基于无线智能家居管理系统设计及基于车辆防盗短信报警终端设计

基于ARM的无线智能家居管理系统设计摘要：从人类发明计算机的那一时刻，信息技术的发展就在不断地飞跃，直到21世纪信息技术几乎普及到了每一个人的身上。生活水平不断提高的同时，人们对生活质量的追求也不断提高。智能家居在现代生活中的地位自然更加受人青睐。通过介绍一款基于S3C2440为核心的ARM9中央处理器所实现的嵌入式智能家居管理系统的搭建。该系统主要是基于开源操作系统linux上实现的。为了更好地进行远程监控，我们自己也设计了一个嵌入式的Web接口，用户可以通过互联网，对家里进行远程监控。对于室内环境的设计，主要是基于一个开发板上的各种传感器的处理来完成的。在开发板上，主要通过用Zigbee和GPRS建立的无线模块和ARM9处理器进行无线连接处理，从而实现了对每一个家电的智能化管理和控制。这样的智能化管理可以对家里各种电器智能化管理，延长家电使用寿命，节能与环保也是实验的关键，也是未来智能家居发展的大方向。关键字：智能家居；ARM9；远程监控；ZigbeeDesignofWirelessSmartHomeSystemBasedonARMPANWenxiang(ZhejiangUniversityofTechnologyInformationCollege,Hangzhou310023)Abstract:Fromthemomentthehumaninventionofthecomputer,thedevelopmentofinformationtechnologyinconstantlyleap.Untilthe21stcentury,informationtechnologyspreadtoalmosteveryone'sbody.Risinglivingstandards,whilethequalityoflifealsohasconstantlypursued.SmartHouseinmodernlifemorefavoredbythepeoplenaturally.ByintroducingabuildbasedonARM9S3C2440asthecoretoachievethecentralprocessorembeddedintelligentsmarthousemanagementsystem.ThesystemisrealizedontheopensourceoperatingsystemwhichiscalledLinux.Inordertoperformremotemonitoring,wealsodesignedanembeddedWebInterface.UserscanconvenientlyremotemonitorviatheInternet.Forthedesignoftheindoorenvironment,weareprimarilybasedonadevelopmentboardtocompletetheprocessingofvarioussensors.Onthedevelopmentboard,mainlyhandledthroughwirelessconnectionestablishedwithZigbeeandGPRSwirelessmoduleandourARM9processor.Onthisway,itcanextendthelifeofappliances.Thereisalsothekeytoenergyconservationandenvironmentalprotectionliesinourexperimentandalsothefuturedirectionofdevelopmentofsmarthouse.Keywords:smarthouse;ARM9;RemoteMonitoring;Zigbee1引言：“智能家居进入寻常百姓家，让老百姓都能拥有智能家居”。当您回到家中，随着门锁被开启，家中的安防系统自动解除室内警戒，走廊灯缓缓点亮，空调、新风系统自动启动，您最喜欢的背景交响乐轻轻奏起。在家只需一个遥控器就能控制家中所有电器。[1]现在市场没有一款稳定成熟的智能家居系统的设计方案。基于这样的问题，我们设计了一款智能家居管理系统的方案。主要是为了解决一些智能化管理问题。设计的智能化管理系统上，可利用Internet访问想关心的家居设备，能够远程控制家居，这一系列的动作都会在搭建的模拟家居的开发板上实现。下面从系统结构设计，硬件结构设计及软件设计呈现我们的设计思路。2系统总体设计方案：2.1系统的总体结构说起智能家居，一定会想起智能楼宇，智能家庭之类的智能化的系统，像这样超级大的智能化系统，是有许多子系统组成的，我们所设计的只是模块中的子部件，但是这也是智能网络系统的核心部件。它既能够和外面的网络进行实时通信，家庭的内部系统也可以采取智能化实行监控与管理。智能家居外部系统主要是通过现在的互联网进行通信。结构图如图1所示。2.2系统的通信模块通信是智能家居控制系统不可或缺的。在控制系统中，通信模块可以简单的分成两个方面。首先第一方面就是家里内部的一些家电设备之间和控制器组建的家庭网关进行的互相通信。这样的内部通信，为了节约材料及家里的美化，都会采用无线的方式进行通信，可以省去布线的麻烦，家里会加简洁舒适。在众多的无线设备中，我们选择了采用了功耗低的ZigBee作为无线传输模块，这样就更能体现智能化环保概念。第二方面就是远程终端来控制智能家居系统。虽然现在的远程监控技术手段相当成熟，在板子上是由GPRS模块和互联网进行连接然后进行监控。当我们的终端设备连上主控制器设定好的IP地址，进入我们的Web登陆界面，就可以从远程对我们的家居系统进行访问，并进行实时的操作。2.3系统Web服务器模块在主控制器设备上为了实现和外部的通信，设计了一个Web服务器，能够生成一个用户可以通过各种Web浏览器进行远程登陆的网页。所以Web服务器的搭建也是实现智能化管理的基石。3系统软件设计3.1嵌入式系统运行环境的裁剪移植设计的Linux操作系统主要分为两个阶段来完成的。首先第一个阶段就是对开发板进行U-boot移植，初始化控制系统，设置linux内核启动参数与内核参数的调用。第二阶段就是对控制中心进行Linux内核的移植，我们采用精简的设计方案，只保留了内核中必要的部分，剔除了不用的功能模块。进行对内核的重新编译过后，是控制系统达到了最优的状态。总设计如图2所示。3.2Web服务器的设计使家庭内部的网关更好地进行人交换界面的实施，系统建立了Web服务器来实现与Internet的连接。Web服务器的核心就是采用性能强大的处理器，支持TCP/IP协议栈并运行Web服务程序，用户可以通过在自己手中的终端设备，通过浏览器对我们的Web服务器进行访问，从而实现对智能家居的远程控制。3.3Main软件功能的设计Main软件功能主要是实现监控室内温度，烟雾，湿度是否超过预先设定的值，如果超过，表示发生异常，需要进一步处理；同样对于红外传感器和摄像头是监控是否有非法分子闯入，是否要进行报警处理。该软件的流程是在系统启动以后，启动Main软件，处理相应的功能。软件与智能控制端有接口连接，该接口主要是处理智能终端用户发送的请求，并对此作相应的管理。4硬件结构设计4.1系统的所有硬件结构硬件结构如图3所示，外设模块是由单片机为核心控制，Zigbee与GPRS模块为信息传输模块，整个家居控制中心硬件主要由S3C2440微处理器，存储设备，数据通信设备，LCD显示设备以及调试接口几个部分组成的。4.2嵌入式处理器我们采用的是三星公司的ARM9处理器S3C2440为系统的核心芯片，由于S3C2440的芯片本身就集成了许多模块，包括存储器，通信和JATG等丰富的硬件资源，所以这块处理器本身丰富的外设模块与集成的处理器在一起，明显使系统变得更加可靠与稳定。