張贏銀 張晁祎 劉瑞蕊 肖 迪南京林業(yè)大學汽車與交通工程學院

汽車防盜報警系統(tǒng)設計

張贏銀 張晁祎 劉瑞蕊 肖 迪
南京林業(yè)大學汽車與交通工程學院

鑒于目前的機械式汽車防盜系統(tǒng)功能不齊全、不能跟蹤定位，傳統(tǒng)的機械鎖已經(jīng)不能滿足日益增長的汽車防盜需求。同時，汽車數(shù)量的增多也使盜竊現(xiàn)象日益頻繁，且傳統(tǒng)機械鎖不能及時采取相應的反映措施，所以有效的汽車防盜裝置對汽車而言顯得尤為重要。

本論文結(jié)合現(xiàn)代化的信息技術，運用單片機、電子信息技術等，使用一種新型的基于GPS 的汽車防盜系統(tǒng)與設計，主要通過GPS把定位信息發(fā)送給控制器，控制器將把地理位置信息通過GSM模塊以短信息方式發(fā)送給車主，提醒車主汽車是否被盜，并可以通過短信回復的方式對車輛進行監(jiān)控。

汽車防盜報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計

論文主要采用MC9S12XS128系列單片機，通過SIM900網(wǎng)絡通信模塊，將GPS模塊的獲取定位信息進行網(wǎng)絡傳輸，實現(xiàn)車主和車輛之間的通信，并實時監(jiān)控。車主在接到汽車報警后，通過手機可以接收到車輛的GPS信息，獲取被盜車輛的實時狀態(tài)信息。

1.系統(tǒng)功能分析

系統(tǒng)設置：需要車主對單片機中的相應指令進行設置，包括車主手機號碼、監(jiān)控中心號碼、GPS定位信息的查詢字符、系統(tǒng)的初始化設置。

（1）遠程報警：將SIM卡插入車載設備，實現(xiàn)車輛連入網(wǎng)絡。在車輛被盜時，車載設備中的傳感器被觸發(fā)，通過語音系統(tǒng)可以實現(xiàn)現(xiàn)場報警；此時，車主及可以通過終端，獲取GSM網(wǎng)絡傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

（2）報警監(jiān)控：車主在接受車輛報警后，可通過移動終端對車輛發(fā)出控制信號，通過GSM網(wǎng)絡傳輸，車輛接收車主的控制命令，實現(xiàn)對車輛的驅(qū)動監(jiān)控功能。

（3）跟蹤定位：通過GSM模塊，利用短信服務，可以將GPS模塊定位的信息及時的反饋到車主及監(jiān)控中心，實現(xiàn)車輛的實時跟蹤定位。

2.系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要組成：MCU模塊、GPS模塊、GSM模塊、傳感器模塊、語音模塊、電源電路。GPS模塊主要負責對車輛定位跟蹤；GSM模塊主要負責車輛與車主及監(jiān)控中心的通信；MCU模塊負責分析GPS定位數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)的設置進行的相應的處理。電源電路由LM2940為MCU、GPS及GSM提供5V直流電壓。防盜報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2. 系統(tǒng)的硬件設計

由該汽車防盜報警系統(tǒng)的設計可知，本系統(tǒng)需要兩個UART串口用來分別實現(xiàn)通信和定位的功能，這兩個功能正是汽車防盜報警系統(tǒng)中最關鍵的技術；采用芯片MC9S12XS128，系統(tǒng)主要有如下這些模塊：單片機最小系統(tǒng)模塊、GPS模塊、GSM模塊、電源模塊、傳感器模塊、語音模塊等。

（1） GPS模塊外圍電路

在本系統(tǒng)設計和使用過程中為了方便及時的更新或者選取更適合的模塊，GPS設計為獨立的模塊。該外圍電路主要以天線為主，模塊電路圖如圖2所示。

（2） GSM模塊SIM900A模塊是一款結(jié)構(gòu)緊湊的GSM/GPRS模塊，運用SMT封裝，基于STE的單芯片方案，可以在內(nèi)部設置客戶應用程序。SIM900A模塊的正常運行需要相應的外圍電路與其配合，如圖3所示。

（3） 語音模塊對外接口電路 本系統(tǒng)中采用了功能強大的語音芯片ISD1820，如圖4所示?？紤]到在汽車被盜時的情況復雜性，將語音系統(tǒng)的啟用權留給車主。是否運用報警系統(tǒng)，將由車主決定。

