西北民族大學(xué) 王 猛 林競連 丁 科 陳后全 金 梅

隨著私家車的數(shù)量增多，同時(shí)也帶來了許多安全隱患，汽車被盜的數(shù)量也在上升，給人們經(jīng)濟(jì)帶來了一定的損失，因此設(shè)計(jì)汽車防盜系統(tǒng)必不可少。本文圍繞如何有效的防盜進(jìn)行了研究，主要介紹了基于ARM單片機(jī)和相應(yīng)的模塊；ARM單片機(jī)為主控芯片，人體紅外和振動傳感器模塊作為汽車防盜監(jiān)測，將傳感器數(shù)據(jù)傳到單片機(jī)，單片機(jī)做出響應(yīng)，將數(shù)據(jù)通過GSM/GPRS通信模塊發(fā)送給用戶，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。這款汽車智能防盜系統(tǒng)非常適合現(xiàn)今智能、便捷的社會，也提高了防盜系統(tǒng)的安全性。

近年來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車成為了人們重要的交通工具，但與此同時(shí)帶來的安全問題也增多，相應(yīng)的防盜系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，但普通的防盜系統(tǒng)存在很多漏洞，如距離短、信號差、不能實(shí)時(shí)監(jiān)控等。本文主要以ARM單片機(jī)防盜系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn)，論述該防盜系統(tǒng)與一般防盜系統(tǒng)的區(qū)別，介紹了該技術(shù)的最新發(fā)展與趨勢，對防盜系統(tǒng)也進(jìn)行了升級。該系統(tǒng)采用GSM/GPRS組成的無線通信網(wǎng)絡(luò)，解決了以往的汽車報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警范圍的限制和汽車被盜后車主無法收到相應(yīng)的信息等問題，而針對這些問題該系統(tǒng)都能及時(shí)的做出反應(yīng)，一旦有情況就立即將數(shù)據(jù)上傳給用戶。

1 設(shè)計(jì)理念

由于社會發(fā)展迅速，許多家庭擁有了自己的私家車，汽車的數(shù)量大幅增多；另一方面，我國汽車防盜安全性相對低，以往的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)由于技術(shù)的限制多多少少存在一些漏洞；隨著犯罪分子手段的提高，很多被盜的車輛無法追回，導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失，為了防止這些問題的出現(xiàn)，汽車防盜系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本文主要是介紹了基于ARM單片機(jī)和GSM/GPRS等技術(shù)和控制相應(yīng)的模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和保護(hù)汽車的安全。

2 ARM結(jié)構(gòu)

ARM芯片具有低功耗、集成度高和體積小等特點(diǎn)，在很多領(lǐng)域有著很重要的地位，得到了廣泛的應(yīng)用。ARM的架構(gòu)非常適合單片機(jī)、嵌入式，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

ARM是哈佛體系結(jié)構(gòu)模型（如圖1）。

圖1 哈佛結(jié)構(gòu)模型圖

圖2 Cortex-M3內(nèi)核框圖

圖3 硬件設(shè)計(jì)圖

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 ARM單片機(jī)

圖4 ARM單片機(jī)智能防盜系統(tǒng)流程圖

本文使用的是基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的單片機(jī)（如圖2），Cortex-M3是一個(gè)32位的單片機(jī)。其內(nèi)部的數(shù)據(jù)路徑、寄存器和存儲器接口是32位的，Cortex-M3使用的是哈佛結(jié)構(gòu)，有獨(dú)立的指令總線與數(shù)據(jù)總線，可以使取值和數(shù)據(jù)訪問互不占用，從而提升了運(yùn)行的性能。

3.2 ESP8266無線模塊

ESP8266無線模塊是一款功耗低、性能好、成本較低的無線設(shè)備，它可以應(yīng)用于TCP/IP和微控制器；該芯片有三種模式，分別是：station模式、AP模式和混合模式，通過常用的AT指令進(jìn)行控制，支持AP透傳模式。

3.3 OV2640攝像頭

OV2640攝像頭可以輸出最大為200WPPI的圖像，支持VGA時(shí)序輸出的圖像數(shù)據(jù)，最重要的是輸出的圖像數(shù)據(jù)格式支持JPEG格式，該格式是將采集到的圖像進(jìn)行壓縮得到的，JEPG格式不僅占用內(nèi)存少，而且方便傳輸。該模塊還可以將采集得到的圖像進(jìn)行補(bǔ)償，該模塊擁有高分辨率的像素采集，可以更好的采集圖像，便于觀察。

3.4 GSM/GPRS模塊

GSM/GPRS模塊具備短信發(fā)送、語音通話和發(fā)送地理位置、GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。通過該模塊，可以實(shí)現(xiàn)給用戶發(fā)送短信，達(dá)到向用戶傳達(dá)指令（如圖3）。

4 總體設(shè)計(jì)流程

本設(shè)計(jì)在實(shí)施過程中采用邊設(shè)計(jì)開發(fā)、邊進(jìn)行調(diào)試的開發(fā)模式，在開發(fā)調(diào)試過程中撰寫相應(yīng)的設(shè)計(jì)報(bào)告。即設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告同步進(jìn)行。

具體工作方案如下：了解項(xiàng)目所涉及的GPRS技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、GSM通信技術(shù)等各種技術(shù)及其原理，閱讀相關(guān)資料文獻(xiàn)等，對項(xiàng)目開展過程中所涉及到的技術(shù)有初步的了解，設(shè)計(jì)相應(yīng)的流程圖（如圖4）。

自頂而下，完成各模塊的設(shè)計(jì)，細(xì)分模塊的功能，開始各模塊硬件電路的搭建和硬件功能的實(shí)現(xiàn)。在硬件搭建過程中，分模塊對系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，確保各模塊軟硬件能很好的結(jié)合。

5 項(xiàng)目特色

5.1 新穎性（獨(dú)特性、先進(jìn)性）

（1）獨(dú)特性。在現(xiàn)在的生活中，大多數(shù)家庭都會有一輛汽車，但是卻沒有一個(gè)通用的防盜系統(tǒng)，現(xiàn)在每個(gè)人基本上都有一部手機(jī)，在這樣的條件下，用戶只需要安裝相應(yīng)的設(shè)備和APP就能了解自己車的狀況。

（2）先進(jìn)性。我國現(xiàn)在的汽車防盜系統(tǒng)存在報(bào)警范圍狹窄和汽車被盜后車主無法接收到報(bào)警信號的情況，該系統(tǒng)就是要做到信號增強(qiáng)，只要能收到短信的地方就能實(shí)現(xiàn)定位。

5.2 隱蔽性與寂靜性

本防盜識別系統(tǒng)是基于ARM單片機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，是一種創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在現(xiàn)今全球的防盜系統(tǒng)上，本項(xiàng)目的最大優(yōu)勢就是功耗低與實(shí)時(shí)性。改進(jìn)過的防盜系統(tǒng)是本項(xiàng)目的雛形，在此基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目要達(dá)到的指標(biāo)是：融于環(huán)境，寂靜無聲，能夠做到悄無聲息的實(shí)時(shí)防盜。