基于GSM的汽車(chē)防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李坤博

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于GSM的汽車(chē)防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李坤博

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

本系統(tǒng)基于GSM移動(dòng)通信技術(shù)，當(dāng)發(fā)生警情時(shí)，能夠?qū)⒍ㄎ恍畔l(fā)送給車(chē)主，同時(shí)還能自動(dòng)鎖車(chē)輪以及驅(qū)動(dòng)蜂鳴電路發(fā)聲。本設(shè)計(jì)的硬件部分包括單片機(jī)外圍電路、GSM模塊電路、LCD1602顯示電路、繼電器控制鎖車(chē)輪電路和蜂鳴器報(bào)警電路。本次設(shè)計(jì)基本完成了課題任務(wù)，在PCB板上實(shí)現(xiàn)了功能，構(gòu)建了一個(gè)功能豐富能夠適應(yīng)需求的車(chē)輛防盜報(bào)警系統(tǒng)。

汽車(chē)防盜系統(tǒng) 單片機(jī) GSM模塊

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，私家車(chē)的擁有量逐年增多，與此同時(shí)，針對(duì)汽車(chē)的偷盜案件時(shí)有發(fā)生。而現(xiàn)在出現(xiàn)在市場(chǎng)上的普通防盜器具有防盜功能單一，可靠性低而且缺乏有效的跟蹤監(jiān)控等缺陷。因此研制具有車(chē)輛定位和防盜的報(bào)警系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

現(xiàn)代社會(huì)，隨著城市化的進(jìn)程不斷推進(jìn)，人們的生活水平日益提高，汽車(chē)的購(gòu)買(mǎi)量每年都在節(jié)節(jié)攀升。早在世界上第一輛福特汽車(chē)被生產(chǎn)出來(lái)之后，汽車(chē)偷盜的犯罪行為也隨之出現(xiàn)，時(shí)至今日，車(chē)輛失竊已經(jīng)成為在當(dāng)今都市中最為普遍的犯罪形態(tài)之一?，F(xiàn)在市場(chǎng)上汽車(chē)的防盜報(bào)警裝置也是多如牛毛，傳統(tǒng)的機(jī)械裝置對(duì)于暴力手段的破解抵御能力比較弱，而更為高科技的芯片防盜，是利用安裝在鑰匙中的智能芯片進(jìn)行防盜報(bào)警操作，這種芯片價(jià)格昂貴并且無(wú)可替代，一旦遺失就只能重新購(gòu)買(mǎi)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)概述

本次設(shè)計(jì)采用的MCU是STC12C5A60S2型號(hào)單片機(jī)，通過(guò)連接GPS模塊進(jìn)行定位，并將GPS定位信息進(jìn)行提取和處理，并通過(guò)GSM模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)手機(jī)和單片機(jī)之間的通信最終達(dá)到定位發(fā)送的目的。在本設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)有單片機(jī)的原理知識(shí)，無(wú)線系統(tǒng)的收發(fā)，定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，串口與按鍵的測(cè)試。在定位到信息并觸發(fā)報(bào)警模塊之后，車(chē)輛的繼電器吸合帶動(dòng)機(jī)械裝置鎖定車(chē)輪，并觸發(fā)蜂鳴器響鈴。與此同時(shí)，GPS模塊采集定位信息（具體到經(jīng)緯度），GSM模塊將定位信息發(fā)送至車(chē)主手機(jī)，車(chē)主利用本設(shè)計(jì)附帶的安卓插件通過(guò)經(jīng)緯度在地圖軟件上準(zhǔn)確定位。

2.2 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)主要由六大部分組成，即入侵檢測(cè)模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、單片機(jī)模塊、繼電器模塊、GPS實(shí)時(shí)定位模塊、GSM短信發(fā)送。單片機(jī)模塊負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和控制，入侵檢測(cè)模塊負(fù)責(zé)在車(chē)輛遭到入侵時(shí)觸發(fā)報(bào)警警示等相關(guān)模塊，GSM模塊負(fù)責(zé)SMS短信的發(fā)送和報(bào)警情況的通知，車(chē)輪鎖死模塊負(fù)責(zé)在檢測(cè)到入侵時(shí)吸合繼電器利用機(jī)械傳動(dòng)裝置鎖死車(chē)輪，GPS模塊負(fù)責(zé)持續(xù)不斷更新位置信息，一旦入侵模塊被觸發(fā)，則提取經(jīng)緯度信息進(jìn)行發(fā)送，報(bào)警模塊則是在檢測(cè)到報(bào)警后觸發(fā)蜂鳴器，造成較大分貝的聲響警示入侵者。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)選型

本次設(shè)計(jì)單片機(jī)選擇了STC公司生產(chǎn)的12C5A60S2芯片作為本設(shè)計(jì)的MCU芯片。該單片機(jī)是一款具有全雙工通信功能的雙串口單片機(jī)（這從STC公司對(duì)于單片機(jī)的命名也可以看出，凡以S2結(jié)尾的芯片信號(hào)均帶有雙串口通信功能）。在該芯片中，兩個(gè)串口的波特率產(chǎn)生方式是不同的，其中串口1和傳統(tǒng)的51一樣，是通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生的時(shí)鐘周期來(lái)產(chǎn)生波特率，而串口2則是用其獨(dú)有的獨(dú)立波特率發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生波特率的。