4.3Zigbee模块Zigbee模块也是我们的重点模块，选用现在常用的网峰牌CC2530型号的Zigbee。该模块在家庭网关中作为网络协调器，可以是通信的起点也可以是终点，主要负责信息的通信与数据的传输。Zigbee的终端处理模块主要是温度，湿度，烟雾，门禁及红外传感器等4.4GPRS通信模块采用的型号为M35，是现在全球最小的四频GSM/GPRS模块，尺寸仅为19.9x23.6x2.65mm。凭借超小的尺寸及超低功耗与宽工作温度范围，再加上内嵌网络服务协议栈，支持多个Socket及IP地址和干扰检测功能，所以M35是我们的理想应用芯片。该模块主要为了让外设处理好的信息与现在随身携带的移动手机等通信设备进行连接，这样就可以随时随地的对家里环境进行监控，一旦有意外事情发生，就会及时收到紧急短信。5系统主要流程描述5.1初始化流程系统初始化主要完成软件加载和初始化工作，初始化流程图如图4所示。（1）系统上电；（2）启动bootloader,实现硬件初始化，加载logo，初始化组合按键，通过启动参数加载内核到内存，启动内核，并给内核传递参数；（3）启动内核，主要完成驱动初始化工作，挂接根文件系统；（4）挂接根文件系统，进行相关初始化配置工作，创建设备节点，挂接文件系统,配置网络环境（5）挂接用户分区，进行智能服务终端和Main初始化工作，打开设备，创建相应的监控任务，等待数据交换。5.2系统主要流程智能家居系统的业务流程包括PC软件智能客户端跟Main的业务交换，Main本身也有监控温度和监控红外的功能，具体业务说明如下。5.2.1.智能客户端与Main（1）客户端通过以太网接口向Main发查询信息请求，系统信息包括，系统是否正常工作，当前CPU利用率，内存利用率，剩余磁盘空间大小，当前室内温度，软件和硬件版本号，Main最后上报信息给客户端。（2）客户端通过以太网接口向Main发送配置设备请求，配置项包括配置硬件寄存器，EEPROM,温度阈值，手机号码，Zigbee控制命令，Main最后上报配置结果。（3）客户端通过以太网向Main发送设备自检请求，最后上报自检结果。5.2.2Main内部处理（1）启动监控温度线程，定时采集室内温度，并做相应的处理流程。（2）启动监控红外线程，采集红外状态，并做相应的处理流程。5.3Main子系统流程图系统上电后执行Main软件，流程如图5所示：（1）初始化log：为了方便软件调试，添加log日志跟踪机制，这样可以对内核启动和应用程序信息进行查询。（2）初始化设备：打开使用设备，如串口，报警,LCD,存储器等设备。（3）创建监控线程：分别对监控温度，红外，门禁等给出请求。（4）创建socket,用于实时监听用户请求，并对其进行处理。5.4智能客户端子系统流程PC机上启动智能客户端软件，其执行流程如图6所示，具体文字描述如下：（1）打开智能客户端软件；（2）启动智能客户端登陆软件；（3）启动主界面，初始化界面信息；（4）创建socket；（5）等待用户发送请求，智能客户端根据信息请求，构造相应的消息，通过以太网传递给Main。6测试演示6.1Web登录测试（1）将开发板和电脑用网线连接好，接好串口线。（2）打开串口工具，会发现开发板上电后，系统引导成功后会打印出信息。（3）查开发板IP，在串口工具中输入命令ifconfig，设置IP.如图7所示，并设置电脑IP。（4）访问网页，打开浏览器，输入网址：3，就可以进入如智能家居网页。在对应的输入框键入用户名和密码，再点击进入系统，就可以正常登录了，如图8所示。2智能家居Android操作（1）搜索到开发板上无线信号，并连接上，配置手机的IP。（2）使用智能家居应用软件，打开“智能家居”应用软件，设置服务器IP地址，如图9所示。（3）打开手机智能家居系统主界面，点击第二个按钮，进入智能家居系统主界面，如图10所示，点击刷卡设置，进入各个模块系统控制。结束语本系统设计的是一个以ARM，Zigbee以及GPRS的嵌入式智能家居控制系统，与传统的智能家居相比，我们采用的Zigbee无线通信模块，更具有优势，省去了传统布线连接。又因为有GPRS与智能终端可以无线通信，所以家居变得更加的安全。除此之外，用户利用Internet的监控也会变得更加的贴近生活，更加方便与智能化。该系统对未来的智能家居行业的发展一定会很好的指导意义，与参考价值参考文献:[1]李倩倩.单身酒店式公寓的厨房用品设计研究[J]. 2009基于GTM900C的车辆防盗短信报警终端设计摘要随着我国社会主义市场经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，购买车辆的用户越来越多。与此同时，盗窃汽车犯罪每年以惊人的速度不断飙升，车辆防盗产品已经成为必不可少的装备。而传统的汽车报警系统存在很多问题，如作用距离短、报警器产生的噪声污染环境、且误报现象经常发生。而基于GPS全球定位系统的汽车防盗报警器有运营商，有监控中心。车主入网成本高，不适宜中、低档车，不易普及．因此有必要研制一种新的功能强、价格相对便宜的远程遥控和定位汽车报警器，没有运营监控中心，仅依托GSM公众网，利用GSM无线通信业务及短消息服务业务，对车辆进行远程监控和定位来解决上述各种问题。本文用华为生产的GTM900C模块，借用无线发送和接收、基带处理等功能，来实现无线数据传输和短信收发任务。课题通过介绍单片机开发的理论和对现代远程通信方式的讨论，提出了利用现有GSM网络的短消息业务实现的远程监控的种种优势，并将这种方式应用于车载防盗系统。系统采用先进的GTM900C通信模块和AT89C52单片机实现互连，通过AT指令，完成利用手机对车载防盗系统各项功能的实现。关键字：GTM900C模块；单片机；短消息；无线通信；车辆监控AbstractAlongwithourcountrysocialistmarketeconomy'sfastdevelopmentandtheimprovementofpeople'slivingstandard,thepurchaseofvehiclesmoreandmoreusers.Atthesametime,crimesofstealingcarseachyearatanalarmingratesoaring,vehicleanti-theftproductshavebecomeessentialequipment.Whilethetraditionalcaralarmsystemhasmanyproblems,suchasroleinashortdistance,thealarmnoiseenvironment,andthefalsealarmphenomenonoftenoccurs.BasedontheglobalpositioningsystemGPScaranti-theftalarmoperator,amonitoringcenter.Ownersofnetcosthigh,notsuitable,cheapcar,noteasytopopularize.Thereforeitisnecessarytodevelopanewfunctionisstrong,relativelycheappriceofremotecontrolandpositioningofthecaralarm,nooperationmonitorcenter,onlyrelyingontheGSMpublicnetwork,theuseofGSMwirelesscommunicationservicesandshortmessageservices,ofremotevehiclemonitoringandpositioningtosolvethevariousproblems.Inthispaper,withHuaweiproductionGTM900Cmodule,borrowthewirelesstransmissionandreception,basebandprocessingfunction,torealizewirelessdatatransmissionandmessagingtasks.ThesubjectthroughtheintroductionofMCUdevelopmenttheoryandthemodernwayofremotecommunicationisdiscussed,theuseofexistingGSMnetworkshortmessageservicetorealizeremotemonitoringofavarietyofadvantages,andinthiswaytheapplicationinvehicleanti-theftsystem.ThesystemusesadvancedGTM900CcommunicationmoduleandAT89C52chipinterconnection,throughtheATinstruction,iscompletedbytheuseofmobilephoneinvehicleanti-theftsystemfunctionstoachieve.Keywords:TheGTM900Cmodule;Singlechipmicrocomputer;Shortmessage;Wirelesscommunication;Vehiclemonitoring目录TOC\o"1-1"\h\z\u\t"标题2,1,标题3,1,标题,3,节标题0,2,三级标题0,3"第一章前言 基于GTM900C的车辆防盗短信报警终端设计第一章前言随着我国社会主义市场经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，汽车作为一种消费品逐步进入广大普通老百姓的家中，我国的汽车拥有量以每年20％以上的速度在快速增长．与此同时，盗窃汽车犯罪寄生在其身上的毒瘤，以惊人的速度在不断飙升。据报道一伙盗贼在短时期内盗窃机动车二百多起，并且在二、三分钟内即可盗走一辆加装方向盘锁的轿车。盗窃车内财物以及威胁车主，甚至遭受暴力行为伤害的现象与汽车交通事故一样普遍。因此，车辆防盗产品已经成为必不可少的装备，购买和使用汽车时，它们都得到充分的重视，形成了“用户愿意用，厂商积极装”的局面。从技术种类上划分，车辆防盗产品基本可分为三类：机械防盗装置、电子(机电)防盗报警装置、联网的防盗抢报警(定位、跟踪)系统；从制造和安装环节上划分，车辆防盗产品分为“原装”(即车辆在设计、制造过程中已确定并安装)的和“后装”(即车辆出厂后由经销商、保险商或用户另行选定并安装)的两类。无论车辆防盗产品如何琳琅满目、如何更新换代，万变不离其宗，它的基本作用一是防范车辆未经授权被非法启用，二是及时发现、制止盗窃车辆的行为。与此对应的基本防范手段主要包括：增加未经授权非正常开启车辆的难度(如增加各种机械的、电子的锁定环节，提高钥匙和操作的保密性等)；增加车辆电路、油路控制或闭锁环节，限制非正常发动车辆；对入侵行为进行探测并及时报警。用安全防范业的“行话”归结车辆防盗产品的作用，仍然是安全防范范畴的三个方面：“实体防护”(物防)、“技术防范”(技防)，‘‘人力防范”(人防)[1]。1.1课题背景随着车辆安全防范“道高一尺、魔高一丈”的形势变化，车辆防盗产品不断发展，目前，现有的车防盗装置主要包括机械式防盗装置、电子防盗报警装置和GPS汽车防盗系统等三大类．最先出现的是机械防盗装置，机械式防盗装置分为机械式防盗锁和断电断油装置两种。它是利用机械装置将方向盘、制动踏板、挡把锁住，或是切断点火线路、油路而使汽车不能开动。结构简单．应用最为广泛，但每次使用都要拆装，较为麻烦，而且对于偷车高手，往往不能奏效。随后出现的是电子(机电)防盗报警装置，电子防盗报警装置包括电子警报器和无线电跟踪装置，当车辆遭到非正常打开机盖、行李厢、车门，或是被碰撞时，警报器都会发出警报求救。无线电跟踪装置是在车辆安装一种小型无线电发射器，当车子被盗时，警方利用特殊装置探测出车子的下落，但是可控范围很小，并且受环境影响很大，常会出现“虚警”现象。目前市场上多数中高档车辆使用的是出现的联网防盗防劫报警(定位、跟踪)系统，也称为GPS汽车防盗系统。GPS汽车防盗系统是利用GPS全球卫星定位系统、GIS地理信息系统、计算机网络技术对车辆进行主动式实时监控、追踪定位，它能实现防盗、防动、导航等多项功能[2]。很显然，机械防盗装置技术简单实用，通常靠自身的强度和结构实现防护，伴以锁具的某些技术难度体现了以“物防”为主、以“技防”为辅；电子(机电)防盗报警装置增多了功能、增大了技术难度，伴以一定的自身强度和结构防护体现了以“技防”为主、以“物防”为辅，同时以报警功能召唤“人防”；GPS汽车防盗系统车辆上除了防盗报警装置，还有通信装置，有的还有定位(导航)装置，因此车辆和驾驶员被置于网络监控之下，它们综合了“物防”、“技防”、“人防”三个方面，特别是车辆报警直达网络以及对车辆定位功能，使随时随地的监控成为可能，人力救援能及时介入，极大提升了“人防”的作用[l]。当前，已经开通运营的联网防盗防劫报警系统多为报警服务公司的专业网络系统，它们的作用毋庸置疑，不仅本地防护连连得胜，还频频跨省市追捕成功。但是，和所有的网络运营面临同样的问题，即这样的网络必须有足够的入网用户数量的支撑，才能获得价格优势，在发展的初期，报警服务价格必然有个逐渐降低的过程。受到价格的影响，期望提高防范的广大车主有些观望了。能不能避开入网的价格障碍呢?我国目前已建成了覆盖全国的GSM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的短消息业务SMS(ShortMessageService)与话音传输及传真一样，为GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信业务，它通过无线控制信道进行传输，是GSM通信网所特有的。短消息业务不需拨号建立连接，利用短消息业务中心的存储和转发功能，直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息中心，由短消息中心再发送给最终的信宿，这种方式非常适合于利用移动电话(手机)组合汽车防盗报警装置的方案[3]，在这种方案里，汽车防盗报警装置内置移动通信电路，与指定的车主手机以短信沟通，通过无所不在的公共通信网络，实现随时随地监控车辆的状况，并且使手机既是日常通信工具、又是以短信遥控汽车防盗报警装置的远程遥控器，还是接受报警短信信号的接收器。装备了手机控制的汽车防盗报警装置的汽车，可以既得到车主“关注”，也可以由专业报警服务公司接收入网，其费用主要是短信费用和适当的服务费用，当然，加入专业报警服务网络，比车主的“关注”能够得到更及时、更强大的人力救援。在短消息业务快速发展的背景下，短消息在无线监控与数据采集方面的应用作为硕士论文的研究课题就有着极为重要的现实意义和实际价值[1]。1．2研究意义基于GTM900C手机的汽车防盗防盗报警系统运用汽车防盗报警技术与移动通信技术集成，在符合我国的《车辆防盗报警系统》标准的防盗报警系统主机基础上，将其与具有信息产业部进网许可证的GSM移动通讯模块通过标准串口相连，在车上的系统主机感知到发生被盗时，一方面控制发动机防止车辆被未经授权非法启用，一方面发出警情信息，又可以通过GSM移动通信网络及时、准确、有针对性地向车主的用户手机振铃、发送短信报警，向专业报警服务公司的中心电话发出报警；而车主通过用户手机向GSM移动通讯模块发送控制指令，传送给系统主机实现汽车防盗的警戒和解除、报警、开关车门，甚至可以使汽车强制熄火防止汽车被歹人驾驶，制止车辆被盗、被劫；在得到车主的授权时，专业报警服务公司的中心电话也可以发出控制指令实现这些控制[3]。