一種基于GSM的電動(dòng)車(chē)電池防盜報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)

林海翔

摘要：針對(duì)生活中經(jīng)常發(fā)生的電動(dòng)車(chē)電池被盜情況，該文設(shè)計(jì)了一種新型電動(dòng)車(chē)電池防盜報(bào)警裝置。該報(bào)警裝置通過(guò)搭建斷電檢測(cè)電路模型，利用STC89C51單片機(jī)、GSM通信模塊以及斷電信號(hào)檢測(cè)模塊組成防盜報(bào)警器。一旦檢測(cè)到電動(dòng)車(chē)電池被盜，該裝置立即發(fā)出聲音報(bào)警，同時(shí)向車(chē)主手機(jī)撥打電話進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)了近距離和遠(yuǎn)程雙重報(bào)警，確保車(chē)主能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并及時(shí)采取有效措施防止電池被盜。

關(guān)鍵詞：GSM模塊;電動(dòng)車(chē)電池;防盜報(bào)警;STC89C51單片機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）36-0141-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

目前，電動(dòng)車(chē)因其方便快捷已經(jīng)成為人們生活中重要的交通工具。但是，時(shí)有發(fā)生的電動(dòng)車(chē)被盜的情況，特別是電動(dòng)車(chē)電池被盜給廣大車(chē)主帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也給社會(huì)治安帶來(lái)了不利影響。雖然現(xiàn)在絕大多數(shù)電動(dòng)車(chē)都自帶有報(bào)警器，一旦有人觸碰到車(chē)產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)都會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警。但如果在比較偏僻的地方或者車(chē)主不在時(shí)這種聲音報(bào)警是很難發(fā)揮作用的。因此，需要設(shè)計(jì)一種新型報(bào)警裝置，即便在無(wú)人的地方也能通過(guò)撥打車(chē)主電話進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)電池可靠防盜。因此，本文探索從電路設(shè)計(jì)入手實(shí)現(xiàn)在電動(dòng)車(chē)電池被盜時(shí)及時(shí)撥打車(chē)主電話進(jìn)行報(bào)警，車(chē)主就能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并可以及時(shí)采取有效措施。本文設(shè)計(jì)了一種電動(dòng)車(chē)電池?cái)嚯姍z測(cè)電路，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)車(chē)電池是否被盜，發(fā)現(xiàn)電池被盜后向單片機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，而后由單片機(jī)向SIM900AGSM/GPRS模塊發(fā)出撥號(hào)報(bào)警指令，最后通過(guò)GSM執(zhí)行模塊撥打電話及時(shí)告知車(chē)主[1]。

1 總體方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要采用了軟硬件結(jié)合的方法，搭建了電動(dòng)車(chē)電池?cái)嚯妶?bào)警器總體設(shè)計(jì)框架，設(shè)計(jì)了電動(dòng)車(chē)電池?cái)嚯姍z測(cè)電路，深入研究了用于遠(yuǎn)程通信的GSM模塊。該系統(tǒng)電源部分由兩節(jié)1.5V干電池串聯(lián)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立供電。電動(dòng)車(chē)電池?cái)嚯姍z測(cè)電路的正負(fù)極分別與電動(dòng)車(chē)電池正負(fù)極兩端相連，檢測(cè)電路輸出端與STC89C51單片機(jī)信號(hào)輸入引腳相連，當(dāng)電池被盜時(shí)，檢測(cè)電路與電池?cái)嚅_(kāi)，并向單片機(jī)發(fā)送低電平報(bào)警信號(hào)。單片機(jī)接收到報(bào)警信號(hào)后向GSM模塊發(fā)出撥號(hào)報(bào)警指令，最后由SIM900AGSM模塊撥打車(chē)主電話進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警，車(chē)主第一時(shí)間收到報(bào)警信息并及時(shí)采取有效措施防止電動(dòng)車(chē)電池被盜[2]，圖1為其總體設(shè)計(jì)框圖。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 斷電檢測(cè)電路模塊的搭建

目前市面上常見(jiàn)的電動(dòng)車(chē)電池電壓為48V、60V、72V三種，本文以48V電池為例進(jìn)行研究。斷電檢測(cè)電路主要由LA7806模塊、電源、三極管等電子元器件組成，斷電檢測(cè)電路采用三端穩(wěn)壓器LA7806作為變壓器，該裝置將48V直流電轉(zhuǎn)化為5 V直流電后連接到三極管基極。當(dāng)電動(dòng)車(chē)電池與檢測(cè)電路相連時(shí)，回路上的電流會(huì)流過(guò)三極管基極，而集電極端沒(méi)有電流流過(guò)，此時(shí)檢測(cè)電路輸出高電平。而當(dāng)電動(dòng)車(chē)蓄電池被盜時(shí)，檢測(cè)電路與電池?cái)嚅_(kāi)，回路上沒(méi)有電流，三極管基極截止，電流從集電極端流過(guò)，此時(shí)檢測(cè)電路輸出低電平。斷電檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)車(chē)電池與檢測(cè)電路是否連接完好，并將相應(yīng)的高低電平信號(hào)輸出至單片機(jī)的P1.7引腳，圖2為電動(dòng)車(chē)電池防盜報(bào)警器原理圖[3]。

