基于GSM汽車狀態(tài)遠(yuǎn)程控制的設(shè)計(jì)

司敏

【摘要】汽車已成為人們生活中不可或缺的一部分，隨著購(gòu)買車輛的用戶越來越多，汽車盜竊犯罪、酒駕等安全問題走入人們的視線。車輛防盜以及監(jiān)控報(bào)警產(chǎn)品已必不可少。本設(shè)計(jì)通過單片機(jī)和GSM模塊，借助可靠、成熟、安全的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，用直觀的短消息或電話形式直接將報(bào)警地點(diǎn)情況和汽車內(nèi)部環(huán)境反應(yīng)到我們手機(jī)上，并對(duì)駕駛員安全起到有效提醒，從而起到防護(hù)和監(jiān)督作用。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；GSM；防盜報(bào)警；短消息

一、引言

目前，車載信息系統(tǒng)逐漸成為融合先進(jìn)的電子、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的智能交通系統(tǒng)（ITS）中必不可少的部分。車載信息系統(tǒng)在統(tǒng)一的硬件平臺(tái)上集成了汽車儀表、防盜監(jiān)控、自動(dòng)導(dǎo)航、媒體播放、瀏覽網(wǎng)絡(luò)等多種信息服務(wù)，與車內(nèi)多個(gè)部件的單獨(dú)開發(fā)集成相比，節(jié)省了材料成本及通信成本，有利于汽車信息的數(shù)字化，也有利于提高整車性價(jià)比。汽車監(jiān)控系統(tǒng)，是車載信息系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，為汽車的防盜提供重要的保障。

汽車監(jiān)控器原理上主要分為如下三類：短程監(jiān)控、無線遠(yuǎn)程監(jiān)控和GPS定位監(jiān)控。常用的近距離聲音監(jiān)控器一般通過振動(dòng)傳感器感知被保護(hù)物體（如汽車或保險(xiǎn)箱）的異常振動(dòng)，然后驅(qū)動(dòng)大功率聲音報(bào)警。該監(jiān)控方式缺點(diǎn)是監(jiān)控距離短、對(duì)環(huán)境產(chǎn)生噪音污染、誤報(bào)率高、監(jiān)控器易被拆卸或遭破壞。普通無線監(jiān)控器則是利用專有的無線電頻率進(jìn)行信息的監(jiān)控，具有傳輸距離短、易受障礙物干擾等缺點(diǎn)。GPS定位報(bào)警器利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)、航天技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù).實(shí)現(xiàn)汽車與車主的實(shí)時(shí)信息反饋，也具有存在“盲區(qū)”，費(fèi)用較高等缺陷。GSM是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通信體制中較為成熟、完善、應(yīng)用廣泛的一種系統(tǒng)。CSM系統(tǒng)集中了現(xiàn)代信源編碼技術(shù)、信道編碼、均衡技術(shù)、數(shù)字調(diào)制技術(shù)、話音編碼技術(shù)以及慢調(diào)頻技術(shù)，同時(shí)在系統(tǒng)中引入了大量計(jì)算機(jī)控制和管理。因而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性、安全性和可靠性。為此，設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。它以GSM網(wǎng)絡(luò)作為通信載體，以AT89C52作為基本硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)汽車狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與及時(shí)控制。

二、系統(tǒng)分析

基于GSM汽車監(jiān)控系統(tǒng)是一種新型的汽車監(jiān)控系統(tǒng)，內(nèi)部嵌入了專用通信模塊。工作原理：當(dāng)傳感器檢測(cè)到車門開啟或是發(fā)動(dòng)機(jī)開啟信號(hào)，汽車內(nèi)部溫度和濕度超過預(yù)定值時(shí)，單片機(jī)p3.7口輸出高低電平間隔1s得脈沖信號(hào)，以AT命令的形式發(fā)送給無線通信模塊，無線通信模塊將報(bào)警信號(hào)以短信的方式發(fā)送到預(yù)定的車主手機(jī)中。利用GSM網(wǎng)絡(luò)，可以將報(bào)警信息傳送到移動(dòng)通訊覆蓋的任何地方，克服了現(xiàn)有技術(shù)報(bào)警信號(hào)傳送距離有限和噪音污染的缺陷。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控硬件結(jié)構(gòu)示意圖

三、單片機(jī)簡(jiǎn)介

單片機(jī)又稱單片機(jī)微控制器，它試講中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）輸入/輸出端口等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)稱為單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)（single chip microcomputer），簡(jiǎn)稱單片機(jī)。

一塊單片機(jī)就是一臺(tái)電腦。具有以下幾方面特點(diǎn)：

（1）具有優(yōu)異的性能價(jià)格比，單片機(jī)盡可能地把應(yīng)用所需的存儲(chǔ)器，各種功能的I/O接口集成在一塊芯片內(nèi)，因其性能很高，價(jià)格相對(duì)廉價(jià)，因而性價(jià)比很高。

（2）集成度高，體積小，可靠性高，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了芯片之間的連接，大大提高了單片機(jī)可靠性與抗干擾能力，其體積小，對(duì)強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。

（3）控制功能強(qiáng)，它非常適合專門的控制用途。

（4）低電壓，低功耗。

四、GSM模塊

1.GSM Modem介紹

GSM Modem是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。GSM模塊具有發(fā)送SMS信息、語音通話、GRRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)然贕SM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能。

2.GSM Modem的主要功能

GSM具有收發(fā)信息、借助短信實(shí)現(xiàn)小批量數(shù)據(jù)傳輸、語音通話（GSM電話）、無線上網(wǎng)等功能。

3.GSM的AT指令

用戶通過AT指令實(shí)現(xiàn)呼叫控制、短信息SMS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、傳真等方面的控制。

