小车自动防盗报警系统的设计

小车自动防盗报警系统的设计
摘要：
本设计能通过先通过振动传感器在汽车车身被触碰时发出警报，系统正常工作时,如果汽车受到非法触碰( 如玻璃被打破、车门被撬等) , 被安装在车上的传感器检测到,将数据送到中央处理模块,对数据信息进行综合分析处理后，并且通过GSM 通信模块向车主发送相应的报警短消息。

车主接收到报警短消息后, 根据具体异常情况发送控制汽车的短消息指令，处理模块会提取短消息并译码后进行相应的操作启动执行模块,执行模块按照指令做出相应的反应,如通过控制电磁阀或继电器,切断电源或关闭油路等,以达到防止汽车被盗及获得汽车当前状态的目的。

并传送给主控单片机，判定汽车被盗后，能够迅速将车辆被盗信息告诉车主；它利用移动通信平台的技术支持，采用手机短信的方式告知车主；该技术使用简单、方便，自动化程度高，且费用低廉。

关键词：振动感应器发送短信单片机移动通信系统
1引言
据统计，2012全世界每年汽车销售量达5000多万辆，汽车的保有量已超过4亿辆。

2020年中国汽车的最高年产销量预计可能会达到2500万辆，汽车的保有量达2亿辆。

全世界汽车的人均拥有率为12．8％，我国的汽车的人均拥有率为5．5％，还不到世界平均水平的一半。

从1990年开始，汽车电子生产的相关产品不断增长，产品的销售额收入超过了600亿美元。

数字电路技术、计算机技
术、通信技术和集成电路技术等在汽车上的应用已经达到成本的30％以上，汽车电子已经成为经济增长最快的领域之一。

随着私有车的高速增长，汽车防盗必将成为一个值得关注的社会问题。

最新数据：美国汽车被盗率为0.36辆／s，每年至少有l50万辆汽车被盗，中国XX每年有4000多辆汽车被盗，XX每年有上千辆汽车被盗。

全国每年有400多辆汽车被盗。

为了针对汽车被盗问题，科研人员发明了泛应用于汽车上。

传感器、单片机技术的飞速发展，对汽车防盗技术的不断完善、提高有至关重要的作用。

随着汽车防盗技术的不断发展，也推动了汽车电子的发展和应用。

各种各样的汽车将配备更加先进、可靠的防盗系统。

尽管车主及有关部门采取了多种办法，但收效甚微，原因是小汽车价格较贵，在经济利益地驱动下，盗贼们会铤而走险。

一般说来，采用政府部门的GPS 全球定位系统能准确地跟踪被盗车辆，给破案带来先机。

但由于该系统费用较高，只有那些高档车（如奔驰等）才会考虑安装，中低档的车一般是不会安装的这些系统，这就造成了这些车辆的流失。

还有一种给车辆导航的也是借助于GPS 的定位显示器，它只需接收24颗地球同步卫星中的两颗以上（越多越精确）就可以显示出当前车辆的位置，但它只能接受信息而没有发射功能，故对于防盗没有作用。

目的意义：通过对汽车的防盗原理的设计研究，能够然大多数小车实现更加完善的防盗系统。

2研究方案
2.1 主要研究内容
1）汽车被盗信号的采集和分析
汽车熄火且汽车车门已锁之后，防盗系统会采集把车身的振动传感信号，并传递给单片机进行分析判断汽车是否有被盗的可能。

2）控制开启盗车警报、锁死车轮且应用GSM模块发送盗车短信当系统判定汽车被盗后，将锁死车轮，同时单片机可以通过GSM通信模块将提前设定好的短消息发送给车主，提醒汽车主人汽车可能被盗。

2.2研究目标
1）报警系统灵敏度要高，能即时向用户发送警情；
2）报警地点与被呼叫对象(用户)之间的空间距离应不受限制；
3）系统能正常恢复运行；
2.3 关键技术问题
1）汽车被盗信息的正确判断
2）单片机能通过GSM向车主发送警报信息
3 系统的主要技术介绍
3.1 GSM原理
GSM系统简介
GSM系统是欧洲围家为了创造一个统一的、完整的泛欧数字蜂窝移动通信系统，联合了欧洲十多个国家的电信运营部门、研究所和生产厂家组成的标准化委员会设计的。

