基于蓝牙的智能防盗系统

基于蓝牙的智能防盗系统摘要本文介绍了一种以TI的MSP430F2132为控制核心的智能防盗系统。主要由控制模块，GSM模块，蓝牙模块以及电源部分组成。使用时将该系统放入贵重物品中且其蓝牙与用户手机蓝牙配对，一旦系统离开用户一定的距离后用户手机会受到系统发来的信息或打过来的电话以达到防盗的效果。本系统具有应用广泛，便携，超低功耗，实用性强，保密性好等优点。关键词：MSP430、GSM、蓝牙、智能、防盗1.引言1.1应用背景在旅行途中或者上街购物的时候人们的钱包、皮包、笔记本等贵重物品总是容易被小偷盗走，而当我们发现时，往往都迟了，报警也很难找到线索挽回损失。而追求原因就是因为我们的钱包等贵重物品不会“说话”，不能主动告诉主人“我被小偷盗走啦！”东西被盗带给我们的损失不仅仅是表面的经济损失，比如有时我们把身份证，驾驶证、银行卡等各种卡也放在钱包里，虽然小偷偷钱包只为了里面的现金，但是一旦失去了身份证等证件，而我们又急于用它，如出国，但补办证件又要较长的时间（如补办身份中一般一个月以上），这就让我们间接获得巨大损失。因此对钱包、皮包等的防盗显得格外重要。但现状是人类在这一方面的防盗免疫几乎为零！21.2设计目的在应用背景中我们已经介绍，钱包、皮包等随身贵重物品很容易被盗，而我们的设计不但能解决此问题，还可以推广到其他诸多防盗场合。让钱包、皮包等贵重物品具有防盗功能，在被盗后立即通知主人，即便没能及时抓到小偷，我们系统可以通过GSM定位确定装有我们的防盗系统的钱包、皮包的去向及实时地理位置。帮助警察快、狠、准的破案。1.3功能描述本系统在一块信用卡大小的PCB板上集成GSM模块、蓝牙模块、MSP430控制模块及电源模块。整体厚度控制在4mm以内（我们的设计样品由于工艺原因大于此厚度），以钱包防盗为例，这样轻巧的系统可以被固化到钱包中。在主人带着内置我们防盗系统的钱包或皮包外出时，只要打开通过一个按键打开系统，系统的蓝牙就会打开，在用主人的手机与之同步，系统会不断的检测自己是不是与主人手机的蓝牙处于同步状态，一旦检测出没处于同步状态，系统就认为自己离开了主人手机蓝牙的搜索范围于是立即启动GSM模块的电话功能，给主人手机打电话，主人一接到自己钱包或皮包打过来的电话马上就会查看自己的钱包是否还在身上或皮包是否还在身边。同时给主人预设的另一个朋友的手机发短信作为双重防护（以防主人手机同时被盗）。我们考虑第一种情况，及钱包被盗而手机未盗且立即收到系统的防盗报警电话，这时钱包或皮包刚被盗，小偷肯定还在身边，主人便很容易找到小偷。第二种情况，主人手机也被盗了，主人没能及时知道何时被盗的，但是只要我们的模块还在工作，我们就可以通过GSM定位确定钱包被小偷带到哪里去了，报警后就可以很容易破案。2.系统方案2.1系统分析本系统主要硬件组成为MSP430F2132单片机,电源芯片TPS61085和TPS78233,西门子GSM通信模块TC35，蓝牙通信模块BH3.MSP430F2132为主控芯片，系统的命令都由其发出；电源芯片TPS61085和TPS78233为系统提供稳定的工作电压；GSM模块TC35负责被盗时系统向主人报警及被盗后定位跟踪；蓝牙通信模块BH3负责与主人手机实时保持联系，“告诉”单片机当前的安全环境（是否被盗）。32.2选用TI器件的依据，选型理由，所选TI器件详细介绍2.2.1处理器选用TI的MSP430F21321.MSP430相比于51单片机系列，MSP430普遍具有超低功耗，强大的处理能力、稳定的工作系统、高性能的模拟技术及片上处理模块等特点。2.MSP430F2132相比其他MSP430系列单片机，其功耗明显降低，超低功耗使其在电池供电、便携式设备的应用中具有非常优越的表现。而且其唤醒速度显著提高，使系统真正达到节能高效。3.MSP430F2132体积小，引脚少，但几乎每一个引脚在系统中都有使用，使芯片实现其价值的最大化，同时也相应的降低了成本。2.2.2系统供电电源芯片TPS61085和TPS78233本系统设计采用锂电池便携供电，升压芯片TPS61085用于将锂电池电压3.7V升至4.2V为GSM模块供电。TPS61085具有开关频率高，输出电流大等优点，整体性价比高。广泛应用于手持设备等。TPS78233用于产生3.3V电压，是TI的一款专门由电池供电的单路固定输出LDO,静态电流低，工作温度范围广，输出电压精度高，功耗低，是理想的微处理器供电芯片，是TI专门为MSP430系列设计的一款供电芯片。