（1）撥打任意號(hào)碼：ATD

例如：撥打18949166173

在指令區(qū)輸入“AT+COLP=1”，再按enter鍵后點(diǎn)擊“手動(dòng)發(fā)送”指令功能；撥號(hào)成功后直接顯示。

（2）發(fā)送短信

先輸入AT+CMGS=1再按ENTER 鍵后選擇手動(dòng)發(fā)送功能，回復(fù)OK，再輸入AT+CMGS=18949166173按enter鍵后點(diǎn)手動(dòng)發(fā)送功能想輸入號(hào)碼發(fā)送短信。

五、硬件設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要AT89C52單片機(jī)、TC35i通信模塊、SIM卡模塊、傳感器、控制器、電源系統(tǒng)等部分組成。

1.紅外傳感器

對(duì)于防盜傳感器，采用主動(dòng)式紅外對(duì)射傳感器，它相對(duì)于傳統(tǒng)的被動(dòng)式熱釋紅外傳感器用以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）主動(dòng)式對(duì)射紅外線傳感器安裝在車門窗位置，采用多光束綜合判斷，當(dāng)有一定體積障礙物阻擋時(shí)才能觸發(fā)極大降低了傳感器的誤報(bào)。

（2）安裝在車門窗位置，給用戶提供了極大的夜間防護(hù)可能。

2.酒精濃度檢測(cè)器

新型的半導(dǎo)體酒精檢測(cè)儀，CA2000是一種高可靠、高精度、呼吸式酒精檢測(cè)儀。它的核心部件采用新型高科技微變氧化物半導(dǎo)體，可以準(zhǔn)確探測(cè)氣體酒精含量，且不受煙味、可樂、咖啡等非酒精類氣體的干擾。CA2000小巧輕便，操作簡(jiǎn)單，是汽車安裝的最佳選擇。

3.溫濕度檢測(cè)器

采用管道式數(shù)字溫濕度傳感器SHT11元件組合，保證全量程模擬量輸出線性好，全量程精度高、穩(wěn)定性能強(qiáng)、一致性好、使用壽命長(zhǎng)、遠(yuǎn)距離傳輸不失真、響應(yīng)速度快、濕度測(cè)試具備溫度補(bǔ)償，溫濕度信號(hào)同步采樣等。

六、軟件設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在單片機(jī)AT89C52平臺(tái)下，利用C語言進(jìn)行開發(fā)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要分為如下模塊：

（1）無線通信模塊主要負(fù)責(zé)通信短信的發(fā)送與接收。短信的收發(fā)是通過向串口發(fā)送AT指令集來實(shí)現(xiàn)的。AT指令集是GSM模塊與嵌入式計(jì)算機(jī)之間的通信協(xié)議。AT指令是以AT作首，＼r＼n符結(jié)束的字符串。每個(gè)指令執(zhí)行成功與否都有相應(yīng)的返回。其他的一些非預(yù)期的信息（如有人撥號(hào)進(jìn)來、線路無信號(hào)等），模塊也將有對(duì)應(yīng)的一些信息提示，接收端可做相應(yīng)的處理。所使用的短信息規(guī)范為GSM07.05，方式為PDU模式M1。

（2）監(jiān)測(cè)與控制模塊主要完成對(duì)傳感器信息的檢測(cè)，當(dāng)單片機(jī)控制系統(tǒng)檢測(cè)到車門被打開的信號(hào)（通過100ms在檢測(cè)一次，若信號(hào)還有效才認(rèn)為信號(hào)有效，這樣可以防止偶然的誤造作）或溫濕度、酒精濃度超過設(shè)定值，單片機(jī)系統(tǒng)將進(jìn)行聲光報(bào)警語音警示，并啟動(dòng)發(fā)送短信息程序，車主收到相關(guān)短信息提示。

（3）報(bào)警控制器系統(tǒng)分為硬設(shè)防和軟設(shè)防兩種方式。當(dāng)車主將汽車鎖定時(shí)，汽車進(jìn)入硬設(shè)防狀態(tài)；車主用短信息命令設(shè)防和撤防稱為軟設(shè)防，優(yōu)先級(jí)比硬設(shè)防高。這種形式方便車主對(duì)汽車的使用和監(jiān)控。

圖2所示是系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)流程圖。

整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)一上電后就開始運(yùn)行，只要有檢測(cè)的中斷事件發(fā)生，就處理中斷。新短信到達(dá)時(shí)，會(huì)向串口發(fā)送一指定信息，因此對(duì)串口數(shù)據(jù)的接受也應(yīng)采用中斷方式。這樣系統(tǒng)的效率較高，避免程序的不斷循環(huán)而浪費(fèi)處理器資源。

七、總結(jié)

基于單片機(jī)GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控器是目前較為先進(jìn)的汽車監(jiān)控系統(tǒng)，它具有如下特點(diǎn)：

（1）利用短信作為傳輸手段，可以實(shí)現(xiàn)汽車狀態(tài)信息的“零時(shí)間報(bào)警”；

（2）借助于移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò)，無論車主身在何處，都可以“長(zhǎng)距離報(bào)警”；

（3）以單片機(jī)為基礎(chǔ)的汽車監(jiān)控系統(tǒng)作為車載信息系統(tǒng)的一部分，在整體上具有“高性價(jià)比”；

（4）使用手機(jī)作為監(jiān)控器的操作終端，手機(jī)短信作為控制指令載體，具有操作方便的特點(diǎn)。

基于GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不光是在汽車防盜系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用，同時(shí)它也提供了一種現(xiàn)代遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的新模式，在鐵路、交通、電力、工業(yè)、環(huán)保、水文等多種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

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