基于單片機的車輛遠程防盜系統設計

姚展 郗艷華

摘要： 隨著汽車產業不斷進步，汽車防盜問題顯得尤為重要。本設計采用單片機構建了汽車防盜系統。系統核心由檢測模塊、主控模塊、報警模塊和GSM短信模塊構成，可以對汽車進行實時監控。當檢測模塊檢測到發生盜竊的情況時，在進行聲光報警，并發送GSM短信到用戶的手機。本設計具有無線數據收發，遠程報警的優點。

Abstract： With the continuous progress of the automobile industry， the problem of car theft is particularly important. This design uses single-chip microcomputer to build a car anti-theft system. The core of the system consists of detection module， main control module， alarm module and GSM SMS module， which can monitor the car in real time. When the detection module detects the theft， it makes an audible and visual alarm and sends A GSM message to the user's mobile phone. The design has wireless data transceiver， remote alarm advantages.

關鍵詞： 防盜系統;單片機;GSM通信系統

Key words： anti-theft system;single chip microcomputer;GSM communication system

中圖分類號：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）24-0233-03

0? 引言

隨著經濟的發展，人們的生活水平也日益提高，汽車的應用迅速發展，給人們的生活帶來了極大的便利，隨之我國家庭汽車的擁有量也不斷提高。但是通過調查，在失竊的汽車中，一半以上都是裝有汽車防盜系統的。在北京，被盜的機動車輛中裝有防盜裝置的占總數的68.6%。這些數據足以說明現有汽車防盜裝置的防盜手段并不可靠[1]?，F有的汽車防盜系統尚不能滿足汽車防盜的需求，同時還存在著功耗高、作用距離短、誤報率高等諸多缺欠。因此，設計一款的更為可靠汽車防盜系統，對于保障人們的財產安全具有一定的社會價值。

1? 汽車防盜系統研究現狀

目前國際上常見的汽車防盜方式有：機械式防盜、電子式防盜、芯片式數碼防盜、GPS網絡式防盜等[2]。

機械式防盜器主要起到限制車輛操作的作用?，F有的主要是方向盤鎖和排擋鎖。這種方式成本低，安裝簡單，但在防盜方面作用有限，這種防盜器很難抵擋住利用鋼鋸等工具的盜竊方式。

電子式防盜是目前應用最廣的防盜方式之一，分為單向和雙向兩種類型。單向防盜系統的主要功能是：無論是發動機蓋、行李艙或車門的非法開啟或車輛異常振動時，防盜系統會發出警報。雙向防盜系統能讓車主知道汽車的實時情況，當汽車有異動警報時，遙控器上的顯示器會顯示汽車的狀況。電子防盜系統的缺陷：在于盜車賊可以用接收器或掃描器盜取遙控器發出的無線信號，經過解碼，就可以破解汽車的防盜系統。同時，這種防盜器經常會有誤報警的情形發生。

芯片式數碼防盜是現代汽車防盜器發展的重點，大多數轎車均采用這種防盜方式作為原配防盜器。這種方式必須首先用密碼鑰匙接觸車上的密碼鎖解鎖，汽車的發動機、電路和油路才工作。這種方式的缺陷是控制距離有限，而且隨著盜竊手段的更新，這種防盜方式也無法阻止被盜。

GPS網絡式防盜是目前最先進，這種方式是在車上安裝一個小型的GPS系統，通過無線通信網絡和GPS監控中心連成一個整體，這種裝置的優點是被盜車輛尋回率高，便于跟蹤、控制車輛。缺點是此裝置需要一套龐大完善的跟蹤系統，成本較高。

以上幾種方式，各有利弊，研究一款新的成本低，安全性高的汽車防盜系統，具有一定地社會應用價值。

2? 汽車防盜系統設計

本設計是基于單片機實現汽車遠程報警系統，通過對于采集到陌生人靠近車輛超過一定時間的信號，系統進入預報警，向車輛所有人發送預警提示信息，同時車輛振動模塊采樣到異常振動信號，實現對非法入侵做出判斷，此時汽車報警電路報警，并發送報警短信到用戶的手機[3]。本設計增加按鍵電路，用于啟動防盜系統的布防和撤防等功能。

2.1 硬件電路設計

首先需要的利用采集模塊對接近汽車的對象，進行監控，將采集到的信息，送到單片機中，判斷是否非法入侵做出，如果有非法入侵，則通過報警系統進行報警，并發送短信到用戶的手機。系統核心電路主要包括采集模塊、主控模塊和報警模塊。系統框圖如圖1所示。

