基于RFID的電動車防盜系統開發

李社蕾 陳軍

(三亞學院理工學院，海南三亞572022)

1.引言

據騰訊網報道，中國電動車保有量達到2.2億輛，毋須質疑，電動車已經成為中國家庭必需的代步工具[1，2]。隨之而來的防盜問題也日益引起人們的重視，隨著人民自我財產保護意識的提高，對于現代防盜措施也提出了更高的要求，為了滿足人民對防盜的新要求，新技術的應用變得非常必要，市面上電動車防盜報警器種類繁多，但是電動車的高失竊率和低找回率仍然呈現兩級分化局面，為了更好地解除車主的后顧之憂，現設計一款在STC10F08XE基礎之上基于RFID的新型電動車防盜系統。系統防盜器整合了RFID技術和GSM模塊，在電動車被盜時，第一時間通知車主，實現了車主對車輛的24小時監控，同時具有自動感應外接電源電壓，如果外電被剪或是無電，均會向車主報警。

2.電動車防盜系統組成與設計原理

該電動車防盜系統的設計是從目前市面上普通電動車警報器的不足之處入手，系統設計首先進行整體布局，包括震動信號模塊，射頻識別模塊，控制模塊，無線收發模塊，GSM短信發送模塊，報警電路模塊等。主控制器采用宏晶科技公司生產的STC10F08XE單片機，單時鐘/機器周期為1T，是新一代的8051單片機，完全兼容傳統的8051指令代碼，但速度上是后者的8到12倍[3]。內部集成高可靠復位電路，主要用于強干擾場合和高速通信、智能控制領域。當一個通用全雙工異步串行口（UART）獨立做主機時，可以當作2個串口使用。這里不考慮這樣使用的局限性。

2.1 總體框架結構體系設計

圖1為總體框架，防盜報警的工作流程：當報警器處于警戒狀態時，檢測電路若檢測到非正常開車信號時，將信號輸入到控制模塊，控制模塊通過對信號的判斷處理，然后通過無線調制解調器接入TC35iGSM模塊同時將信號傳送給報警電路，此時GSM模塊會按照編寫好的程序將險情通過短信的形式發送到車主設定的手機上。如果報警器不在警戒狀態，則不響應此報警信息。

圖1 整體框架圖

2.2 射頻識別部分

(1)射頻IC卡

該設計能夠實現智能鎖車，當電動車處于通電狀態，如果3分鐘之內車輪沒有轉動，則防盜器會自動進行報警檢測，有效地避免了車主忘記鎖車事情的發生。當車主刷卡鎖車時電動車上的喇叭會鳴叫兩聲，短時間之內如果車輪沒有轉動，電動車上的喇叭會再鳴叫兩聲正式進入防盜狀態。如若短時間之內，車輪發生轉動，則忽略此次刷卡。

該防盜器可以配合電機抱死功能的控制器使用，防盜器檢測到報警信號時，會在發送報警信號的同時抱死電機，使得電動車的車輪暫時不能轉動，有效降低電動車的盜竊率。

每一個RFID射頻識別卡寫入一個能夠被識別的ID碼，該設計中的射頻卡安裝在電動車上，隨著電動車的移動，射頻卡會采集不同的數據。車主手中的M 1卡本質上就是RFID讀寫器，當讀寫器靠近射頻卡時，二者會進行識別，進而報警器退出報警狀態。RFID射頻卡是具備一定功能的IC電路，典型的IC電路設計圖如圖2所示。

圖2 典型的RFID標簽IC電路設計原理

(2)讀卡器

將M 1卡靠近電動車內部的射頻卡，此時喇叭會鳴叫一聲，表示開鎖成功。鎖車時同樣要將M 1卡接近電動車上的射頻卡，此時電動車上的喇叭會鳴叫兩聲，在接下來的3秒鐘時間里如果電動車車輪沒有轉動，喇叭會繼續鳴叫兩聲，此時電動車進入警備狀態，如若3秒鐘內檢測到車輪有轉動，則此次刷卡無效。讀寫器的工作原理如圖3所示。