它从1982年始提出，1992年欧洲各大GSM900运营开始商业服务，到现在已经在全世界100多个国家和地区投入使用。

它是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟和应用最广泛的一种。

GSM移动台被禁止在航空中使用，但是允许在船上和陆地移动通信中使用和扩展。

除了车载移动通信以外，系统还为手机和其它类型的移动台提供服务。

GSM系统被设计成所有移动台都可以在所有参加国家中使用，提高了系统的灵活性和可靠性，除传输外，还可以适用于其他类型的服务，如ISDN服务。

由于移动通信的特有性质，可以为系统提供在PSTN／ISDN中所提供的服务，以及其他公共网所提供的服务，并且提供一些补充服务。

系统可以对用户的消息加密，而且对那些不需要这种功能的使用者，在成本方面的影响不大。

GSM系统考虑了城市和乡村以及新的业务的应用和发展，要求较高的频谱效率才能实现，使系统工作在890MHz-915MHz和935MHz~960MHz之间的频段。

识别的方式是建立在CClTT的相关的建议之上，系统允许在不同的网上使用多种不同的付费方式和金额，必须使用国际标准信令系统连接移动交换中心和位置登记器。

编号的规划需要以CCITT的相关的建议为基础。

另外，GSM移动通信系统需要对网络控制信息和信令信息进行必要的保护。

中国于1993开始建立GSM实验网，到现在已建成了覆盖全国的数字蜂窝移
动通信网，是我国公众陆地移动通信网的主要方式。

GSM采用的是频率——时间分割的蜂窝结构，蜂窝小区(CELL)的覆盖面积可大可小，一般大的小区半径达35公里，适用于农村。

小的半径1公里左右，适用于市区。

2 GSM系统提供业务
GSM系统定义的所有业务是建立在综合业务数字网(ISDN)要领基础上的，并考虑移动特点作了修改。

但考虑到复杂性和成本的原因，GSM系统在业务上面向ISDN，毽不提供ISDN的全部业务。

GSM提供的业务研分为两犬类：基本通信业务和权充业务。

基本通信业务由在网络中按入的位置不同又可分为电信业务和承载业务。

（1）.话音服务
GSM提供的最重要业务就是服务。

对于移动系统来说，话音业务是最重要的业务，需要保持下去，而随着无线通信技术的发展数据业务也将成为重要的业务。

话音业务使GSM客户之间保持通信，固定网客户和数字移动网客户之间保持通信，通话是实时双向的。

话音业务的一个分支是紧急呼叫业务，该业务高于其它的业务，即使移动装置没有插入客户识别卡时也可以拨打紧急，接通紧急呼叫服务中心。

在紧急的情况下，允许数字移动用户拨打火警中心(1 19)、警察局(1 10)、急救中心(120)等急救。

语音业务的另一个分支是语音信箱。

当呼叫没有接通时，用户可以将声音存到GSM语音信箱，等到接收方发现时再提取语音信息。

用户也可直接接入语音信箱。

（2）数据业务：
GSM的互通功能提供高达9600bitls的数据业务(透明和非透明)GSM的数据业务也可以在GSM通信网内部使用，也可以在GSM通信网与其它通信网连通使用，如与，公众交换网、分组交换公共数据网等网络之间。

到公众交换网的数据业务，而且只能是移动用户为主叫方。

与其他网络之间的数据通信业务不能提供，包括GSM网内部的数据通信。

为了在GSM与公众交换网之间实现数据传输要求在GSM基站设备一侧加装音频调制解调设备，这样就要求用户使用的调制解调器必须能与GSM基站侧的相兼容。

（3）短消息业务：
所谓的短消息是指长度不超过160个字符的文本消息，它是一种电信业务，把短消息传送给移动台，在用户识别模快SIM上存储信息。

短消息业务包括移动台起始到移动台终止的点对点业务和点对多点业务。

点对点的短消息业务是由移动台发出短消息，再由短消息中心接收和存储，最后转发给接收移动台。

短消息中心起着很关键的作用，它既可以为GSM用户服务，还可以为固定网客户服务。

为了使短消息业务发挥优势，还可以将其和语音信箱相结合。

因此，短消息业务在功能上可以说和GSM网是相互分离的。

点对点短消息业务可以在空闲状态下进行，也可以在通话状态下进行。

由于短消息传输用的是信令信道，采用的是存储转发的方式而不是像话音和数据那样建立电路连接，不占用业务信道，因此短消息服务费用低，传输延时较数据长而且不固定，一般时延在5秒左右。

