基于RFID的電動(dòng)車(chē)防盜系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

李社蕾 陳軍

(三亞學(xué)院理工學(xué)院，海南三亞572022)

1.引言

據(jù)騰訊網(wǎng)報(bào)道，中國(guó)電動(dòng)車(chē)保有量達(dá)到2.2億輛，毋須質(zhì)疑，電動(dòng)車(chē)已經(jīng)成為中國(guó)家庭必需的代步工具[1，2]。隨之而來(lái)的防盜問(wèn)題也日益引起人們的重視，隨著人民自我財(cái)產(chǎn)保護(hù)意識(shí)的提高，對(duì)于現(xiàn)代防盜措施也提出了更高的要求，為了滿(mǎn)足人民對(duì)防盜的新要求，新技術(shù)的應(yīng)用變得非常必要，市面上電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警器種類(lèi)繁多，但是電動(dòng)車(chē)的高失竊率和低找回率仍然呈現(xiàn)兩級(jí)分化局面，為了更好地解除車(chē)主的后顧之憂(yōu)，現(xiàn)設(shè)計(jì)一款在STC10F08XE基礎(chǔ)之上基于RFID的新型電動(dòng)車(chē)防盜系統(tǒng)。系統(tǒng)防盜器整合了RFID技術(shù)和GSM模塊，在電動(dòng)車(chē)被盜時(shí)，第一時(shí)間通知車(chē)主，實(shí)現(xiàn)了車(chē)主對(duì)車(chē)輛的24小時(shí)監(jiān)控，同時(shí)具有自動(dòng)感應(yīng)外接電源電壓，如果外電被剪或是無(wú)電，均會(huì)向車(chē)主報(bào)警。

2.電動(dòng)車(chē)防盜系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)原理

該電動(dòng)車(chē)防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是從目前市面上普通電動(dòng)車(chē)警報(bào)器的不足之處入手，系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先進(jìn)行整體布局，包括震動(dòng)信號(hào)模塊，射頻識(shí)別模塊，控制模塊，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，GSM短信發(fā)送模塊，報(bào)警電路模塊等。主控制器采用宏晶科技公司生產(chǎn)的STC10F08XE單片機(jī)，單時(shí)鐘/機(jī)器周期為1T，是新一代的8051單片機(jī)，完全兼容傳統(tǒng)的8051指令代碼，但速度上是后者的8到12倍[3]。內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，主要用于強(qiáng)干擾場(chǎng)合和高速通信、智能控制領(lǐng)域。當(dāng)一個(gè)通用全雙工異步串行口（UART）獨(dú)立做主機(jī)時(shí)，可以當(dāng)作2個(gè)串口使用。這里不考慮這樣使用的局限性。

2.1 總體框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

圖1為總體框架，防盜報(bào)警的工作流程：當(dāng)報(bào)警器處于警戒狀態(tài)時(shí)，檢測(cè)電路若檢測(cè)到非正常開(kāi)車(chē)信號(hào)時(shí)，將信號(hào)輸入到控制模塊，控制模塊通過(guò)對(duì)信號(hào)的判斷處理，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器接入TC35iGSM模塊同時(shí)將信號(hào)傳送給報(bào)警電路，此時(shí)GSM模塊會(huì)按照編寫(xiě)好的程序?qū)㈦U(xiǎn)情通過(guò)短信的形式發(fā)送到車(chē)主設(shè)定的手機(jī)上。如果報(bào)警器不在警戒狀態(tài)，則不響應(yīng)此報(bào)警信息。

圖1 整體框架圖

2.2 射頻識(shí)別部分

(1)射頻IC卡

該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)智能鎖車(chē)，當(dāng)電動(dòng)車(chē)處于通電狀態(tài)，如果3分鐘之內(nèi)車(chē)輪沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，則防盜器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警檢測(cè)，有效地避免了車(chē)主忘記鎖車(chē)事情的發(fā)生。當(dāng)車(chē)主刷卡鎖車(chē)時(shí)電動(dòng)車(chē)上的喇叭會(huì)鳴叫兩聲，短時(shí)間之內(nèi)如果車(chē)輪沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)車(chē)上的喇叭會(huì)再鳴叫兩聲正式進(jìn)入防盜狀態(tài)。如若短時(shí)間之內(nèi)，車(chē)輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則忽略此次刷卡。