圖3 讀寫器的工作原理與基本構圖

2.3 報警模塊

報警模塊主要由LED燈光模塊和蜂鳴器模塊組成，報警器接到控制器發送的報警信號后，LED燈開始閃爍同時蜂鳴器開始鳴叫，引起周圍人們注意，給盜賊心理以震懾，以達到防盜作用。

2.4 移動通信模塊

在單片機控制的防盜器之上加上TC35iGSM模塊，有效得彌補了普通報警器在防盜實時性、可靠性、準確性方面的不足。同時加入的RFID可以與TC35iGSM模塊進行輔助，這樣車主就可以對電動車進行遠距離永不掉線的監控。與普通防盜器相比，該防盜器有效地利用了網絡，可以實現車主對電動車的24小時遠距離監控。

該設計的GSM短信模塊有兩種工作模式分別對應不同的報警信號，當電動車只接收到一種危險信號時，GSM模塊將會立即向車主設定的手機發送信息，如果防盜器收到兩種或者兩種以上的信號時，GSM短信模塊將會以緊急模式發送報警信息。STC10F08XE單片機能夠對振蕩、紅外、壓力等信號進行采樣和分析，以此提高防盜器的可靠性進而降低電動車的失竊率。電動車防盜報警GSM模塊工作流程如圖4所示。

圖4 GSM移動通信模塊工作流程圖

3.軟件部分總體設計

程序主要包括解碼子程序、短信發送子程序、蜂鳴器發聲處理子程序、震動檢測子程序。

解碼子程序：由解碼和解碼后數據處理兩部分組成。它是軟件部分的關鍵環節，是解碼的核心部分。

短信發送子程序：編寫程序，GSM模塊收到控制器發出的險情信號時會自動發送短信到車主指定的手機。

蜂鳴器發聲處理子程序：接收不同的信號發出不同的聲音。

震動檢測子程序：電動車未刷卡解鎖時收到外部振蕩信號而觸發的一個中斷子程序。

軟件部分主流程圖如圖5所示。

圖5 主程序流程圖

4.系統綜合調試

4.1 安裝方法

將報警器安裝在不易被小偷發現的電動車塑料殼的內部紅色和黑色導線分別接電動車電池的正極和負極，棕色導線接到鑰匙開關的輸出線，黃色導線接到電動車控制器鑰匙輸入線，綠色和藍色導線是防盜信號輸出線。灰色導線和黑色導線一起接到電動車電源負極。

4.2 測試

(1)在離電動車較近的進行地方測試，觀察RFID標簽能否起到刷卡開車鎖車的作用，在開車狀態，震動模塊是否工作。

(2)在離電動車較遠的地方進行測試，若電動車處于鎖車，看來自電動車外部的震動能否引起防盜報警器中的震動模塊工作，車主手機能否收到車輛被盜的警示短信。

根據不斷的測試，顯然該無線遙控器報警器可及時準確地接收的報警信息，并可以追蹤電動車的網絡信息。

5.總結

電動車智能報警器是在GSM通信網絡基礎之上，添加了RFID射頻識別技術，手機、報警器、電動車構成一個整體。人車分離時，防盜器能夠在有險情時候及時自動向車主的手機發送短信進行提醒。還增加了斷電剪線報警功能，內置電池剪線后也可用3-7天，同時常規的電話防盜報警、短信報警等也不受影響，對于報警距離等均不受影響，并針對在一些城市出現的小偷只偷電瓶的情況，設計了自動感應外接電源電壓，如果外電被剪或是無電，均會向車主進行報警，為車主提供了多重保障。

[1] 張潤.基于C8051F301的射頻讀卡系統的設計與實現[D].蘇州大學博碩論文，2010.

[2] 張玉林，鎮桂勤.基于AT89C51型單片機的號音自動播放器設計[D].國外電子元器件，2006.

[3] 于會山，崔學禮.一種新型紅外線遙控智能密碼鎖[J].電子技術，2005.

[4] 季洪波，路奔，荊武祥.基于GSM通信的小型水電站水輪發電機組運行監測裝置應用[J].中國水能及電氣化，2011.

[5] 王睿智.基于TC35i的遠程監控報警系統的設計與實現[N].吉林工程技術師范學院學報，2008.