司敏

【摘要】汽車已成為人們生活中不可或缺的一部分，隨著購買車輛的用戶越來越多，汽車盜竊犯罪、酒駕等安全問題走入人們的視線。車輛防盜以及監(jiān)控報警產(chǎn)品已必不可少。本設(shè)計通過單片機和GSM模塊，借助可靠、成熟、安全的GSM移動網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，用直觀的短消息或電話形式直接將報警地點情況和汽車內(nèi)部環(huán)境反應(yīng)到我們手機上，并對駕駛員安全起到有效提醒，從而起到防護和監(jiān)督作用。

【關(guān)鍵詞】單片機；GSM；防盜報警；短消息

一、引言

目前，車載信息系統(tǒng)逐漸成為融合先進的電子、計算機、通信技術(shù)的智能交通系統(tǒng)（ITS）中必不可少的部分。車載信息系統(tǒng)在統(tǒng)一的硬件平臺上集成了汽車儀表、防盜監(jiān)控、自動導(dǎo)航、媒體播放、瀏覽網(wǎng)絡(luò)等多種信息服務(wù)，與車內(nèi)多個部件的單獨開發(fā)集成相比，節(jié)省了材料成本及通信成本，有利于汽車信息的數(shù)字化，也有利于提高整車性價比。汽車監(jiān)控系統(tǒng)，是車載信息系統(tǒng)的一個重要組成部分，為汽車的防盜提供重要的保障。

汽車監(jiān)控器原理上主要分為如下三類：短程監(jiān)控、無線遠程監(jiān)控和GPS定位監(jiān)控。常用的近距離聲音監(jiān)控器一般通過振動傳感器感知被保護物體（如汽車或保險箱）的異常振動，然后驅(qū)動大功率聲音報警。該監(jiān)控方式缺點是監(jiān)控距離短、對環(huán)境產(chǎn)生噪音污染、誤報率高、監(jiān)控器易被拆卸或遭破壞。普通無線監(jiān)控器則是利用專有的無線電頻率進行信息的監(jiān)控，具有傳輸距離短、易受障礙物干擾等缺點。GPS定位報警器利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)、航天技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù).實現(xiàn)汽車與車主的實時信息反饋，也具有存在“盲區(qū)”，費用較高等缺陷。GSM是目前基于時分多址技術(shù)的移動通信體制中較為成熟、完善、應(yīng)用廣泛的一種系統(tǒng)。CSM系統(tǒng)集中了現(xiàn)代信源編碼技術(shù)、信道編碼、均衡技術(shù)、數(shù)字調(diào)制技術(shù)、話音編碼技術(shù)以及慢調(diào)頻技術(shù)，同時在系統(tǒng)中引入了大量計算機控制和管理。因而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性、安全性和可靠性。為此，設(shè)計了一款基于單片機的GSM遠程監(jiān)控系統(tǒng)。它以GSM網(wǎng)絡(luò)作為通信載體，以AT89C52作為基本硬件平臺，實現(xiàn)汽車狀態(tài)的自動監(jiān)測與及時控制。

二、系統(tǒng)分析

基于GSM汽車監(jiān)控系統(tǒng)是一種新型的汽車監(jiān)控系統(tǒng)，內(nèi)部嵌入了專用通信模塊。工作原理：當(dāng)傳感器檢測到車門開啟或是發(fā)動機開啟信號，汽車內(nèi)部溫度和濕度超過預(yù)定值時，單片機p3.7口輸出高低電平間隔1s得脈沖信號，以AT命令的形式發(fā)送給無線通信模塊，無線通信模塊將報警信號以短信的方式發(fā)送到預(yù)定的車主手機中。利用GSM網(wǎng)絡(luò)，可以將報警信息傳送到移動通訊覆蓋的任何地方，克服了現(xiàn)有技術(shù)報警信號傳送距離有限和噪音污染的缺陷。

圖1 遠程監(jiān)控硬件結(jié)構(gòu)示意圖

三、單片機簡介

單片機又稱單片機微控制器，它試講中央處理器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）輸入/輸出端口等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機稱為單片機微型計算機（single chip microcomputer），簡稱單片機。

一塊單片機就是一臺電腦。具有以下幾方面特點：

（1）具有優(yōu)異的性能價格比，單片機盡可能地把應(yīng)用所需的存儲器，各種功能的I/O接口集成在一塊芯片內(nèi)，因其性能很高，價格相對廉價，因而性價比很高。

（2）集成度高，體積小，可靠性高，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了芯片之間的連接，大大提高了單片機可靠性與抗干擾能力，其體積小，對強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。

（3）控制功能強，它非常適合專門的控制用途。

（4）低電壓，低功耗。

四、GSM模塊

1.GSM Modem介紹

GSM Modem是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。GSM模塊具有發(fā)送SMS信息、語音通話、GRRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)然贕SM移動網(wǎng)絡(luò)進行通信的所有基本功能。

2.GSM Modem的主要功能

GSM具有收發(fā)信息、借助短信實現(xiàn)小批量數(shù)據(jù)傳輸、語音通話（GSM電話）、無線上網(wǎng)等功能。

3.GSM的AT指令

用戶通過AT指令實現(xiàn)呼叫控制、短信息SMS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)、傳真等方面的控制。

