　　４０　ＭＩＣＮ２　图２　ＴＣ３５外围电路　欢迎网上投稿ｗｗｗ．ｐｃａｃｈｉｎａ．ｃｏｍ　８３　Ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　图３软件流程框图　片机通信，实现短信的发送；２４～２９脚用来连接ＳＩＭ卡；　３２脚是ＧＳＭ信号指示灯，当ＧＳＭ搜索网络成功，３２脚输　出高电平，点亮ＬＥＤ。单片机通过ＡＴ指令与ＴＣ３５通信。　送文本短信息和接收短信息。而对于发送和接收中文或　中英文混合的短信息必须采用ＰＤＵ模式，根据ＧＳＭ的　定义，只要软件卜按照ＰＤＵ格式解读或编写相应的数　据格式即可接收或发送短消息。ＰＤＵ格式的收发最多为　７Ｏ个汉字宁符，中文字符按照ＵＮＩＣＯＤＥ进行编码。　ＧＳＭ和ＧＰＳ的快速发展和日趋成熟，为本监控手Ｋ　警系统的开发提供ｒ有力的技术支持　、该系统体积为　９０　ＲｉｍＸ６０　ｍｍｘ２０　ｎｌ１］￣ｌ，价格便宜，使刷方便　、测试结果表　明，监控距离为】００　ｍ时，在ＧＳＭ信号正常的情况｜卜，　响应时间不足ｌ　ｍｉｎ，误报率＜ｌ％　能够实脱物品安全的　实时监控，人们将不再担心外出时重要物晶遗失，具有　很好的市场前景。　参考文献　【１］郭良金．ＧＰＳ卫星定位及若ｆ问题的分析『Ｊ］．中国两部　科技，２Ｏ１０，９（２２）：１０，９２．　５软件设计　软件流程框图如图３所示。本系统的软件设计包含　上位机软件设计和ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８Ｓ２单片机的软件设计，　上位机软件要处理的任务是将初次的定位信息、目标手　机号码、要发送的短信内容发送给单片机，让单片机将　这些信息存储起来，软件上面能显示初次的地理信息。　当上位机软件设置好后，系统即可与ＰＣ断开，单独执　行任务，上位机软件只是在最初的阶段起作用。单片机　软件要实现与ＰＣ、ＧＰＳ、ＴＣ３５的通信，与ＰＣ之问的通信　只有一次，就是最开始设置目标手机号码、短信内容、传　输基座标。与ＧＰＳ通信比较简单，因为ＧＰＳ会每隔Ｉ　Ｓ　自动地向单片机发送地理信息，单片机只需要做好接收　工作、汁算工作。与ＴＣ３５之间的通信关键是如何使用　ＡＴ命令来控制ＴＣ３５。根据ＧＳＭ的定义，短信息的发送　【２］孙德辉，卫革，杨扬．基于ＡＲＭ的ＧＰＲＳ远程数据传输系　统的设计【Ｊ１．自动化技术　膻＿【｝Ｉ＝，２０１０，２９（７）：２６—２８．　【３１何光禹，李太拿．基于　ＦＣ３５　ｉ　ＧＳＭ模块的ＳＭＳ设汁干ｕ』、　和接收模式共有３种：Ｂｌｏｃｋ模式、基于ＡＴ命令的Ｔｅｘｔ　模式和基于ＡＴ命令的ＰＤＵ模式。使用Ｂｌｏｃｋ模式需要　用ｆＪ１．现代电子技术，２０１０，３３（１６）：１５７—１５９，１６３．　（收稿ｎ期：２０１２—１１—２６）　模块生产厂家提供驱动支持，而用于中英文短信息传　送应使用ＰＤＵ模式，只传送英文短信息使用Ｔｅｘｔ模式。　作者简介：　Ｔｅｘｔ模式的短信息发送和接收比较简单，如不需要传送　中文则最好采用Ｔｅｘｔ模式发送和接收短信息。采用Ｔｅｘｔ　模式发送接收短信息的步骤分为初始化ＧＳＭ模块、发　雾　祭　§　汪子朝，男，１９８８年生，倾士，主要研究方　别。　：模　识　叶建劳，女，１９６４年生，硕士，主要研究方向：射频电路　及无线通信。　；　雾　｛　≥　；　；　、≥　≥　．：　（上接第８１页）　［７］杨晓飞，马健霄，仲小飞．公交服务半径及服务水半研究　【Ｊ］．森林工程，２０１１，２７（１）：６１—６４．　（收稿日期：２０１２－１２—１８）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｓｅａｒｅｈ，２００９，１９４（３）：７ｌ１－７２７．　［５】ＨＵＮＳＡＫＥＲ　Ｂ，ＳＡＶＥＩ　ＳＢＥＲＧＨ　Ｍ．Ｅｆｉｃｆｉｅｎｔ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｓｔ—　ｉｎｇ　ｆｏｒ　ｄｉａｌ－ａ—ｒｉｄｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ［Ｊ］．Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　２００２，３０ｆ３）：１６９—１７３．　作者简介：　邓向林，女，１９７９年生，本科，｝｛ＪＪ理研究　，主要研究方　向：智能交通、交通职业教育。　【６１郭雅明，李妮杨，秋萍．公共交通系统优化与推广——以　成郜市公交系统为例ｌＪ］．经营管理者，２０１１（４）：５０．　８４　《微型机与应用》２０ｌ３年第３２卷第８期