新型電動(dòng)車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉亞榮 謝曉蘭 覃偲蕓

摘? 要： 針對(duì)目前電動(dòng)車及電瓶易失竊的問(wèn)題，以單片機(jī)為核心，結(jié)合聲光報(bào)警電路、GSM通信模塊、位移傳感器和語(yǔ)音播報(bào)模塊等外圍電路，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款新型的電動(dòng)車防盜報(bào)警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)電動(dòng)車報(bào)警器相比，該系統(tǒng)不僅解決了傳統(tǒng)電動(dòng)車報(bào)警器由于虛報(bào)造成的擾民及環(huán)境噪聲污染問(wèn)題，最重要的是系統(tǒng)采用語(yǔ)音及聲光對(duì)偷盜行為進(jìn)行警示，從而可以遏制偷盜行為，達(dá)到減少人們經(jīng)濟(jì)損失的效果。通過(guò)軟硬件調(diào)試結(jié)果可知，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、性能良好，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)車; 防盜報(bào)警系統(tǒng); 報(bào)警電路; 無(wú)線遙控; 位移傳感器; 語(yǔ)音播報(bào)模塊

中圖分類號(hào)： TN710?34; TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2020）19?0152?03

Abstract： In view that the batteries of electric vehicles are vulnerable to theft， the SCM （single chip microcomputer） is taken as the core to design and implement a new type of electric vehicle anti?theft alarm system in combination with the sound and light alarm circuit， GSM communication module， displacement sensor and voice broadcast module and other peripheral circuits. In comparison with the traditional electric vehicle alarm， this system not only solves the problems of disturbing people and environmental noise pollution caused by false alarm， but also can use the voice， sound and light to warn the theft， so as to prevent the theft behavior and reduce people′s economic losses. It can be seen from the results of software and hardware debugging that the system is of simple operation， good performance and high practical application value.

Keywords： electric vehicle; anti?theft alarm system; alarm circuit; wireless remote control; displacement sensor; voice broadcast module

0? 引? 言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展及人們生活水平的不斷提高，交通工具也不斷更新?lián)Q代。電動(dòng)車因其綠色環(huán)保、方便快捷的優(yōu)點(diǎn)成為人們生活中重要的交通工具[1]。然而時(shí)常發(fā)生的電動(dòng)車或電動(dòng)車電瓶被盜事件不僅給車主帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也給社會(huì)增加了不安全因素。目前的電動(dòng)車防盜裝置大體分為兩大類：一類是依靠機(jī)械式的防盜鎖;另一類是安裝報(bào)警器。對(duì)于前者，很多現(xiàn)有開(kāi)鎖技術(shù)很容易將鎖打開(kāi)，因此，很多電動(dòng)車用戶選擇第二種防盜裝置，在電動(dòng)車上安裝了報(bào)警器，在鎖車的同時(shí)，開(kāi)啟該防盜報(bào)警裝置。但由于一些報(bào)警裝置靈敏度較高，遇到刮風(fēng)、雷雨天氣，或者是輕微震動(dòng)都會(huì)觸動(dòng)電動(dòng)車報(bào)警器，使報(bào)警器虛報(bào)而產(chǎn)生嚴(yán)重的擾民現(xiàn)象及環(huán)境噪聲污染。因此，設(shè)計(jì)一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用、綠色環(huán)保且安全可靠的電動(dòng)車防盜報(bào)警系統(tǒng)具有十分重要的意義[2?4]。

1? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

本文所設(shè)計(jì)新型電動(dòng)車防盜報(bào)警系統(tǒng)包括控制中心、開(kāi)關(guān)模塊、位移傳感器、電源模塊、聲光報(bào)警、語(yǔ)音播報(bào)模塊、GSM通信模塊和用戶手機(jī)[5]，如圖1所示。

關(guān)閉電動(dòng)車電源或通過(guò)遠(yuǎn)程控制使系統(tǒng)處于開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)小偷移動(dòng)電動(dòng)車或者電動(dòng)車電瓶時(shí)，位移傳感器感應(yīng)到電動(dòng)車或者電動(dòng)車電瓶的移動(dòng)，將感知信息發(fā)送至控制中心，控制中心收到信息后同時(shí)將控制指令傳至語(yǔ)音播報(bào)模塊、聲光報(bào)警模塊及用戶手機(jī)，語(yǔ)音播報(bào)模塊發(fā)出預(yù)設(shè)的“你已被監(jiān)控”或者“你已被拍照”的警示音，實(shí)現(xiàn)對(duì)小偷的警示作用，從而使小偷放棄偷盜行為。同時(shí)，用戶可以通過(guò)手機(jī)實(shí)時(shí)查看電動(dòng)車或者電動(dòng)車電瓶的位置信息，并對(duì)其進(jìn)行定位跟蹤。