（1）撥打任意號碼：ATD

例如：撥打18949166173

在指令區(qū)輸入“AT+COLP=1”，再按enter鍵后點擊“手動發(fā)送”指令功能；撥號成功后直接顯示。

（2）發(fā)送短信

先輸入AT+CMGS=1再按ENTER 鍵后選擇手動發(fā)送功能，回復(fù)OK，再輸入AT+CMGS=18949166173按enter鍵后點手動發(fā)送功能想輸入號碼發(fā)送短信。

五、硬件設(shè)計

基于單片機的GSM遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要AT89C52單片機、TC35i通信模塊、SIM卡模塊、傳感器、控制器、電源系統(tǒng)等部分組成。

1.紅外傳感器

對于防盜傳感器，采用主動式紅外對射傳感器，它相對于傳統(tǒng)的被動式熱釋紅外傳感器用以下優(yōu)點：

（1）主動式對射紅外線傳感器安裝在車門窗位置，采用多光束綜合判斷，當(dāng)有一定體積障礙物阻擋時才能觸發(fā)極大降低了傳感器的誤報。

（2）安裝在車門窗位置，給用戶提供了極大的夜間防護可能。

2.酒精濃度檢測器

新型的半導(dǎo)體酒精檢測儀，CA2000是一種高可靠、高精度、呼吸式酒精檢測儀。它的核心部件采用新型高科技微變氧化物半導(dǎo)體，可以準(zhǔn)確探測氣體酒精含量，且不受煙味、可樂、咖啡等非酒精類氣體的干擾。CA2000小巧輕便，操作簡單，是汽車安裝的最佳選擇。

3.溫濕度檢測器

采用管道式數(shù)字溫濕度傳感器SHT11元件組合，保證全量程模擬量輸出線性好，全量程精度高、穩(wěn)定性能強、一致性好、使用壽命長、遠距離傳輸不失真、響應(yīng)速度快、濕度測試具備溫度補償，溫濕度信號同步采樣等。

六、軟件設(shè)計

遠程監(jiān)控系統(tǒng)在單片機AT89C52平臺下，利用C語言進行開發(fā)。遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要分為如下模塊：

（1）無線通信模塊主要負(fù)責(zé)通信短信的發(fā)送與接收。短信的收發(fā)是通過向串口發(fā)送AT指令集來實現(xiàn)的。AT指令集是GSM模塊與嵌入式計算機之間的通信協(xié)議。AT指令是以AT作首，＼r＼n符結(jié)束的字符串。每個指令執(zhí)行成功與否都有相應(yīng)的返回。其他的一些非預(yù)期的信息（如有人撥號進來、線路無信號等），模塊也將有對應(yīng)的一些信息提示，接收端可做相應(yīng)的處理。所使用的短信息規(guī)范為GSM07.05，方式為PDU模式M1。

（2）監(jiān)測與控制模塊主要完成對傳感器信息的檢測，當(dāng)單片機控制系統(tǒng)檢測到車門被打開的信號（通過100ms在檢測一次，若信號還有效才認(rèn)為信號有效，這樣可以防止偶然的誤造作）或溫濕度、酒精濃度超過設(shè)定值，單片機系統(tǒng)將進行聲光報警語音警示，并啟動發(fā)送短信息程序，車主收到相關(guān)短信息提示。

（3）報警控制器系統(tǒng)分為硬設(shè)防和軟設(shè)防兩種方式。當(dāng)車主將汽車鎖定時，汽車進入硬設(shè)防狀態(tài)；車主用短信息命令設(shè)防和撤防稱為軟設(shè)防，優(yōu)先級比硬設(shè)防高。這種形式方便車主對汽車的使用和監(jiān)控。

圖2所示是系統(tǒng)軟件總體設(shè)計流程圖。

整個監(jiān)控系統(tǒng)一上電后就開始運行，只要有檢測的中斷事件發(fā)生，就處理中斷。新短信到達時，會向串口發(fā)送一指定信息，因此對串口數(shù)據(jù)的接受也應(yīng)采用中斷方式。這樣系統(tǒng)的效率較高，避免程序的不斷循環(huán)而浪費處理器資源。

七、總結(jié)

基于單片機GSM遠程監(jiān)控器是目前較為先進的汽車監(jiān)控系統(tǒng)，它具有如下特點：

（1）利用短信作為傳輸手段，可以實現(xiàn)汽車狀態(tài)信息的“零時間報警”；

（2）借助于移動GSM網(wǎng)絡(luò)，無論車主身在何處，都可以“長距離報警”；

（3）以單片機為基礎(chǔ)的汽車監(jiān)控系統(tǒng)作為車載信息系統(tǒng)的一部分，在整體上具有“高性價比”；

（4）使用手機作為監(jiān)控器的操作終端，手機短信作為控制指令載體，具有操作方便的特點。

基于GSM遠程監(jiān)控系統(tǒng)不光是在汽車防盜系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用，同時它也提供了一種現(xiàn)代遠程監(jiān)控系統(tǒng)的新模式，在鐵路、交通、電力、工業(yè)、環(huán)保、水文等多種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]萬隆.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[2]楊利娟，魯周迅.基于GSM線路檢修監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微計算機信息，2005，1：149-150.

[3]吳政江.單片機控制紅外線防盜報警器[J].錦州師范學(xué)院學(xué)報，2007，4（5）：4-6.

[4]宋文緒，楊帆.傳感器與檢測技術(shù)[M].北京：高等教育出版社.

[5]陳水浦.紅外探測與控制電路[M].北京：人民郵電出版社，2004.