3.2 STC89C52单片机介绍：
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整的微型计算机系统。

虽然他的大部分功能都集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所应该有的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。

同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。

目前最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

单片机也被称为微控制器，原因是它最早被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

最初的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。

INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，自此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。

单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统。

事实上单片机是世界上数量最多的计算机。

现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。

手机、、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。

而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。

汽车上至少配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至堪比人类的数量。

单片机又称单片微控制器,它不是简单的完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

形象的讲：一块芯片就成了一台计算机。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。

我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为这些家电控制部分的核心部件。

单片机是靠程序的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。

一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74
系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能OS8的微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

单片机总控制电路如下图4-1:
图4—1单片机总控制电路
STC89C52单片机管脚图
1.时钟电路
STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD
分别是此放大器的输入端和输出端。

时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。

内部方式的时钟电路如图4—2(a) 所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。

定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。

晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。

（a）内部方式时钟电路
图4—2时钟电路
2.复位及复位电路
（1）复位操作
复位是单片机的初始化操作。

其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。

除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。

除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表一所示。

（2）复位信号及其产生
RST引脚是复位信号的输入端。

复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。

若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。

产生复位信号的电路逻辑如图4—3所示：
整个复位电路包括芯片内、外两部分。

外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。

复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。

上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图4—4（a）所示。

这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。

按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。

其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图4—4（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，
其电路如图4—4（c）所示：
图4—4复位电路
上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。

本系统的复位电路采用图4—4（b）上电复位方式。

4.系统硬件结构
防盗报警系统硬件设计结构框图见图1 , 系统由中央处理模块、传感器检电路、报警电路、执行模块和GSM 通信模块组成。

1）中央处理模块
主控机核心为STC89C52单片机,该单片机价格低廉、功能强大、有广泛的应用开发基础,而且负责接收来自各个传感器的信息并进行数据融合,将处理的结果分级,根据不同等级的警报触发不同的报警信号和控制相应的继电器, 并通过通信模块将事态判定结果发送到车主手机
2）传感器检测电路
利用此部分电路感受外界对车辆的作用,并对有效信号进行采与检测,共设计了 3 种传感器检测电路对车辆状况进行监测: 振动传感器采用
ND2 1 型高敏度振动位移传感器, 它是一种集振动和位移测量于一身的全方位固态控制器件,对振动有很高的监测灵敏度,能够对车体特殊频段的振动进行监测,并具有很强的抗干扰能力,其灵敏度通过电容可调; 断线式报警检测电路采用断线器作为传感器,断线器由干簧管和电磁铁构成,可实现多点监控,用于检测车门、发动机盖、油箱盖和后货箱门的开启状态; 电磁继电器检测电路采用电磁继电器控制发动机点火控制电路。

继电器的开、关可方便地切换到发动机正常启动和防盗报警2 种状态,同时也可对电气线路的状态进行监测
3) 报警电路
包括声光报警和短消息报警。

例如,当检测到有人打开车门需要报警时,系统首先启动声光报警器吓退盗窃者, 同时启动GSM 通信模块发短消息到用户手机,以通知用户有非法盗窃者,从而达到防盗的目的。

4) GSM 通信模块
该部分电路采用西门子公司开发的高性能GSM 模块TC35 I , 其在应用系统中很容易集成。

可传输语音和数据信号, 通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM 卡读卡器和天线,其数据接口通过A T 指令可双向传输指令和数据,它支持Te xt 和PDU 格式的SMS ，可通过A T 指令或关断信号实现重启和故障恢复[ 5 ]。

