有关于汽车防技术革新_大学生毕业论文.doc

1.1 汽车防盗器的定义汽车防盗器是一种安装在车上，用来增加盗车难度，延长盗车时间的装置，是汽车的保护神。它与汽车上的电路配接在一起，从而可以起到防止车辆被盗、被破坏，以达到保护汽车的目的。1.2 汽车防盗器的类型和特点1 随着科学技术的进步，为对付不断升级的盗车手段，人们研制出各种方式、不同结构的防盗器，目前防盗器按其结构可分四大类：机械式、机电式、电子式和网络式。下面本节将对各类防盗器进行简单介绍。1.2.1 机械式防盗器早期的汽车防盗器材主要是机械式的防盗锁。机械锁发展至今经过了数次技术升级，钩锁、转向盘锁和变速档锁等基本属于机械式防盗器，它主要是通过锁定离合、制动、油门或转向盘、变速档来达到防盗的目的，只防盗不报警。其优点是价格便宜，只需几十元至几百元便可买到，且安装简便，可以在一定程度上阻止盗车贼，或增加盗贼盗车的难度。缺点是防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。目前市场上推出了一种护盘式方向盘锁。这种锁使用时较为隐蔽，它有一层防锯防钻的钢板保护，材质比传统的拐杖锁坚固，锁芯也设计得更加精密，因而可靠性更高。但它的缺点是太大而不易存放。排档锁是目前车主最欣赏的防盗装置之一，这种防盗装置简便而又坚固，材质采用特殊的高硬度合金钢制造，防撬、防钻、防锯，且采用同材质镍银合金锁芯和钥匙，没有原厂配备的钥匙极难打开。如果钥匙丢失，可用原厂电脑卡复制钥匙。1.2.2 机电式防盗装置随着科学的进步，出现了机电一体式的防盗装置（中央门锁）。中央门锁是以电信号来控制门锁的开启或锁止，并由驾驶员集中控制所有车门门锁的锁止或开启功能。中央门锁系统具有下列功能：当锁住(或打开) 驾驶员一侧车门门锁时，其它几个车门及行李厢都能锁住（或打开）；如用钥匙锁门同时也可锁好（或打开）其它车门和行李厢；在车内个别门锁需要打开时，可分别拉开各自门锁的按钮。1.2.3 电子式防盗器为了克服机械锁只防盗不报警的缺点，电子报警防盗器应运而生。汽车电子防盗系统是在原有中央门锁的基础上加设了防盗系统的控制电路，以实现汽车移动的同时能够报警的目的。电子防盗是目前较为理想的防盗装置。如果行窃者盗窃汽车或汽车上的物品时，防盗系统不仅具有切断起动电路、点火电路、喷油电路、供油电路和变速电路、将制动锁死等功能，同时，还会发出不同的求救声光信号进行报警，给窃贼一个精神上的打击，以阻止窃贼行窃。插片式、按键式和遥控式等都属于电子式防盗器。遥控式汽车防盗器的特点是可遥控防盗器的全部功能，可靠而且方便。随着科技的快速发展，遥控式汽车防盗器还增加了许多方便实用的附加功能，如：遥控中央控制门锁、遥控送放冷暖风、遥控电动门窗及遥控开行李舱等。现在市场上已有双向功能的电子防盗器，这种防盗器不仅能由车主遥控车辆，车辆还能将自身状态传送给车主，例如车辆可以自动向车主报告车门被开启或车窗玻璃被破坏等情况。但是电子防盗器普遍存在误报警现象，因此它也没有从根本上解决车辆丢失问题。1.2.4 GPS卫星定位汽车防盗系统GPS卫星定位汽车防盗系统(或其他网络系统)，能够将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心，具有车辆定位、遥控熄火、网络查询及跟踪、车内监听、路况信息查询、人工导航等多种功能，是全方位的防盗系统。GPS 卫星定位汽车防盗系统属网络式防盗器，它主要靠锁定发动机的点火或起动达到防盗的目的，同时还可通过GPS卫星定位系统，将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心。GPS卫星定位系统可以在全国范围内实时监测车辆位置，还可以通过车载移动电话监听车内声音，必要时可以通过手机关闭车辆油路、电路并锁死所有门窗。如果GPS防盗器被非法拆卸，它还能够自己发出报警信息。从以上GPS卫星定位系统的特点可以看出，它必将能够在汽车防盗技术上展现出自己特有的才能。1.3 国内外汽车定位防盗装置的研发现状及本设计的意义1.3.1 国内外汽车定位防盗装置的研发现状 目前,国际上流行的基本上是电子式汽车防盗产品，如汽车识别钥匙、电子编码点火钥匙、生物特征电子锁等,它具有很好的性价比，在市场上占有绝对优势。欧盟规定各厂商生产的所有新车从1997年开始都必须配备电子防盗装置，并经过过渡期后，将此规定变成法律限期强制施行。据统计，未装电子防盗装置的汽车被盗率高达万分之四十，而装有电子防盗器汽车的被盗率仅为万分之四点五！ 