基于STM32的遠(yuǎn)程監(jiān)控汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張姣 伍保紅

摘?要：車載智能防盜通信裝置基于STM32單片機(jī)技術(shù)、聲光感應(yīng)技術(shù)、4G技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)開發(fā)制作。相較于目前市面上的車載報(bào)警裝置和GPS技術(shù)，在安全性、智能化、可追溯性，實(shí)時(shí)性等方面都得到了極大的提升，充分滿足當(dāng)前智慧警務(wù)的需求。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);GPS;聲光感應(yīng)技術(shù);4G技術(shù);報(bào)警

1.引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和交通的不斷改善，人民群眾的生活水平也隨之水漲船高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年1月中旬，中國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.10億輛，其中汽車2. 17億輛;機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)诉_(dá)3.85億人，其中汽車駕駛?cè)?.42億人，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘３鲂猩畹闹匾M成部分。隨之而來的是汽車車內(nèi)財(cái)產(chǎn)被盜案件數(shù)量的增多，人們對私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)欲也越來越高，因此，各個(gè)領(lǐng)域加深了對汽車防盜技術(shù)的研究，對汽車的防盜問題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

針對這一現(xiàn)象，本文設(shè)計(jì)了一種車載智能防盜通信裝置。車載智能防盜通信裝置基于單片機(jī)技術(shù)、聲光感應(yīng)技術(shù)、4G技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)開發(fā)實(shí)現(xiàn)。相較于目前市面上的車載報(bào)警裝置和GPS技術(shù)，在安全性、智能化、可追溯性，實(shí)時(shí)性等方面都得到了極大的提升，充分滿足當(dāng)前智慧城市的需求。當(dāng)系統(tǒng)檢測到玻璃破碎時(shí)，自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警并撥打指定電話或給指定電話發(fā)送報(bào)警信息，提醒該車輛狀況異常;可以通過手機(jī)關(guān)閉或者打開報(bào)警系統(tǒng)，從而起到了防盜的作用。

2.系統(tǒng)的概述

遠(yuǎn)程監(jiān)控汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)硬件部分由STM32單片機(jī)、聲光傳感器、玻璃破碎檢測傳感器、手機(jī)端、以及4G模塊（相當(dāng)于GPS模塊）等器件組成，它是以單片機(jī)為控制核心，采用C語言進(jìn)行底層信息的采集，4G技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)通信所構(gòu)成的防盜報(bào)警系統(tǒng)。其遠(yuǎn)程監(jiān)控汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示。

本系統(tǒng)所涉及的軟件開發(fā)技術(shù)有NMEA-0183協(xié)議（GPS接受設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口）、TCP/IP，UDP，HTTP協(xié)議、AT指令（只用于Modem操作）、JavaEE技術(shù)、同時(shí)還用到了Stringboot框架、MUI框架和Html5技術(shù)對頁面進(jìn)行渲染、以及利用JS實(shí)現(xiàn)頁面的交互。

首先，采用聲光、震動(dòng)等多個(gè)傳感器實(shí)時(shí)采集車輛的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)檢測到玻璃破碎或者遭受擊打時(shí)，傳感器將采集到的信息傳送給單片機(jī)，從而觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，單片機(jī)通過串口發(fā)送對應(yīng)的AT指令實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)和電話的通信實(shí)現(xiàn)信息的傳輸與轉(zhuǎn)換。進(jìn)而撥打車主綁定的電話號(hào)碼或者給指定電話發(fā)送GPS定位信息和報(bào)警提示信息（提示“您的汽車出現(xiàn)異常，請及時(shí)處理！”），以此來提醒車主車輛狀況異常。車主也可以通過手機(jī)端關(guān)閉或者打開報(bào)警系統(tǒng)，為車主提供了便利。

3.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于外部環(huán)境的測試條件不夠完善以及設(shè)備有限，本系統(tǒng)基本上都是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。本系統(tǒng)采用STM32F103單片機(jī)，該單片機(jī)是一個(gè)32位ARM微控制器，其內(nèi)核是Cortex-M3，具有72MHz的速度和高達(dá)1MB 的閃存。該處理器功耗低、性價(jià)比高、應(yīng)用廣泛，具有電源管理電路和多種復(fù)位保護(hù)措施。豐富的I/O接口和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路為傳感器的接入提供了方便。