該防盜器可以配合電機(jī)抱死功能的控制器使用，防盜器檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)時(shí)，會(huì)在發(fā)送報(bào)警信號(hào)的同時(shí)抱死電機(jī)，使得電動(dòng)車(chē)的車(chē)輪暫時(shí)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，有效降低電動(dòng)車(chē)的盜竊率。

每一個(gè)RFID射頻識(shí)別卡寫(xiě)入一個(gè)能夠被識(shí)別的ID碼，該設(shè)計(jì)中的射頻卡安裝在電動(dòng)車(chē)上，隨著電動(dòng)車(chē)的移動(dòng)，射頻卡會(huì)采集不同的數(shù)據(jù)。車(chē)主手中的M 1卡本質(zhì)上就是RFID讀寫(xiě)器，當(dāng)讀寫(xiě)器靠近射頻卡時(shí)，二者會(huì)進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而報(bào)警器退出報(bào)警狀態(tài)。RFID射頻卡是具備一定功能的IC電路，典型的IC電路設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖2 典型的RFID標(biāo)簽IC電路設(shè)計(jì)原理

(2)讀卡器

將M 1卡靠近電動(dòng)車(chē)內(nèi)部的射頻卡，此時(shí)喇叭會(huì)鳴叫一聲，表示開(kāi)鎖成功。鎖車(chē)時(shí)同樣要將M 1卡接近電動(dòng)車(chē)上的射頻卡，此時(shí)電動(dòng)車(chē)上的喇叭會(huì)鳴叫兩聲，在接下來(lái)的3秒鐘時(shí)間里如果電動(dòng)車(chē)車(chē)輪沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，喇叭會(huì)繼續(xù)鳴叫兩聲，此時(shí)電動(dòng)車(chē)進(jìn)入警備狀態(tài)，如若3秒鐘內(nèi)檢測(cè)到車(chē)輪有轉(zhuǎn)動(dòng)，則此次刷卡無(wú)效。讀寫(xiě)器的工作原理如圖3所示。

圖3 讀寫(xiě)器的工作原理與基本構(gòu)圖

2.3 報(bào)警模塊

報(bào)警模塊主要由LED燈光模塊和蜂鳴器模塊組成，報(bào)警器接到控制器發(fā)送的報(bào)警信號(hào)后，LED燈開(kāi)始閃爍同時(shí)蜂鳴器開(kāi)始鳴叫，引起周?chē)藗冏⒁?，給盜賊心理以震懾，以達(dá)到防盜作用。

2.4 移動(dòng)通信模塊

在單片機(jī)控制的防盜器之上加上TC35iGSM模塊，有效得彌補(bǔ)了普通報(bào)警器在防盜實(shí)時(shí)性、可靠性、準(zhǔn)確性方面的不足。同時(shí)加入的RFID可以與TC35iGSM模塊進(jìn)行輔助，這樣車(chē)主就可以對(duì)電動(dòng)車(chē)進(jìn)行遠(yuǎn)距離永不掉線(xiàn)的監(jiān)控。與普通防盜器相比，該防盜器有效地利用了網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)車(chē)主對(duì)電動(dòng)車(chē)的24小時(shí)遠(yuǎn)距離監(jiān)控。

該設(shè)計(jì)的GSM短信模塊有兩種工作模式分別對(duì)應(yīng)不同的報(bào)警信號(hào)，當(dāng)電動(dòng)車(chē)只接收到一種危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)，GSM模塊將會(huì)立即向車(chē)主設(shè)定的手機(jī)發(fā)送信息，如果防盜器收到兩種或者兩種以上的信號(hào)時(shí)，GSM短信模塊將會(huì)以緊急模式發(fā)送報(bào)警信息。STC10F08XE單片機(jī)能夠?qū)φ袷?、紅外、壓力等信號(hào)進(jìn)行采樣和分析，以此提高防盜器的可靠性進(jìn)而降低電動(dòng)車(chē)的失竊率。電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警GSM模塊工作流程如圖4所示。

