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汽车防盗报警器的设计与研究

更新时间 2011-4-29 11:24:34 点击数:

 汽车防盗报警器的设计与研究
贾宝惠 田正平
(中国民航大学航空工程学院 天津 300300)
摘 要:随着汽车数量的增多,车辆被盗被劫持的现象屡见不鲜,给社会带来极大的不安定因素,这已经成为一个严
重的社会问题,如何很好的解决这一问题,成为困扰用户的一大难题。介绍了一种基于单片机STC89C58RD+的汽车防盗报警系统,详细阐述了系统的硬件结构,给出了系统的主要软件设计流程。该系统采用GPS定位,通过手机报警,达到防盗和防劫持的效果。同时,系统还具有低成本、操作简单、使用方便和可靠性高的特点,具有良好的市场推广应用价值。
关键词:手机报警;防盗;防劫持
中图分类号:TP33  文献标识码:A
       随着人们生活水平的不断提高,汽车已逐步成为人们生活中不可缺少的交通工具,汽车防盗问题已成为人们普遍关注的问题之一。随着移动通信技术和GPS[1-4]技术的迅猛发展,利用移动通信技术和GPS技术相结合实现远程控制,有着越来越广阔的理论和实践方面的研究价值。本文就是充分利用了移动通信技术和GPS全球卫星定位系统,设计了一种汽车防盗报警器,它区别与一般报警系统[5-7]的最大优点在于它能实现实时双向通信和不受地域范围方面的限制,实现对车辆的实时定位、防盗报警与远程监控[8]。
    1 系统组成及主要功能
    系统主要由5个模块组成为GPS模块为采集地理位置信息和时间信息;SIM300手机模块:发送报警短信及拨打电话报警;控制模块:主要负责信息的接收、分析、判断和处理;
    电源模块:为系统提供工作电压;“防盗”模块:进入或退出防盗模式以及启动劫持报警。系统原理框图如图1所示。
    系统实现的主要功能:1)系统在防盗模式下,一旦车载偏离原停车位一定距离,系统能自动触发报警,以手机短信和电话呼叫的方式向车主及其亲友报警;2)当遇到歹徒劫持车辆时,随时可以启动劫持报警,以手机短信息和电话的方式向车主的亲友发送报警信息;3)当系统进入报警状态后,“防盗”键将失去控制能力,必须执行特定的操作才能解除报警状态。
    2 系统硬件电路的实现
    系统的硬件电路部分主要包括:GPS模块、SIM300手机模块、电源模块、控制模块等。
    2.1 GPS模块
    图2为GPS卫星定位示意图。GPS全球定位系统可提供实时的三维位置、三维速度和高精度的时间信息,具有精度高、速度快、成本低的显著优势,已成为目前世界上应用最广泛、实用性最强的全球精密授时、测距、导航、定位系统[9-10]。
    目前,有很多厂商都能提供GPS OEM板产品,如SiRF、Conexant、Sychip、GARMIN、U-blox等公司。其中U-blox公司是世界上最著名、深受用户信赖的专业GPS厂家,在GPS的定位、导航领域一直走在世界最前列。在提供各种类型的GPS成品的同时,还提供一系列最经典的GPS OEM板产品。
    由于U-blox OEM板的定位速度快、工作稳定、耐电压冲击和高抗干扰性,因而本系统采用了U-blox板。
    2.2 SIM300手机模块
    SIM300是支持GSM/GPRS 900/1 800/1 900 MHz三频的低功耗模块,可以提供高质量语音通信服务和GPRS Class 10的高速数据传输服务。2.85 mm厚度的超薄设计可以为更多手持设备的应用提供解决方案。综合考虑运营费用和实现的难易程度等因素,选择SIM300手机模块,采用短信业务进行定位信息的传送,可以实现短信报警和电话报警同时进行,互不冲突。如图3所示GSM工作流程。
    图3 GSM模块工作流程
    2.3 电源模块以LM2576稳压器为核心元器件既可实现固定输出电压3.3 V、5 V、12 V、15 V,又可得到输出可调的电压。
    其电源模块具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力,可以驱动3 A的负载,有着优异的线性和负载调整能力,有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。因此本系统采用LM2576稳压器。如图4所示电源模块电路。图5所示为电源调试实物图。
    2.4 控制模块
    控制模块是本系统的主要组成部分,本研究选用了STC89系列中的单片机[11]STC89C58RD+作为核心控制芯片。该单片机不仅运行速度快、性价比高,而且其内部电源供电系统、I/O口、时钟电路、复位电路、看门狗电路等均经过特殊处理,具有超强抗干扰、抗静电功能[12]。由于SIM300手机模块和GPS模块共用1个串口,因此采用继电器分时控制模块[13]。
    3 系统软件设计
    3.1 系统控制部分软件设计整个系统软件采用结构化和模块化设计方法。整系统采用C语言进行开发,共分为5个模块,即设备初化模块、防盗与劫持模式的进入和退出模块、GPS位置据采集调整和转化模块、车载是否被盗判断模块、SIM3短信与电话报警模块。每个模块都具有一定的功能,其有的模块还包含一些子模块,既相互独立又相互联系。
    于GPS模块、SIM300模块共用单片机系统的一个串口,以该串口必须分时复用,采用按键触发中断。以下给出片机引脚分配情况。
    sbit p11=P1^1;//往SIM300发短信sbit p10=P1^0;//报警过程指示灯sbit p12=P1^2;//控制GPS的发送sbit p13=P1^3;//开启SIM300sbit p14=P1^4;//查询SIM300工作状态sbit p15=P1^5;//防盗蜂鸣器sbit p16=P1^6;//采样过程指示灯sbit p17=P1^7;//比较过程指示灯sbit p32=P3^2;//防盗与防劫持模式选择引脚软件设计流程图如图6所示[14]。
    3.2 SIM300手机模块发送短信部分程序设计单片机通过对SIM300模块发送AT指令实现发短信的功能,SIM300模块支持标准的AT命令集,每个指令以AT+开头,以回车结尾。每一次发送或接收的字节有严格的规定,PDU模式编码的短消息不仅可以发送英文短消息,也可以发送中文短消息,目前被普遍采用。根据协议要求将各条AT指令以数组形式发送给模块,即可实现发短信的功能[15-16]。程序设计数组流程图如图7所示。
    3.3 判断车辆位置程序设计
    首先用串口调试助手对系统进行初始化。若短按盗”键,系统点亮绿色“采样”指示灯,采样5次GPS定据,求取平均值得到车辆的停车位置。5 s左右,采样结采样指示灯灭,“比较”指示灯被点亮。单片机判断车位置是否变化。若单片机偶尔几次检测到车辆离开原位一定距离,并不报警,认为是GPS随机误差造成的现除非单片机连续10次检测到车辆偏离原停车位一定距触发报警装置。当报警器处于防盗模式时,报警器在位置时不报警;报警器移动一定距离后,自动触发报置;不定时触发劫持报警,测试系统工作稳定性。
    4 设计结果分析
    4.1 系统调试采用Keil Vision 3软件和最小单片机系统仿真。
    报警状态后,先向车主及其亲友发送一条车载的位置前时间的报警短信,每隔一段时间,车主和其亲友都将报警短信息并

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