基于RFID的电动车防盗系统开发

李社蕾 陈军

(三亚学院理工学院，海南三亚572022)

1.引言

据腾讯网报道，中国电动车保有量达到2.2亿辆，毋须质疑，电动车已经成为中国家庭必需的代步工具[1，2]。随之而来的防盗问题也日益引起人们的重视，随着人民自我财产保护意识的提高，对于现代防盗措施也提出了更高的要求，为了满足人民对防盗的新要求，新技术的应用变得非常必要，市面上电动车防盗报警器种类繁多，但是电动车的高失窃率和低找回率仍然呈现两级分化局面，为了更好地解除车主的后顾之忧，现设计一款在STC10F08XE基础之上基于RFID的新型电动车防盗系统。系统防盗器整合了RFID技术和GSM模块，在电动车被盗时，第一时间通知车主，实现了车主对车辆的24小时监控，同时具有自动感应外接电源电压，如果外电被剪或是无电，均会向车主报警。

2.电动车防盗系统组成与设计原理

该电动车防盗系统的设计是从目前市面上普通电动车警报器的不足之处入手，系统设计首先进行整体布局，包括震动信号模块，射频识别模块，控制模块，无线收发模块，GSM短信发送模块，报警电路模块等。主控制器采用宏晶科技公司生产的STC10F08XE单片机，单时钟/机器周期为1T，是新一代的8051单片机，完全兼容传统的8051指令代码，但速度上是后者的8到12倍[3]。内部集成高可靠复位电路，主要用于强干扰场合和高速通信、智能控制领域。当一个通用全双工异步串行口（UART）独立做主机时，可以当作2个串口使用。这里不考虑这样使用的局限性。

2.1 总体框架结构体系设计

图1为总体框架，防盗报警的工作流程：当报警器处于警戒状态时，检测电路若检测到非正常开车信号时，将信号输入到控制模块，控制模块通过对信号的判断处理，然后通过无线调制解调器接入TC35iGSM模块同时将信号传送给报警电路，此时GSM模块会按照编写好的程序将险情通过短信的形式发送到车主设定的手机上。如果报警器不在警戒状态，则不响应此报警信息。

图1 整体框架图

2.2 射频识别部分

(1)射频IC卡

该设计能够实现智能锁车，当电动车处于通电状态，如果3分钟之内车轮没有转动，则防盗器会自动进行报警检测，有效地避免了车主忘记锁车事情的发生。当车主刷卡锁车时电动车上的喇叭会鸣叫两声，短时间之内如果车轮没有转动，电动车上的喇叭会再鸣叫两声正式进入防盗状态。如若短时间之内，车轮发生转动，则忽略此次刷卡。

该防盗器可以配合电机抱死功能的控制器使用，防盗器检测到报警信号时，会在发送报警信号的同时抱死电机，使得电动车的车轮暂时不能转动，有效降低电动车的盗窃率。

每一个RFID射频识别卡写入一个能够被识别的ID码，该设计中的射频卡安装在电动车上，随着电动车的移动，射频卡会采集不同的数据。车主手中的M 1卡本质上就是RFID读写器，当读写器靠近射频卡时，二者会进行识别，进而报警器退出报警状态。RFID射频卡是具备一定功能的IC电路，典型的IC电路设计图如图2所示。

图2 典型的RFID标签IC电路设计原理

(2)读卡器

将M 1卡靠近电动车内部的射频卡，此时喇叭会鸣叫一声，表示开锁成功。锁车时同样要将M 1卡接近电动车上的射频卡，此时电动车上的喇叭会鸣叫两声，在接下来的3秒钟时间里如果电动车车轮没有转动，喇叭会继续鸣叫两声，此时电动车进入警备状态，如若3秒钟内检测到车轮有转动，则此次刷卡无效。读写器的工作原理如图3所示。

