劉小兵

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院 湖南 株洲 412001）

基于CAN+GSM平臺(tái)的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉小兵

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院 湖南 株洲 412001）

介紹了一種新型汽車防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STM32F103控制器件為平臺(tái)，通過振動(dòng)傳感器和人體感應(yīng)器采集數(shù)據(jù)，并結(jié)合了嵌入式技術(shù)、汽車CAN技術(shù)和GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它能與車載CAN總線完美結(jié)合，并充分利用了汽車各執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)防盜功能，使汽車防盜實(shí)現(xiàn)了整車化、實(shí)時(shí)化。系統(tǒng)價(jià)格低廉，具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。

CAN；GSM；STM32F103；防盜系統(tǒng)

隨著汽車行業(yè)與電子行業(yè)的不斷發(fā)展，CAN總線結(jié)構(gòu)的汽車越來越普級(jí)。CAN總線技術(shù)就是通過遍布車身的傳感器，將汽車的各種行駛數(shù)據(jù)發(fā)送到“總線”上，在這個(gè)信息共享平臺(tái)上，凡是需要這些數(shù)據(jù)的接收端都可以從“總線”上讀取需要的信息，從而使汽車的各個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)作、信息共享、保證車輛安全行駛、舒適和可靠。同時(shí)我國的經(jīng)濟(jì)也在不斷的飛速發(fā)展，汽車的數(shù)量也在不斷增多，汽車被盜的數(shù)量也在不斷的上升[1]，為了減少汽車被盜的機(jī)率，我們結(jié)合汽車CAN總線特點(diǎn)和GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)了一種新型防盜報(bào)警系統(tǒng)。

1 防盜報(bào)警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本防盜系統(tǒng)接入后，成為CAN總線汽車的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，分析檢測到的被盜信號(hào)傳送到CAN總線上，由汽車ECU作出防盜的操作，例如切斷油路和電路，本系統(tǒng)進(jìn)行聲光報(bào)警同時(shí)也通過GSM網(wǎng)向預(yù)存號(hào)碼進(jìn)行報(bào)警處理，整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

本系統(tǒng)采用STM32F103為核心處理CPU，通過人體感應(yīng)模塊和振動(dòng)傳感器模塊取樣汽車現(xiàn)行狀態(tài)，比如是否被盜被攻擊或被拖動(dòng)等參數(shù)。無線遙控模塊進(jìn)行遙控設(shè)置汽車是否進(jìn)入防盜模式，GSM模塊發(fā)送汽車狀況和接收車主指令，聲光報(bào)警電路對(duì)被盜被攻汽車進(jìn)行現(xiàn)聲報(bào)警，微處理器通過CAN總線接口與汽車其他平臺(tái)共享數(shù)據(jù)或者執(zhí)行防盜的系列操作。鍵盤顯示電路設(shè)置顯示參數(shù)。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 General structure diagram of the system

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 電源電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)所用到的電源電壓是5 V、3.3 V而汽車儲(chǔ)電池所提供的電源電壓為12 V，所以在電路上要進(jìn)行降壓和限流保護(hù)，電源電路是由7 805和X1117所構(gòu)成。該電路結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定和元件常見經(jīng)濟(jì)。具體電路如圖2所示。

2.2 系統(tǒng)的CAN通信電路

CAN通信模塊是由CAN控制器、光耦隔離和CAN總線驅(qū)動(dòng)器組成，其中CAN控制器集成在STM32F103內(nèi)部，通信速度可以達(dá)到1 Mb/s，可以高效完成主控模塊與多個(gè)功率模塊間的大量通信。由于輸出功率大，電磁干擾強(qiáng)。所以光耦采用6N137集成電路驅(qū)動(dòng)器采用可容錯(cuò)的MCP2551芯片。CAN總線接口電路如圖3所示。

圖2 電源電路圖Fig.2 Power supply circuit

圖3 CAN接口電路Fig.3 CAN interface circuit

2.3 GSM模塊電路

GSM模塊電路采用華為的EM310 GSM模塊[2]，該模塊內(nèi)部嵌入TCP、IP協(xié)議，性能優(yōu)越，體積小結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。支持GSM定義的信息、數(shù)據(jù)、語音等業(yè)務(wù)，支持ADC指令和SIM業(yè)務(wù)[3]。外圍電路如圖4所示。

圖4 EM310 GSM模塊電路Fig.4 EM310 GSM modular circuit

2.4 語音電路

語音電路選用的是WT588D模塊，它是一個(gè)32 M存儲(chǔ)器，使用8 K采樣錄音時(shí)間較長，為了使音響效果好，采用TDA2030進(jìn)行功率放大。WT588D的控制是由PC7控制P01數(shù)據(jù)引腳，PC8控制P02片選信號(hào)，PC6控制P03時(shí)鐘信號(hào)。具體電路如圖5所示。