2.2 GSM模塊

本設(shè)計(jì)所用的GSM撥號(hào)報(bào)警裝置選用上海芯訊通SIMCOM公司的SIM900AGSM模塊，該模塊硬件部分主要由GSM基帶處理器、閃存、GSM射頻模塊、接口和電源模塊組成，工作電壓一般為直流3.3V～5V，采用SMT貼片形式封裝。該模塊功耗低，處于待機(jī)模式下的工作電流低于18mA，處于休眠模式下的工作電流更是小于2mA。該模塊內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，支持頻段900MHz/1800MHz，能以低功耗模式傳輸語(yǔ)音、短信和數(shù)據(jù)信息。具有功耗低、性價(jià)比高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，適用于電動(dòng)車(chē)電池24h防盜監(jiān)測(cè)報(bào)警。

2.3 AT指令對(duì)GSM模塊的訪問(wèn)

AT指令通常用于終端模塊與PC機(jī)之間的連接和通信。每條AT命令行以回車(chē)作為結(jié)尾，只能包含1條AT指令、響應(yīng)或上報(bào)以回車(chē)換行結(jié)尾。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先由PC主機(jī)訪問(wèn)SIM900AGSM通信模塊，實(shí)現(xiàn)用戶與系統(tǒng)間的雙向通信。PC主機(jī)對(duì)SIM900A通信模塊的訪問(wèn)是多方面的，本設(shè)計(jì)中主要包括通信握手、撥打電話等，這些訪問(wèn)操作要借助于SIM900A模塊的AT指令來(lái)完成，具體操作如下。

1）設(shè)置波特率。第一次使用時(shí)，要將波特率設(shè)為9600，具體操作指令是AT+IPR=9600;如果PC主機(jī)收到OK信號(hào)后，下一步是保存所設(shè)定的波特率，具體操作指令是AT&W;當(dāng)PC主機(jī)再一次收到OK，表明波特率9600已經(jīng)保存成功。

2）通信握手。波特率設(shè)置好后，主機(jī)需與GSM模塊連機(jī)在9600波特率下通過(guò)串口發(fā)送指令A(yù)TE1&W＼r＼n開(kāi)回顯，而后發(fā)送指令A(yù)T＼r＼n，如果回AT＼r＼n，同時(shí)回OK，表示握手成功。

3）ATD撥號(hào)命令。該命令用于設(shè)置撥號(hào)和傳真呼叫。本設(shè)計(jì)中GSM模塊用來(lái)?yè)艽蜍?chē)主手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警，于是將ATD命令設(shè)置為ATD+15861XXXXXX（車(chē)主手機(jī)）。

4）ATA接電話。

5）ATH掛機(jī)命令。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1主程序設(shè)計(jì)

電動(dòng)車(chē)電池防盜報(bào)警裝置軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示。軟件部分采用C語(yǔ)言編程，主函數(shù)為電動(dòng)車(chē)電池防盜檢測(cè)及報(bào)警程序，子函數(shù)為撥號(hào)函數(shù)和掛機(jī)函數(shù)。系統(tǒng)通電按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)后先進(jìn)行串口、定時(shí)器初始化，然后回路斷電檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)電路通斷情況，再經(jīng)信號(hào)放大電路傳送給89C51單片機(jī)。當(dāng)檢測(cè)到回路、斷路時(shí)，檢測(cè)模塊將低電平發(fā)送給89C51單片機(jī)，當(dāng)主控模塊接收到低電平報(bào)警信號(hào)時(shí)立即進(jìn)行分析，確認(rèn)有效后發(fā)送高電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警，同時(shí)發(fā)送撥號(hào)指令給SIM900A執(zhí)行模塊撥打車(chē)主電話進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。

主程序部分代碼如下：

sbit key1 = P0^0; //撥打電話

sbit key2 = P0^1; //掛斷電話

sbit led2 = P1^1; //指示燈

sbit buff = P1^4; //蜂鳴器

sbit IGT = P2^4; //點(diǎn)火信號(hào)

char code num[]="158613XXXXX";? //定義要撥打的電話號(hào)碼

void Serial_Init（void）;? //聲明串口初始化函數(shù)

void GSM_Call（unsigned char *num）; //聲明撥打指定電話函數(shù)

void GSM_Hang（void）;? //聲明掛電話函數(shù)

void Delay_ms（unsigned int time）; //聲明延時(shí)函數(shù)

unsigned char a=0;

void main（void）

{

Serial_Init（）; //調(diào)用串口初始化函數(shù)

