电瓶车防盗系统装置——1月1日

附件2项目编号：浙江省大学生科技创新项目申 报 书创新项目名称： 电瓶车智能防盗装置 创新项目负责人： 林凌鹏 学校名称： 杭州电子科技大学 申报日期： 2010年12月31日 项目类别：个人项目 团队项目浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室 制填写说明一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。二、格式要求：申报书中各项内容以Word文档格式填写，表格中的字体为小四号仿宋体，1.5倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张；均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。三、申报书由所在学校领导审查、签署意见并加盖公章后，一式三份（均为原件），报送浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室。一、项目简介项目概况项目名称电瓶车智能防盗装置项目性质（）基础研究 应用基础研究项目来源自主立题 （）教师指导选题起止时间自2011年4月 至 2012年4月项目状况研发阶段 2、中试阶段 3、批量（规模）生产（选项打）申请人姓名林凌鹏性 别男出生年月1992.5入学年月2010.9所在院系生命信息与仪器工程学院电子信箱联系电话项 目 组主要成员姓名年龄性 别专业具体分工林凌鹏19男电子信息技术及仪器软件、申报李欢19男电子信息技术及仪器软件程巧玲20女生物医学工程撰写报告计 鑫20男电子信息技术及仪器硬件王超波20男电子信息技术及仪器硬件指导教师姓名赵伟杰性 别男出生年月1978主要研究方向生物医学信号处理，嵌入式系统应用近三年获奖成果：国家级 等奖 项，省部级 等奖 项近三年科研经费6万元，年均2万元项目主要内容简介本项目研发的防盗装置一改以往用锁锁车的传统防盗方式，采用GPS全球定位和GSM全球移动通讯系统定位相结合，利用AT8S52单片机信号检测处理能力，精确检测出电瓶车或者其电瓶是否被盗，并发出警报。同时用GSM定位以短信的方式告知车主，帮助车主及时找回电瓶车，由此实现电瓶车防盗智能化。二、项目的研究目的及意义1、申请项目的必要性、目的及意义必要性：随着社会的发展，交通工具的普及，电瓶车走进了千家万户。人们在体验电瓶车便捷的同时也为其防偷防盗而大伤脑筋。从浙江省交通局，我们了解到，浙江省每年有350多万辆电瓶车被盗，而此类案件也呈逐年递增趋势。针对这个社会情况，我们科研小组成员从中获得灵感，计划设计一套电瓶车智能防盗装置。同时未来远程控制是正在开发的流行趋势，本项目直接涉及到未来远程应用的关键环节，为远程控制技术的开发提供宝贵的经验和奠定扎实的基础。目的及意义：从项目本身来说，将本项目研制出的防盗装置加以推广，减少电瓶车偷盗案件发生，实现社会的良性循环。本项目的成果，可直接应用于其他远程控制设备中，为远程控制提供技术手段。 从科研过程的角度来说，这是一次难得的学习机会，同时也是一次很好的科研经验。在向老师请教、同学讨论过程中，我们将培养科研探索精神、持之以恒的毅力，提高我们的实践能力。 从一个公民的角度来说，这次科研项目可以激发大学生的社会主人翁意识，让我们主动投身到社会问题的研究上，这是新时代赋予大学生的使命。2、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围项目背景：电瓶车是一种无污染的交通工具，它已成为一种大众化交通工具。同时我们看见了一个新的社会问题：使用电瓶车的人数不断增加，而偷电瓶车的人越来越多。从浙江省交通局，我们了解到，浙江省每年有350多万辆电瓶车被盗，而此类案件也呈逐年递增趋势。于是，我们的科研项目电瓶车智能防盗装置应运而生了。