汽車防盜報警系統設計

張贏銀 張晁祎 劉瑞蕊 肖 迪南京林業大學汽車與交通工程學院

汽車防盜報警系統設計

張贏銀 張晁祎 劉瑞蕊 肖 迪
南京林業大學汽車與交通工程學院

鑒于目前的機械式汽車防盜系統功能不齊全、不能跟蹤定位，傳統的機械鎖已經不能滿足日益增長的汽車防盜需求。同時，汽車數量的增多也使盜竊現象日益頻繁，且傳統機械鎖不能及時采取相應的反映措施，所以有效的汽車防盜裝置對汽車而言顯得尤為重要。

本論文結合現代化的信息技術，運用單片機、電子信息技術等，使用一種新型的基于GPS 的汽車防盜系統與設計，主要通過GPS把定位信息發送給控制器，控制器將把地理位置信息通過GSM模塊以短信息方式發送給車主，提醒車主汽車是否被盜，并可以通過短信回復的方式對車輛進行監控。

汽車防盜報警系統的結構設計

論文主要采用MC9S12XS128系列單片機，通過SIM900網絡通信模塊，將GPS模塊的獲取定位信息進行網絡傳輸，實現車主和車輛之間的通信，并實時監控。車主在接到汽車報警后，通過手機可以接收到車輛的GPS信息，獲取被盜車輛的實時狀態信息。

1.系統功能分析

系統設置：需要車主對單片機中的相應指令進行設置，包括車主手機號碼、監控中心號碼、GPS定位信息的查詢字符、系統的初始化設置。

（1）遠程報警：將SIM卡插入車載設備，實現車輛連入網絡。在車輛被盜時，車載設備中的傳感器被觸發，通過語音系統可以實現現場報警；此時，車主及可以通過終端，獲取GSM網絡傳輸的信息。

（2）報警監控：車主在接受車輛報警后，可通過移動終端對車輛發出控制信號，通過GSM網絡傳輸，車輛接收車主的控制命令，實現對車輛的驅動監控功能。

（3）跟蹤定位：通過GSM模塊，利用短信服務，可以將GPS模塊定位的信息及時的反饋到車主及監控中心，實現車輛的實時跟蹤定位。

2.系統體系結構

本系統主要組成：MCU模塊、GPS模塊、GSM模塊、傳感器模塊、語音模塊、電源電路。GPS模塊主要負責對車輛定位跟蹤；GSM模塊主要負責車輛與車主及監控中心的通信；MCU模塊負責分析GPS定位數據，根據系統的設置進行的相應的處理。電源電路由LM2940為MCU、GPS及GSM提供5V直流電壓。防盜報警系統的結構框圖如圖1所示。

圖1 系統結構框圖

2. 系統的硬件設計

由該汽車防盜報警系統的設計可知，本系統需要兩個UART串口用來分別實現通信和定位的功能，這兩個功能正是汽車防盜報警系統中最關鍵的技術；采用芯片MC9S12XS128，系統主要有如下這些模塊：單片機最小系統模塊、GPS模塊、GSM模塊、電源模塊、傳感器模塊、語音模塊等。

（1） GPS模塊外圍電路

在本系統設計和使用過程中為了方便及時的更新或者選取更適合的模塊，GPS設計為獨立的模塊。該外圍電路主要以天線為主，模塊電路圖如圖2所示。

（2） GSM模塊SIM900A模塊是一款結構緊湊的GSM/GPRS模塊，運用SMT封裝，基于STE的單芯片方案，可以在內部設置客戶應用程序。SIM900A模塊的正常運行需要相應的外圍電路與其配合，如圖3所示。

（3） 語音模塊對外接口電路 本系統中采用了功能強大的語音芯片ISD1820，如圖4所示。考慮到在汽車被盜時的情況復雜性，將語音系統的啟用權留給車主。是否運用報警系統，將由車主決定。

3.系統的軟件設計

在該設計中，對于防盜報警系統的初始化，主要是對單片機總線時鐘、串口以及通用輸入輸出的接口等的初始化。

（1） 系統主程序流程圖

首先要對GSM通信模塊和串口通信進行初始化，其次對串口進行設置，然后再讀取是否有移位信號和震動信號等傳輸，根據系統工作狀態判斷是否要發送報警信號，如果接到報警信號，就通過手機等終端發送指令處理命令以控制汽車，保證汽車安全。系統的主程圖流程圖如圖5所示。

（2） 系統主程序流程圖

GPS程序流程圖軟件要實現對GPS數據的接收和分析兩部分的處理，當GPS數據接收模塊接收到幀頭數據后分析其經度、緯度，時間等信息，若發現經緯度發生變化，就證明汽車發生了移位，然后就設置好標志位，將經緯度信息傳送給GSM模塊。其GPS數據接收流程圖如圖6所示。

（3） GSM系統數據傳送

GSM數據發送程序本系統的軟件設計主要目標是監測汽車是否處于危險的情況，然后通過SIM900A發送短信到用戶手機上。通過向SIM900A寫入不同的AT指令完成多種功能，即通過GSM模塊收發短信、撥打電話。在對SIM900A進行操作的同時，通過串口編寫AT指令發送給SIM900A。

4.系統調試分析

論文中對于GPS的調試為u-center，可以對NEO-6M GPS 模塊進行全面的測試。將NEO-6M GPS 模塊通過USB轉串口連接到電腦，并給GPS模塊供電。打開u-center軟件在Receiver菜單里面選擇Port 為COM11（連接GPS模塊的串口端號），Baudrate為38400.再點擊圖中的連接/斷開按鈕，即可連接上 NEO-6M GPS 模塊，同時軟件開始顯示各種信息，如圖7所示。

通過按鍵F8，可調出Text Console窗口，查看來自GPS模塊的原始數據，如圖8所示。

圖2 GPS外圍模塊電路

圖3 GSM電路模塊

圖4 ISD1820外圍電路及接口

圖5 系統主程序流程圖

圖6 GPS數據接收流程圖

圖7 GPS信息顯示

圖8 TextConsole數據

由NMEA-0183協議中的常用命令表，如表1所示，以及NMEA-0183協議采用ASCII碼來傳遞GPS定位信息，依據信息幀的格式即可解讀GPS定位信息。

表1 NMEA常用命令表

定位信息把地理信息提供給單片機，經處理判斷后，以短消息的形式將具體情況發送到用戶手機，用戶收到消息后，判斷是否是家人所為，達到提示報警目的。同時用戶也可以以短消息的形式發送指令到單片機，單片機按照指令做出相應的反應，如通過控制電磁閥或繼電器，切斷電源或關閉油路等，并且車載GPS全球定位系統可以給出汽車的具體位置，這個位置在用戶發出查詢位置信息指令后，通過車載部分處理，通過短消息發送到用戶手機。車主和監控中心可利用短消息對汽車狀態進行監控并可以發送控制指令，從而實現了全方位的汽車防盜監控系統。

結束語

論文綜合利用GSM、GPS與單片機技術，設計了一個汽車防盜報警系統，主要設計了系統硬件電路：包括GPS模塊、GSM模塊、供電模塊等，還設計了系統的軟件部分，包括GPS的定位信息、GSM短信收發等。最后，通過實驗證明，該系統能達到防盜報警功能。