車載安全防范終端的設計與開發

王 桔，云連鵬

(1.長春大學 電子信息工程學院，長春 130022;2.啟明信息技術股份有限公司，長春 130011)

0 引言

隨著經濟的飛速發展，汽車作為我們重要的交通工具正在迅猛增加。然而，由于現代技術及科學的迅猛發展，汽車被盜事件在社會上的發生的頻率也越來越多。為了防止我們的愛車被盜，在汽車上安裝車輛防盜器已成為車輛的保護措施。手機終端的普及和我們身邊移動網絡GPRS為汽車的遠程監控和防盜提供了可能性。本文的設計是基于在移動GPRS網絡基礎上的車載安全防范終端。GPRS移動通信網絡及安裝在車輛內部的車載終端，還有安裝在指揮中心的中央控制系統組成GPRS網絡防盜系統。我們在車載防盜器上還安裝了GPS，可以隨時查詢車輛的方位。一旦汽車被盜或出現異常，安裝在車輛內部的GPRS/GPS終端就會發出信號，指揮中心則通過GPS全球衛星定位得到信號后會根據所設計的程序進行各種動作追回車輛。

1 系統的總體方案設計

本文研究的車載汽車防盜系統是一個綜合了嵌入式技術、GPS技術、GPRS網絡技術的平臺。系統采用移動電話網做為通信媒體，利用GPS定位技術及電子技術、計算機技術等手段，對被監控的車輛進行全方位的監控和跟蹤，并把相應的數據信息通過GPRS網絡傳送到監控中心。車載終端檢測車輛的狀態，如果發現車輛出現異常，向監控中心和用戶發出報警信息同時，也接收來自監控中心和用戶的命令，并解析命令執行相應操作。該防盜系統主要由車載終端、無線通信網絡和監控中心組成。系統的組成原理如圖1所示。

圖1 系統方案框圖

2 系統的硬件設計

模塊化的系統硬件電路結構如圖2所示。系統以中央處理單元微控制器MSP430F149作為主CPU，主要通過RS232接口協議和外圍電路進行通信。

圖2 系統整體硬件結構框圖

其基本原理為:中央處理單元微控制器MSP430F149定時查詢GPS模塊的輸出數據和傳感器的輸入數據，每秒一次。并且判斷是否發生異常情況，如車輛的異樣等，將取樣有用信息，經綜合處理分析后，通過GPRS模塊向用戶發送相應的報警短消息，以便用來監測控制汽車的狀態。車主接收到短消息后，根據報警的種類向主機發送控制汽車的短消息指令，從而啟動報警執行模塊，以便對車輛實現遠程控制。車主可以方便地進行點/滅火系統、后備箱開啟/關閉、手剎、車門等操作。

2.1 GPS 的設計

本文所選用的是美國GARMIN公司的OEM GPS模塊GPS 15L。

GPS信號接收機的任務是:能夠捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號，并跟蹤這些衛星的運行，對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛星所發送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間，經數據處理，完成導航和定位工作。GPS接收機硬件由主機、天線和電源組成。

GPS15L輸出為標準的RS-232C電平，輸入則可為RS-232C電平或者是具有RS-232C極性的TTL電平。波特率從300bps到38400bps之間可選。

2.2 GPRS模塊的設計

本文采用的是華為GTM-900C模塊。華為GTM-900C模塊是一款兩頻段GSM/GPRS的無線模塊。它可以提供非常豐富的語音及數據業務。目前市面上很多都是應用的華為的GTM-900C模塊的GPS模塊。它支持標準的AT命令，及增強AT命令。整個系統的核心控制部分是單片機電路，它主要完成與GTM900-C和GPS 15L模塊的之間的通信。由于它們都是CMOS/TTL電平，所以不必進行電平轉換。MSP430F149與GPS25LP-LV之間采用串口0進行通信，與GTM900-C采用串口1進行通信。MSP430F149單片機采用兩個時鐘進行了輸入，MSP430F149單片機一個是32KHZ的時鐘信號，另一個則是8MHz的時鐘信號，所以在此單片機的時鐘設計上有所區別與其它的單片機。在MSP430F149單片機的電源輸入會產生紋波，所以會對單片機有所影響。我們解決的辦法是在電源的管腳處增加了一個電容來進行濾波，我們設計此電容為0.1uF。另外因為我們的單片機還有模擬電源的輸入端，我們在模擬電源輸入端又設計了一個濾波電容這樣也會減小干擾。

3 報警控制電路設計

當用戶收到報警信息后，如需采取措施，可以向GPRS模塊撥號。單片機收到信號后，發出AT指令將撥號掛斷，然后發出控制信號。控制信號通過運放放大后，繼電器將點火線切斷或斷油或是啟動聲音報警和燈光報警，從而保證汽車的安全。如要恢復，再向GPRS撥號即可。由于繼電器的內阻很小，設計采用OC門驅動電路。系統通過開關繼電器與汽車控制電路接口。MSP430F149單片機口線輸出5V高電平通過MC1413驅動繼電器而MC1413內部有一片達林頓管陣列芯片。MSP430F149單片機定時查詢GPS模塊的輸出數據和傳感器的輸入數據，當各種傳感器檢測到汽車的異常后，經MSP430F149單片機綜合處理分析，通過GPRS模塊向用戶發送相應的報警短消息，車主即通過短消息指令對車輛實行遠程控制，從而使MSP430F149單片機控制驅動繼電器，執行模塊通過通訊模塊接收車主手機發送的指令，繼電器實現對汽車的相關的電路單元的控制。從而車主便可以方便地進行如切斷點火系統、使后備箱開啟或關閉、手剎、車門等的控制，來進行防盜。如圖4所示。

圖4 防盜報警電路

4 系統軟件設計

本系統的軟件設計主要包括以下內容:用戶在手機端收發短消息、能夠接收GPS定位信息、當車輛有異常時可以用短消息對汽車上的主要部件的進行控制。系統的流程圖如圖5所示。

圖5 系統總體流程圖

5 結語

本文車載安全防范終端的設計是基于GPRS/GPS的嵌入式汽車防盜系統。本文主要利用了移動通信GPRS網絡、GPS衛星定位技術。介紹了相關GPRS和GPS模塊的選擇和設計。GPRS網絡可以直接應用中國移動網絡提供的服務。通過本文設計可以為遠程監控車載通訊平臺提供了可能及可行性。并為汽車防盜和監控提供了全方位解決方案。我們在原有的車載防盜系統上加裝GPS模塊，利用導航該系統可以隨時追查車輛的位置，從而大大增加了該系統的實用性，有著廣闊的市場前景。

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