3.2 電源電路設(shè)計(jì)

利用三端穩(wěn)壓管進(jìn)行降壓作為電源，能夠提供給GSM模塊一個(gè)穩(wěn)定的5V，500MA的輸入源，使其正常工作。電源選擇了3節(jié)4V的電池串聯(lián)起來(lái)（也就是一個(gè)12V的電壓源），經(jīng)過(guò)7805三端穩(wěn)壓管最后輸出一個(gè)5V的穩(wěn)壓電源。電源電路如圖2所示。

圖2 電源電路

3.3 GSM模塊的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選擇IM900A作為本設(shè)計(jì)的GSM模塊，將VCC接到電源，GND接到共地端，其中Rx引腳接到單片機(jī)的Tx引腳，Tx引腳接到單片機(jī)的Rx引腳，此處在測(cè)試的過(guò)程中將GSM連接在單片機(jī)的串口1（也就是P3.0，P3.1口），在之后的聯(lián)調(diào)過(guò)程中還要通過(guò)串口調(diào)試助手來(lái)檢測(cè)AT指令的發(fā)送過(guò)程，因?yàn)樵谠缙谑褂玫膶?shí)驗(yàn)板中，下載口就為串口1，正好可以利用串口調(diào)試助手來(lái)檢測(cè)單片機(jī)的串口）。然后就要在SIM卡槽上插上SIM卡，這兒對(duì)SIM卡的要求必須要是聯(lián)通或移動(dòng)的卡（主要是GSM模塊對(duì)于發(fā)送的頻段有一定的限制），在通上電源插上卡之后，信號(hào)指示燈每隔一秒鐘亮滅，則SIM卡注冊(cè)成功，可以進(jìn)行GSM模塊的調(diào)試，GSM電路連接如圖3所示。

圖3 GSM電路連接圖

3.4 報(bào)警與車(chē)輪鎖死模塊的設(shè)計(jì)

報(bào)警與車(chē)輪鎖死模塊的結(jié)構(gòu)與原理是相通的，對(duì)于車(chē)輪鎖死的這個(gè)模塊來(lái)說(shuō)，主要是是利用繼電器通電吸合來(lái)對(duì)機(jī)械裝置啟動(dòng)從而達(dá)到將車(chē)輪鎖死的目的，報(bào)警與車(chē)輪鎖死模塊的設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 報(bào)警與車(chē)輪鎖死模塊

在控制繼電器通電吸合的部分選擇8550三極管，8550三極管是一款開(kāi)關(guān)型的PNP型三極管。在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，將發(fā)射極接在5V電源上，基極接在單片機(jī)的P1.0口，集電極接地，當(dāng)基極置低電平，發(fā)射極與集電極正向?qū)?，繼電器吸合。控制蜂鳴器的原理也是一樣，在蜂鳴器的選型方面我選擇了5V的有源蜂鳴器，這是一款電磁式蜂鳴器，有源蜂鳴器相對(duì)于無(wú)源蜂鳴器來(lái)說(shuō)，它的好處在于使用方便，只要它的正負(fù)極接上電源就可以發(fā)聲，起到警示的作用，但它的缺點(diǎn)也很明顯，內(nèi)置的振蕩源使得蜂鳴器的發(fā)聲頻率就固定了，換言之，有源蜂鳴器只能發(fā)出一種聲音，而無(wú)源蜂鳴器則恰恰相反，無(wú)源蜂鳴器的振蕩頻率是由單片機(jī)的引腳控制的，可以根據(jù)單片機(jī)的振蕩頻率來(lái)控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率。而控制蜂鳴器正向?qū)ㄒ彩抢肞NP三極管的特性，在基極上連接單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)引腳置低電平時(shí)，三極管正向?qū)?，蜂鳴器發(fā)出聲音。

4 系統(tǒng)調(diào)試

將GSM的電源和接地和單片機(jī)的電源接地連接到一起，將GSM的Tx口連接到單片機(jī)的Rx口，GSM的Rx口連接到單片機(jī)的Tx口，當(dāng)單片上電復(fù)位時(shí)，向GSM模塊發(fā)送AT命令，GSM模塊向手機(jī)發(fā)送短信。

軟件部分的主要內(nèi)容就是5條AT命令的發(fā)送，五條命令的內(nèi)容分別是：AT命令發(fā)送標(biāo)識(shí)符、設(shè)置發(fā)送為文本模式、目標(biāo)手機(jī)號(hào)的設(shè)置、短信內(nèi)容的設(shè)置、結(jié)束標(biāo)識(shí)符的發(fā)送。

5 總結(jié)

本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能就是通過(guò)GSM發(fā)送短信的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的地理信息進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的，從市場(chǎng)需求的角度出發(fā)，這個(gè)設(shè)計(jì)還是有一定的實(shí)際意義的，因?yàn)楝F(xiàn)在市面上大多數(shù)的車(chē)輛防盜報(bào)警裝置都是使用的紅外線或是其他的無(wú)線操控設(shè)備，這樣的設(shè)備通常只能在較短距離的監(jiān)控中才能發(fā)揮作用，而在本設(shè)計(jì)中，SMS的發(fā)送時(shí)覆蓋全球的，基本上可以忽視距離因素帶來(lái)的影響，使得隨時(shí)隨地了解車(chē)輛的地理信息成為可能。

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