基于GSM的汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計

李坤博

遼寧錦州渤海大學工學院

基于GSM的汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計

李坤博

遼寧錦州渤海大學工學院

本系統(tǒng)基于GSM移動通信技術(shù)，當發(fā)生警情時，能夠?qū)⒍ㄎ恍畔l(fā)送給車主，同時還能自動鎖車輪以及驅(qū)動蜂鳴電路發(fā)聲。本設(shè)計的硬件部分包括單片機外圍電路、GSM模塊電路、LCD1602顯示電路、繼電器控制鎖車輪電路和蜂鳴器報警電路。本次設(shè)計基本完成了課題任務(wù)，在PCB板上實現(xiàn)了功能，構(gòu)建了一個功能豐富能夠適應(yīng)需求的車輛防盜報警系統(tǒng)。

汽車防盜系統(tǒng) 單片機 GSM模塊

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，私家車的擁有量逐年增多，與此同時，針對汽車的偷盜案件時有發(fā)生。而現(xiàn)在出現(xiàn)在市場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。因此研制具有車輛定位和防盜的報警系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用價值。

現(xiàn)代社會，隨著城市化的進程不斷推進，人們的生活水平日益提高，汽車的購買量每年都在節(jié)節(jié)攀升。早在世界上第一輛福特汽車被生產(chǎn)出來之后，汽車偷盜的犯罪行為也隨之出現(xiàn)，時至今日，車輛失竊已經(jīng)成為在當今都市中最為普遍的犯罪形態(tài)之一。現(xiàn)在市場上汽車的防盜報警裝置也是多如牛毛，傳統(tǒng)的機械裝置對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行防盜報警操作，這種芯片價格昂貴并且無可替代，一旦遺失就只能重新購買。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)概述

本次設(shè)計采用的MCU是STC12C5A60S2型號單片機，通過連接GPS模塊進行定位，并將GPS定位信息進行提取和處理，并通過GSM模塊來實現(xiàn)手機和單片機之間的通信最終達到定位發(fā)送的目的。在本設(shè)計中的設(shè)計要點有單片機的原理知識，無線系統(tǒng)的收發(fā)，定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，串口與按鍵的測試。在定位到信息并觸發(fā)報警模塊之后，車輛的繼電器吸合帶動機械裝置鎖定車輪，并觸發(fā)蜂鳴器響鈴。與此同時，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)送至車主手機，車主利用本設(shè)計附帶的安卓插件通過經(jīng)緯度在地圖軟件上準確定位。

2.2 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)主要由六大部分組成，即入侵檢測模塊、蜂鳴器報警模塊、單片機模塊、繼電器模塊、GPS實時定位模塊、GSM短信發(fā)送。單片機模塊負責整個系統(tǒng)的運行和控制，入侵檢測模塊負責在車輛遭到入侵時觸發(fā)報警警示等相關(guān)模塊，GSM模塊負責SMS短信的發(fā)送和報警情況的通知，車輪鎖死模塊負責在檢測到入侵時吸合繼電器利用機械傳動裝置鎖死車輪，GPS模塊負責持續(xù)不斷更新位置信息，一旦入侵模塊被觸發(fā)，則提取經(jīng)緯度信息進行發(fā)送，報警模塊則是在檢測到報警后觸發(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

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 單片機選型

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

3.2 電源電路設(shè)計

利用三端穩(wěn)壓管進行降壓作為電源，能夠提供給GSM模塊一個穩(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（也就是一個12V的電壓源），經(jīng)過7805三端穩(wěn)壓管最后輸出一個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

本設(shè)計選擇IM900A作為本設(shè)計的GSM模塊，將VCC接到電源，GND接到共地端，其中Rx引腳接到單片機的Tx引腳，Tx引腳接到單片機的Rx引腳，此處在測試的過程中將GSM連接在單片機的串口1（也就是P3.0，P3.1口），在之后的聯(lián)調(diào)過程中還要通過串口調(diào)試助手來檢測AT指令的發(fā)送過程，因為在早期使用的實驗板中，下載口就為串口1，正好可以利用串口調(diào)試助手來檢測單片機的串口）。然后就要在SIM卡槽上插上SIM卡，這兒對SIM卡的要求必須要是聯(lián)通或移動的卡（主要是GSM模塊對于發(fā)送的頻段有一定的限制），在通上電源插上卡之后，信號指示燈每隔一秒鐘亮滅，則SIM卡注冊成功，可以進行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 報警與車輪鎖死模塊的設(shè)計

報警與車輪鎖死模塊的結(jié)構(gòu)與原理是相通的，對于車輪鎖死的這個模塊來說，主要是是利用繼電器通電吸合來對機械裝置啟動從而達到將車輪鎖死的目的，報警與車輪鎖死模塊的設(shè)計如圖4所示。

圖4 報警與車輪鎖死模塊

在控制繼電器通電吸合的部分選擇8550三極管，8550三極管是一款開關(guān)型的PNP型三極管。在設(shè)計電路的時候，將發(fā)射極接在5V電源上，基極接在單片機的P1.0口，集電極接地，當基極置低電平，發(fā)射極與集電極正向?qū)ǎ^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，有源蜂鳴器相對于無源蜂鳴器來說，它的好處在于使用方便，只要它的正負極接上電源就可以發(fā)聲，起到警示的作用，但它的缺點也很明顯，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，而無源蜂鳴器則恰恰相反，無源蜂鳴器的振蕩頻率是由單片機的引腳控制的，可以根據(jù)單片機的振蕩頻率來控制蜂鳴器的發(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，當單片機引腳置低電平時，三極管正向?qū)ǎ澍Q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的電源接地連接到一起，將GSM的Tx口連接到單片機的Rx口，GSM的Rx口連接到單片機的Tx口，當單片上電復(fù)位時，向GSM模塊發(fā)送AT命令，GSM模塊向手機發(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)送標識符、設(shè)置發(fā)送為文本模式、目標手機號的設(shè)置、短信內(nèi)容的設(shè)置、結(jié)束標識符的發(fā)送。

5 總結(jié)

本設(shè)計主要實現(xiàn)的功能就是通過GSM發(fā)送短信的功能，實現(xiàn)對車輛的地理信息進行遠程監(jiān)控的目的，從市場需求的角度出發(fā)，這個設(shè)計還是有一定的實際意義的，因為現(xiàn)在市面上大多數(shù)的車輛防盜報警裝置都是使用的紅外線或是其他的無線操控設(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)計中，SMS的發(fā)送時覆蓋全球的，基本上可以忽視距離因素帶來的影響，使得隨時隨地了解車輛的地理信息成為可能。

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