图3 读写器的工作原理与基本构图

2.3 报警模块

报警模块主要由LED灯光模块和蜂鸣器模块组成，报警器接到控制器发送的报警信号后，LED灯开始闪烁同时蜂鸣器开始鸣叫，引起周围人们注意，给盗贼心理以震慑，以达到防盗作用。

2.4 移动通信模块

在单片机控制的防盗器之上加上TC35iGSM模块，有效得弥补了普通报警器在防盗实时性、可靠性、准确性方面的不足。同时加入的RFID可以与TC35iGSM模块进行辅助，这样车主就可以对电动车进行远距离永不掉线的监控。与普通防盗器相比，该防盗器有效地利用了网络，可以实现车主对电动车的24小时远距离监控。

该设计的GSM短信模块有两种工作模式分别对应不同的报警信号，当电动车只接收到一种危险信号时，GSM模块将会立即向车主设定的手机发送信息，如果防盗器收到两种或者两种以上的信号时，GSM短信模块将会以紧急模式发送报警信息。STC10F08XE单片机能够对振荡、红外、压力等信号进行采样和分析，以此提高防盗器的可靠性进而降低电动车的失窃率。电动车防盗报警GSM模块工作流程如图4所示。

图4 GSM移动通信模块工作流程图

3.软件部分总体设计

程序主要包括解码子程序、短信发送子程序、蜂鸣器发声处理子程序、震动检测子程序。

解码子程序：由解码和解码后数据处理两部分组成。它是软件部分的关键环节，是解码的核心部分。

短信发送子程序：编写程序，GSM模块收到控制器发出的险情信号时会自动发送短信到车主指定的手机。

蜂鸣器发声处理子程序：接收不同的信号发出不同的声音。

震动检测子程序：电动车未刷卡解锁时收到外部振荡信号而触发的一个中断子程序。

软件部分主流程图如图5所示。

图5 主程序流程图

4.系统综合调试

4.1 安装方法

将报警器安装在不易被小偷发现的电动车塑料壳的内部红色和黑色导线分别接电动车电池的正极和负极，棕色导线接到钥匙开关的输出线，黄色导线接到电动车控制器钥匙输入线，绿色和蓝色导线是防盗信号输出线。灰色导线和黑色导线一起接到电动车电源负极。

4.2 测试

(1)在离电动车较近的进行地方测试，观察RFID标签能否起到刷卡开车锁车的作用，在开车状态，震动模块是否工作。

(2)在离电动车较远的地方进行测试，若电动车处于锁车，看来自电动车外部的震动能否引起防盗报警器中的震动模块工作，车主手机能否收到车辆被盗的警示短信。

根据不断的测试，显然该无线遥控器报警器可及时准确地接收的报警信息，并可以追踪电动车的网络信息。

5.总结

电动车智能报警器是在GSM通信网络基础之上，添加了RFID射频识别技术，手机、报警器、电动车构成一个整体。人车分离时，防盗器能够在有险情时候及时自动向车主的手机发送短信进行提醒。还增加了断电剪线报警功能，内置电池剪线后也可用3-7天，同时常规的电话防盗报警、短信报警等也不受影响，对于报警距离等均不受影响，并针对在一些城市出现的小偷只偷电瓶的情况，设计了自动感应外接电源电压，如果外电被剪或是无电，均会向车主进行报警，为车主提供了多重保障。

[1] 张润.基于C8051F301的射频读卡系统的设计与实现[D].苏州大学博硕论文，2010.

[2] 张玉林，镇桂勤.基于AT89C51型单片机的号音自动播放器设计[D].国外电子元器件，2006.

[3] 于会山，崔学礼.一种新型红外线遥控智能密码锁[J].电子技术，2005.

[4] 季洪波，路奔，荆武祥.基于GSM通信的小型水电站水轮发电机组运行监测装置应用[J].中国水能及电气化，2011.

[5] 王睿智.基于TC35i的远程监控报警系统的设计与实现[N].吉林工程技术师范学院学报，2008.