机械锁是最早的汽车防盗锁,现已很少单独使用,主要与电子式、芯片式联合使用，但目前我国汽车防盗还是以机械式为主。机械式防盗装置是目前市面上最简单、最廉价的防盗装置,但存在使用复杂、容易被破坏的缺点。从20世纪70年代至今，以轿车为突破口，汽车锁已由初期的机械控制发展成现在的电子密码- 遥控呼救- 信息报警系统，且防盗功能有很大提高。总体来看，国内的汽车防盗技术水平仅为国际20世纪90年代后期水平，国内制动器防盗装置的开发实验技术并形成大批量生产的厂商只有几家，且防盗装置一般都存在报警范围小、只能实现本地报警；不能实现远程控制，只能实现单纯报警，不能实现跟踪控制等缺点。除此之外，国内制定的汽车防盗法规不够健全，执行不够严格；生产企业对汽车防盗的认识不够重视，资金投入不足，这些都造成国内汽车防盗水平相对落后，不能适应我国汽车发展对汽车防盗技术的需求。因此，我国汽车防盗产品的升级换代势在必行，汽车防盗必将进入一个调整发展的新时期。在网络式防盗方面，美国、日本、德国、加拿大等国家和地区在开发轿车导航系统方面已广泛采用了GPS技术，在汽车防盗方面应用GPS技术也已取得很好效果。GPS具有车辆定位、反劫报警、网络防盗、遥控熄火、车内监听、抛锚救援、人工导航等多种功能；GPS具有技术先进、市场潜力大、社会和经济效益高等特点。同发达国家相比，我国在汽车网络式防盗方面的研究已经起步并已取得较快进展，但目前一些公司还只是利用GPS的定位功能，将GPS技术应用于汽车防盗的研究仍有待进一步的发展。1.3.2 汽车防盗定位系统优化设计的意义 随着经济的飞速发展，汽车作为人类重要的交通工具正在迅速增加。然而，现代科技的发展促使犯罪分子的作案手段不断提高，汽车被盗事件也越来越多。为了防止汽车被盗，科研工作者们研制开发了很多汽车防盗新产品，各种防盗装置相继产生并被广泛运用。目前,防盗技术已与安全、环保、节能一起被列为汽车技术发展的四大课题。20世纪90年代以来,汽车防盗技术得到了迅速发展， 而汽车定位防盗系统作为一种全新的定位概念则应运而生，它成功地依托GPS系统与GPRS通讯网络，进行手机与汽车的智能联动来实现定位与防盗，从而使汽车的安全系数大幅度提高。相信本设计经过更换芯片、增加功能等进一步优化后会给汽车的安全问题带来巨大的改观。2 GPS、 GPRS及DSP芯片介绍2.1 GPS的相关介绍GPS是一个网络系统，它由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成，卫星星座连续不断的发送动态目标汽车的三维位置、速度和时间信息给用户接收机。接收机从接收到的反馈信息来获知汽车当时所处的位置。2.1.1 GPS的概念 GPS是Global Positioning System的缩写，意思为全球定位系统，包括24颗人造卫星与五个地面站，从而提供精确定位。在此基础上，在融合不同的功能，最终实现跟踪、防盗和导航的功能。2.1.2 GPS在汽车防盗中的应用 全球定位系统（GPS）防盗技术可以说是汽车防盗史上的里程碑。因为GPS 一改传统防盗器的被动、孤立无助的被动式服务，能为车主提供全方位的主动式服务。监控中心的服务人员为车主提供2 4 小时全天候服务。GPS具有车辆定位、反劫报警、网络防盗、遥控熄火、车内监听、抛锚救援、人工导航等多种功能；除了提供安全服务外，GPS还可以为车主提供增值服务，如紧急救援、送水、送油、订票等。专家们认为，具有网络报警功能的GPS反劫防盗产品将是未来汽车防盗产品发展的主流方向。2.2 GPRS的相关介绍2.2.1 GPRS业务GPRS( General Packet Radio Service 通用无线分组业务) 作为第二代移动通信技术( GSM) 向第三代移动通信(3G) 的过渡技术， 是由英国BTCellnet 公司早在1993 年提出的，是GSMPhase2+(1997年) 规范实现的内容之一，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。GPRS 在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，同时在软件和硬件上都进行了升级，形成了一个新的网络逻辑实体，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，它以分组交换技术为基础，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务，包括收发E- mail、进行Internet 浏览等。