基于GSM的汽車智能防盜器總體硬件系統設計

陳利娜

（浙江經貿職業技術學院，浙江 杭州 310018）

基于GSM的汽車智能防盜器總體硬件系統設計

陳利娜

（浙江經貿職業技術學院，浙江 杭州 310018）

本文設計的汽車智能電子防盜器主要依托GSM網絡進行實時傳輸數據，經由單片機接收信號控制TC35i模塊收發短信。運用了嵌入式技術，GSM無線通訊技術，使用手機作為控制平臺。當車輛被惡意破壞時，單片機控制TC35i發送短信給車主，讓車主第一時間知道車輛的情況，防止被盜。

汽車智能防盜器；硬件系統；電路設計

CLC NO.:U463.6Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)12-04-04

1、防盜器總體硬件設計

近年來汽車盜竊案件日益增大，傳統的防盜器作用距離短，誤報時常發生，因此要設計出一款新型的汽車智能電子防盜器符合當今社會需求。本文設計的防盜器可以在汽車被盜的時候，通過單片機AT89S52控制GSM模塊TC35i發送短信給車主，車主能夠第一時間知道車輛的情況，還可以執行各種功能。本文防盜器的硬件設計如圖1。

單片機AT89S52與GSM模塊TC35i經過串口連接，單片機AT89S52也與各檢測點相連。當車輛被盜時，振動傳感器接收車輛振動的信號傳輸給AT89S52，原有的汽車聲光報警防盜器也會啟動，AT89S52檢測報警喇叭線的電平，AT89S52根據事先設計好的程序發送短信給車主，延時一段時間自動拔打車主手機以便于監聽，也可以發送短信“zhbit1”給TC35i，單片機會進行相應的程序操作，控制繼電器斷開汽油噴射系統的電路，從而汽車停止運動。

2、GSM模塊TC35i的電路設計

TC35i的組成框架如圖2所示。TC35i主要是由天線連接器、Flash存儲器、GSM射頻部分、GSM基帶處理器、電源ASIC、ZIF連接器引腳共六部分構成。基帶處理器作為TC35i的核心主要處理語音、數據信號。

TC35i的32引腳SYNC有兩種工作模式，第一種是用來指示發射狀態的時候功率增長情況，第二種是用來指示TC35i的工作狀態。本文設計的系統用到了第二種工作模式：若LED燈熄滅，說明TC35i是處于關閉或者是睡眠狀態；若LED燈大約以600ms亮，600ms熄滅，那么說明TC35i中沒有插入SIM卡或者是系統在搜尋網絡中；若LED燈大約以75ms亮，3s熄滅，說明TC35i已經登錄了網絡。如圖3所示。

TC35i的SIM卡接口安裝在基帶處理器，它是一個與ISO 7816-3 IC CARD 標準兼容的接口。這個接口連接到ZIF連接器。除了標準的5個引腳外，TC35i還預留多一個CCIN引腳，此引腳可以檢測SIM支架有沒有放入SIM卡。如果已經插入了SIM卡，那么該引腳就置為高電平，此時系統就能正常工作了。

3、系統的電路設計

本系統需要設計多種電路，首先是電源電路，汽車電瓶輸出的是12V電壓，而TC35i的充電電壓是5V，工作電壓是3.3-4.8V，本文選用4.2V作為TC35i的工作電壓。語音電路，本文設計了一個監聽功能，用于車主實時監聽車輛周圍的環境。遙控控制電路，用于車主對防盜器進行設防與解防功能。汽車防盜報警電路，車輛受到振動時發送短信和拔打電話給車主。控制汽車電路，通過發送短信給TC35i模塊，單片機控制繼電器開關對汽油噴射系統開關。看門狗電路，單片機AT89S52內設看門狗電路，用于系統不正常時復位工作。

3.1 TC35i模塊的電源設計

TC35i工作電壓是3.3-4.8V，低于3.3V會自動關機，充電電壓是5V，而汽車電瓶的電壓是12V，我們采用LM2596電壓調節器將12V的電壓降壓到5V的充電電壓，把輸出5V的引腳連接到ZIF連接器的11、12引腳，為TC35i提供5V的充電電壓，而TC35i的工作電壓選用4.2V，可以使用LP3966-ADJ芯片將5V電壓降壓到4.2V。