由此，可以归结基于GTM900C手机的汽车防盗报警系统的特点如下：1)有无专业报警服务中心的中介，都可以突破地域限制，实现通信网络内的有效监控，覆盖范围广，反应快，而且实施与运行费用低，只需增加终端控制系统，运行时，短消息实行包制或按每条0．10(选用中国移动)元计费，整体费用低。2)实现车主对汽车的远距离直接控制和远距离获取车辆安全信息，车主的自主性、安全性都有保障．3)由车主用户手机发送控制信息实现在移动通信网范围下对汽车的远距离监控，再加上无线遥控器的近距离遥控，兼有双遥控通道，既增加了车主操作使用的便利，也提高了整个系统的安全、可靠性。4)车上的系统主机感知到汽车被盗时，自动向车主的用户手机振铃、发送短信报警，报警信息表达准确，具有针对性，这样的报警也是“无声报警”，避免误报警导致扰民噪音；而车主可以回发短信查询、核实汽车的状况，及时制止误报警；整个系统的报警范围达移动通信网的覆盖区域，并且是一种“环保”型的设计。5)车主的用户手机发送短信可以远程指令汽车实现“强制熄火”、发出报警、使车钥匙和遥控器暂时失效等功能，车主也可以授权专业报警服务中心发出这些远程指令，使车辆控制权仅限于车主的用户手机和报警服务中心，有效防止汽车在本地或异地被盗、被劫。6)在开通移动定位服务的区域，依托移动通信网，通过与车上的移动通讯模块保持联络，可以对车辆进行定位。7)可扩展性强，依托GSM公众网，建立的远程遥控和定位汽车报警器，监控范围广，系统成本低，功能较多。除了我们研制的功能终，以后还可根据市场发展和用户需要，扩展其它功能如：火灾报警、医疗求助、气体安全等。因此，该项目有较好的市场发展前景，将产生较好的经济效益和社会效益。总之，提高汽车防护能力的重要途径是发展网络化、信息化的汽车防盗报警系统，使车辆具有强大的防盗、防劫功能，并且能够随时得到人的关注和救援。我们研制的基于GSM手机的汽车防盗报警器正是符合这一发展方向的产品，它充分发挥公共通信网的覆盖优势以及利用在我国已经广为普及的手机，实现了网络化、信息化的汽车防盗报警系统，整个系统无需建立专门的报警网络，用户无需另外的高费用，只用随身携带的手机就获得了车主、汽车之间的远程双向控制，并且能够随时随地召唤报警服务中心的支援，是一种既可以由用户单独使用，又可以被汽车制造厂商和报警服务运营企业成批使用的产品，推动行业性的发展。1．3课题的主要内容本文围绕“单片机控制GTM900C块收发短信”这一热点课题，阐述了如何利用GSM模块结合PC机和单片机系统，将短消息业务与数据传输结合起来，实现了远端单片机数据采集、通讯，主控端数据接收、控制与计算机接口通信等相关技术，在设计中利用ATMEL公司的8位AT89C52单片机和华为公司的GSM模块GTM900C实现了一款具有短信收发功能的汽车防盗报警系统。第二章课题研究相关技术分析2．1单片机技术在当今的工作和生活环境中，有越来越多的单片机在为我们服务，我们却意识不到它的存在。如：当用摇控操纵电视或VCD机享受其多彩的画面时，我们并没有意识到这是单片机在接受我们的遥控指令；当我们在享受全自动洗衣机的先进功能时，并不知道这是单片机在代替我们控制洗衣机运作；单片机在Call机和手机等现代通信设备中亦发挥着重要的作用；就连曾一度令许多青少年着迷的电子宠物，也是单片机在大显神威。总之，处处都有单片机的身影。为什么我们意识不到他的存在呢?因为单片机只是--+块集成电路，而且是计算机．要了解他，不仅需要硬件知识，而且还要软件知识，这一般人是难以做到的。那么，单片机究竟是什么呢?单片机就是将计算机的中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、定时器肼数器和多种输入，输出接口(I／0)以及相互连接的总线(BUS)等集成在一块芯片上，形成了芯片级的计算机。又叫单片微型计算机(singlechipmicrocomputer)或微控制器(mierocontroller)，缩写为MCU(microeontrollerUnit)。实际上，单片机是微机的一个分支。鉴于此，一般微机也叫多片微机[4]。2．1．2单片机的特点一块单片机芯片就是一台计算机。由于单片机的这种特殊的结构形式，在某些应用领域中，它承担了大中型计算机和通用微型计算机无法完成的一些工作。使其具有很多显著的优点和特点，因此在各个领域中都得到了迅猛的发展。单片机的特点归纳起来有以下几个方面[4]。1)具有优异的性能价格比单片机尽可能地把应用所需的存储器，各种功能的I／O接口集成在一块芯片内，因而其性能很高，而价格却相对较低廉，即性能价格比很高。2)集成度高、体积小、可靠性高单片机把各种功能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，均为大规模或超大规模集成电路。又内部采用总线结构，减少了芯片之间的连线，这大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。同时，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。3)控制功能强单片机体积虽小，但“五脏俱全”，它非常适用于专门的控制用途。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中有极丰富的转移指令，I／O口的逻辑操作指令以及位操作指令。其逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。4)低电压、低功耗单片机大量用于携带式产品和家用消费类产品，低电压和低功耗尤为重要。目前，许多单片机已可在2．2V电压下运伉有的已能在1．2V或0．9V下工作，功耗降至IIA级，一粒钮扣电池就可长期使用。2．1．3单片机的分类目前单片机品种很多，至少有50多个系列，300多个品种。对这些单片机可按生产厂家、字长、制造工艺和使用范围标准进行分类。我们这里着重介绍按字长进行的分类[5]。(1)4位单片机4位单片机的控制功能较弱，CPU一次只能处理4位二进制数。这类单片机常用于计算器、各种形态的智能单元以及作为家用电器中的控制器。典型产品有NEC公司的UPD75xx系列、NS公司的COP400系列，松下公司的MNl400系列、ROCKWELL公司的PPS／1系列、富士通公司的MB98系列、夏普公司的SMxx系列、Toshiba公司的TMP47xxx系列等等。(2)8位单片机8位单片机的控制功能较强，品种最为齐全．和4位单片机相比，它不仅具有较大的存储容量和寻址范围，而且中断源、并行FO接口和定时器，计数器个数都有了不同程度的增加，并集成有全双工串行通信接口。在指令系统方面，普遍增设了乘除指令和比较指令。特别是8位机中的高性能增强型单片机，除片内增加了A／D和D／A转换器外，还集成有定时器捕捉，比较寄存器、监视定时器(Watchdog)、总线控制部件和晶体振荡电路等。这类单片机由于其片内资源丰富和功能强大，主要在工业控制、智能仪表、家用电器和办公自动化系统中应用。代表产品有Intel公司的MCS-48系列和MCS-51系列、Microchip公司的PICl6C×x系列和PICl7C×x系列以及PICl400系列、Motorola公司的M68HC05系列和M68HCll系列、Zilog公司的Z8系列、荷兰Philips公司的80C51系列(同MCS．