电路连接简单, STC89C52的串行接口通过电平转换芯片MA X2025 与TC35 I的串口相连, 采用异步串行通信。

报警信息通过TC35 I 模块向用户发送相应的报警短消息。

车主接收到报警短消息后, 可以
根据报警的种类通过TC35 I 向主机发送短消息, TC35 I 提取短消息并译码后进行相应的操作启动执行模块。

5) 执行模块
接收车主手机发送的指令, 车主可以方便地进行“汽车锁死”、“警报解除”等操作。

当用户收到报警信息后, 可以监听车内的声音进一步判断现场情况, 如需采取措施, 可以通过TC35I模块发出控制信号。

控制信号通过运算放大后, 继电器将点火线或燃油切断，同时车主还可以利用向车内的窃贼喊话, 从而保证汽车的安全。

2 通信接口设计
2 . 1 与SMS 有关的AT 指令GSM 软件部分是基于现在市场上大多数GSMMOD EM 均支持GSM07 . 05 规定的 A T 指令集,命令接口符合GSM07 . 05 和GSM07 . 07 规X[ 4 ],其中包含了对拨号和收发SMS 的控制。

利用GSMMOD EM 的串行接口, 单片机向MOD EM 收发一系列的A T 指令, 就能达到控制MOD EM 拨号和收发SMS 的目的。

GSM A T 指令见表 1 。

2 . 2 P D U 编码目前发送短消息常用的主要有PDU ( proto co ldataunit , 协议数据单元) 码和Te xt 码2 种编码。

Te xt 码代码简单, 实现容易, 但不能收发中文短信; 而PDU 模式不仅支持中文短信, 也能发送英文短信。

笔者选用PDU 模式。

PDU 模式收发短信可以使用
3 种编码: 7 2bi t , 8 2bi t 和U CS2 编码。

7 2bi t 编码用于发送普通的A SCI I 字符, 8 2bi t 编码通
常用于发送数据消息, U CS2 编码用于发送U nico de字符。

编码类型在PDU 数据包中指定[ 6 ]。

表1 与SMS 有关的GSM A T 指令
3软件设计
汽车防盗报警系统软件设计重点在于对报警信号的检测和发送短消息, 其主程序流程图见图2 。

其中,初始化程序包括STC89C52初始化、设置串口速率、
无线网络登陆以及设置短信模式为PDU 。

工作时, STC89C52单片机会不断对其I / O 口进行检测,如果发现电平跳变,则说明需要报警。

利用单片机和TC35 I 模块通信时,单片机只要向终端模块发送一系列的A T 指令, 就能达到控制其发送短消息的目的。

主程序流程图
5 结束语
本文阐述了GSM 技术的汽车防盗报警系统是利用日益完善的GSM 全球移动通信网络和单片机控制技术而设计的一种汽车防盗装置, 具有网络覆盖X围广、信息传播速度快、成本和使用费用低等特能够达到远程防盗报警的要求。

该系统运行可靠、操作方便、具有一定的智能化‘性价比高的特点。

随着通信技术的发展, GSM 网络也会越来越完善, 该系统必将有更好的发展前景。

参考文献:
[ 1] 樊振方, 彭爱华. 基于GSM 网络的汽车防盗报警系统设计
[ J ] . 计算机技术,2006 , ( 3) : 142 16 .
[ 2 ] 吴朝军,赵霞. 基于GSM 网络的汽车防盗报警系统[ J ] . 电
子世界,2004 , ( 4) : 552 56 .
[ 3 ] 谢崇明. GSM 汽车防盗报警系统设计[ J ] . 安防科技, 2008 ,
( 5) : 312 33 .
[ 4] 李晓辉,孙康明. 基于GSM 技术的汽车防盗报警系统的设计
[ J ] . 现代电子技术,2008 , ( 3) : 1912 193
Abstract:
This design can pass through vibration sensor in automotive body first alert is touched, the system to work normally, if the car is illegally touch (such as the glass is broken, the door broken, etc.), the sensors were installed in the car, to send data to the central processing module, after the prehensive analysis of data and information processing, and through the GSM munication module to the owner sends the corresponding alarm message. After the owner receives the alarm message, depending on the abnormal situation instruction, sending a text message control car processing module will extract the short message and the corresponding operation start after decoding execution module, execution module react accordingly in accordance with the instructions, such as by controlling the solenoid or relay, cut off the power on or off oil, etc., in order to prevent car theft and car the purpose of the current state. And transmit to the master microcontroller, determine the car stolen, quickly will be stolen information told the owner; Which makes use of the technical support of mobile munication platform, adopt the way of mobile phone text messages to inform the owner; The technology USES simple, convenient, high degree of automation, and low cost.
Keywords: vibration sensor send SMS microcontroller system for mobile munications。