圖4 GSM移動(dòng)通信模塊工作流程圖

3.軟件部分總體設(shè)計(jì)

程序主要包括解碼子程序、短信發(fā)送子程序、蜂鳴器發(fā)聲處理子程序、震動(dòng)檢測(cè)子程序。

解碼子程序：由解碼和解碼后數(shù)據(jù)處理兩部分組成。它是軟件部分的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是解碼的核心部分。

短信發(fā)送子程序：編寫(xiě)程序，GSM模塊收到控制器發(fā)出的險(xiǎn)情信號(hào)時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)送短信到車(chē)主指定的手機(jī)。

蜂鳴器發(fā)聲處理子程序：接收不同的信號(hào)發(fā)出不同的聲音。

震動(dòng)檢測(cè)子程序：電動(dòng)車(chē)未刷卡解鎖時(shí)收到外部振蕩信號(hào)而觸發(fā)的一個(gè)中斷子程序。

軟件部分主流程圖如圖5所示。

圖5 主程序流程圖

4.系統(tǒng)綜合調(diào)試

4.1 安裝方法

將報(bào)警器安裝在不易被小偷發(fā)現(xiàn)的電動(dòng)車(chē)塑料殼的內(nèi)部紅色和黑色導(dǎo)線(xiàn)分別接電動(dòng)車(chē)電池的正極和負(fù)極，棕色導(dǎo)線(xiàn)接到鑰匙開(kāi)關(guān)的輸出線(xiàn)，黃色導(dǎo)線(xiàn)接到電動(dòng)車(chē)控制器鑰匙輸入線(xiàn)，綠色和藍(lán)色導(dǎo)線(xiàn)是防盜信號(hào)輸出線(xiàn)。灰色導(dǎo)線(xiàn)和黑色導(dǎo)線(xiàn)一起接到電動(dòng)車(chē)電源負(fù)極。

4.2 測(cè)試

(1)在離電動(dòng)車(chē)較近的進(jìn)行地方測(cè)試，觀察RFID標(biāo)簽?zāi)芊衿鸬剿⒖ㄩ_(kāi)車(chē)鎖車(chē)的作用，在開(kāi)車(chē)狀態(tài)，震動(dòng)模塊是否工作。

(2)在離電動(dòng)車(chē)較遠(yuǎn)的地方進(jìn)行測(cè)試，若電動(dòng)車(chē)處于鎖車(chē)，看來(lái)自電動(dòng)車(chē)外部的震動(dòng)能否引起防盜報(bào)警器中的震動(dòng)模塊工作，車(chē)主手機(jī)能否收到車(chē)輛被盜的警示短信。

根據(jù)不斷的測(cè)試，顯然該無(wú)線(xiàn)遙控器報(bào)警器可及時(shí)準(zhǔn)確地接收的報(bào)警信息，并可以追蹤電動(dòng)車(chē)的網(wǎng)絡(luò)信息。

5.總結(jié)

電動(dòng)車(chē)智能報(bào)警器是在GSM通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，添加了RFID射頻識(shí)別技術(shù)，手機(jī)、報(bào)警器、電動(dòng)車(chē)構(gòu)成一個(gè)整體。人車(chē)分離時(shí)，防盜器能夠在有險(xiǎn)情時(shí)候及時(shí)自動(dòng)向車(chē)主的手機(jī)發(fā)送短信進(jìn)行提醒。還增加了斷電剪線(xiàn)報(bào)警功能，內(nèi)置電池剪線(xiàn)后也可用3-7天，同時(shí)常規(guī)的電話(huà)防盜報(bào)警、短信報(bào)警等也不受影響，對(duì)于報(bào)警距離等均不受影響，并針對(duì)在一些城市出現(xiàn)的小偷只偷電瓶的情況，設(shè)計(jì)了自動(dòng)感應(yīng)外接電源電壓，如果外電被剪或是無(wú)電，均會(huì)向車(chē)主進(jìn)行報(bào)警，為車(chē)主提供了多重保障。

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