姚展 郗艷華

摘要： 隨著汽車產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)步，汽車防盜問題顯得尤為重要。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)構(gòu)建了汽車防盜系統(tǒng)。系統(tǒng)核心由檢測(cè)模塊、主控模塊、報(bào)警模塊和GSM短信模塊構(gòu)成，可以對(duì)汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)檢測(cè)模塊檢測(cè)到發(fā)生盜竊的情況時(shí)，在進(jìn)行聲光報(bào)警，并發(fā)送GSM短信到用戶的手機(jī)。本設(shè)計(jì)具有無線數(shù)據(jù)收發(fā)，遠(yuǎn)程報(bào)警的優(yōu)點(diǎn)。

Abstract： With the continuous progress of the automobile industry， the problem of car theft is particularly important. This design uses single-chip microcomputer to build a car anti-theft system. The core of the system consists of detection module， main control module， alarm module and GSM SMS module， which can monitor the car in real time. When the detection module detects the theft， it makes an audible and visual alarm and sends A GSM message to the user's mobile phone. The design has wireless data transceiver， remote alarm advantages.

關(guān)鍵詞： 防盜系統(tǒng);單片機(jī);GSM通信系統(tǒng)

Key words： anti-theft system;single chip microcomputer;GSM communication system

中圖分類號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）24-0233-03

0? 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平也日益提高，汽車的應(yīng)用迅速發(fā)展，給人們的生活帶來了極大的便利，隨之我國(guó)家庭汽車的擁有量也不斷提高。但是通過調(diào)查，在失竊的汽車中，一半以上都是裝有汽車防盜系統(tǒng)的。在北京，被盜的機(jī)動(dòng)車輛中裝有防盜裝置的占總數(shù)的68.6%。這些數(shù)據(jù)足以說明現(xiàn)有汽車防盜裝置的防盜手段并不可靠[1]?，F(xiàn)有的汽車防盜系統(tǒng)尚不能滿足汽車防盜的需求，同時(shí)還存在著功耗高、作用距離短、誤報(bào)率高等諸多缺欠。因此，設(shè)計(jì)一款的更為可靠汽車防盜系統(tǒng)，對(duì)于保障人們的財(cái)產(chǎn)安全具有一定的社會(huì)價(jià)值。

1? 汽車防盜系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

目前國(guó)際上常見的汽車防盜方式有：機(jī)械式防盜、電子式防盜、芯片式數(shù)碼防盜、GPS網(wǎng)絡(luò)式防盜等[2]。

機(jī)械式防盜器主要起到限制車輛操作的作用?，F(xiàn)有的主要是方向盤鎖和排擋鎖。這種方式成本低，安裝簡(jiǎn)單，但在防盜方面作用有限，這種防盜器很難抵擋住利用鋼鋸等工具的盜竊方式。

電子式防盜是目前應(yīng)用最廣的防盜方式之一，分為單向和雙向兩種類型。單向防盜系統(tǒng)的主要功能是：無論是發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、行李艙或車門的非法開啟或車輛異常振動(dòng)時(shí)，防盜系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)。雙向防盜系統(tǒng)能讓車主知道汽車的實(shí)時(shí)情況，當(dāng)汽車有異動(dòng)警報(bào)時(shí)，遙控器上的顯示器會(huì)顯示汽車的狀況。電子防盜系統(tǒng)的缺陷：在于盜車賊可以用接收器或掃描器盜取遙控器發(fā)出的無線信號(hào)，經(jīng)過解碼，就可以破解汽車的防盜系統(tǒng)。同時(shí)，這種防盜器經(jīng)常會(huì)有誤報(bào)警的情形發(fā)生。

芯片式數(shù)碼防盜是現(xiàn)代汽車防盜器發(fā)展的重點(diǎn)，大多數(shù)轎車均采用這種防盜方式作為原配防盜器。這種方式必須首先用密碼鑰匙接觸車上的密碼鎖解鎖，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、電路和油路才工作。這種方式的缺陷是控制距離有限，而且隨著盜竊手段的更新，這種防盜方式也無法阻止被盜。

GPS網(wǎng)絡(luò)式防盜是目前最先進(jìn)，這種方式是在車上安裝一個(gè)小型的GPS系統(tǒng)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)和GPS監(jiān)控中心連成一個(gè)整體，這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是被盜車輛尋回率高，便于跟蹤、控制車輛。缺點(diǎn)是此裝置需要一套龐大完善的跟蹤系統(tǒng)，成本較高。