GPRS 是一种新的GSM数据业务，它在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25服务。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效地利用。GPRS技术提供的160 kb/s的极速传送功能几乎能让无线上网达到公网ISDN的效果，从而使 “ 随身携带互联网”的功能得以实现。2.2.2 GPRS 所具有的新特点 第一，永远在线。GPRS Modem开机就能自动附着到GPRS网络上，并与数据中心建立通信链路，随时收发用户数据设备的数据，具有很高的实时性。第二，按流量计费。GPRS Modem一直在线，并按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量传递时不收费用。第三，高速传输。GPRS网络的传输速度最快能达到160 kb/s，速率的高低取决于移动运营商的网络设置，根据中国移动的网络情况，目前可提供20 kb/s 40 kb/s 的稳定数据传输。第四，组网简单、迅速、灵活。GPRS无线DDN系统可以通过Internet网络随时随地构建覆盖全中国的虚拟移动数据通信专用网络，为广大中小用户提供安全、稳定的服务。第五，防雷击。由于采用中国移动的GPRS数据业务，该业务在不影响上网的前提下，GPRS Modem的发射功率非常小，天线非常短，而且无需高架，克服了有线传输和无线电台传输容易受到雷击而使设备损坏的缺点。2.3 TMS320F240 DSP芯片和GPRS Modem 2.3.1 TMS320F240 DSP芯片介绍2本设计中，系统选用了TMS320F240 DSP芯片，现对芯片简单介绍如下：TMS320F240是TI(Texas Instruments)公司DSP产品中的一位新成员，它把具有低功耗、高性能处理能力的TMS320C2XX的核心CPU与为电机控制应用优化的几个先进外围设备结合在一起，从而使TMS320F240成为应用于电机控制的理想微处理器。2.3.2 TMS320F240芯片特点采用TMS320C2XX内核；有32位中央逻辑运算单元 (CALU )；内含32位累加器 (ACC)；16位16位并行乘法器；个16位辅助寄存器；具有50ns(20MIPS)指令周期；含544字节16位在片数据程序双向RAM；带有16字节FlashEEPROM；双向10位串行数模转换器的采样速率可达166kHz；具有28个独立可编程、复用I/O脚；有串行外设接口 (SPI)和SCI接口；强大的事件管理器；（1）12 路比较PWM通道，其中9路为独立。（2）3个16位通用定时器，共有6种模式。（3）3个具有死区功能的全比较单元。（4）4个捕获单元。其中两个具有直接连接正交编码器脉冲的能力。带有实时中断的看门狗电路；支持JTAG硬件仿真；TMS320F240采用哈佛结构 ，流水线操作 ，大大提高了指令执行速度。在加上优化的 CPU结构，从而使指令执行速度更快的得到提高。TMS320F240 的指令系统与其它数字信号处理器一脉相承，它提供了丰富的“乘累加”指令；这使得电机控制中的数字滤波(如 IIR、FIR 等)的实现更加方便快捷。2.4 GPRS Modem介绍本系统选用了西门子的MC35i模块。MC35i是新一代GSM/GPRS双模模块，它采用紧凑型设计，完全兼容上一代的TC35产品，为用户提供了简单、内嵌式的无线GPRS 连接。MC35i的GPRS永久在线功能提供了最快的数据传输速率, 其体积小、功耗低, 能提供数据、语音、短信、传真功能, 可广泛用于遥感测量记录传输、远程信息处理、电话。MC35i作为理想解决方案的高速数据传输能广泛应用于POS终端机和扫描器、安全系统、远程遥测和信息处理系统、跟踪管理系统、交通控制和导航系统、便携式控制装置、GPRS Modem支持GSM900/GSM1800双频，支持GRPS Class8/ClassB，AT指令直接控制，CSD状态下最大速率14.4 kb/s， GPRS状态下行最大速率85.6 kb/s。3 汽车防盗系统硬件组成及功能基于GPRS移动通讯网络的汽车智能防盗定位系统主要由信号采集系统、报警系统、控制系统、通讯系统等组成。另外，本设计增加了一个四轮锁死系统，该四轮锁死系统由DSP芯片进行控制，当芯片输出控制信号后，继电器根据控制信号控制电机，使电机带动抱闸而达到四轮锁死的目的，该系统在开启防盗系统后便自动启动，从而实现了多重防盗，使汽车的安全系数得已提高。