要提供穩定的4.2V工作電壓給TC35i模塊，可以使用LP3966-ADJ芯片，如圖4所示。

LP3966-ADJ芯片最大輸出電流3A，符合TC35i工作的最大電流2A的范圍。引腳1一定要上拉一個10KΩ的電阻直至5V。該芯片的電壓換算公式是：VOUT=1.25(1+R3/R2)。所以固定R2電阻不變，通過調節電阻R3就可以控制輸出電壓。如圖3-8，電阻R2=15KΩ，R3=35KΩ，那么輸出電壓VOUT=1.25(1+R3/R2)=1.25*（1+35/15）=4.2V。該系統輸出端分別使用68pf、33uf、0.1uf電容來進行濾波，并且在輸入端也設置了一個68uf的電容進行濾波，加強了系統的穩定性和準確性。

系統通電后，為了讓TC35i工作在正常狀態，必須把15引腳IGT拉低電平到地，至少要維持100ms，IGT下降時間一定不能超過1ms。IGT引腳接單片機AT89S52的P1.1端口，由其控制芯片啟動。

3.2 TC35i的語音接口電路

本文設計的防盜器有一個監聽功能，用于車主實時監聽汽車的狀況。當車主收到系統發送的“zhbit汽車可能被盜”的短信后，系統會自動拔打電話給車主監聽車里的情況。

TC35i的語音通話功能主要依靠聲音接口：33/34引腳的EPP2/EPN2（受話器），35/36引腳的EPP1/EPN1（這里可以接揚聲器播音），37/38引腳的MICP1/MICN1（這里可以直接與駐極體話筒連接來采集聲音），39/40引腳的MICP2/ MICN2（傳聲器）。

本文設計的是把駐極體電容式話筒直接連接在37/38引腳的MICP1/MICN1，可以用于采集汽車周圍的聲音。駐極體電容式話筒小體積，低價錢，好聲音等特點。其工作電壓

在1.5V-15V，符合本文的電源設計；工作電流在0.1-1mA。駐極體電容式話筒能把聲音信號轉換成電信號輸出，傳遞到TC35i模塊，再傳遞給車主的是聲音信號。

3.3 遙控控制電路

為了方便車主遙控防盜器，避免在開車過程中進行了誤操作，本文設計了遙控控制電路。其可以讓車主對防盜器進行設防與解防，當車主離開汽車時，對防盜器進行設防，此時防盜器就開始工作，不斷檢查各監測點是否被破壞，從而進行防盜報警。當車主要使用汽車時就關閉防盜器，對其解防，那么防盜器就停止工作。本文設計的遙控控制電路采用美國摩托羅拉公司生產的MC145026/145027紅外編碼芯片進行設計。遙控發射電路如圖5所示。遙控接收電路如圖6所示。

當車主按下遙控器的S1鍵后，編碼電路開始編碼，經MC145026的引腳15輸出，經過三極管Q1放大后，最后由二極管D1把信號發送出去。

接收的紅外二極管D2接收到了D1的信號后，先把信號送到CX20106芯片進行還原，然后把還原之后的編碼經引腳7送到MC145027的9引腳DI，在MC145027進行譯碼，如果發送與接收的編碼是一致的話，那么就遙控成功，引腳11（VT）會由低電平轉換成高電平，將此引腳連接到單片機AT89S52的P1.6口，一旦檢測到P1.6口為高電平時，那么防盜系統開始進入防盜功能，當再次檢測到有信號時，就停止防盜功能。那么防盜器就可以進行設防和解防的功能，實時檢測車輛的狀況。

3.4 汽車報警電路

運用ND-1型振動傳感器收集信號，輸出腳連接到單片機AT89S52的P1.3口，當車輛被盜時，例如利用非法手段，強行進入汽車里面，ND-1型振動傳感器會檢測到車輛受到振動，那么輸出腳就會由低電平轉換成高電平，單片機AT89S52的P1.3口接收到此信號，就控制TC35i模塊發送短信“zhbit汽車可能被盜”給車主。那么車主就能實時知道汽車的情況了。

傳統的機械防盜器并不能進行很好的防盜功能，一般的汽車都會安裝電子防盜器，當汽車被盜時，報警喇叭會響設定的時間，如果車主離汽車較遠，那么就無法聽到此報警聲音。那么我們可以設計利用檢測喇叭線就可以知道是否有人偷車了。如圖7所示。

當其畫冊被盜時，汽車原有的報警器就會通過繼電器的閉合把喇叭線置為高電平，那么喇叭就會報警，光電耦合器也會導通，這個時候P1.1口就為低電平；當汽車無狀況出現時，喇叭的繼電器會斷開，喇叭線也就等于通路，在這個時候光電耦合器是不會導通的，那么P1.1口就為高電平。通過這樣，我們可以設計單片機檢測P1.1口的高低電平來判斷汽車是否有被盜或者有異常情況出現。如果P1.1口持續一段時間，都為低電平時，就確認是有人盜車，那么單片機AT89S52就控制TC35i模塊發送短信“zhbit汽車可能被盜”和拔打電話給車主。解決了車主離車較遠而無法聽到汽車報警聲的情況，而且能實時知道汽車的情況。

