汽车防盗报警系统设计

2016-09-10张赢银张晁祎刘瑞蕊迪南京林业大学汽车与交通工程学院

中国科技信息 2016年16期

张赢银张晁祎刘瑞蕊肖迪南京林业大学汽车与交通工程学院

汽车防盗报警系统设计

张赢银张晁祎刘瑞蕊肖迪
南京林业大学汽车与交通工程学院

鉴于目前的机械式汽车防盗系统功能不齐全、不能跟踪定位，传统的机械锁已经不能满足日益增长的汽车防盗需求。同时，汽车数量的增多也使盗窃现象日益频繁，且传统机械锁不能及时采取相应的反映措施，所以有效的汽车防盗装置对汽车而言显得尤为重要。

本论文结合现代化的信息技术，运用单片机、电子信息技术等，使用一种新型的基于GPS 的汽车防盗系统与设计，主要通过GPS把定位信息发送给控制器，控制器将把地理位置信息通过GSM模块以短信息方式发送给车主，提醒车主汽车是否被盗，并可以通过短信回复的方式对车辆进行监控。

汽车防盗报警系统的结构设计

论文主要采用MC9S12XS128系列单片机，通过SIM900网络通信模块，将GPS模块的获取定位信息进行网络传输，实现车主和车辆之间的通信，并实时监控。车主在接到汽车报警后，通过手机可以接收到车辆的GPS信息，获取被盗车辆的实时状态信息。

1.系统功能分析

系统设置：需要车主对单片机中的相应指令进行设置，包括车主手机号码、监控中心号码、GPS定位信息的查询字符、系统的初始化设置。

（1）远程报警：将SIM卡插入车载设备，实现车辆连入网络。在车辆被盗时，车载设备中的传感器被触发，通过语音系统可以实现现场报警；此时，车主及可以通过终端，获取GSM网络传输的信息。

（2）报警监控：车主在接受车辆报警后，可通过移动终端对车辆发出控制信号，通过GSM网络传输，车辆接收车主的控制命令，实现对车辆的驱动监控功能。

（3）跟踪定位：通过GSM模块，利用短信服务，可以将GPS模块定位的信息及时的反馈到车主及监控中心，实现车辆的实时跟踪定位。

2.系统体系结构

本系统主要组成：MCU模块、GPS模块、GSM模块、传感器模块、语音模块、电源电路。GPS模块主要负责对车辆定位跟踪；GSM模块主要负责车辆与车主及监控中心的通信；MCU模块负责分析GPS定位数据，根据系统的设置进行的相应的处理。电源电路由LM2940为MCU、GPS及GSM提供5V直流电压。防盗报警系统的结构框图如图1所示。

图1 系统结构框图

2. 系统的硬件设计

由该汽车防盗报警系统的设计可知，本系统需要两个UART串口用来分别实现通信和定位的功能，这两个功能正是汽车防盗报警系统中最关键的技术；采用芯片MC9S12XS128，系统主要有如下这些模块：单片机最小系统模块、GPS模块、GSM模块、电源模块、传感器模块、语音模块等。

（1） GPS模块外围电路

在本系统设计和使用过程中为了方便及时的更新或者选取更适合的模块，GPS设计为独立的模块。该外围电路主要以天线为主，模块电路图如图2所示。

（2） GSM模块SIM900A模块是一款结构紧凑的GSM/GPRS模块，运用SMT封装，基于STE的单芯片方案，可以在内部设置客户应用程序。SIM900A模块的正常运行需要相应的外围电路与其配合，如图3所示。

（3）语音模块对外接口电路本系统中采用了功能强大的语音芯片ISD1820，如图4所示。考虑到在汽车被盗时的情况复杂性，将语音系统的启用权留给车主。是否运用报警系统，将由车主决定。

3.系统的软件设计

在该设计中，对于防盗报警系统的初始化，主要是对单片机总线时钟、串口以及通用输入输出的接口等的初始化。

（1）系统主程序流程图

首先要对GSM通信模块和串口通信进行初始化，其次对串口进行设置，然后再读取是否有移位信号和震动信号等传输，根据系统工作状态判断是否要发送报警信号，如果接到报警信号，就通过手机等终端发送指令处理命令以控制汽车，保证汽车安全。系统的主程图流程图如图5所示。

（2）系统主程序流程图

GPS程序流程图软件要实现对GPS数据的接收和分析两部分的处理，当GPS数据接收模块接收到帧头数据后分析其经度、纬度，时间等信息，若发现经纬度发生变化，就证明汽车发生了移位，然后就设置好标志位，将经纬度信息传送给GSM模块。其GPS数据接收流程图如图6所示。

（3） GSM系统数据传送

GSM数据发送程序本系统的软件设计主要目标是监测汽车是否处于危险的情况，然后通过SIM900A发送短信到用户手机上。通过向SIM900A写入不同的AT指令完成多种功能，即通过GSM模块收发短信、拨打电话。在对SIM900A进行操作的同时，通过串口编写AT指令发送给SIM900A。

4.系统调试分析

论文中对于GPS的调试为u-center，可以对NEO-6M GPS 模块进行全面的测试。将NEO-6M GPS 模块通过USB转串口连接到电脑，并给GPS模块供电。打开u-center软件在Receiver菜单里面选择Port 为COM11（连接GPS模块的串口端号），Baudrate为38400.再点击图中的连接/断开按钮，即可连接上 NEO-6M GPS 模块，同时软件开始显示各种信息，如图7所示。

通过按键F8，可调出Text Console窗口，查看来自GPS模块的原始数据，如图8所示。

图2 GPS外围模块电路

图3 GSM电路模块

图4 ISD1820外围电路及接口

图5 系统主程序流程图

图6 GPS数据接收流程图

图7 GPS信息显示

图8 TextConsole数据

由NMEA-0183协议中的常用命令表，如表1所示，以及NMEA-0183协议采用ASCII码来传递GPS定位信息，依据信息帧的格式即可解读GPS定位信息。

表1 NMEA常用命令表

定位信息把地理信息提供给单片机，经处理判断后，以短消息的形式将具体情况发送到用户手机，用户收到消息后，判断是否是家人所为，达到提示报警目的。同时用户也可以以短消息的形式发送指令到单片机，单片机按照指令做出相应的反应，如通过控制电磁阀或继电器，切断电源或关闭油路等，并且车载GPS全球定位系统可以给出汽车的具体位置，这个位置在用户发出查询位置信息指令后，通过车载部分处理，通过短消息发送到用户手机。车主和监控中心可利用短消息对汽车状态进行监控并可以发送控制指令，从而实现了全方位的汽车防盗监控系统。