本系统的工作原理主要是：传感器负责采集信号，在本设计中每一种信号有两个或两个以上不同种类的传感器负责采集，以保证当一个传感器损坏后不会影响系统的工作。当其中任何一个传感器检测到信号不正常时，传感器就会把信息告知中央处理系统，当中央处理器判定为有用的告警信号后就会立刻启动报警系统。在本设计中，报警系统由GPS系统、视频系统和声光告警系统三部分组成。当中央处理器发出启动报警系统的命令后，这三部分便会同时启动，其中GPS系统负责判断并采集汽车的位置信息，视频系统负责记录偷车人的声音和相貌以给公安机关破案提供线索和证据，声光告警系统则会发出刺耳的鸣叫和亮光以惊吓偷车人使其放弃偷车。在本防盗系统中通讯系统起着重要的作用，它负责把GPS系统搜集到的汽车定位信息和视频系统采集到的声音图像等信息传送给监控中心和车主，以使监控中心能及时的采取措施，如查询汽车现在的位置，切断汽车油路等。本设计正是把以上的系统有机的结合在一起而使防盗功能得以实现。其系统的逻辑框图如图3.1所示：传感器系统热传感器振动传感器断线式传感器滚珠式触发传感器DSP中央处理器四轮锁死系统 报警系统GPS系统视频系统声光告警系统通讯息统系统监控中心GPRS手机车载通讯装置（包括GPRS Modem和SIM卡）GPRS无线网Internet网络图3.1 汽车防盗定位系统逻辑图3.1 传感器系统3信号采集是利用传感器感受外界对车辆的作用，对有效信号进行检测与采集，并报告中央处理器进行判断处理以达到感知车辆受损和被盗状况的目的。通常车辆受损坏和被盗有以下几种形式： （1）车身、车门、车窗遭到碰撞或者敲击。 （2）车门、发动机盖、后货箱门、油箱盖遭到非正常开启。(包括撬动、防盗功能未解除时用钥匙开启) （3）电气线路受损，是指盗车者进入车后，通过破坏电器线路来启动车辆。 （4）未解除防盗功能时车辆启动，或是用偷配钥匙开启车辆。 （5）未解除防盗功能时拖动车辆或使车辆升离地面。 根据以上车辆受损坏和被盗的几种形式，本设计特采用振动传感器、断线式传感器、滚珠式触发传感器和热传感器等来检测汽车车身的安全状况，且每种状况均由两种或两种以上传感器检测负责检测，因此做到了某种传感器的损坏不会影响系统正常的工作。在本防盗系统中，传感器是系统中的关键器件，起着感知车辆状况的重要作用。现把各传感器检测电路在车中的功能和作用简单介绍如下：（1）振动传感器检测电路该传感器的功能是将车辆所受外界作用的机械能转换为电信号。其作用是感受车身或车窗是否受到外界机械碰撞；汽车是否被非法升起，监测轮胎与轮毂之间的压力状态;监测驾驶座是否受压。（2）断线式传感器报警检测电路用于检测车门、后货箱门、发动机盖和油箱盖开启状态。（3）电磁继电器检测电路（包含在四轮锁死系统）用于控制发动机点火。继电器的开关可方便地切换到正常启动和防盗报警两种状态。同时对电气线路进行监测。（4）滚珠式触发传感器检测电路监测车辆是否被拖动，当车辆被非法拖动时，传感器中的滚珠会发生振动或者滚动，进而产生电信号。（5）热传感器检测电路车内失火报警。3.2 报警系统本设计中的报警系统包括视频设备、GPS定位系统和声光告警系统三部分，现把这三部分的功能和作用介绍如下：（1） 视频设备当任何一种报警信号产生时该设备将会被启动，以进行全程拍摄，并将拍摄到的照片或视频资料通过GPRS Modem以短信或视频的形式发送至用户手机或车辆监控中心联网的计算机上，便于向警方提供盗贼的线索，有利于公安机关尽快破案。 （2） GPS定位系统GPS定位系统用于汽车被盗后确定汽车所在的位置。在汽车上安装有GPS接收机，GPS接收机通过接收任意4颗卫星播发的导航信息，便能够换算出自身的位置和时间信息。接收机将换算出的信息以输出时间误差小于50ns的1Hz脉冲信号并通过RS-232接口传送给监控计算机。（3） 声光告警系统当传感器采集到有用信号并经中心系统处理判定为告警信息时，声光告警系统便会启动以引起过路人的注意和恐吓偷车人，使偷车人放弃偷车。3.3 控制系统当车内出现火灾或有人非法打开车门等情况时，传感器将信号送给控制系统(DSP系统)，该系统进行数据判断、处理等操作后决定是否发短消息、(含报警信息和汽车位置息等)图片或视频信息给用户手机或者控制中心。然后，用户或者控制中心可以远程控制车辆，也可以利用GPRS通过互联网进行数据传输，还可以不通过互联网而通过移动的数据中心进行数据的转发。