3.5 控制汽車電路

本文設計的防盜器可以通過控制汽油噴射系統的開關來控制汽車。當汽車被盜了，可以發送短信“zhbit1”給系統，系統根據事先設定好的程序控制系統的繼電器的開關。

汽車的電源是來自于汽車的12V蓄電池，當汽車行駛時，發動機會不斷給蓄電池充電，那么蓄電池的電量總是充足的。汽車的用電主要是照明系統、點火系統、汽油噴射系統，而照明系統無論何時都會有電壓的存在，本文設計的防盜器的電源可以在照明系統取用。

如果車輛被盜了，可以選擇斷開油路或者電路，就能使汽車停止運行，本文設計的是斷開汽油噴射系統的電源使其發送機停止轉動，通過控制TC35i模塊上的繼電器就能控制汽油噴射系統的電源。繼電器有常閉性和常開型兩種，本文設計的選用常閉性繼電器，在汽車正常使用時，汽油噴射系統的電源是常閉的，可以正常工作。

當系統接到車主發送的短信“zhbit1”，那么繼電器就斷開，汽油噴射系統就關閉，汽車發動機停止運行；當系統接到車主發送的短信“zhbit0”，那么繼電器就閉合，汽油噴射系統就正常工作。

4、結論

根據上述硬件系統的設計，本防盜器的主要功能模塊包括：車輛檢測、實時監聽、車輛控制和車輛定位四個方面。

（1）車輛檢測：當汽車被盜或者被故意破壞打砸等，由ND-1型振動傳感器和報警喇叭線傳輸相應的信號給單片機AT89S52，單片機根據傳輸來的信號執行對應的動作。

（2）實時監聽：當汽車被盜或者被故意破壞時，單片機接收信號撥打車主的手機，車主可以隨時隨地監聽車輛周圍的環境。

（3）車輛控制：車主可以發送短信“zhbit1”給系統，單片機會根據短信內容控制TC35i模塊的繼電器，從而控制汽油噴射系統的關閉，可以防止被盜。

（4）車輛定位：如果汽車被盜了，那么車主可以報警求救，警方根據GSM追蹤技術將汽車全球定位，最終可以把失車追回。

同時本汽車智能電子防盜器具有以下優點：

（1）經濟性：本文設計的汽車智能電子防盜器采用德國西門子的TC35i模塊，還需要用到單片機AT89S52、ND-1型振動傳感器、杜邦線、各芯片等，在價格上還是具有相當大的優勢。

（2）實時性：本文設計的汽車智能電子防盜器是基于GSM網絡設計的，能夠第一時間把車輛的狀況通過GSM網絡發送短信通知給車主，比起傳統的防盜器這是一大亮點。

（3）可靠性：為了避免系統的軟硬件出現故障而使系統奔潰死機，本文設計的防盜器具有定時監視器系統，而AT89S52內嵌有定時監視器功能，能保護系統出現故障而復位工作。具有一定的安全可靠性。

（4）可擴展性：運用GSM網絡的TC35i模塊可設計出各種報警系統，例如火災報警（煙霧傳感器）、醫療救助、氣體安全（煙霧傳感器）、家庭防盜（人體紅外傳感器）、溫度測量（溫度傳感器）等。因此本文的設計理念還可以運用到各行各業，具有非常好的市場前景。

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Smart car alarm overall hardware system design based on GSM

Chen Lina
（Zhejiang Economic and Trade Vocational and Technical College, Zhejiang Hangzhou 310018）

This design of automobile intelligent electronic anti-theft device is mainly relying on the GSM network to transmit data in real time, send and receive SMS control TC35i module receives signals via a single chip. Use of embedded technology, GSM wireless communication technology, using the phone as a control platform. When the vehicle was vandalized, SCM TC35i send text messages to the owner, so that owners get to know the vehicle to prevent theft.

Smart car anti-theft device；Hardware System；Circuit Design

U463.6

A

1671-7988(2014)12-04-04

陳利娜，講師。就職于浙江經貿職業技術學院，主要研究電子通訊工程，汽車電子技術等。

項目來源：2014年浙江省大學生科技創新活動計劃暨新苗人才計劃項目。