基于gps-gsm的汽车防盗报警系统设计

O 引言随着汽车等交通工具的普及，无线通信技术和全球卫星定位(GPS)技术逐步开始应用到车辆监控等领域。不论是对警车、运钞车等特种车辆的监控还是对普通轿车的防盗监控，无线通信和 GPS技术都发挥着重要的作用。目前，移动无线通信方式主要有：a集群移动通信方式；bDSRC(专用短程)通信方式；cGSM(全球移动通讯系统)方式。其中，GSM 方式数据范围大，数据保密性好，使用方便，成本低。结合 GPS系统，GSM 系统可以将车辆的位置、速度、行驶方向以及其他状态信息通过无线通信链路传送到车主手持终端或监控中心，实现对车辆的监控。在 GSM系统所提供的业务中，话音业务和数据业务需要通过拨号建立连接，一旦建立连接后即开始计费。而 GSM短消息业务不需要建立拨号连接，只需要把要发的信息加上目的地址发送到短消息中心，再由短消息中心转发到目标用户终端。短消息业务是按发送的短信条数收费，只要短消息每次限制在 140个字节即可，这个数据长度足够传送 GPS定位信息。可以看出，利用 GSM短消息业务进行数据传送能够充分利用覆盖范围广阔的移动通信网络，以廉价的方式实现远程可移动目标的定位，比较适合用于汽车的防盗监控。本文采用PIC18F2450单片机、SIRF 第三 GPS接收模块和 GSM模块 TC35i设计车载防盗监控终端。1 车载终端硬件设计车载终端主要由四部分组成，即 GSM模块、GPS 接收机模块、单片机控制电路和电源电路。GPS 模块负责接收定位数据；GSM 模块在单片机的控制下收发短信；单片机控制电路对 GPS定位数据进行分析，并根据用户的设置做出相应的处理。电源电路由 7805为单片机、GPS 模块提供+5V 直流电压，LM2941CS 再将+5V 直流电压稳压为+42V 提供给 GSM模块使用。该系统的结构框图如图 l所示。11 单片机控制电路系统选用 Microchip公司的 PICl8F2450作为 MCU。该芯片为采用纳瓦技术的 28脚高性能单片机，具有高可靠性、低成本、低功耗、体积小等优点。其内部有 16k字节的 Flash程序存储器和 768字节的 RAM，支持在线编程和调试。该单片机内部仅有一个通用异步串口。为了能够同时与 GPS以及 GSM模块通信，单片机需要两个串口。但如果选择具有双串口的单片机，将会增加成本，所以本系统利用 PICl8F2450普通 IO 口和该系列单片机的 C 语言编译器提供的库函数设计了一个软件串口。单片机内部的硬件串口通过 17脚和 18脚与 GSM模块通信，软件串口通过 25脚接收 GPS信号。单片机的 2 脚作为 GSM模块的启动脚。接口电路如图 2所示。12 GSM 模块GSM 模块负责在车载终端和监控用户之间传递信息。本系统采用德国西门子工业 GSM模块 TC35i。TC35i 模块是一个支持中文短信息的工业级 GSM模块，工作在 GSM900和 GSMl800双频段，可传输语音和数据信号。TC35i 的数据接口(CMOS电平)通过 AT命令可双向传输指令和数据，它支持 Text 和 PDU格式的SMS(短消息)，并可通过 AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。TC35i 模块有 40个引脚，分为电源、数据输入输出、SIM 卡、音频接口和控制等 5类。其工作电压为 42V，模块的供电电压如果低于 33V 会自动关机。由于模块在发射信号时，电流峰值可高达 2A。所以该模块对电源的要求较高，本系统采用开关型可调高性能微波电路专用稳压芯片 LM2941CS，它能够提供大电流稳定的电压输出。使用 TC35i模块时，其启动脚 IGT必须加一个时间长于 100ms的低电平才可以使 TC35i挂入工作状态。TC35i 模块的数据输入输出接口符合 ITU-T RS232接口标准，支持标准的 AT命令集。GSM 模块与 MCU的接口电路如图 3所示。13 GPS 模块本系统采用的 GPS模块为 SIRF第三代高灵敏度引线式 GPS接收模块 SIRF star III。该芯片定位精度小于 10米，冷开机暖开机热开机的时间分别达到 42s38s8s，最多可以同时追踪 20个卫星信道。其内部有可充电电池，可以保存星历数据，便于快速定位。串口数据格式为 TTL电平数据输出，通讯速率为 4800通讯波特率，每秒输出一次 GPS全数据。该模块 GPS天线采用 MMCX接口，数据线接口为 6线接插件，排线输出，使用时非常简单，只需用到三根输出线，第一脚接 3555V 的直流正电源，第五脚是电源地，第二脚是 GPS的输出线，它是 TTL电平的串口信号，高电平大于 24V，低电平小于04V，输出驱动能力为 2mA，可以直接和单片机接口；第六脚是秒信号输出，每秒都会输出一个 10ms宽度的 02V 左右的脉冲信号用于授时。由于该模块只向单片机发送数据而不接收来自数据，所以本系统中单片机采用软件串口与其通信，MMCX 接口的第二脚接单片机的 25脚即可。 