2.5 車輛狀態(tài)采樣電路

車輛狀態(tài)采樣電路分成兩模塊，分別是人體感應(yīng)模塊和振動(dòng)傳感器模塊。人體感應(yīng)模塊選用DYP－ME003器件，該器件是以紅外技術(shù)為基礎(chǔ)，具有靈敏度高和可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，該模塊可以防止有人進(jìn)入車內(nèi)偷盜，裝在車內(nèi)既能檢測到車內(nèi)人體活動(dòng)又隱蔽。DYP-ME003有3個(gè)接口分別是電源正負(fù)極和數(shù)據(jù)端口，將數(shù)據(jù)端直接到PC10口就可以。振動(dòng)傳感器模塊主要針對(duì)汽車被砸、撞或刮等產(chǎn)生振動(dòng)的情況時(shí)進(jìn)行信號(hào)提取。振動(dòng)傳感器采用ND——1傳感器，該傳感器除了振動(dòng)產(chǎn)生信號(hào)之外位置移動(dòng)能能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，他的搞干擾能力強(qiáng)，當(dāng)提取到兩者有輸入信號(hào)時(shí)通過軟件延時(shí)方式進(jìn)行核對(duì)（如有信號(hào)輸入進(jìn)行多次數(shù)據(jù)采集），確定車輛狀況異常時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場聲光報(bào)警和GSM通信發(fā)送信息到車主手機(jī)上進(jìn)行提醒。

圖5 WT588D語音電路Fig.5 WT588D circuit

2.6 STM 32F103控制電路

微處理器是由STM32F103及外圍元器件組成，晶振電路由32.768K、8M兩石英晶體和電容組成[4]。復(fù)位電路由電阻、電容和按鍵組成。設(shè)置了JTAG電路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行程序?qū)懭肱c調(diào)試[5]。STM32F103基本控制端口是：PB0端口用于振蕩模塊的信號(hào)輸入，PC10端口用于人體感應(yīng)信號(hào)輸入，PC6、PC7、PC7用于語音模塊控制，PA9、PA10和PC9用于GSM模塊控制PA0－PA7、PC11－PC13用于LCD顯示，PC4、PC5用于遙控發(fā)射接收模塊的控制?；恍┒丝谟糜诎存I與燈光控制，具體各引腳功能如圖6所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主控制器STM32F103初始化后，掃描鍵盤與遙控器接口判斷是否有設(shè)防的啟動(dòng)信號(hào)，沒有就一直在這里等待，直到設(shè)防啟動(dòng)。再查詢車主是否查詢車態(tài)，有就通過短信形式發(fā)送過去，沒有就直接掃描振蕩傳感器接口與人體感應(yīng)器接口是否有信號(hào)，有信號(hào)就連續(xù)掃描三遍，再次確認(rèn)防止誤判。三次掃描后還存有信號(hào)就進(jìn)入報(bào)警程序處理，開啟聲光與信息報(bào)警或者自動(dòng)拔打車主電話進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽情況。同時(shí)通過CAN總線通知執(zhí)行ECU進(jìn)行截?cái)嘤吐放c電路禁止汽車啟6動(dòng)，完成防盜報(bào)警功能[6]，具體流程圖如圖7和圖8所示。

4 結(jié)束語

本論文設(shè)計(jì)的基于CAN總線和GSM網(wǎng)絡(luò)[7]的汽車防盜報(bào)警器，充分的利用了手機(jī)的越來越普級(jí)的優(yōu)勢和汽車CAN平臺(tái)的有機(jī)結(jié)合，使得汽車每個(gè)控部分都可以成為防盜的一部分，相對(duì)于過去的單一防盜功能強(qiáng)化了許多。而且可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)對(duì)防盜功能進(jìn)行遙控。如果進(jìn)一步研究，將手機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與汽車CAN平臺(tái)相結(jié)合會(huì)使得將來的汽車越來越智能化，汽車的舒適度也會(huì)越來越好。

圖7 主程序流程圖Fig.7 Main program flow chart

圖8 報(bào)警系統(tǒng)子程序Fig.8 Alarm system subroutine flow chart

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Design of automobile anti-theft alarm system based on GSM+CAN platform

LIU Xiao-bing
（Hunan Automotive Engineering Vocational College，Zhuzhou 412001，China）

This paper introduces a new car alarm system.The system is based STM32F103 controller，system data collected by the vibration sensor system and human sensors.It combines embedded technology，automotive CAN technology and GSM network technologies.The system can be combined with vehicle CAN bus perfectly and takes full advantage of the car bodies to achieve security features，making the car to achieve a vehicle anti-theft，real-time，and low prices，with a wide range of practical value.

CAN；GSM；STM32F103；anti theft system

TN-9

A

1674－6236（2015）07-0114-04

2014-05-29 稿件編號(hào)：201405196

湖南省教育廳科學(xué)研究課題成果（13C1173）

劉小兵（1981—），男，湖南攸縣人，碩士研究生，講師。研究方向：微處理器控制電路設(shè)計(jì)和汽車電子控制和總線通信。