经过网上搜索（淘宝、卓越、当当）和实地调研，我们发现目前市场上电瓶车防盗装置有“GPS+GSM+GPRS电瓶车定位器” 、“摩托车、电瓶车、动力车专用GPSONE定位器”等等，但这些产品都只是在一定程度上防止了电瓶车被偷走的现状，而对防止电瓶被偷却无能为力。况且上述产品价格在700800元甚至更高，而一组电瓶价格在600-1000元，还有一种装在电瓶车上的指纹识别系统售价高达2000元。相比之下，这类产品价格明显偏高，难以为大众所接受。为此我们推陈出新，设计一个电瓶车防盗系统装置，继承了同类产品GPS、GSM功能，防止电瓶车直接被盗，又创新增加了同类产品不具有的防电瓶偷盗、防恶意切断电瓶电源的功能。“三重防范”可在很大程度上保证电瓶车“毫发无损”。主要内容：本项目研发的装置打算从三个方面实现防盗。一改用锁锁车的传统防盗方式，运用专业知识实现电瓶车的防盗智能化。一、工作系统二、模块1. 红外对射模块红外对射管是由主动红外发射机和主动红外接收机组成的，当发射机与接收机之间红外光束被完全遮断或按给定百分比遮断时能产生报警的装置。在电瓶车身和电瓶上分别装有多个主动红外发射机和主动红外接收机。将红外对射管与单片机的P1.0口相连，实现通讯。2. 单独供电模块单独供电模块给红外对射管、AT8S52单片机供电。3. 撤防模块车主需要拿出电瓶充电或者自己行驶电瓶车前可按下带数码密码锁的撤防键，关闭报警功能，避免多余的误报。4. GPS模块、GSM模块当电瓶车被偷走或因某种外界因素而造成电瓶车被移动100M的距离，实现超范围警报，并启动GPS（Global Positioning System）全球定位系统和GSM（Global System for Mobile Communications）全球移动通讯系统，定位电瓶车的坐标，以GPS与GSM相结合方式定位，既避免了GPS更适用于视野开阔地方的缺点又避免了GSM精确度不高的缺点。5. 单片机模块该部分程序用C语言进行编写，主要包括定位信息的提取、虚拟串口通信、短消息的发送、休眠模式四个部分。技术水平：1. 红外对射模块 红外发送器电路包括脉冲振荡器、三极管和红外发射管等部分。其中脉冲振荡器由NE555定时器、电阻(Rl、R2)和电容(C1、C2)组成，用以产生38kHz的脉冲序列作为载波信号。 红外发射管HG选用Vishay公司生产的TsAI6238，用来向外发射950nm的红外光束。 红外接收电路选用Vi8hay公司生产的专用红外接收模块TSOP1738。该接收模块是一个三端原件，使用单源+5V电源。具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其它波长(950nm以外)的红外光不敏感的特点。2. 单独供电模块我们在电瓶组的下方隐蔽地装上一个与其连接、单独供电的5V充电电池，在电瓶电源被切断情况下，由单独供电模块给红外对射管、单片机供电，维持系统工作能力。3. 撤防模块 产品选用：columbia公司的合金密码锁 使用方法：输入密码后，即可打开嵌有撤防键的凹槽，按下撤防键关闭报警功能，避免多余的误报 设置密码：按住活动扣拨动转盘调节至自己想要的数字，然后松开即成功设定密码4. GPS模块、GSM模块GPS采用GR-85模块，GSM采用TC35I模块。主控单元采用AT8S52单片机作为控制器，单片机通过串口与GPS模块以及GSM模块进行通信。在此需要两个串口，而AT89S52单片机本身只有一个串口，基于系统的成本和系统硬件的体积。本项目放弃传统采用具有双串口的单片机或者ARM等控制器，或者通过硬件来扩展串口的方式。采取的解决办法是，AT89S52单片机本身的串口用于跟GPS模块进行通信，而利用IO口P1.4和P3.2编程实现一个虚拟串口与TC35i模块进行通信。由于单片机内部定时计数器只能实现较小时间的定时，所以巧妙利用了单片机的T2定时计数器(P1.0)对Jupiter 21 OEM板的1 PPS秒脉冲输出进行计数方便地实现5 min定时，用于收发短信所需的定时。