以上幾種方式，各有利弊，研究一款新的成本低，安全性高的汽車防盜系統(tǒng)，具有一定地社會(huì)應(yīng)用價(jià)值。

2? 汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)汽車遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)，通過對(duì)于采集到陌生人靠近車輛超過一定時(shí)間的信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)報(bào)警，向車輛所有人發(fā)送預(yù)警提示信息，同時(shí)車輛振動(dòng)模塊采樣到異常振動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)非法入侵做出判斷，此時(shí)汽車報(bào)警電路報(bào)警，并發(fā)送報(bào)警短信到用戶的手機(jī)[3]。本設(shè)計(jì)增加按鍵電路，用于啟動(dòng)防盜系統(tǒng)的布防和撤防等功能。

2.1 硬件電路設(shè)計(jì)

首先需要的利用采集模塊對(duì)接近汽車的對(duì)象，進(jìn)行監(jiān)控，將采集到的信息，送到單片機(jī)中，判斷是否非法入侵做出，如果有非法入侵，則通過報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，并發(fā)送短信到用戶的手機(jī)。系統(tǒng)核心電路主要包括采集模塊、主控模塊和報(bào)警模塊。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2.1.1 采集電路

本設(shè)計(jì)采用HC-SR501采集信息，感知范圍大概有七米左右。在有人接近該系統(tǒng)的感知范圍時(shí)該系統(tǒng)會(huì)一直保持高電平，直到感知到的人體離開該系統(tǒng)的感應(yīng)范圍才會(huì)變?yōu)榈碗娖剑M(jìn)而停止一切報(bào)警操作。HC-SR501的電源接口可以與單片機(jī)電源連接，而RSD接口與單片機(jī)端口連接，再通過系統(tǒng)判斷是否有人入侵，并將檢測(cè)到的信號(hào)反饋到單片機(jī)中交由單片機(jī)進(jìn)行處理。采集電路如圖2

所示。本設(shè)計(jì)采用壓電式傳感器采集振動(dòng)信息，當(dāng)車輛被盜時(shí)，車門的振動(dòng)信號(hào)具有連續(xù)性，通過一定時(shí)間間隔采集兩次振動(dòng)信號(hào)，來確認(rèn)車輛是否受到非法外力的作用。

2.1.2 報(bào)警電路

防盜系統(tǒng)的報(bào)警模塊由兩部分組成，一部分是聲光報(bào)警模塊，一部分是GSM短信報(bào)警模塊[4]，聲光報(bào)警模塊由蜂鳴器與黃色LED燈組成，與單片機(jī)相連，當(dāng)傳感器檢測(cè)到車輛被盜竊時(shí)，由單片機(jī)控制其進(jìn)行報(bào)警，系統(tǒng)的控制終端將首先通過蜂鳴器和LED閃光燈來完成本地報(bào)警。報(bào)警電路如圖3所示。

對(duì)SIM900A通信模塊的控制可與通過編程實(shí)現(xiàn)，使用編程實(shí)現(xiàn)控制具有靈活性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以避免硬件信號(hào)的干擾。SIM900A模塊的電源管腳并在一起，SIM900A是一個(gè)功能完整的模塊，所以不需要做信號(hào)處理與射頻處理。其次SIM900A模塊需要與SIM卡座相連，這樣才能完整實(shí)現(xiàn)一個(gè)獨(dú)立的GSM模塊。

2.1.3 按鍵電路

按鍵分為四個(gè)按鍵，1號(hào)鍵：系統(tǒng)的復(fù)位按鍵，按下單片機(jī)重新開機(jī)。2號(hào)鍵：布防按鍵，系統(tǒng)正常開機(jī)后，按下此按鍵，板子上的綠燈閃爍，綠燈閃爍的時(shí)間段用戶可以撤離布防區(qū)，熱釋電的檢測(cè)范圍可以達(dá)到7m，當(dāng)綠燈熄滅，系統(tǒng)就進(jìn)入布防模式，熱釋電此時(shí)會(huì)檢測(cè)周圍是否有人。3號(hào)鍵：撤防按鍵，按下布防按鍵后綠燈閃爍時(shí)、進(jìn)入布防狀態(tài)時(shí)、系統(tǒng)正在報(bào)警時(shí)，都可以按下撤防按鍵撤防，撤防后，熱釋電不會(huì)檢測(cè)，蜂鳴器不會(huì)報(bào)警。4號(hào)鍵：緊急報(bào)警按鍵，按下此按鍵就會(huì)發(fā)送一條報(bào)警短信到指定手機(jī)上。緊急報(bào)警可用于用戶在駕駛車輛中，如果遇到緊急情況，可以和指定用戶進(jìn)行聯(lián)系，以便進(jìn)行下一步的緊急情況處理。結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.2 防盜系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

