基于GSM的汽車防盜系統的設計

李坤博

遼寧錦州渤海大學工學院

基于GSM的汽車防盜系統的設計

李坤博

遼寧錦州渤海大學工學院

本系統基于GSM移動通信技術，當發生警情時，能夠將定位信息發送給車主，同時還能自動鎖車輪以及驅動蜂鳴電路發聲。本設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。本次設計基本完成了課題任務，在PCB板上實現了功能，構建了一個功能豐富能夠適應需求的車輛防盜報警系統。

汽車防盜系統 單片機 GSM模塊

1 引言

隨著我國經濟的發展，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生。而現在出現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控等缺陷。因此研制具有車輛定位和防盜的報警系統具有一定的應用價值。

現代社會，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節攀升。早在世界上第一輛福特汽車被生產出來之后，汽車偷盜的犯罪行為也隨之出現，時至今日，車輛失竊已經成為在當今都市中最為普遍的犯罪形態之一。現在市場上汽車的防盜報警裝置也是多如牛毛，傳統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 系統總體設計

2.1 系統概述

本次設計采用的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模塊來實現手機和單片機之間的通信最終達到定位發送的目的。在本設計中的設計要點有單片機的原理知識，無線系統的收發，定位系統的數據處理，串口與按鍵的測試。在定位到信息并觸發報警模塊之后，車輛的繼電器吸合帶動機械裝置鎖定車輪，并觸發蜂鳴器響鈴。與此同時，GPS模塊采集定位信息（具體到經緯度），GSM模塊將定位信息發送至車主手機，車主利用本設計附帶的安卓插件通過經緯度在地圖軟件上準確定位。

2.2 系統總體框架

系統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短信發送。單片機模塊負責整個系統的運行和控制，入侵檢測模塊負責在車輛遭到入侵時觸發報警警示等相關模塊，GSM模塊負責SMS短信的發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模塊負責持續不斷更新位置信息，一旦入侵模塊被觸發，則提取經緯度信息進行發送，報警模塊則是在檢測到報警后觸發蜂鳴器，造成較大分貝的聲響警示入侵者。系統總體框架如圖1所示。

圖1 總體架構設計

3 系統硬件設計

3.1 單片機選型

本次設計單片機選擇了STC公司生產的12C5A60S2芯片作為本設計的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生方式是不同的，其中串口1和傳統的51一樣，是通過內部定時器產生的時鐘周期來產生波特率，而串口2則是用其獨有的獨立波特率發生器來產生波特率的。

3.2 電源電路設計

利用三端穩壓管進行降壓作為電源，能夠提供給GSM模塊一個穩定的5V，500MA的輸入源，使其正常工作。電源選擇了3節4V的電池串聯起來（也就是一個12V的電壓源），經過7805三端穩壓管最后輸出一個5V的穩壓電源。電源電路如圖2所示。

圖2 電源電路

3.3 GSM模塊的設計

本設計選擇IM900A作為本設計的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），在之后的聯調過程中還要通過串口調試助手來檢測AT指令的發送過程，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通或移動的卡（主要是GSM模塊對于發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計

報警與車輪鎖死模塊的結構與原理是相通的，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型的PNP型三極管。在設計電路的時候，將發射極接在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，發射極與集電極正向導通，繼電器吸合。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聲，起到警示的作用，但它的缺點也很明顯，內置的振蕩源使得蜂鳴器的發聲頻率就固定了，換言之，有源蜂鳴器只能發出一種聲音，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，可以根據單片機的振蕩頻率來控制蜂鳴器的發聲頻率。而控制蜂鳴器正向導通也是利用PNP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，三極管正向導通，蜂鳴器發出聲音。

4 系統調試

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，當單片上電復位時，向GSM模塊發送AT命令，GSM模塊向手機發送短信。

軟件部分的主要內容就是5條AT命令的發送，五條命令的內容分別是：AT命令發送標識符、設置發送為文本模式、目標手機號的設置、短信內容的設置、結束標識符的發送。

5 總結

本設計主要實現的功能就是通過GSM發送短信的功能，實現對車輛的地理信息進行遠程監控的目的，從市場需求的角度出發，這個設計還是有一定的實際意義的，因為現在市面上大多數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備，這樣的設備通常只能在較短距離的監控中才能發揮作用，而在本設計中，SMS的發送時覆蓋全球的，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。

[1]張澤秾,楊浩.基于移動通信的車輛智能遠程防盜監控系統的研制[J].-淮海工學院學報（自然科學版）2013(4)

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