51兼容)、Almel公司的AT89系列(同MCS．51兼容)，NEC公司的UPD78xx系列等等。(3)16位单片机16位单片机是在1983年以后发展起来的。这类单片机的特点是：CPU是16位的，运算速度普遍高于8位机，有的单片机的寻址能力高达IMB，片内含有A／D和D／A转换电路，支持高级语言。这类单片机主要用于过程控制、智能仪表、家用电器以及作为计算机外部设备的控制器等。典型产品有Intel公司的MCS．96／98系列、Motorola公司的M68HCl6系列、NS公司的783xx系列、Mostek公司的MC68200系列等等。(4)32位单片机32位单片枫的字长为32位，是单片机的顶级产品，具有极高的运算速度。近年来，随着家用电子系统的新发展，32位单片机的市场前景看好。这类单片机的代表产品有Intel公司的MCS．80960系列、Motorola公司的M68300系列、Hitachi公司的SuperH(简称SH)系列等等。2．1．4单片机的应用范围单片机的特点决定其应用领域非常宽广。无论是工业部门、国防部门，民用部门乃至事业部门，到处都有他的身影。现将单片机的应用大致归纳为以下几个方面[4]。(1)在智能仪器仪表中的应用这是单片机应用最多，最活跃的领域之一。在各类仪器仪表中引入单片机，使其智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性价比。同时便于使用、维修和改进。如用MCS-51系列单片机控制的“汽车发动机综合测试仪”，“烟叶水分测试仪”、“智能超声波测试仪’’等。(2)在机电一体化中的应用机电一体化是指集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品．这是机械工业发展的方向。单片机的出现促进了机电一体化，他作为机电产品中的控制器，能充分发挥其体积小、可靠性高、功能强、安装方便等到特点，大大强化了机器的功能，提高了机器的自动化、智能化程度。(3)在实时过程控制中的应用单片机也广范地应用于各种实时控制系统中，例如对工业上各种窑炉、锅炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合，充分发挥其数据处理和实时控制功能，使系统工作于最佳状态，提高系统的生产效率和产品的质量。在航空航天、通讯、遥控、遥测等各种实时控制系统中都可以用单片机作为控制器。(4)在分布式多机系统中的应用分布式多机系统具有功能强可靠性高的特点，在比较复杂的系统中，都采用分布式多机系统。系统中有若干台功能各异的计算机，各自完成特定的任务，它们又通过通讯线路相互联系、协调工作。单片机在这种多机系统中，往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。高档的单片机多机通讯(并行或串行)功能很强，它们在分布式多机系统中能发挥很大作用。(5)在家用电器中的应用家用电器涉及到千家万户，生产规模大。目前国内外各种家用电器都已普遍采用单片机代替传统的控制电路。如洗衣机、电冰箱、空调、电饭煲、收音机、功放、电风扇、电视机、VCD、DVD及许许多多的电子玩具等等都配上了单片机。从而提高了自动化程度，增强了功能，深受用户的欢迎。(6)在其它方面的应用。除以上之外，单片机还广泛用于办公自动化、商业营销、汽车及通信系统、计算机外设、模糊控制等各种领域中．2．1．5单片机的发展自从1974年美国仙童(Fairchild)公司的第一台单片机问世以来，单片机的发展特别迅速，各种新、高性能单片机不断推陈出新冲向市场。迄今为止已有30多年历史，经历了五个发展阶段[5]。第一阶段(1971～1974)；单片机萌芽阶段。1971年11月美国Intel公司设计成集成度为2000只晶体管／片的4位微处理器Intel4004，并且配有随机存储器RAM，只读存储器ROM和移位寄存器等芯片，构成第一台MCS-4微型计算机。随后又研制成了8位微处理器Intel8008。在此期间Fairchild公司也研制成了8位微处理器F8。这些微处理器虽说还不是单片机，但从此拉开了研制单片机的序幕。第二阶段(1974～1978)：初级单片机阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。它将8位CPU、并行I／O口、8位定时器／计数器和28字节的RAM集成在一个芯片内。寻址范围不大于4KB，且无串行口。使用的是NMOS工艺。第三阶段(1978～1983)：高性能单片机阶段．这一阶段单片机和前阶段相比，不仅存储容量和寻址范围大，而且中断源、并行I／O口和定时器／计数器个数有了增加，集成了全双工串行通信接口。在指令系统方面，普遍增设了乘除法和比较指令．这类单片机代表产品有Intel公司的MCS．51系列机、Motorola公司的MC6801系列机、Zilog公司的z8系列机、TI公司的TMS7000系列机等。此外，Rockwell、NS、GI和日本松下公司也先后生产了自己的单片机系列。由于这类单片机应用领域极其广泛，各大公司都大力改进其结构与性能。所以，这个系列的各类产品目前仍是国内外产品的主流。其中MCS．51系列产品由于其优良的性能价格比，有可能在相当长一段时间内处于主流产品地位第四阶段(1983～)；8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段。16位单片机工艺先进、集成度高、内部功能强，加法运算速度可达ls以上，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言。代表产品有Intcl公司的MCS．96系列、11公司的TMS9900、NEC公司的783××系列和NS公司的HPCI6040等．现阶段：32位单片微机系列。继16位单片机出现后不久，几大公司先后推出了代表当前最高性能和技术水平的32位单片微机系列。32位单片机具有极高的集成度，内部采用新颖的RISC(精简指令系统计算机)结构，CPU可与其他微控制器兼容，主频频率可达33MHz以上，指令系统进一步优化，运算速度可动态改变，设有高级语言编译器，具有性能强大的中断控制系统、定时／事件控制系统、同步，异步通信控制系统。代表产品有Intel公司的MCS-80960系列、Motorola公司的M68300系列、Hitachi公司的superH(简称SH)系列等等。这类单片机主要应用于汽车、航空航天、高级机器人、军事装备等方面。它代表着单片机发展中的高、新技术水平。2.2GTM900C模块简介GTM900C模块是华为公司最新推出的一款两频GSM/GPR无线模块。它支持标准的AT命令及增强AT命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。华为GTM900C是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM/GPRS模块，是GTM900B的升级模块。内嵌TCP/IP协议模块，使用简单，易于集成，使用它您可以在较短的时间内花费较少的成本开发出新颖的产品。在远程监控和无线公话以及无线POS终端等领域您都能看到GTM900C无线模块在发挥作用，GTM900C软件、硬件兼容GTM900B、TC35i、MC39i，使用TC35i或MC39i的用户不用作任何更改就可以使用，以降低产品成本。