防盜系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括短信報(bào)警子程序，鍵盤掃描子程序，計(jì)時(shí)子程序和主程序等，主程序需要進(jìn)行識(shí)別人體入侵并完成報(bào)警，計(jì)時(shí)程序保證用戶在按下布防鍵后，可以及時(shí)撤出，報(bào)警程序完成給用戶的手機(jī)進(jìn)行短信報(bào)警的任務(wù)。

2.2.1 報(bào)警子程序

防盜系統(tǒng)最重要的部分就是遠(yuǎn)程防盜部分，通過GSM短信模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)，發(fā)送短信函數(shù)包括定義發(fā)短信的內(nèi)容，發(fā)送至哪一個(gè)用戶。

核心程序如下：

布防狀態(tài)且熱釋電有信號(hào)時(shí)：if（rsd==0&&flag_BF==1）

報(bào)警變量置1：flag_alam=1;

布防狀態(tài)且熱釋電有信號(hào)時(shí)且不在一分鐘等待時(shí)間內(nèi)或者手動(dòng)按下緊急按鍵：if（（rsd==0&&flag_BF==1&&again==1）||SOS==1）

打開發(fā)送短信指示燈：LED_S=0;

關(guān)閉蜂鳴器：BUZZ=1;

設(shè)置文本模式：SendString（"AT+CMGF=1＼r＼n"）;

延時(shí)，讓GSM模塊有一個(gè)反應(yīng)時(shí)間：delay（1000）;

設(shè)置短信格式，發(fā)送漢字模式：SendString（"AT+CSCS=＼"UCS2＼"＼r＼n"）;

短信文本模式設(shè)置：SendString（"AT+CSMP=17，0，2，25＼r＼n"）;

發(fā)送信息命令：“AT+CMGS=”：SendString（"AT+CMGS="）;

接收手機(jī)號(hào)碼：SendASC（PhoneNO[send_number]）;

發(fā)送短信內(nèi)容：SendString（somebody）;

確定發(fā)送短信：SendASC（0x1a）;

不是緊急按鍵發(fā)送短信：if（SOS==0）

進(jìn)入一分鐘等待，當(dāng)計(jì)時(shí)到一分鐘后，該變量重新置一：again=0;

開始計(jì)時(shí)：flag_time_start=1;

報(bào)警：flag_alam=1;

緊急按鍵發(fā)送短信后：else if（SOS==1&&flag_time_

start==1）

點(diǎn)亮布防指示燈：LED_B=0;

2.2.2 鍵盤掃描子程序

鍵盤掃描子程序用來判斷防盜系統(tǒng)的四個(gè)按鍵的狀態(tài)，布防鍵，撤防鍵，以及手動(dòng)報(bào)警按鍵和復(fù)位按鍵是否按下，如果按下，則執(zhí)行相應(yīng)地布放、撤防、報(bào)警等操作。

核心程序如下：

確認(rèn)布防鍵是否按下：if（key1==0&&flag_BF==0）

二次次確定布防鍵是否按下if（key1==0）

點(diǎn)亮布防LED燈：LED_B=0;

開始計(jì)時(shí)：if（flag_time_start==1）

調(diào)用計(jì)時(shí)函數(shù)：TIME（）;

撤防鍵按下：if（key2==0）

二次確認(rèn)按鍵是否按下：if（key2==0）

關(guān)閉蜂鳴器：BUZZ=1;

報(bào)警變量清零：flag_alam=0;

布防變量清零：flag_BF=0;

開始計(jì)時(shí)變量清零：flag_time_start=0;

關(guān)閉發(fā)送短信指示燈：LED_S=1;

關(guān)閉布防指示燈：LED_B=1;

按鍵釋放：while（key2==0）;

緊急按鍵按下：if（key3==0）

再次判斷按鍵是否按下：if（key3==0）

手動(dòng)發(fā)送短信變量置1，準(zhǔn)備發(fā)送短信：SOS=1;

報(bào)警變量置1：flag_alam=1;

按鍵釋放：hile（key3==0）;