TI = 1;

IGT=0;

while（1）

{

if（key2==0）

{

Delay_ms（1000）;//延時(shí)1s

GSM_Hang（）;//掛斷電話

Delay_ms（1000）;//延時(shí)1s

buff =0; //蜂鳴器停止

Led2=0;//指示燈滅

a=0;

}

if（a==0）

{

if（key1==0）

{

if（key2==1）

{

Delay_ms（1000）;//延時(shí)1s

GSM_Call（num）;//撥打車(chē)主電話

Delay_ms（1000）;

buff =1; //蜂鳴器響起

Led2=1;//指示燈亮

a=1;

}

}

}

}

}

3.2 GSM撥號(hào)報(bào)警程序

本次設(shè)計(jì)采用SIM900A作為撥號(hào)模塊，系統(tǒng)中對(duì)SIM900A模塊的控制及報(bào)警指令都是由特定字符串命令實(shí)現(xiàn)的。這里以向指定手機(jī)撥打報(bào)警電話為例作簡(jiǎn)要說(shuō)明，假定158613XXXXX為指定號(hào)碼，首先使用AT指令發(fā)送“AT+IPR=9600;”設(shè)置波特率為9600，等收到SIM900A回復(fù)OK后，再發(fā)送“ATD+15861XXXXXX（車(chē)主手機(jī)）”設(shè)置需要撥打的用戶手機(jī)號(hào)，等待模塊應(yīng)答返回OK即可。撥號(hào)指令通過(guò)調(diào)用撥號(hào)函數(shù)void GSM_Call（ ）實(shí)現(xiàn)。

撥號(hào)程序部分代碼如下：

char code num[]="158613XXXXX"; //定義要撥打的電話號(hào)碼

void GSM_Call（unsigned char *num）

{

printf（"ATD"）;

printf（"%s;＼n"，num）;

Delay_ms（100）;

}

掛機(jī)程序部分代碼如下：

void GSM_Hang（void）

{

printf（"ATH＼n"）;

Delay_ms（100）;

}

4 系統(tǒng)調(diào)試

首先將電動(dòng)車(chē)停好，拔下鑰匙，接下來(lái)按下報(bào)警裝置“設(shè)防”開(kāi)關(guān)。當(dāng)電動(dòng)車(chē)電池未被取出時(shí)回路有電，斷電檢測(cè)電路指示燈亮綠色，系統(tǒng)不觸發(fā)報(bào)警。若電動(dòng)車(chē)電池被取出時(shí)回路斷電，綠色指示燈熄滅，紅色指示燈點(diǎn)亮，系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警，蜂鳴器發(fā)出響亮的聲音報(bào)警，同時(shí)通過(guò)GSM模塊向指定手機(jī)終端撥打報(bào)警電話，大約10s后車(chē)主手機(jī)接收到報(bào)警電話，電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警裝置的實(shí)物圖如圖4所示。

5 結(jié)語(yǔ)

該電動(dòng)車(chē)電池防盜報(bào)警裝置主要由斷電檢測(cè)電路、89C51單片機(jī)、GSM模塊、揚(yáng)聲器等組成，報(bào)警器有“設(shè)防”和“撤防”兩種工作模式。車(chē)主正常使用電動(dòng)車(chē)時(shí)，可通過(guò)遙控鑰匙按下“撤防”鍵，報(bào)警器斷電，處于撤防模式;當(dāng)車(chē)主離開(kāi)時(shí)，按下遙控鑰匙上的“設(shè)防”鍵，便報(bào)警器通電，處于報(bào)警工作模式，這樣可以有效避免誤報(bào)的情況。由于采用穩(wěn)定、高效的GSM 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，該報(bào)警裝置智能化程度高、性能穩(wěn)定可靠、保護(hù)效果好，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐海洲，姚運(yùn)剛，楊偉，等.電瓶車(chē)的智能防盜跟蹤系統(tǒng)[J].電子測(cè)試，2019（8）：22-23.

[2] 張啟帆，王哲.基于GPS與GSM的電動(dòng)車(chē)智能防盜系統(tǒng)[J].電子制作，2018（9）：33-34.

[3] 唐心瑤，鄭萬(wàn)健，周晨璨.基于GPS的電動(dòng)車(chē)被盜追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技視界，2016（15）：277-278，292.

【通聯(lián)編輯：朱寶貴】