主要功能:GSM/GPRSPhase2/2+；GSM03.40短信业务；GPRSCLASS10数据业务；支持Group3，Class2传真业务；电路交换业务(9.6kbps，14.4kbps)；分组交换数据业务(85.6kbps)；FR/HR/EFR/AMR语音编码；呼叫转移、等待、保持、呼叫前转；多方通话、来电显示、可选铃声接口特性：40pinzip连接器；红外串口接口；SIM3.0V和1.8V接口；2路模拟音频输入输出接口；电源输入接口和充电管理；ADC输入；全双工串行接口，TTL电平；支持GSM07.05，GSM07.07；TCP/IP扩展AT指令集。2.2.1GTM900C模块产品定位华为GTM900-C无线模块是一款两频段GSM/GPRS无线模块。它支持标准的AT命令及增强AT命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。2.2.2GTM900C模块产品特性表2-1GTM900-C的产品特性表工作频段EGSM900/GSM1800双频最大发射功率EGSM900Class4(2W)GSM1800Class1(1W)接收灵敏度<-106dBm工作温度正常工作温度:-20°C～+70°C扩展工作温度:-40°C～-20°C和+70°Cto～+80°C电源电压3.4V～4.7V（推荐值3.8V）平均待机电流3.5mA(DRX=5)关机漏电流50uA协议支持GSM/GPRSPhase2/2+支持华为GT800协议AT命令GSM标准AT命令V.25AT命令华为扩展的AT命令40PINZIF连接器UART接口（最大串口速率可达115200bit/s）标准SIM卡接口（1.8V或3V）两路模拟音频接口电源接口GSC射频天线连接器50¦ΈGSC射频天线连接器语音业务支持FR、EFR、HR和AMR的语音编码支持免提通话，提供回声抑制功能短消息业务支持MO和MT点对点和小区广播短消息模式支持TEXT和PDUGPRS数据业务GPRSCLASS10编码方式CS1，CS2，CS3，CS4最高速率可达85.6Kbit/s支持PBCCH内嵌TCP/IP协议：支持多链接，提供ACK应答，提供大容量缓存电路型数据业务支持CSD数据业务，最高速率可达14.4Kbit/s支持传真：Group3，Class2.0支持USSD补充业务来电显示、呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待和三方通话等集群功能组呼、广播和私密呼叫等（GTM900-C模块支持）STK功能通过增强的AT命令支持STK功能ROHS环保符合ROHS环保认证要求2.2.3GTM900C模块产品的应用GTM900C在Terminal型固定台、Phone型固定台、车载台、公用电话、电力无线抄表业务、远程信息服务台等方面被广泛的应用。2.2.4GTM900C模块的业务演示框图图2-1GTM900C业务演示框图2.3GTM900C无线模块AT命令本手册中的GSM模块包括移动设备ME（MobileEquipment）、移动台MS（MobileStation）、终端适配器TA（TerminalAdapter）、数据通信设备DCE（DataCommunicationEquipment）和传真DCE（包括传真Modem和传真板）。通过串口发送AT命令，即可使用GSM模块。串行线对端的应用设备包括终端设备TE(TerminalEquitment）、数据终端设备DTE（DataTerminalEquipment）或其他应用设备。这些终端或应用设备可能运行在嵌入式系统里。系统结构图如图2-2：图2-2系统结构图2.3.1AT命令类型本手册中的所有命令行必须以“AT”或“at”为前缀，以<CR>结尾一般来讲，AT命令包括四种类型，如表2-2所示：表2-2AT命令类型类型说明实例设置命令该命令用于设置用户自定义的参数值。AT+CXXX=<….>测试命令该命令用于查询设置命令或内部程序设置的参数及其取值范围。AT+CXXX=?查询命令该命令用于返回参数的当前值。AT+CXXX?执行命令该命令用于读出受GSM模块内部程序控制的不可变参数。AT+CXXX2.3.2消息发送和写入命令发送消息：AT+CMGS使用设置命令，可将SMS（SMS-SUBMIT）从TE发送到网络侧。发送成功后，消息参考值<mr>将返回给TE。在接收到非请求发送状态报告结果码时，使用该取值可进行消息识别。表2-3AT+CMGS操作命令语法类型命令可能的返回结果说明设置命令AT+CMGS=<da>[,<toda>]<CR>texttosend<ctrl-Z/ESC>+CMGS:<mr>[,<scts>]ok使用文本模式（+CMGF=1）且发送成功ERROR/+CMEERROR:<err>使用文本模式（+CMGF=1）但发送失败AT+CMGS=<length><CR>PDUtosend<ctrl-Z/ESC>+CMGS:<mr>[,<ackpdu>]ok使用PDU模式（+CMGF=0）且发送成功ERROR/+CMEERROR:<err>使用PDU模式（+CMGF=0）但发送失败测试命令AT+CMGS=?OK-表2-4参数的详细说明参数取值说明<da>-Gsm03.40IP-Destination-Address中“地址-取值”字段，字符号；将BCD数值（或缺省GSM字母格式的字符）转换为当前选择的TE字符集中的字符，（请参考TS07.07中的+CSCS命令）;<toda>给定的地址类型<pdu>-SMS情况下：GSM03.40TPDU,16进制，遵循GSM04.11SC地址；ME/TA把TP数据单元中的每个8位字符转换为包含2个IRA字符的16进制数（如：整数取值为42的8位字符作为2位数字（2A，即IRA50和65）发送给TE）CBS情况下:使用16进制GSM03.41TPDU<length>-整数型取值；文本模式（+CMGF=1）下，用字符表示的<data>（或<cdata>）消息正文的长度；PDU模式（+CMGF=0）下，8位真实TP数据单位的长度（即：RP层的SMSC地址中的8位字符将不计算在该长度内）<mr>-整数型的GSM03.40TP—message—reference<scts>-时间—字符型（请参考<dt>）的GSM03.40TP—service—centre—Time—Stampe<dt>-时间—字符型GSM03.40TP—Discharge—Time“YY/MM/dd，hh：mm：ss±zz”,在该格式的消息中，字符部分表示年（最后2位）、月、日、小时、分钟、秒和地区。例如：6thofMay1995，22：10：00GTM+2Hours相当于“95/05/06,22:10:00+08”。<ackpdu>-RP—ACKPDU中的GSM03.40RP—User—data元素；SMS情况下，与<pdu>的格式相同，但没有GSM03.11SC地址字段；该参数应放在双引号中，与普通的字符型参数相同。