3.4 通讯系统通讯系统包括车载通讯装置(包括GPRS Modem和SIM卡)，该装置利用GPRS通讯网络和Internet网络进行信息传送。该系统主要功能是将车辆状况信息及时传达给车主或控制中心，以便于及时采取适当的措施来保证车辆的安全。车载通讯装置主要有两种功能：其一，按照预先设定好的报警模式将信息发送至用户或控制中心。其二，接收用户或控制中心发出指今，进而控制车辆。GPRS通讯网络和INTERNET网络作为数据传输的载体，应符合AT指令和TCP/IP协议。3.5 监控中心监控中心设计为一个网站，其计算机可通过GPRS Modem与互联网相联，使计算机作为服务器或数据终端。因特网是按IP地址进行寻址的，所以设备连接到网络上都需要有一个唯一的IP，关于IP地址问题的解决，用户可以申请专用IP地址，也可在网上取得IP地址后通过短消息发给对方，当防盗装置发现紧急情况时，报警系统就会通过GPRS网络，联接到Internet网络上的数据中心的计算机上。在数据传输的过程中，用户和控制中心相互之间必须知道对方的IP地址，才能进行数据交换，并且双方的IP地址都应该能够在互联网可以直接访问，这就要求控制中心计算机的IP是互联网上唯一的，而不是局域网内的IP地址。一般情况下，控制中心计算机与Internet网络连接有很多种，其主要区别在于通过拨号上网时所获取的IP地址是否为动态的。因此，如果数据中心的IP地址每次都不同，这就要求在通讯前将数据中心的计算机的IP地址告知防盗装置系统。告知防盗系统IP地址时，可以利用短消息业务将数据中心的计算机的IP以约定形式发送给SIM，系统从SIM卡读取IP值。如果数据中心的计算机的IP是固定的，在防盗装置系统初始化时固化进去就可以了。3.6 智能防盗监测系统的两种工作模式根据汽车被盗时距离车主远近的不同，该系统有使用Internet网络和不需使用Internet网络两种工作模式：（1）当车主驾车外出，车辆停放位置与车主比较近时，防盗监测系统只需通过GPRS网络发短消息给用户的手机，报告给车主汽车现在的安全状况，而不需要上Internet网络，这样用户在短时间内（通常为几秒钟）便可以采取补救措施。（2）当用户车辆在公用车库或者距离车主很远时，此时防盗系统就将信息经GPRS和INTERNET网络传送给监控中心计算机，监控中心计算机分析现场传输的图片、声音等资料后，就会采取相应的措施，并将GPS系统监测到的有效信息提供给公安机关，帮助其快速破案。4 汽车防盗系统电路设计 4.1 系统电路原理总图本系统以DSP为控制芯片，由GPS模块、GPRS无线通信模块以及必要的辅助电路组成一个基于DSP芯片的具有汽车定位防盗功能的系统， 其电路原理框图如图4.1所示。在此系统中DSP通过串口对GPS和GPRS 模块进行控制，在连接使用时，GPRS模块与DSP本身的串口连接， GPS模块则利用8251 扩展一串口，通过这一串口与DSP芯片进行连接使用。检测控制及其辅助电路都可以直接使用DSP的I/O口。TMS320F240的I/O端口都具有复用功能，此时，只需要在控制器寄存器中设置使I/O做通用的I/O即可。开机运行初始化后，系统将处于不停地接收汽车位置信息的状态中，同时系统也在等待检测状态和接收用户查询的消息中断。一旦有中断产生，控制器就会转移到相应的中断子程序中去处理该程序。若系统的设防信号无效，则控制系统不进行上述操作。 CAP1 PWM7 CAP2 PWM8CAP3 PWM9TMS320F240芯片CAP4SCI SPI 振动信号热信号发动机信号电流变化信号GPR网络模块本地报警视频设备8251GPS模块四轮锁死驱动电路图4.1 系统电路原理总框图 4.2 DSP芯片存贮器的扩展电路 TMS320F240 有两种运行方式2，即MP和MC方式。在MC方式下，片上FLASH 可以访问，而在在MP方式下，片上FLASH不可访问，用户必须提供64K 的程序空间和64K的数据空间。下面我们分析一下TMS320F240至外部存贮器的接口。TMS320F240与存贮器的外部接口的关键信号见表4.1。其中程序选择信号PS 可以直接连到片选端。 表4.1 TMS320F240 至外部存贮器接口的关键信号 信号 说明A15-A0 16 位双向地址总线BR 总线请求D15-D0 16 位双向数据总线PS 程序存贮器选择DS 数据存贮器选择READY 存贮器准备完毕R/W 读/写信号WE 写允许信号W/R 写/读信号本人选用了ISSI 公司的IS61C1024作为DSP芯片的外部存贮器，IS61C1024 是128K8 位的高速SRAM，片选访问时间仅为12ns，完全满足TMS320F240的高速处理要求。