该部分还扩展了报警电路和控制开关通断等功能电路，这是由用户拨打通过发送短信指令远来控制的。同时，还保留了单片机的剩余IO口用于系统的进一步扩充。5. 单片机模块 定位信息的提取本系统采用GR-85模块，该模块性价比高，与单片机通讯易于实现。单片机与GR-85模块的连接非常简单：RXD脚连接GR-85模块的2脚，共地即可。用单片机解读GPS信息是GPS模块使用最重要的环节，单片机只需要处理$GPRMC信息，即可得到时间、方位、速度。程序采用C51编制，在Keil中编译。GPS和GSM与PC通讯采用D型RS232C电缆接口进行数据交换。单片机解读GP-85数据读出经纬度，经过相关软件的运算处理做出对电瓶车状态的判断，执行相关动作。单片机采用4 800 bs波特率与GPS模块进行异步串行通讯的方式，从GPS模块输出的是NMEA-01183语句格式的数据。该语句格式的数据以“$”开头，包括$GPRMC，$GPGGA、$GPGSV、$GPVTG、$GPGSA、$GPGLL等语句。系统设计中只从中提取出$GPRMC这条语句，再进一步提取出里面包含的经纬度、速度、时间等信息，这已经可以满足系统的要求。 虚拟串口单片机与GSM模块之间通过虚拟串口进行通信，以解决AT89S52单片机固有串口不足的问题，通信波特率取为9 600 bs。虚拟串口就是利用单片机IO编程实现一个串口的功能，这样就以较少的资源实现了系统的功能，克服了传统的采用具有双串口的控制器或者利用硬件进行串口扩展的方法其成本高、体积大的缺点。程序中采用定时器工作方式进行一个数据位传输时间的定时，用于严格控制一个数据位的传输时间。单片机采用11.059 2 MHz晶振，这样定时器的初值为256(1 000 0009 600)(1211.059 2)=160，即十六进制的0xA0。实验结果证明，采用该方法进行串口通讯，数据传输稳定、可靠。 发送短消息本系统由单片机根据GPS数据的比较分析做出对GSM模块的控制，本系统采用AT命令控制GSM模块发送短消息，是本系统设计中最重要的内容之一。该部分程序设计中，由于会涉及到单片机与GSM模块的多次交互过程，而GSM模块响应较单片机来得慢，尤其是涉及到FLASH或SIM卡的操作及网络的交互时，必须要考虑到GSM模块的响应时间问题。GSM短消息模块采用的是TC35i模块，这是一个支持中文短消息模块，可以利用AT命令通过接口电路对其进行控制。TC35i模块支持以TEXT模式和PDU模式发送短消息，使用PD模式可以收发中文短信。系统设计出于对用户需求的考虑，采用的PDU模式收发短消息。1设置短消息中心号码AT+CSCA=“+86S手机号”。(设置发送号码)。2设置短消息格式AT+CMGF=0(PDU工作模式)。3设置短消息存放的位置AT+CPMS=SM。（短信息存放在SIM卡中）。4设置短信到达通知AT+CNMI=1，1，0，0，1。（使模块在短消息到达后向单片机发送指令AT+CMTI=“SM，INDEX”(信息存储位置)）。 休眠模式设定单片机在一般情况下处于休眠状态，在接收到信号后解除休眠进行工作，做出相应的判断，并输出信号给GSM，使其工作。其信号源于红外对射管和电瓶的电源是否被切断而产生的信号变化。应用AT8S52单片机的休眠指令可以大大降低这个模块的耗电量，它的工作原理是：当单片机进入掉电模式时，外部晶振停振、CPU、定时器、串行口全部停止工作，只有外部中断继续工作。使单片机进入休眠模式的指令将成为休眠前单片机执行的最后一条指令，进入休眠模式后，芯片中程序未涉及到的数据存储器和特殊功能寄存器中的数据都将保持原值。可由外部中断低电平触发或由下降沿触发中断或者硬件复位模式唤醒单片机。所要用到的寄存器是PCON（电源控制器及波特率选择寄存器），其字节地址87H，不可位寻址。其中IDL为空闲方式控制位，当IDL=1时进入空闲方式。6.其他在单片机等元器件上喷上防水油，延长产品的寿命。技术关键：1. 实现各个模块间的通讯。尤其是GPS、GSM与其他模块通讯，是重中之重。