2.1.1 采集電路

本設計采用HC-SR501采集信息，感知范圍大概有七米左右。在有人接近該系統的感知范圍時該系統會一直保持高電平，直到感知到的人體離開該系統的感應范圍才會變為低電平，進而停止一切報警操作。HC-SR501的電源接口可以與單片機電源連接，而RSD接口與單片機端口連接，再通過系統判斷是否有人入侵，并將檢測到的信號反饋到單片機中交由單片機進行處理。采集電路如圖2

所示。本設計采用壓電式傳感器采集振動信息，當車輛被盜時，車門的振動信號具有連續性，通過一定時間間隔采集兩次振動信號，來確認車輛是否受到非法外力的作用。

2.1.2 報警電路

防盜系統的報警模塊由兩部分組成，一部分是聲光報警模塊，一部分是GSM短信報警模塊[4]，聲光報警模塊由蜂鳴器與黃色LED燈組成，與單片機相連，當傳感器檢測到車輛被盜竊時，由單片機控制其進行報警，系統的控制終端將首先通過蜂鳴器和LED閃光燈來完成本地報警。報警電路如圖3所示。

對SIM900A通信模塊的控制可與通過編程實現，使用編程實現控制具有靈活性等優點，同時可以避免硬件信號的干擾。SIM900A模塊的電源管腳并在一起，SIM900A是一個功能完整的模塊，所以不需要做信號處理與射頻處理。其次SIM900A模塊需要與SIM卡座相連，這樣才能完整實現一個獨立的GSM模塊。

2.1.3 按鍵電路

按鍵分為四個按鍵，1號鍵：系統的復位按鍵，按下單片機重新開機。2號鍵：布防按鍵，系統正常開機后，按下此按鍵，板子上的綠燈閃爍，綠燈閃爍的時間段用戶可以撤離布防區，熱釋電的檢測范圍可以達到7m，當綠燈熄滅，系統就進入布防模式，熱釋電此時會檢測周圍是否有人。3號鍵：撤防按鍵，按下布防按鍵后綠燈閃爍時、進入布防狀態時、系統正在報警時，都可以按下撤防按鍵撤防，撤防后，熱釋電不會檢測，蜂鳴器不會報警。4號鍵：緊急報警按鍵，按下此按鍵就會發送一條報警短信到指定手機上。緊急報警可用于用戶在駕駛車輛中，如果遇到緊急情況，可以和指定用戶進行聯系，以便進行下一步的緊急情況處理。結構如圖4所示。

2.2 防盜系統軟件設計

防盜系統軟件設計主要包括短信報警子程序，鍵盤掃描子程序，計時子程序和主程序等，主程序需要進行識別人體入侵并完成報警，計時程序保證用戶在按下布防鍵后，可以及時撤出，報警程序完成給用戶的手機進行短信報警的任務。

2.2.1 報警子程序

防盜系統最重要的部分就是遠程防盜部分，通過GSM短信模塊實現遠程防盜系統，發送短信函數包括定義發短信的內容，發送至哪一個用戶。

核心程序如下：

布防狀態且熱釋電有信號時：if（rsd==0&&flag_BF==1）

報警變量置1：flag_alam=1;

布防狀態且熱釋電有信號時且不在一分鐘等待時間內或者手動按下緊急按鍵：if（（rsd==0&&flag_BF==1&&again==1）||SOS==1）

打開發送短信指示燈：LED_S=0;

關閉蜂鳴器：BUZZ=1;

設置文本模式：SendString（"AT+CMGF=1＼r＼n"）;

延時，讓GSM模塊有一個反應時間：delay（1000）;

設置短信格式，發送漢字模式：SendString（"AT+CSCS=＼"UCS2＼"＼r＼n"）;

短信文本模式設置：SendString（"AT+CSMP=17，0，2，25＼r＼n"）;

發送信息命令：“AT+CMGS=”：SendString（"AT+CMGS="）;

接收手機號碼：SendASC（PhoneNO[send_number]）;

發送短信內容：SendString（somebody）;

確定發送短信：SendASC（0x1a）;

不是緊急按鍵發送短信：if（SOS==0）

進入一分鐘等待，當計時到一分鐘后，該變量重新置一：again=0;

開始計時：flag_time_start=1;

報警：flag_alam=1;

緊急按鍵發送短信后：else if（SOS==1&&flag_time_

start==1）

點亮布防指示燈：LED_B=0;

2.2.2 鍵盤掃描子程序

鍵盤掃描子程序用來判斷防盜系統的四個按鍵的狀態，布防鍵，撤防鍵，以及手動報警按鍵和復位按鍵是否按下，如果按下，則執行相應地布放、撤防、報警等操作。

核心程序如下：

確認布防鍵是否按下：if（key1==0&&flag_BF==0）

二次次確定布防鍵是否按下if（key1==0）

點亮布防LED燈：LED_B=0;

