基于單片機汽車防盜報警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

謝海軍，吳鐘云，楊艷華，安玉磊

（北京理工大學 珠海學院，廣東 珠海 519085）

據(jù)了解，2009年國內(nèi)汽車防盜系統(tǒng)產(chǎn)量達3 000萬套以上。在市場銷售方面，國內(nèi)市場銷量以每年20%～30%的增長幅度上升，據(jù)專家預(yù)測，2011年市場需求總量超過1 120萬套；汽車防盜系統(tǒng)的另一主要銷售渠道是出口，2010年的出口量達到1 600萬套，而且未來汽車市場的進一步發(fā)展，將為汽車防盜器市場帶來成倍的增長空間[1]。常用的汽車防盜系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為4大類：機械式防盜系統(tǒng)、電子式防盜系統(tǒng)、芯片式防盜系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)[3]。其存在的主要問題有機械式防盜器難抵擋住鐵撬、鋼鋸、強力剪等重型工具的盜竊；電子防盜報警裝置利用電子技術(shù)，它克服了機械式防盜裝置不能報警的缺點，但是容易產(chǎn)生誤報；網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)費用較高[3-6]。文中介紹了一種基于單片機的汽車防盜報警系統(tǒng)，采用兩個STC89C52單片機作為控制核心，實現(xiàn)聲光報警[7]的同時，通過GSM模塊撥打車主電話或通過短信方式通知車主。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要由兩個單片機控制模塊、震動傳感器模塊、聲光報警模塊、遙控模塊、GSM模塊、無線發(fā)射與接收模塊組成。其工作原理為車主啟動防盜模式后，信號采集系統(tǒng)中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態(tài)，傳感器放置在4個車門和車前后蓋6個位置，一旦檢測到相應(yīng)的外界干擾信號，防盜系統(tǒng)便被觸發(fā)。單片機控制模塊進行綜合判斷后，一方面發(fā)出報警聲阻嚇盜車者；另一方面利用GSM移動通訊網(wǎng)絡(luò)將短信發(fā)送至車主的手機，告知車輛遭受外部侵入或盜竊。同時，查找被盜的汽車并通過GSM移動通訊網(wǎng)絡(luò)對車載通訊裝置的訊號進行基站搜索，以確定車輛的位置。采用51系列單片機作為主控單元，并且能夠通過傳感器把模擬信號通過A/D信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。單片機主控制模塊檢測到低電平信號時，啟動聲光報警電路和GSM報警，聲光報警電路由高亮LED和揚聲器組成，GSM模塊采用西門子TC35I，GSM模塊向車主發(fā)送短信或者打電話報警。

圖1 汽車防盜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 Structure diagram of vehicle anti-theft system

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 主機控制模塊

主控制模塊由按鍵與上電復位電路、晶振電路組成。其連接如圖2所示，主機控制模塊負責處理傳感器信號、聲光報警，SPI接收發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)包和TC35IGSM模塊串口通信報警。

圖2 主機控制模塊Fig.2 Host control module

2.2 震動傳感器模塊

震動傳感器模塊的電路如圖3所示，其工作原理為當震動傳感器受到外界震動干擾時，接觸片S2則變?yōu)榻佑|狀態(tài)，使得比較器U3A的輸出端1得到低電平，輸出一個低電平信號給單片機的P3.0口，單片機得到信號后便進行相應(yīng)的處理。

圖3 震動傳感器電路Fig.3 Circuit of vibration sensor

2.3 聲光報警模塊

聲光報警模塊的電路如圖4所示，其工作過程由單片機的輸出口P1.6輸出連續(xù)40 s的高平信號經(jīng)過ULN2003反相器后輸出低電平驅(qū)動蜂鳴器同時發(fā)光二極管開始閃爍。

圖4 聲光報警電路Fig.4 Circuit of acousto-optic alarm

2.4 遙控模塊模塊

遙控模塊的電路主要單片機電路和無線發(fā)射模塊組成，其遙控流程如圖5所示。主要控制輸入口為單片機的P3.2與P3.3口，在程序中分別設(shè)置其值為“1”和“2”，當報警器受到外界不良干擾發(fā)出警報時，主人可通過該遙控器遠程按下按鍵K2，相當于向P3.2口輸入一個低電平，通過SPI串行接口傳送給單片機得到一個中斷程序，進而向無線模塊輸送值“1”，當報警器上的無線接收模塊得到“1”時，便將其輸送給報警器上的單片機處理，單片機得到中斷信號則停止報警。同理，當按下K3按鍵時，報警器上的無線模塊得到數(shù)據(jù)并傳給單片機執(zhí)行，其功能設(shè)定為防范系統(tǒng)關(guān)閉。