2. 重新合理设计电瓶车电瓶部分的结构，将所有预设装置嵌入到车内。3. 优化单片机的程序，提高程序的运行效率和检测精度。3、实施该项目所具备的基础、优势和风险基础：1. 生命仪器与仪器工程学院科学协会可以提供基本的电路元器件。2. 掌握AT8S52单片机I/O口的操控技术。3. 掌握C语言，并能熟练运用。4. 掌握库元件的绘制、添加、制作、原理图的绘制、PCB电路板的布线及制作。5. 已了解GPS、GSM原理基础6. 已了解红外对射管工作原理优势：1. 指导老师在该专业知识领域有比较高的成就。2. 我们曾经用Altium Designer Winter 09软件设计过51单片机板，做过摇摇棒等实验，均获得成功，对电路板制做这方面作有优势，我们小组成员能熟练地运用C语言在Keil软件上编程。3. 学院的人力物力资源的投入和领导的高度关注。4. 目前市场上尚无类似智能产品，且该产品的价格能为大众所接受。风险：该项目的实施没有人身安全问题4、项目计划目标 防电瓶偷盗。当有人企图盗窃电瓶车的电瓶时,电瓶一旦被拿起，因装在电瓶车上（非电瓶部分）的主动红外发射机射出的红外线不能被装在电瓶上的主动红外接收机接收到，所产生的信号变化将被AT8S52单片机检测识别，从而驱动报警电路，通过GSM以短信的方式通知车主。 防直接盗取电瓶车。当电瓶车被偷走或因某种外界因素而造成电瓶车被移动50M的距离，实现超范围警报，并启动GPS全球定位系统和GSM全球移动通讯系统，定位电瓶车的坐标，以GPS与GSM相结合方式定位，既避免了GPS更适用于视野开阔地方又避免了GSM精确度不高的缺点，以短信的方式将电瓶车的地理坐标以短信的方式发给车主手机，帮助车主及时找回电瓶车。 防恶意切断电瓶电源。我们在电瓶组的下方隐蔽地装上一个与其连接、单独供电的小电池，在电瓶电源被切断情况下，由单独供电模块供电，维持系统工作能力。这样就避免了小偷切断电源而使需要供电的模块无法正常工作，这是同类产品不具有的。 初步进行市场推广，并进行市场调研。三、预期成果、知识产权形成及经济、社会效益分析1、 项目的预期成果及知识产权归属情况预期成果 本项目将实现电瓶车防盗智能化，防电瓶偷盗、防直接盗取电瓶车、防恶意切断电瓶电源。此外，我们将尽可能地在此基础上进行扩展，形成一个完善可行的智能防盗系统。本项目的应用方向实质是远程控制技术中的一个小的组成部分，本项目的相关技术成果可直接应用于远程控制场合，可派生出相关重要技术成果，例如智能家具等。知识产权归属杭州电子科技大学生命信息与仪器工程学院学生科研基地。2、 项目的市场前景分析在现在已有的市场当中，我们这种电瓶车智能防盗装置并不常见，即使有也没有推广，一方面技术不成熟，另一方面成本也相当高。经过网上搜索（淘宝、卓越、当当）和实地调研，我们发现目前市场上电瓶车防盗装置有“GPS+GSM+GPRS电瓶车定位器” 、“摩托车、电瓶车、动力车专用GPSONE定位器”等等，但这些产品都只是在一定程度上防止了电瓶车被偷走的现状，而对防止电瓶被偷却无能为力。况且上述产品价格在700800元甚至更高，而一组电瓶价格在600-1000元，还有一种装在电瓶车上的指纹识别系统售价高达2000元。相比之下，这类产品价格明显偏高，难以为大众所接受。但就目前情况，我国的电瓶车偷盗率一直居高不下，这与我们提倡的和谐社会的理念非常不符。一套完整并实用的防盗装置亟待生产。因此，本项目研发的智能防盗装置凭借实惠的价格，先进的技术，贴心的便民服务将会拥有广阔的发展前景。本项目不仅可应用于智能防盗系统中，本项目可应用于一系列的远程控制场合中，例如；智能家具、智能监测仪器等。3、 项目的盈利能力分析及财务预算预算科目名称经费预算（元）设备费5500能源材料费3500实验试验费1500资料印刷费300会议及调研费200经费合计110004、 项目的社会效益分析在我们这个项目当中，我们利用智能化系统，它的结构简单，性能优良，实用性较强，使我们及普及的防盗电瓶车得到全