由于IS61C1024 数据宽度为8 位，因此选用2片并行使用。IS61C1024 的接口电路见图4.2A0-A15SRAM1PSIS61C1024D0-D7 OEA0-A15 WE CE1 D0-D7R/WWEIS61C1024 D8-D15 OEA0-A15 WE CE1A16D8-D15R/WWEPSDSDSSRAM2 图4.2 IS61C1024接口电路图 5 汽车防盗系统的软件设计5.1 软件设计总述 本系统主要由中央处理器、信号采集系统、报警系统和通信系统组成，各部分之间的相互关系如图5.1所示： 图5.1 系统总流程图 从上图我们可以直观的看出各系统之间的关系如下：传感器将检测到的信号传给DSP中央处理器，当处理器检测到信号并判定信号为有用的告警信号后便会发出命令给报警系统，报警系统收到命令后便会启动GPS接收机和视频设备同时发出声光告警，同时，GPS系统和视频系统会将采集到的位置信息通过GPRS网络以信息的形式通知给监控中心，监控中心便会通过GPRS网络采取相应的措施，如断掉汽车的油路，通知警察局等。 本系统不同于其它汽车防盗系统的地方就是增加了一个四轮锁死系统。它在车主离开汽车启动防盗系统时同时启动，使汽车四轮锁死，以保证汽车处于非常安全的状态。另外本系统还装有无线遥控装置，当偷车贼解除四轮锁定时，监测中心还可以通过网络重新将其进行锁定且此时不在受人为控制。本系统为实现数字化，规定传感系统用数字“0”表示，告警系统用数字“1”表示，传感系统中各传感器用两位数字表示，以便区分。例如：“000”表示传感系统中的热传感器。具体表示数字如上图所示。 5.2 DSP中央处理器流程绘图DSP芯片是该系统的核心，起着至关重要的作用。在本设计中选用了TMS320F240DSP芯片作为系统处理器，与原有的单片机作为处理器相比从本质上改变了数据的处理方式，加快了系统的处理速度，并且使信号的接收和处理更加准确。该芯片的工作流程如图5.2所示4： 图5.2 DSP中央处理器流程图DSP芯片工作流程描述如下：系统启动后首先要对相应的变量和模块进行初始化，初始化采用子程序调用形式来完成，这样可以增强程序的可读性。初始化和主程序流程图如图5.2所示。系统初始化主要包括以下几个方面：（1）对TMS320F240的初始化：如CPU工作方式、时钟输出方式、中断系统初始化（屏蔽中断）和I/O寄存器以及串口初始化等；（2）确定初始化变量如预置短消息，设置位置数据结构等；（3）各模块的初始化：对MC35i模块如检查SIM卡、网络情况，设置短消息格式等；对扩展口8251模块如设置工作方式和波特率；对GPS模块如设置协议方式工作频率；（4）关中断进入主程序；（5）中断的应用5。本系统中固有的和扩展的端口引起的中断分别属于可屏蔽的内部硬件中断和外部硬件中断。高优先级的外部引脚中断和串行通信SCI引发的接收中断触发INT1，低优先级的外部引脚中断和串行通信SCI引发的接收中断触发INT5。在本系统中，传感器产生的外部中断设置为高优先级，GPRS接收模块串行通信使用外部中断则为低优先级。由此可见处理汽车遭破坏时的信号传送以及车主通过无线GPRS网络和控制器之间进行信息交换均利用了TMS320F240的中断系统。 当开中断后系统将不断的查询8251状态寄存器判断GPS是否接收新数据，当确认接收新数据后将调用电文数据处理子程序对其数据进行相应的处理，并判定是否将电文数据经GPRS网络发送给监控中心。5.3 告警系统启动软件设计本设计中告警系统的作用是采集汽车的位置信息和偷车人的情况，并发出声光告警，它由GPS系统、视频系统和声光告警系统三部分组成。具体流程如图5.3所示：在本流程图中，GPS系统、视频系统、声光报警系统分别用两位数字加以区分，在本设计中规定GPS系统用数字“00”表示，视频系统用数字“01”表示，声光报警系统用数字“10”表示。在图中各系统数字前面都有一个数字“1”表示整个系统为总告警系统。具体表示方法如图5.3所示。对本流程的描述如下：（1）首先判断从传感器传来的信号是否正常，如果正常则判断是否为有用信号，如果不正常则进行错误检测。（2）如果上面的报警信号为有用信号则启动报警系统，如信号不是有用信号则返回。（3）判断各系统是否能正常启动，如果不能则进行错误检测。并可根据检测出来的数字信息判断出错误来自哪个系统。