圖5 遙控電路流程圖Fig.5 Diagram of remote control circuit

2.5 GSM報警模塊

當震動傳感器檢測到低電平后，單片機通過串口通信電路TXD和RXD接口TTL電平與單片機進行串口線通信，同時發(fā)送AT指令實現(xiàn)單片機與GSM模塊的通信，這樣就可以發(fā)送短信或打電話到用戶主，實現(xiàn)汽車的防盜報警。TC35I是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊自帶RS232通訊接口，可以方便地與PC機、單片機連機通訊。可以快速、安全、可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)（Short Message Service）和傳真。TC35I模塊的工作電壓為3.3～5.5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz兩個頻段，所在頻段功耗分別為2 W（900 M）和1 W（1800 M）。模塊有豐富的AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類傳真、以及2.4 k，4.8 k，9.6 k的非透明模式。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，由主程序、初始化子程序、中斷服務(wù)與定時器T1設(shè)置程序、NRF2401遙控發(fā)射程序、GSM撥打電話程序和停止報警程序等模塊組成。

3.1 主程序

主程序流程圖如圖6所示。先進行硬件的初始化，讓硬件處于就緒工作狀態(tài)，nrf24110無線接收模塊配置為接收模式，初始化后，電源處于低功耗節(jié)能狀態(tài)，當系統(tǒng)檢測到震動傳感器信號后，啟動聲光報警或GSM撥打電話報警，這是兩種報警方式，可以按下功能鍵進行切換。

圖6 主程序流程圖Fig.6 Flow chart of the main program

3.2 初始化程序

初始化程序如圖7所示。首先初始化串口，包括選擇串口工作方式和波特率的設(shè)定。初始化單片機IO電平，配置NRF2401為接收模式，初始化GSM手機模塊，使GSM處于待機狀態(tài)，打開總中斷，打開外部中斷。

圖7 初始化程序流程圖Fig.7 Flow chart of the initialization program

3.3 外部中斷INT0服務(wù)程序與定時器T0程序

外部中斷INT0服務(wù)程序與定時器T0程序如圖8所示。外部中斷INT0服務(wù)程序，主要檢測振動傳感器的電平信號，進入中斷服務(wù)程序后要關(guān)閉總中斷和外部INT0中斷，若檢測到低電平，則啟動定時器T0，T0的工作方式為16位計數(shù)，定時1秒，定時1秒主要用于LED燈在1秒間隔內(nèi)閃爍和蜂鳴器的報警。

圖8 外部中斷INT0服務(wù)程序與定時器T0流程圖Fig.8 Flow chart of external interrupt service and timer T0 program

3.4 NRF2401遙控發(fā)射程序

NRF2401遙控發(fā)射程序如圖9所示，NRF2401配置為發(fā)送模式，當有按鍵按下時，NRF2401進入中斷模式，NRF2401把數(shù)據(jù)打包，單片機和NRF2401進行SPI通信，循環(huán)移位發(fā)送數(shù)據(jù)到NRF2401接收模塊。

3.5 NRF2401遙控接收程序

NRF2401遙控接收程序如圖10所示，配置NRF2410為接收模式，主控制系統(tǒng)和NRF2410進行SPI通信，當NRF2410接收模塊接收到數(shù)據(jù)時，定時器停止計數(shù)，LED燈滅，蜂鳴器停止鳴叫，通信結(jié)束。

3.6 GSM撥打電話程序

GSM撥打電話程序如圖11所示。初始化單片機串口，設(shè)置串口工作方式及波特率，打開總中斷和外部中斷，以便檢測到傳感器低電平信號，若檢測到傳感器低電平信號，單片機和GSM模塊進行串口通信，單片機通過串口發(fā)送AT指令，控制GSM，若單片機和GSM握手成功，即單片機成功發(fā)數(shù)據(jù)到GSM，GSM成功接收來自單片機的數(shù)據(jù)后，但單片機再發(fā)送ATD撥打電話指令控制GSM撥打電話，車主接收到報警電話后，即可處理報警。

圖9 NRF2401遙控發(fā)射程序流程圖Fig.9 Flow chart of remote control and send program

圖10 NRF2401遙控接收程序流程圖Fig.10 Flow chart of remote control and receive program

圖11 GSM撥打電話程序流程圖Fig.11 Flow chart of GSM dial telephone program

4 結(jié) 論

文中設(shè)計制作汽車防盜報警系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為主控芯片，可以同時實現(xiàn)實時的聲光防盜報警，通過GSM模塊及時撥打車主電話或短信方式通知車主。試驗表明系統(tǒng)可在0～70 m的空曠范圍內(nèi)實現(xiàn)對報警系統(tǒng)的準確的啟動與關(guān)閉。汽車防盜報警系統(tǒng)的成本可控制在幾百元以內(nèi)，通過更換通訊模塊可在3G網(wǎng)絡(luò)上使用，并且若在汽車上安裝攝像頭可將實時的圖片傳送給車主，為以后報警提供有力的證據(jù)。

[1]編輯部.汽車安防系統(tǒng)如何走出市場泥沼[EB/OL].中國安防展覽網(wǎng).（2011-11-10）[2011-11-23].http：//www.afzhan.com/news/detail/18197.html.

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