2.2.3 計(jì)時(shí)子程序

計(jì)時(shí)子程序的功能是，當(dāng)按下布防鍵后，用戶需要撤出，防盜系統(tǒng)設(shè)置20秒時(shí)間供用戶撤出，用戶撤出后正式進(jìn)入布防狀態(tài)，此時(shí)盜車賊靠近車輛，就會(huì)觸發(fā)熱釋電傳感器，根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)，隨之進(jìn)行相應(yīng)的處理。

核心程序如下：

布防計(jì)時(shí)模式：if（flag==0）

50ms計(jì)時(shí)：delay（50）;

50ms變量加1：TIME_50ms++;

每500ms（50ms*10）：if（TIME_50ms%10==0）

布防指示燈取反一次：LED_B=！LED_B;

加到400次，也就是50ms*400=20000ms=20s：if（TIME_50ms>=400）

計(jì)時(shí)變量清零：TIME_50ms=0;

進(jìn)入布防狀態(tài)：flag_BF=1;

布防指示燈長(zhǎng)亮：LED_B=0;

停止計(jì)時(shí)：flag_time_start=0;

關(guān)閉一分鐘等待：again=1;

布防指示燈閃爍：LED_B=！LED_B;

報(bào)警：if（flag_alam==1）

進(jìn)入報(bào)警時(shí)：if（flag_continue==0）

此標(biāo)志位置一，防止報(bào)警時(shí)進(jìn)入：flag_continue=1;

將進(jìn)入報(bào)警時(shí)的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)暫存：time_continue=TIME_50ms;

蜂鳴器取反，也就是閃爍響：BUZZ=！BUZZ;

當(dāng)報(bào)警時(shí)間達(dá)到5s時(shí)：if（TIME_50ms>=time_continue+100）

關(guān)閉蜂鳴器：BUZZ=1;

2.2.4 防盜系統(tǒng)主程序

主程序設(shè)計(jì)中需要對(duì)于定時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否有人盜竊車輛，如果有人盜竊車輛，調(diào)用報(bào)警子程序向用戶發(fā)送報(bào)警短信，同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警器，進(jìn)行聲光報(bào)警。主程序流程如圖5所示。

3? 結(jié)果分析

當(dāng)接入電源時(shí)，按下布防鍵后，綠燈開始閃爍，當(dāng)綠燈停止閃爍時(shí)，熱釋電紅外傳感器預(yù)熱完畢進(jìn)入工作狀態(tài)，短信報(bào)警模塊此時(shí)也進(jìn)入工作狀態(tài)，如圖6所示。

當(dāng)車輛被盜竊時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警工作狀態(tài)，首先觸發(fā)短信報(bào)警模塊，黃色LED燈亮起，并發(fā)送短信至用戶手機(jī)，同時(shí)蜂鳴器響起、紅色LED燈閃爍。進(jìn)行聲光報(bào)警，如圖7所示。

經(jīng)仿真及硬件測(cè)試，當(dāng)汽車防盜系統(tǒng)采集到有人惡意侵入時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)了向用戶發(fā)送報(bào)警短信，同時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。

本設(shè)計(jì)相比于現(xiàn)有汽車防盜系統(tǒng)，首先，成本低，利于產(chǎn)品的推廣。本設(shè)計(jì)由于采用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)，有效地降低了成本。其次，有效地降低了誤觸發(fā)報(bào)警。由于本設(shè)計(jì)采用熱釋電傳感和壓電式傳感采集信號(hào)，只有當(dāng)熱釋電傳感和壓電式傳感同時(shí)采樣到異常信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)才進(jìn)行報(bào)警，以避免誤觸發(fā)報(bào)警。

4? 結(jié)論

安全問題與人們的生活息息相關(guān)，如何有效地保障人們的財(cái)產(chǎn)安全問題十分重要的，汽車是家庭財(cái)產(chǎn)很重要的一項(xiàng)。因此，設(shè)計(jì)一款汽車防盜系統(tǒng)有一定地社會(huì)價(jià)值。

本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)，通過HC-SR501傳感器感應(yīng)信號(hào)，研究了GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)下遠(yuǎn)程防盜報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用。結(jié)合系統(tǒng)和用戶需求對(duì)現(xiàn)有的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)分析，設(shè)計(jì)了一款汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)，通過GSM模塊與用戶建立通信，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程防盜的功能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)測(cè)試良好，可以及時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)車主對(duì)汽車的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，且硬件簡(jiǎn)單、成本低。

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