2? 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)

2.1? 控制中心

控制中心為整個(gè)系統(tǒng)的核心，采用STM32F103C8T6最小系統(tǒng)，它是一款基于ARM Cortex?M 內(nèi)核STM32系列的32位微控制器，具有擴(kuò)展性強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足本設(shè)計(jì)需求。芯片管腳如圖2所示。

2.2? 開(kāi)關(guān)模塊

開(kāi)關(guān)模塊不僅控制整個(gè)電動(dòng)車防盜報(bào)警系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警及聲音播報(bào)模塊的單獨(dú)控制，且電動(dòng)車車主可以通過(guò)此模塊對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2.3? 位移傳感器

位移傳感器安裝在電動(dòng)車電瓶盒內(nèi)，用于感知電瓶或電動(dòng)車的位置移動(dòng)，當(dāng)小偷偷盜電動(dòng)車或電動(dòng)車電瓶時(shí)，其位置發(fā)生移動(dòng)，位移傳感器將感應(yīng)到的信息發(fā)至控制中心，控制中心進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的操作。本設(shè)計(jì)采用MPU6050六軸加速度傳感器，具有體積小、實(shí)用、方便等優(yōu)點(diǎn)[6]。

2.4? GSM通信模塊

GSM通信模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)用戶手機(jī)與控制中心的通信。用戶手機(jī)裝有監(jiān)控APP，可以通過(guò)GSM通信模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車防盜系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作及控制。本系統(tǒng)選用GAB?6 mini模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，具有體積小、功耗低的優(yōu)點(diǎn)[7?8]。

2.5? 報(bào)警模塊

報(bào)警模塊由有源蜂鳴器和1個(gè)LED燈組成，有源蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，LED燈發(fā)出閃爍信號(hào)，對(duì)偷盜者起到震懾警示作用。電路設(shè)計(jì)原理圖如圖3所示。

2.6? 語(yǔ)音播報(bào)模塊

語(yǔ)音播報(bào)模塊包括外接在單片機(jī)的語(yǔ)音模塊及外接揚(yáng)聲器，語(yǔ)音模塊中存儲(chǔ)有預(yù)設(shè)語(yǔ)音，當(dāng)語(yǔ)音播報(bào)模塊接收到控制中心指令時(shí)，發(fā)出“你已被監(jiān)控”或“你已被拍照”的預(yù)設(shè)警示語(yǔ)音，對(duì)偷盜者起到震懾作用，從而使小偷放棄偷盜行為，防患于未然[9]。

3? 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的電動(dòng)車防盜報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)其軟件功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

打開(kāi)布防開(kāi)關(guān)，位移傳感器實(shí)時(shí)獲取電瓶位移信息，當(dāng)檢測(cè)到位置信息發(fā)生變化時(shí)，一方面啟用聲光報(bào)警及語(yǔ)音播報(bào)模塊，同時(shí)通過(guò)GSM通信模塊將位置信息發(fā)送至用戶手機(jī)，用戶根據(jù)實(shí)際情況遠(yuǎn)程控制關(guān)閉聲光報(bào)警及語(yǔ)音播報(bào)模塊[10?11]。

4? 測(cè)試結(jié)果

經(jīng)過(guò)焊接調(diào)試，最終所設(shè)計(jì)電動(dòng)車防盜報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能。系統(tǒng)硬件及測(cè)試結(jié)果如圖5，圖6所示。

5? 結(jié)? 語(yǔ)

本文系統(tǒng)在進(jìn)行多次測(cè)試修改后，最終能夠?qū)崿F(xiàn)圖1中實(shí)線方框中的所有模塊功能，但為了節(jié)省成本，定位模塊及攝像頭沒(méi)有安裝，這兩部分可以作為系統(tǒng)擴(kuò)展使用。因此，與傳統(tǒng)電動(dòng)車報(bào)警系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1） 采用位移傳感器感知電動(dòng)車或者電動(dòng)車電瓶位置是否發(fā)生移動(dòng)來(lái)判斷偷盜行為，從而進(jìn)行聲音和燈光閃爍的雙重警示，將偷盜行為防患于未然，同時(shí)不會(huì)造成噪聲污染，解決了以往一些電動(dòng)車報(bào)警裝置由于報(bào)警器靈敏而虛報(bào)導(dǎo)致的擾民問(wèn)題。

2） 本系統(tǒng)模塊相互獨(dú)立，可以根據(jù)用戶需要任意組裝搭配，具有靈活方便、便于安裝、經(jīng)濟(jì)實(shí)用及擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。

3） 本系統(tǒng)還可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域的防盜警示中，如汽車、摩托車以及一些貴重物品等，因此具有應(yīng)用面廣的優(yōu)點(diǎn)。

注：本文通訊作者為謝曉蘭。

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