（4）将GPS系统和视频系统采集到的信息经GPRS系统发送出去。 图5.3 启动报警系统流程图5.4 GPRS通信模块原理的软件设计 本设计采用GPRS网络进行通信，它的优点是可以短时间内不受盲区的限制，因为它传递信息主要是以短信息的方式，而信息如果发送不出去可以在24小时之内自动保留在移动台上，当有信号出现时便可再次重新发送给车主，因此本系统对时间的实时性要求不高，在本设计中通信设备选用了西门子的MC35i 模块，其模块的流程如图5.4所示6： 图5.4 GPRS模块通信原理流程图对GPRS模块的工作原理描述如下：（1）首先GPRS模块要设置IP地址及端口号。（2）对GPRS网络情况检查是否良好，如果不好再次返回重新设置IP地址及端口号。（3）如果GPRS网络情况检查良好，则可进行数据的发送或接收，并对发送或接收的数据进行处理。5.5 传感系统软件设计5.5.1 振动传感器流程图 本设计中振动传感器工作流程如图5.5所示： 图5.5 振动传感器流程图振动传感器的工作流程描述如下：（1）当汽车车身发生振动时，振动传感器就会把振动的能量转换为电流并传给A/D转换器。（2）A/D转换器把传过来的模拟信号转换为数字信号，并发给信号比较器进行比较。（3）在信号比较器里以预先设定好一数字化的信号强度，并与A/D转换器传过来的信号进行比较，当小于预设强度时系统返回重新接受振动信号，当大于或等于预设强度时便产生报警信号指令发给中央处理单元。5.5.2 热传感器流程图 本设计中热传感器工作流程如图5.6所示： 图5.6 热传感器流程图热传感器工作流程描述如下： （1）当汽车内温度忽然升高或车内着火时热传感器就会把热信号转换为电流并传给A/D转换器。 （2）A/D转换器把传过来的模拟信号转换为数字信号，并发给信号比较器。 （3）在信号比较器里以预先设定好一数字化的信号强度，并与A/D转换器传过来的信号进行比较，当小于预设强度时则系统返回重新接受热信号，当大于或等于预设强度时则产生报警信号指令并发给中央处理单元。5.5.3 滚珠式触发传感器流程图 本设计中滚珠式传感器用来检测汽车是否被拖动或者是否有强烈的振动，其流程图如图5.7所示： 图5.7 滚珠式触发传感器流程图滚珠式传感器工作流程描述如下：（1）当汽车被非法拖动或脱离地面时传感器就会把滚珠的滚动信号转换为电流并传给A/D转换器。（2）A/D转换器把传过来的模拟信号转换为数字信号，并发给信号比较器。（3）在信号比较器里以预先设定好一数字化的信号强度，并与A/D转换器传过来的信号进行比较，当小于预设强度时则系统返回重新接受滚珠的滚动信号，当大于或等于预设强度时便产生报警信号指令发给中央处理单元。5.5.4 断线式传感器流程图 本设计中用断线式传感器来判断车门、后货箱门、发动机盖和油箱盖开启状态，其工作流程如图5.8所示： 图5.8 断线式触发传感器绘图断线式传感器工作流程描述如下：（1）当汽车车门、后货箱门、发动机盖或油箱盖被非法打开时，传感器的检测电流就会忽然消失，传感器就会把这一信号的变化记录下来并传递给A/D转换器。（2）A/D转换器把传过来的模拟信号转换为数字信号。（3）在信号比较器中只需判断有无信号即可，当信号忽然消失时便会发出告警信号并把此信号传递给中央处理器。5.6 GPS系统工作流程图5.6.1 移动目标监控中心 当汽车被盗时，GPS系统便会自动启动并确定汽车当前的位置，并把这些位置状态信息发给监控中心。其流程如图5.9所示： 图5.9 GPS系统工作流程图 (移动目标监控中心 )对上图的工作流程描述如下：（1）GPS接收机启动后，便会自动接收卫星信号，若此时汽车处在盲区时接收机便会重复接收直到有信号出现时为止。（2）当GPS接收机接收到卫星信号时就会对汽车进行定位，并产生相关位置信息发送到附近的基站。（3）当汽车没有网络信号时，短信也可正常发送，但此时车主不能收到，如车主在24小时内收不到信息，则移动台存储的信息将会消失，所以该系统设置为每隔24小时重复发送一次，直到车主收到短信时为止。（4）基站经GPRS网络把信息发送到监控中心，监控中心将判断是否对汽车进行相关的控制，如对切断汽车油路，询问汽车位置等。5.6.2 监控中心移动目标 当监控中心接收到汽车防盗系统发过来的信息后，便会通过网络对汽车采取相关的措施，其工作流程如图5.10所示： 图5.10 GPS系统工作流程图(监控中心-移动目标)对上图的工作流程描述如下：（1）首先当监控中心收到汽车的报警信号后，产生相关的指令，并准备经网络发送。