基于物联网的汽车防盗系统

基于物联网的汽车防盗系统

制作者：XXX、XX 指导老师：XXX

【内容摘要】：随着经济和生活水平的提高，越来越多的人们已在生活中选择汽车作为代步工具，其安全防盗也越来越被关心，目前其安全防盗发展趋势是朝着智能程度高的网络式方向发展。基于此，本项目使用GPS和基站对汽车进行跟踪定位，以无所不在的移动通讯网为接网点，在保证有效防盗范围的同时降低了实现成本。

【关键词】：物联网汽车防盗 GPS定位 GSM通信

一、项目背景

近些年来随着汽车走进千家万户，随之而来的防盗问题也越来越受到关注。目前多数轿车采用机械锁防盗、电子式防盗、芯片式数码防盗器和网络防盗的汽车防盗方式，它们之间各有优劣，但其趋势是向智能程度高的网络式方向发展。基于GPS(Global Positioning System)和GSM(Global Systern for Mobile Communications)网络的汽车防盗系统，以其高度的智能化，先进的监控技术，依托监控中心进行对汽车的定位及报警，在经济发达的大中城市已被广泛采用。然而在中小城市，廉价、可靠的汽车防盗系统却有待开发。

本项目使用GPS和GSM网络，开发一种较为廉价、更加可靠的汽车防盗系统。该系统能在汽车被盗走的情况下，将相关信息发送到车主预先设定的手机等通信设备，以实现对汽车状况的了解和跟踪。

二、系统框图

本系统由四大部分组成:GPS模块、GSM模块、微控制器和用户终端构成。车载设备以GPS模块和GSM模块为核心，主要功能是监测车辆状况、采集车辆位置信息并将信息发送给控制设备。控制设备采用嵌入式系统与GSM模块结合，并与显示设备连接，主要功能是发送用户命令、接收和处理远程端的数据、并将数据送给手机终端，主要功能是显示车辆的实时位置，并跟踪车辆行驶路径。图1详细的说明了该设计的工作流程。

图1 系统结构框图

三、硬件设计

（一）GPS接收模块

采用GPS-NEO-6M-001定位模块，最多可同时接收20个卫星的信息，提供快速定位和l Hz 数据更新速率。该模块支持NMEA0183．22通信协议，输出SiRF二位编码，能够快速启动(冷，暖，热开机时间分别为27，27，1 s)。并提供小于10 m的二维定位精度，适合车载GPS设备的要求。模块与单片机连接需要连接4根线：VCC、GND、TXD、RXD，VCC和GND用于给模块供电，模块TXD和RXD分别连接单片机的RXD和TXD即可。本模块兼容5V和3.3V单片机系统，GPS-NEO-6M-001模块与MCU平台的连接方式如图2所示：

图2 GPS与MCU的连接

（二）GSM通信模块

系统采用Siemens通信模块TC35i，配合相应的外围电路可实现SMS消息服务功能。TC35i 共有40个引脚。通过连接器分别与电源、启动和关闭、SIM卡、数据通信、状态指示等电路连接。模块上电后，需在其15引脚(启动引脚)加时长至少为100 ms的低电平信号，才能启动。启动后该引脚应保持高阻抗状态。TC35i的数据接口采用串行异步收发，符合ITU-T RS-232接口电路标准，工作在CMOS电平(2．65 V)。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位，可以在300～115Kb／s的波特率下运行，支持的自动波特率为4．8～115 Kb／s(14．4 Kb／s和28．8 Kb／s除外)。

（三）微控制器

STC89C516RD+单片机最小模块，工作在COMS电平，串口与GSM的数据接口直接连接，由于选用的单片机只有一个串口，故将I/O口虚拟出的另一串口与GSM连接。在相应外部电路的配合下，构成控制台，如图3所示。

图3 控制结构简图

四、软件设计

（一）系统软件设计的总体思路

当汽车处于防盗模式时，若GPS模块检测到汽车的移动，GSM模块会向手机终端发送预先写好的短信，提醒车主汽车异常移动。当车主得知后，以短信的方式，向微控制器发送信号，微控制器收到信号后，会把从GPS中获取到的汽车当前位置坐标，并分别发送给液晶屏显示（用于程序调试），和GSM并让手机终端接收，以实现对汽车状况的了解和跟踪。

（二）系统模块的软件设计

1、GPS数据处理

NEO-6M-001型的GPS数据接收模块支持NMEA0183的通信标准，输出4条语句$GPGGA，$GPGSA，$GPRMC，$GPVTG。$GPRMC是标准推荐的输出语句，该语句包含UTC时间、接收状态、经度、纬度、速度、航向等信息。经处理可得到单一的GPRMC语句，可从中提取经度、纬度、速度、航向等有用信息，这些信息是定位车辆位置的主要来源。

2、手机短信收发

本设计采用Text模式，控制TC35的流程如图4.

图4 短消息收发流程

五、系统调试

（一）GPS的调试

GPS为系统提供当前所在的位置坐标，为能方便的判定其他部分工作是否正常，和直观的观察GPS模块传到单片机的经纬度数据，使用液晶屏来协助GPS模块的调试。GPS的报文（如图5）是时时发送的，单片机只需通过串口对其进行接收并存储。对报文的选取和解析是GPS调试的重点和难点。例如，当单片机收到“$GPRMC...”这条报文，编写程时以该行报文第六个字符是否为“C”为依据。在解析时则是以第五和第七个逗号为依据，选取该逗号后面的经纬度信息。当单片机接收到GPS通过串口传过来的报文，液晶屏就会显示“欢迎使用”；当单片机接受到完整的一行报文但不是有效的那串报文，液晶屏就会显示“LOCATING”；当单片机接收到有效的报文，并且成功解析报文时，液晶屏就会显示经纬度等信息，如图6。

图5 GPS报文

图6 液晶屏显示

（二）GSM调试

GSM模块是GPS模块与用户手机联系的枢纽。当在防盗模式下，GPS模块检测到汽车的异常移动，用户手机会收到来自GSM模块中预先写好的警报短信；当用户需要知道汽车的经纬度信息时，通过发送短信给GSM模块来获取。在调试过程中，由于本系统用的单片机是STC89C516RD+只有一个串口，故尝试了用I/O口来模拟串口，来解决单片机串口不够用的问题。STC89C516RD+单片机有四组I/O口，P0口为双向8位三态I/O口，使用时需外接上拉电阻，其余三组为准双向8位I/O口，内带上拉电阻。由于P1口与液晶屏连接时已被占用，故选P2口的P2.0和P2.1为模拟串口的接收和发送。

附：本项目成果图