單片機(jī)主要是負(fù)責(zé)控制整個(gè)單元系統(tǒng)的協(xié)調(diào)以及控制輸入輸出功能等操作。單片機(jī)運(yùn)行的初始狀態(tài)是由復(fù)位電路操控的，因?yàn)閺?fù)位電路能夠快速簡潔的啟動(dòng)單片機(jī)。單片機(jī)通過串口接收4G模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)，以及通過給串口發(fā)送對應(yīng)的AT指令實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)和電話的通信，從而實(shí)現(xiàn)信息的傳輸與轉(zhuǎn)換。

傳感器主要采用YT-JB3A電容式震動(dòng)傳感器，適這種傳感器主要用于金屬門、保險(xiǎn)箱、ATM取款機(jī)、車窗玻璃等防盜裝置，這里用在汽車防盜裝置上大大降低了汽車被盜的風(fēng)險(xiǎn)，該傳感器具有檢測覆蓋率廣、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、價(jià)格低等特點(diǎn)，并且后期的信號(hào)處理比較簡單。

聲光報(bào)警裝置是在傳感器檢測到的數(shù)值超過預(yù)設(shè)值時(shí)而觸發(fā)的。首先設(shè)定一個(gè)臨界值，當(dāng)外來因素的沖擊力度對汽車車窗的影響高于臨界值時(shí)，也就是超出了汽車的安全范圍時(shí)，震動(dòng)傳感器采集到的模擬信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，送到單片機(jī)進(jìn)行預(yù)處理，通過驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送指令給聲光報(bào)警器并發(fā)出報(bào)警，再通過串口將報(bào)警信息傳輸?shù)揭苿?dòng)無線通信設(shè)備或直接撥打車主電話。車主能第一時(shí)間收到消息后趕到現(xiàn)場，并及時(shí)的處理問題，從而達(dá)到的遠(yuǎn)程監(jiān)控汽車防盜的目的，以提醒用戶車輛有被盜危險(xiǎn)。

GPS模塊利用衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)與地面監(jiān)控設(shè)備和GPS信號(hào)接收機(jī)組成全球定位系統(tǒng)，保證車輛何時(shí)何地都能收到衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)。當(dāng)車主離開后，如果汽車啟動(dòng)的話，GPS將直接鎖定點(diǎn)火來達(dá)到防盜的目的，并通過GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，將報(bào)警車輛所在的位置傳送到車主手機(jī)上。因此，需要每輛汽車的GPS系統(tǒng)正常，系統(tǒng)才能起到防盜作用。

4.系統(tǒng)的測試

系統(tǒng)平臺(tái)搭建完成后，要對其各個(gè)功能進(jìn)行車載測試，以驗(yàn)證其可行性與有效性。通過改變車輛的狀態(tài)或者傳感器監(jiān)測的環(huán)境，使檢測的數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)先的設(shè)置值后觸發(fā)聲光報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警，同時(shí)單片機(jī)通過4G網(wǎng)絡(luò)將車輛信息以短信和電話的方式傳送給車主，提示車主車輛狀態(tài)異常，請盡快處理，經(jīng)過多次軟硬件調(diào)試和系統(tǒng)功能測試表明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程車輛防爆報(bào)警的功能。

5.結(jié)束語

該系統(tǒng)成本低廉，安裝便捷，不增加車主的負(fù)擔(dān)也不需要投入過多的經(jīng)費(fèi)，具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，該系統(tǒng)還具有良好的擴(kuò)展功能，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單的改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)更加豐富的功能，例如增加一個(gè)簡單發(fā)聲系統(tǒng)與麥克風(fēng)就可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)與偷盜者之間的語音通話，增加一個(gè)攝像頭即可實(shí)現(xiàn)視頻圖像確定是否存在虛報(bào)現(xiàn)象。總之，本系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期效果，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，具有一定的實(shí)用性。

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作者簡介：張姣，女（1997.10--）湖北孝感，在校大四學(xué)生，專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程。

伍保紅，女（1985.4--）湖北武漢，講師，碩士，研究方向：嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。

基金項(xiàng)目：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（S202013242023）