（2）当监控中心把命令发送到基站后，基站将判断汽车是否能收到信息，如收不到，移动台将暂存且此时监控中心将会每隔24小时重复发射一次。（3）当信息经基站发射出去后，汽车便会做出相应的回映，如报告具体位置信息，切断汽车油路等。5.7 汽车防盗系统中的检错系统5.7.1 传感器系统错误检测流程图 当发现从传感器过来的信号不正常时，就要对各个传感器进行检错，其流程图如图5.11所示： 图5.11 传感器系统错误检测流程图对传感器系统的检错流程描述如下：（1）首先判断错误信号来自哪个传感器，图中的两个代表的是传感器的种类，规定“00”代表热传感器，“01”代表振动传感器，“10”代表断线式传感器，“11”代表滚珠式触发传感器。例如当检测到错误信号为“000”时则表示错误信号来自热传感器。（2）判断出错误信号来自哪个传感器后就要进一步对传感器进行错误判定，首先判定传感器是否损坏，如没有损坏，则转入下一步判断错误类型。例如：当错误信号为“00010”时则表示热传感器损坏，当信号为“00011”时则对热传感器作进一步的错误类型判断。（3）传感器错误类型分为两类，一类是信号失真错误，另一类是人为的误操作。本系统中对这两类错误都进行了数字化编码。例如当编码为“000110”时则表示是热传感器的信号失真错误，当编码为“000111”时为热传感器的人为误操作。5.7.2 报警系统错误检测流程图当报警系统非正常启动时，就要对各报警系统进行错误检测，其流程如图5.12所示： 图5.12 告警系统错误检测流程图 对上图的错误检测流程描述如下：（1）首先判断错误信号来自哪个系统，图中代表系统种类，规定“00”为GPS系统，“01”为视频系统，“10”为声光告警系统。例如当错误信号为“100”时则表示错误系统来源为报警系统中的GPS系统。（2）当判定错误系统来自哪个系统后，则近一步判断错误类型，本系统对错误类型用编码加以区分和表示，如当编码为10000时则表示GPS接入电路损坏，当编码为10001时则表示GPS系统损坏，且当两种错误发生时，系统都会自动产生损坏报警。5.8 设计中附加的其他系统5.8.1 四轮锁死系统 四轮锁死系统的功能是当总系统启动时，该系统随即启动，使汽车的四轮被锁死，从而又给汽车增加了一层安全屏蔽。该系统的开关安装在汽车的隐蔽处，可人为控制，当总系统损坏时，可人工开启抱闸后将车开走。此外，该系统7还可由监控中心控制，如果偷车人知道本系统的开关在车中的位置而人为的把系统开启把车偷走时，还可由监控中心遥控该系统再次关闭，且此时不在受人为控制。在设置方面只要把无线遥控功能设为高优先级而人为控制设置为低优先级便可实现。其系统流程如图5.13所示： 该系统的无线控制流程描述如下：（1）首先检查锁是否正常，如正常则进行锁状态检测，不正常则进行故障处理。（2）检查锁状态是否达到要求，若达到要求，系统则发出自动报警，以警示小偷汽车将被逐步锁死，若锁状态未达到要求，则近一步进行判定，看是否由于人为的误操作引起，若是人为因素则进行开锁状态检测，否则将再次进入锁控制状态，直到把汽车逐步锁死。（3）考虑到由于可能是人为误操作开启报警系统，所以该系统有一个自动询问过程，当在一定时间内得不到车主回复时，汽车就会进入四轮锁死状态，而逐步地将汽车锁死。（4）汽车在逐步锁死的过程中，会有一定的延时，以防止汽车在行驶过程中忽然停止而造成交通事故。（5） 当汽车进入锁死状态后，便会一直处于开锁询问状态，当确认非安全状态解除时，监控中心便会发出解锁状态，使锁状态解除。（6） 本系统是基于车辆刹车系统的防盗控制，通过机械、液压、电气与无线控制相结合，完美地实现了对四个车轮的锁死，从而确保车辆的安全。 图5.13 四轮锁死流程图5.8.2 临时更换车主系统考虑到汽车的主人有时可能会把汽车转借或者转交给他人，所以该防盗系统增加了人性化的设计，可以允许临时设置一手机号码供另外一人使用，且该功能的使用时间权限有一定限制，时间到时，临时号码将自动失效，且当临时车主在使用该功能时，原车主仍可使用该系统的任何功能。图5.14 临时更换车主系统流程图当车的主人决定把汽车转借或转交给其他人时，车主可使用该系统。对上图的流程描述如下：（1）首先，车主要输入系统密码进行验证。（2）为防止密码被破解，规定一小内错误输入不得超过三次，当输入密码正确时，系统便提示是更改系统密码还是输入临时车主的手机号码。（3）当选择更改系统密码时，车主只需将新密码输入，并重复确定一次即可。当选择输入临时车主手机号码时，车主便可把临时的手机号码输入且重复操作一次，若两次操作相同，系统将提示操作