3.系統(tǒng)的軟件設計

在該設計中，對于防盜報警系統(tǒng)的初始化，主要是對單片機總線時鐘、串口以及通用輸入輸出的接口等的初始化。

（1） 系統(tǒng)主程序流程圖

首先要對GSM通信模塊和串口通信進行初始化，其次對串口進行設置，然后再讀取是否有移位信號和震動信號等傳輸，根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷是否要發(fā)送報警信號，如果接到報警信號，就通過手機等終端發(fā)送指令處理命令以控制汽車，保證汽車安全。系統(tǒng)的主程圖流程圖如圖5所示。

（2） 系統(tǒng)主程序流程圖

GPS程序流程圖軟件要實現(xiàn)對GPS數(shù)據(jù)的接收和分析兩部分的處理，當GPS數(shù)據(jù)接收模塊接收到幀頭數(shù)據(jù)后分析其經(jīng)度、緯度，時間等信息，若發(fā)現(xiàn)經(jīng)緯度發(fā)生變化，就證明汽車發(fā)生了移位，然后就設置好標志位，將經(jīng)緯度信息傳送給GSM模塊。其GPS數(shù)據(jù)接收流程圖如圖6所示。

（3） GSM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送

GSM數(shù)據(jù)發(fā)送程序本系統(tǒng)的軟件設計主要目標是監(jiān)測汽車是否處于危險的情況，然后通過SIM900A發(fā)送短信到用戶手機上。通過向SIM900A寫入不同的AT指令完成多種功能，即通過GSM模塊收發(fā)短信、撥打電話。在對SIM900A進行操作的同時，通過串口編寫AT指令發(fā)送給SIM900A。

4.系統(tǒng)調(diào)試分析

論文中對于GPS的調(diào)試為u-center，可以對NEO-6M GPS 模塊進行全面的測試。將NEO-6M GPS 模塊通過USB轉(zhuǎn)串口連接到電腦，并給GPS模塊供電。打開u-center軟件在Receiver菜單里面選擇Port 為COM11（連接GPS模塊的串口端號），Baudrate為38400.再點擊圖中的連接/斷開按鈕，即可連接上 NEO-6M GPS 模塊，同時軟件開始顯示各種信息，如圖7所示。

通過按鍵F8，可調(diào)出Text Console窗口，查看來自GPS模塊的原始數(shù)據(jù)，如圖8所示。

圖2 GPS外圍模塊電路

圖3 GSM電路模塊

圖4 ISD1820外圍電路及接口

圖5 系統(tǒng)主程序流程圖

圖6 GPS數(shù)據(jù)接收流程圖

圖7 GPS信息顯示

圖8 TextConsole數(shù)據(jù)

由NMEA-0183協(xié)議中的常用命令表，如表1所示，以及NMEA-0183協(xié)議采用ASCII碼來傳遞GPS定位信息，依據(jù)信息幀的格式即可解讀GPS定位信息。

表1 NMEA常用命令表

定位信息把地理信息提供給單片機，經(jīng)處理判斷后，以短消息的形式將具體情況發(fā)送到用戶手機，用戶收到消息后，判斷是否是家人所為，達到提示報警目的。同時用戶也可以以短消息的形式發(fā)送指令到單片機，單片機按照指令做出相應的反應，如通過控制電磁閥或繼電器，切斷電源或關閉油路等，并且車載GPS全球定位系統(tǒng)可以給出汽車的具體位置，這個位置在用戶發(fā)出查詢位置信息指令后，通過車載部分處理，通過短消息發(fā)送到用戶手機。車主和監(jiān)控中心可利用短消息對汽車狀態(tài)進行監(jiān)控并可以發(fā)送控制指令，從而實現(xiàn)了全方位的汽車防盜監(jiān)控系統(tǒng)。

結(jié)束語

論文綜合利用GSM、GPS與單片機技術，設計了一個汽車防盜報警系統(tǒng)，主要設計了系統(tǒng)硬件電路：包括GPS模塊、GSM模塊、供電模塊等，還設計了系統(tǒng)的軟件部分，包括GPS的定位信息、GSM短信收發(fā)等。最后，通過實驗證明，該系統(tǒng)能達到防盜報警功能。