<toda>-整数型的GSM04.11TD—Destination—address中的8位“类型—地址”字段（当<da>的首字符为+（IRA43）时，缺省值为145；否则缺省值为129）举例：发送文本方AT+CMGF=1NOTE：设置以文本方式发送短信式的短信OKAT+CMGS=NOTE：输入对方号码>SMSNOTE：输入短信内容，以ctrl-Z发送；ESC取消OK举例：发送和接收PDU方式的短信AT+CMGF=0OKAT+CMGS=16>0891683108200105F011000D91683118087981F60004000168OKPDU编码解析：发送数据：0891683108200105F011000D91683118087981F60004000168表2-5PDU编码解析码段含义说明08SMSC地址信息的长度共8个八位字节（包括91）91SMSC地址格式（TON/NPI用国际格式号码（在前面加‘+’）683108200105F0SMSC地址8613800210500，补‘F’凑成偶数个11基本参数（TP—MTI/VFP）发送,TP—VP用相对格式00消息基准值（TP-MR）00D目标地址数字个数共13个十进制数（不包括91和‘F'）91目标地址格式（TON/NPI）用国际格式号码（在前面加‘+’）683118087981F6目标地址（TP-DA）8613800210500，补‘F’凑成偶数个00协议标识（TP—PID）是普通GSM类型,点到点方式04用户信息编码方式（TP—DCS）8—bit编码00有效期（TP—VP）5分钟01用户信息长度（TP—UDL）实际长度1个字节68用户信息（TP—UD）0×68接收数据:0891683108200105F0040D91683184821969F2000470404271726423026869表2-6接受数据码段含义说明08SMSC地址信息的长度共8个八位字节（包括91）91SMSC地址格式（TON/NPI)用国际格式号码（在前面加‘+’）683108200105F0SMSC地址8613800210500，补‘F’凑成偶数个04基本参数（TP—MTI/VFP）0D回复地址数字个数91回复地址格式（TON/NPI）683118087981F6回复地址（TP-RA）8613800210500，补‘F’凑成偶数个00协议标识（TP—PID）是普通GSM类型,点到点方式04用户信息编码方式（TP—DCS）8—bit编码70404271726423时间戳（TP—SCTS）07-04-2417：27：4623表示时间区02用户信息长度（TP—UDL）实际长度2个字节68用户信息（TP—UD）0×680×692.4GTM900C信号连接器和天线接口GTM900-C的信号连接器和天线接口，包括：信号连接器接口；天线接口。2.4.1信号连接器GTM900-C的信号连接器是一个40Pin的ZIF连接器，引脚间距为0.5mm，线距0.5mm，结构为单排弯式表贴型，带电缆锁紧机构，型号是Hirose的FH12-40S-0.5SH。连接器外形如图2-3所示。图2-3连接器外形2.4.2天线接口GTM900-C提供的天线接口为GSC射频连接器，外接天线通过电缆连接到该连接器上。该连接器是由HRS公司提供的，器件编码是U.FL-R-SMT-1(10)，具体的图形和尺寸如图2-4所示。图2-4天线接口连接器尺寸图（单位：mm）2.4.3接口信号表2-7信号连接器接口功能表序号信号名称I/O接口电平功能备注1VBATI3.4－4.7V电源建议典型值：3.8V2VBATI3VBATI4VBATI5VBATI6GND-地7GND-8GND-9GND-10GND-11USB_D+I/O仅用于模块调测,设计时悬空12USB_D-I/O仅用于模块调测,设计时悬空13VBUSI仅用于模块调测,设计时悬空。注意：此管脚与GTM900-A/B存在差异，不能兼容，GTM900-A/B为VDD信号，用于模块正常启动指示信号。14ADCI0－1.75V模拟数字采样最高输入电压15PWONI-开/关机控制信号低电平有效16UART_DSR0O2.85V(±0.1)数据准备就绪-17UART_RI0O2.85(±0.1)振铃指示-18UART_RXD0O2.85V(±0.1)GTM900模块AT命令串口发送信号（对端设备接收）用于GTM900-C模块的AT命令，TTL电平19UART_TXD0I2.85V(±0.1)GTM900模块AT命令串行接收信号（对端设备发送）用于GTM900-C模块的AT命令，TTL电平20UART_CTS0O2.85V(±0.1)清除发送GTM900-C上PIN脚定义为输出信号21UART_RTS0I2.85V(±0.1)请求发送GTM900-C上PIN脚定义为输入信号22UART_DTR0I2.85V(±0.1)数据设备准备就绪-23UART_DCD0O2.85V(±0.1)载波检测-24SIM_CDI2.85V(±0.1)SIM卡在位信号目前软件尚不支持,设计时悬空25SIM_RSTO2.85V(±0.1)SIM卡复位信号-26SIM_DATAI/O2.85V(±0.1)SIM卡数据传输接口-27SIM_CLKO2.85V(±0.1)SIM卡时钟信号-28SIM_VCCO2.85V(±0.1)SIM卡电源-29SIM_GND--SIM卡地与通常的工作地：GND信号连接同时要求与SIM卡的GND信号连接30VbackupI/O3.0V备用电池电源信号参考后面章节的推荐设计31RSTI2.85V(±0.1)复位信号低电平有效，对模块复位32LPGO2.85V(±0.1)指示灯状态控制信号-33AUXO+O-第二路音频输出信号＋-34AUXO-O-第二路音频输出信号－-35EAR+O-第一路音频输出信号＋-36EAR-O-第一路音频输出信号－-37MIC+-第一路音频输入信号＋第一路音频单端输入正，内部已经带直流偏置38MIC--第一路音频输入信号－第二路音频单端输入负，内部已经带直流偏置39AUXI+-第二路音频输入信号＋第二路音频单端输入正，内部已经带直流偏置40AUXI--第二路音频输入信号－第二路音频单端输入负，内部已经带直流偏置2.5接口的使用GTM900-C各接口的使用，包括：UART接口；USB接口；SIM卡接口；RTCBackup接口；Audio接口；LPG接口。2.5.1UART接口的功能特性UART接口与外界进行串行通信，支持3.00V电平输入和输出。UART接口的信号除了RXD0、TXD0是高电平有效之外，其余所有信号均为低电平有效。UART接口有512byte的发送FIFO（FirstInFirstOut）和接收FIFO，支持可编程的数据宽度、可编程的数据停止位、可编程的奇/偶校验或者没有校验。UART接口工作的最大速率为115.2kbit/s，默认支持9600bit/s的速率，支持波特率掉电保存。2.5.2UART接口信号定义UART接口信号定义如表2-8所示.表2-8UART接口信号定义序号信号名描述特性方向23UART_DCD0载波检测数据链路已连接DCE-DTE17UART_RI0振铃指示通知DTE有远程呼叫DCE-DTE21UART_RTS0请求发送DTE通知DCE请求发送DTE-DCE19UART_TXD0发送数据DTE发送数据DTE-DCE16UART_DSR0数据设备就绪DCE准备就绪DCE-DTE22UART_DTR0数据终端就绪DTE准备就绪DTE-DCE20UART_CTS0清除发送CE已切换到接收模式DCE-DTE18UART_RXD0接收数据DTE接收串行数据DCE-DTE6GND地--2.5.3UART接口DCE-DTE配线DCE-DTE的连接关系如图2-4所示。图2-4DCE-DTE的连接关系