2 车载终端软件设计21 GPS 定位数据的接收默认情况下，GPS 接收模块 SIRF star III每秒输出一次定位数据，通常采用GPRMC 精简数据格式，该数据包含了目标的经度、纬度、速度(海里小时)、运动方向角、年份、月份、时、分、秒、毫秒、定位数据是有效的还是无效的等重要信息。语句格式如下：GPRMC，*hh：代表 UTC当地时间。格式为“时分秒”，时、分、秒均为两位。：代表工作状态。“A”表示数据可用，“V”表示接收器报警，数据不可用。：代表纬度数据。格式为“度度分分分分分分”。：代表纬度半球，为“N”或“S”。：代表经度数据。格式为“度度分分分分分分”。：代表经度半球，为“E”或“W”。：代表对地速度，范围为 000O9999 节。：代表对地航向，范围为 0000 度3599 度，正北方为 0度，东方为 90度，南方为 180度，西方为 270度。：代表 UTC当地时间，格式为“日日月月年年”。：一般不使用这三个数据。每条定位数据以“”开始，以回车换行结束。软件要实现对 GPS数据的接收和分析两部分功能，其流程图如图 4所示。22 GSM 模块的控制及短消息处理单片机可以发送 AT于旨令来控制 GSM模块 TC35i，发送短信常用 Text和PDU模式，使用 Text模式收发短信代码简单，容易实现，但缺点是不支持中文短信；而 PUD模式不仅支持中文模式，也能发送英文短信。单片机主要通过 GSM模块传输两类信息： 一类是接收用户的设置及请求命令，并在处理后给予回复；另一类是当单片机判断出在布防状态下汽车发生了移动而发送给用户的报警及位置信息。用户设置及请求信息的格式如表 1所示。单片机主程序流程图如图 5所示。当用户收到定位短信时，即可确定车辆位置。采用 S60和 PPC的手机都支持谷歌手机地图，如 NOKIA N82，启动谷歌地图，选择网络连接方式 WAP，输入接收到的经纬度数据，即可在地图上定位车辆位置。3 结语经测试，本系统可实现市区道路环境下 10m精度以内的定位，并能根据用户的设置向用户提供报警定位服务。系统操作方便，便于安装。通过软硬件的扩展，可以实现其他一些功能，如可以通过增加振动检测电路扩展系统的功能，在汽车被撬或受到撞击时向用户发出报警信息。引言 传统的有线防盗报警器都是检测到有盗情的时候只在本地发出警报声音，内部没有控制器，易被破坏失效，安装、扩展也不方便。本文设计的无线防盗报警器利用单片机控制，功能强大，并且易于扩展成多用途的智能家居系统。1 系统硬件电路1.1 总体结构智能报警系统硬件总体结构如图 1所示，主要包括中央控制器、发射接收模块、DTMF(双音多频)模块、语音模块、电话接口模块等。1.2 中央控制器选用 AT89C51单片机，电路见图 2。P3.2(INT0)连接防盗探测器，用来检测盗情，如果盗情发生，触发外部中断 0。P2.1 连接语音电路，实现语音的回放控制。P2.3 连接电话接口芯片，实现模拟摘挂机控制。P1.0 输出模拟远程控制。P1.4 连接报警蜂鸣器。P0.0P0.3 分别与 MT8888的 D0D3 相连，用做数据总线。P2.0 与 MT8888的 RS0相连，控制 MT8888内部寄存器的选择。P2.7与 MT8888的 CS控制 MT8888的选通。P3.3(INT1)连接电话接口芯片的 24脚，用来检测振铃。P3.6、P3.7 分别与 MT8888的 WR和 RD相连，控制 MT8888的读写操作。1.3 探测器及无线发射、接收电路探测器选用无线门磁，由一块永磁体和门磁主体(内部有一个常开型的干簧管)两部分组成。无线发射电路包含在门磁主体内，接收部分为超再生模块电路，PT2262PT2272 组成编、解码芯片对。当永磁体离开干簧管一定距离后，探测器立即发射包含地址编码和自身识别码(数据码)的 315 MHz高频无线电信号，接收电路通过识别这个无线电信号的地址码来判断是否是同一个报警系统的，然后根据自身识别码，确定是哪一个探测器报警。1.4 DTMF 收发电路报警器电路与用户电话机共用一条电话线。选用 MT8888型 DTMF收发器，与单片机及语音电路组合，实现各种电话信号音的检测，进行自动拨号；或者解码远程电话按键信号，传送到单片机，实现远程控制。电路如图 3所示。1.5 语音电路选用 ISD1420作为基本录、放音电路，所有的地址线均设置为 0，放音的起始地址是 0。当按住 S3键，录音开始，数据从 0地址开始存储，直到存储器满或按键松开为止。当按下 S1键，则开始放音。电路见图 4。1.6 电话接口电路电话接口电路如图 5所示。DTMF 收发电路、语音电路均需要通过电话接口电路与外界相连，选用PH8809电话接口芯片。2 系统软件2.1 主程序流程系统通过单片机控制，在有盗情时，启动蜂鸣器电路，同时自动拨打预先设定电话报警；或者接受远程控制。主流程如图 6所示。2.2 电话报警子程序流程电话报警流程如图 7所示。检测子程序用来获取提机后的回音信号，得到一个计数值。判断子程序根据程控交换机的标准确定检测到的回音是拨号音、忙音、回铃音。拨号子程序在可以拨号条件下拨打预先设定电话，若对方为占线或响铃后无人接，则延迟一段时间，等候下一轮续拨。放音子程序在拨打的电话接通后，将预先录制的报警语音回放出来。2.3 远程控制子程