2.2.3SIM卡ESD保护芯片TPD3F303TPD3F303是一款用于SIM卡接口的三通道集成型EMI滤波器。该器件集成了一个VCC箝位，用于在VCC线路上提供系统级的ESD保护。专为抑制那些容易遭受电磁干扰的系统中的EMI/RFI噪声而设计。43.系统硬件设计3.1系统框图3.2不同功能单元之间的接口设计3.2.1电源供电模块本系统体积小，为满足轻巧、便携的要求，本设计采用锂电池供电。因为GSM模块理想供电电压为4.2V，而锂电池电压一般为3.7V，因此采用TI的TPS61085升压芯片将电压升至4.2V为GSM供电。同时用TI的LDO芯片TPS78233将电压降至3.3V为MSP430F2132单片机及蓝牙模块供电。本模块还有电源电压检测电路，一旦电池电压低至一设定值后将5由单片机的AD输入并发出处理命令使系统发短信通知用户及时充电。3.2.2GSM模块1.GSM:本系统设计采用GSM模块来实现远程通讯与实时监测，GSM无线通讯模块选用TC35。TC35是Siemeils公司推出的新-代无线通信GSM模块。TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。GSM和单片机通过UART串口直接相连。TC35模块的工作电压为3.3—5.5V,电源容量要求2A，在实践中发现，电源容量偏小或电源纹波过大，都会使TC35工作不稳定。2.SIM卡接口电路:SIM卡电源电压由模块内部可控LDO提供，支持1.8V和3V的SIM卡，TC35的CCGND与SIM卡的GND直接相连，同时通过一个电容与电源地相连减小干扰。为了抑制静电对SIM卡的干扰及保护系统电路，采用TI专门为SIM设计的ESD器件TPD3F303。3.2.3蓝牙模块蓝牙主要用于短距离的数据无线传输领域。本设计系统采用的蓝牙模块是BH3。系统启动后，用户手机蓝牙与系统蓝牙进行配对，配对成功后一直保持，系统处于待机状态，一旦系统远离用户手机一定的距离后，蓝牙断开，同时向单片机反馈信息，经单片机处理信号后向用户发短信报警。64.系统软件设计上电MSP430初始化(ADC,uart)电池电量检测（adc）电量大于10%?初始化GSM模块TC35初始化蓝牙模块BH3是初始化成功？蓝牙信号扫描面已与预定蓝牙配对？否是是进入防盗状态蓝牙处于配对中？是进入被盗状态否MSP430通过uart控制GSM给主人打电话、给第二个预设号码发短信启动GSM模块电量大于10%?关机否待机（GSM,蓝牙开）电池电量检测（adc）否否75.评测与结论系统测试:电源电压测试：将锂电池安装好后，打开总开关，从电池端开始，用万用表检测各端电压。电池电压经TPS61085芯片升压后输出电压由贴片电位器调节至4.2V。在经过TPS78233芯片降压稳压为3.3V。通过示波器测量各端供电电压误差很小、电压纹波较小，达到供电要求。GSM通讯功能测试：检测GSM模块供电电压为4.2V，短按启动电路的贴片按键1秒后松开，观察LED灯闪烁状态，LED灯从600ms亮、600ms灭到75ms亮、3s灭表示GSM模块联网成功。查看已设定的用户手机是否收到启动成功的短信通知。同时通过手机发送AT命令可以修改指定目标用户的手机号码，蓝牙设备名称以及蓝牙配对密码等。蓝牙配对测试：打开用户手机蓝牙并搜索蓝牙设备，搜到后输入设定的密码进行配对，同样观察LED灯的闪烁状态判断是否配对成功。配对成功后系统正式进入防盗状态，将用户手机与系统模块的距离逐渐拉大，达到一定距离后蓝牙通讯断开，同时由单片机向GSM模块发出命令使其向指定用户拨打电话。经测试后，本设计系统基本达标，可以达到预期的防盗效果。性价比评估：电路简单：在电路设计方案论证过程中，在能够完成预期防盗功能的基础上，我们尽量使电路简单以降低整体成本。处理器使用MSP430F2132仅28个引脚，但几乎每一个引脚都用到，各尽其能。不但减小了模块体积，还不造成引脚的浪费。体积小：本系统整体体积为一张信用卡大小。在设计的时候为了缩小体积，达到便携的效果，几乎所有元器件都使用贴片器件，电阻电容为0603封装。低功耗：由于系统使用电池供电，所以功耗问题成为设计的关键。硬件方面，我们选用超低功耗的MSP430F2132处理器及TPS61085和TPS78233两款高效率，低功耗电源芯片；软件方面，系统处于防盗状态时，各模块处于睡眠状态，只要蓝牙断开或电源检测不足后系统才开始进入工作状态。结论:本系统在硬件设计及软件设计上都符合要求，成本低（可控制在120元人命币以内）体积小、功耗小，且实际测试防盗能力强悍，因此运用前景可观。