開始計時：if（flag_time_start==1）

調用計時函數：TIME（）;

撤防鍵按下：if（key2==0）

二次確認按鍵是否按下：if（key2==0）

關閉蜂鳴器：BUZZ=1;

報警變量清零：flag_alam=0;

布防變量清零：flag_BF=0;

開始計時變量清零：flag_time_start=0;

關閉發送短信指示燈：LED_S=1;

關閉布防指示燈：LED_B=1;

按鍵釋放：while（key2==0）;

緊急按鍵按下：if（key3==0）

再次判斷按鍵是否按下：if（key3==0）

手動發送短信變量置1，準備發送短信：SOS=1;

報警變量置1：flag_alam=1;

按鍵釋放：hile（key3==0）;

2.2.3 計時子程序

計時子程序的功能是，當按下布防鍵后，用戶需要撤出，防盜系統設置20秒時間供用戶撤出，用戶撤出后正式進入布防狀態，此時盜車賊靠近車輛，就會觸發熱釋電傳感器，根據采樣得到的數據，隨之進行相應的處理。

核心程序如下：

布防計時模式：if（flag==0）

50ms計時：delay（50）;

50ms變量加1：TIME_50ms++;

每500ms（50ms*10）：if（TIME_50ms%10==0）

布防指示燈取反一次：LED_B=！LED_B;

加到400次，也就是50ms*400=20000ms=20s：if（TIME_50ms>=400）

計時變量清零：TIME_50ms=0;

進入布防狀態：flag_BF=1;

布防指示燈長亮：LED_B=0;

停止計時：flag_time_start=0;

關閉一分鐘等待：again=1;

布防指示燈閃爍：LED_B=！LED_B;

報警：if（flag_alam==1）

進入報警時：if（flag_continue==0）

此標志位置一，防止報警時進入：flag_continue=1;

將進入報警時的計時數據暫存：time_continue=TIME_50ms;

蜂鳴器取反，也就是閃爍響：BUZZ=！BUZZ;

當報警時間達到5s時：if（TIME_50ms>=time_continue+100）

關閉蜂鳴器：BUZZ=1;

2.2.4 防盜系統主程序

主程序設計中需要對于定時計數器進行設置，根據采集的數據進行判斷是否有人盜竊車輛，如果有人盜竊車輛，調用報警子程序向用戶發送報警短信，同時啟動報警器，進行聲光報警。主程序流程如圖5所示。

3? 結果分析

當接入電源時，按下布防鍵后，綠燈開始閃爍，當綠燈停止閃爍時，熱釋電紅外傳感器預熱完畢進入工作狀態，短信報警模塊此時也進入工作狀態，如圖6所示。

當車輛被盜竊時，系統進入報警工作狀態，首先觸發短信報警模塊，黃色LED燈亮起，并發送短信至用戶手機，同時蜂鳴器響起、紅色LED燈閃爍。進行聲光報警，如圖7所示。

經仿真及硬件測試，當汽車防盜系統采集到有人惡意侵入時，系統啟動報警電路實現了向用戶發送報警短信，同時啟動聲光報警電路進行報警。

本設計相比于現有汽車防盜系統，首先，成本低，利于產品的推廣。本設計由于采用現有的GSM網絡，有效地降低了成本。其次，有效地降低了誤觸發報警。由于本設計采用熱釋電傳感和壓電式傳感采集信號，只有當熱釋電傳感和壓電式傳感同時采樣到異常信號時，系統才進行報警，以避免誤觸發報警。

4? 結論

安全問題與人們的生活息息相關，如何有效地保障人們的財產安全問題十分重要的，汽車是家庭財產很重要的一項。因此，設計一款汽車防盜系統有一定地社會價值。

本設計采用單片機，通過HC-SR501傳感器感應信號，研究了GSM移動通信網絡下遠程防盜報警系統的應用。結合系統和用戶需求對現有的汽車防盜報警系統進行仔細分析，設計了一款汽車防盜報警系統，通過GSM模塊與用戶建立通信，實現了遠程監控和遠程防盜的功能。經實驗證明，系統測試良好，可以及時有效地實現車主對汽車的實時監控和控制，且硬件簡單、成本低。

參考文獻：

[1]肖建，孫長勇，宋佳，徐長釗.汽車防盜技術的發展與分析[J].汽車實用技術，2021，7.

[2]王弈麟，張青青，楊沐，王又可，劉祎東，董守鴻.基于STM32F103的汽車防盜系統設計[J].山西電子技術，2021，8.

[3]甘令，唐嵐.基于51單片機的某汽車防盜系統設計[J].汽車實用技術，2021，2.

[4]曹彥杰.一種GPS和GPRS技術的汽車防盜系統設計與實現[J].微型電腦應用，2021，3.