第三章系统总体设计方案盗窃汽车犯罪是从上个世纪八十年代中后期逐步显现的。近年来，随着汽车市场和附属行业的快速发展，加之车辆管理上的滞后，盗窃汽车发案随之激增，作案组织、作案手段、作案的规律和特点随之发生了新的很大的变化。而传统的汽车报警系统存在很多问题，如：作用距离短、报警器产生的噪声污染环境、误报现象经常发生。这些问题给居民生活带来了很大的困扰，某些居民区甚至因此禁止安装汽车报警器。利用GSM网络设计的汽车报警系统，结合软件智能化设计控制，很容易解决上述各种问题。3．1概述3．1．1项目背景及基本要求(1)项目背景为了打击盗抢车方面的作用，遏止车被盗抢的发展势头，日前已发展有以地面信标物定位、通过有线电话联网的“地网”(110护车神)和以卫星定位、通过GSM无线网络联网的“天网”两大车防盗防劫联网报警系统。无论是天网还是地网，都有运营商，有监控中心，车主入网成本高，不适宜中、低档车，不易普及。普通的汽车报警器监控范围小，发出的声响噪音，让人们不胜其烦。因此有必要研制一种新的功能强价格相对便宜的远程遥控和定位汽车报警器，没有运营监控中心，仅依托GSM公众网，利用GSM无线通信业务及短消息服务业务，对车辆进行远程监控和定位．解决车主入网成本高的问题，也解决普通的汽车报警器的不足[9]。依托GSM公众网，建立的远程遥控和定位汽车报警器，监控范围广，系统成本低，功能较多。除了我们研制的功能外，以后还可根据市场发展和用户需要，扩展其它功能如：火灾报警、医疗求助、气体安全等。因此，该项目投放市场后，将有较好的市场发展前景，将产生较好的经济效益和社会效益。(2)项目基本要求本汽车报警器是依托GSM公众网，利用GSM无线通信业务，对车辆进行远程监控和定位．报警器配置有手机主板，车主可用手机，遥控自己的车，手机遥控的所有命令，均以带密码的短消息方式发送，装在车上的报警器，收到短消息命令后，将发回应答信号。主要完成的功能有：预警、解警、车前盖锁定、防盗报警、手机遥控、汽车定位和汽车监听。3．2系统需求分析3.1.1功能性要要求求研制的汽车防盗报警系统在功能上要完成以下要求：(1)自动进入预警状态。a.车熄火后，取出车钥匙5分钟后；b．预警状态下遥控器解锁5分钟后，车没有点火。(2)防盗报警：可接门磁开关、非法开车钥匙。(3)远程遥控汽车熄火。熄火后，遥控器不能解锁，需手机遥控解锁。(4)手机遥控解锁功能。遥控器没带，可用手机遥控解锁。(5)手机遥控寻车定位。(6)现场监听；可远程遥控，监听现场情况。(7)车前盖平时自动锁定，遥控器解锁或手机解锁5分钟内，允许打开前盖3.3系统总体设计3.3.1系统的结构该报警器是依托GSM网，利用GSM无线通信业务及短消息服务业务，对车辆进行远程监控和定位。主控装置采用单片机的控制，功能由软件编程实现；G手机控制方式有两种方式，一种是采用摸拟键盘控制方式，采用DTMF双音信号编解码实现数据信号发送接收。一种是采用GSM模块串行数据接口，利用GSM网短消息服务业务，实现数据信号发送接收．采用GSM模块串行数据接口方式，控制方便简单，是首选方案。如所选GSM手机型号不提供串行数据接1：3协议，才考虑摸拟键盘控制方式。本系统选定基华为GTM900C模块，并提供了数据接口协议。系统实现原理方框图如下3-1图图3-1报警器系统原理框图报警器的主要工作原理：当报警器处于设防状态时，若警情检测电路检测到警情信号时，输入AT89C52单片机，通过判断处理后发出声光报警，并切断点火电路及供油油路；与此同时AT89C52通过无线调制解调器接入数字移动通信系统(GSM)，拨打预存电话号码，并启动语音提示电路向外界发出报警，当报警器处于撤防状态时，不响应此报警信息，当各路传感器检测到相应系统发生故障时，AT89C52立即接通报警驱动电路实现声光报警，以提醒司机及时处理，避免事故发生；看门狗电路用来防止系统的程序跑飞；遥控电路用来实现设防与撤防的切换。3.3.2硬件总体设计与分析总体设计方案是根据系统功能的要求和系统构成的需要来设计报警器，其总体设计方案如图l所示。根据实际系统的需要和产品的性价比，选用ATMEL公司生产的8位单片机AT89C52，作为系统的控制器。配有无线调制解调GSM模块、语音电路、警情检测电路、模拟信号检测及控制电路、看门狗电路、声光报警电路、遥控电路和稳压电源电路。(1)主控系统主控系统是整个报警系统的核心，本系统采用选用ATMEL公司生产的AT89C52微处理芯片作为控制器。控制系统主要完成以下工作．①处理传感器采集到的报警信息，对各种报警信号进行综合判断，确定警情，从而作出正确的判断。②与GSM模块建立通讯，完成对GSM模块的初始化以及报警系统的个性化设置。③完成单片机系统，GSM模块之间的数据协议转换，包括将报警信息转换成符合SMS协议的数据格式并传递给GSM模块进行发送，以及将GSM模块收到的短信控制命令转换成相应的控制信号。④驱动现场报警装备高音报警器，发出现场报警。⑤驱动执行机构，完成在报警情况下得到用户许可(远程遥控指令实现)后对车辆电路、油路的控制。主控系统的单片机选用ATMEL公司生产的AT89C52微处理芯片，该芯片与原有的80C51和80C52芯片兼容。它内带耿字节的在线可重复编程的存储器，可对芯片进行多次编程。并且片内还带有256字节的RAM，更适合处理大量数据的任务．芯片的主时钟频率达到24MHz，缩短了中断响应时问，提高了程序的执行速度。由于程序存储器设计在了MPU芯片的内部，因此在节省了空间的同时也大大提高了系统的可靠性[10]。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入／输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器[11]．(2)无线通信部分利用通讯模块进行数据通信，就是将数据体作为短消息的内容，从发送方的通讯模块发送出去，通过短消息中心进行转发，接收方通讯模块收到此短消息后即存储在SIM卡上。模块外接的控制器(如单片机、计算机等)从模块中读取短消息后，根据需要将无用的信息去除，取出有效信息，然后将SIM卡中的短消息删除，这样就完成一次单向数据的传输。利用通讯模块的短消息方式实现数据的发送和接收具有通信成本低、系统容量大、抗干扰能力强等优点，而且短消息经过服务中心再到达目的地的特点使通讯模块无需24小时开机，降低了系统功耗，特别适合遥控、遥测、远程信息处理和通信等领域[12]。目前，国内已经开始使用的GSM模块有华为GTM系列、CENTELPIML的2D系列、西门子的TC35系列、Wavecom的WMOZ系列、爱立信的DMIOIDM20系列、中兴的ZXGM18系列等，这些模块的功能、用法差别不大．其中华为GTM900系列模块性价比很高，所以本系统的设计选用的是华为GTM900C。这是华为推出的较新的无线模块，功能上与GTM900A、B兼容，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。(3)报警信息的检测电路报警信息一般是通过3类传感器(人体接近传感器、门磁传感器、振动传感器)组成(实际应用中还可以根据需要进行扩展)，其中人体接近传感器和门磁传感器的控制系统采用无线连接，以便于传感器的安装[12]。振动传感器采用固态振动传感器，其灵敏度，可以手动调教(主要是为了适应不同的车型)考虑到振动信号的传递性，振动传感器直接安装在系统板上，无需无线传输。当车辆被移动碰撞、或有人进入时，传感器马上向主控系统发出相应的报警信号。警情采集电的输入接口电路采用三极管控制电路，(4)防盗报警电路汽车所有的电力供应都来自于一块大蓄电池，汽车正常行驶时发电机会不断向蓄电池供电，所以蓄电池的电量总是十分充足．汽车照明等常供电设备在任何时候(包括钥匙锁开关闭合时)均有电压供应，可以从此处取电。如果要控制汽车的发动机停止转动，控制汽油喷射系统的供电电源即可，通过继电器可以完成此功能。在汽油喷射系统的电源线上加装一个大型号常闭型继电器，通过控制继电器的开关状态即可完成对电源的控制。但AT89C52的引脚驱动能力较弱，并不能直接驱动此大继电器，需要中闻继电器过渡[14]。(5)遥控器电路设计本系统的遥控模块主要完成报警状态的切换功能，即当用户在车上时可以将报警器设为撤防状态，以免误操作；当用户离开车时将报警器设为设防状态，实现无人时的报警。本文原车报警系统进行切换。(6)系统供电为了保证系统运行的安全性，系统供电由车辆的蓄电池和系统备用电池共同完成。正常情况下由车辆蓄电池供电，蓄电池故障、长期存放电压不足或者车辆电源被人为破坏时，自动转入备用电池供电(这种情况发生时，用户会收到相关报警信息)，从而使得系统在各种情况下都保持正常工作[14]。由于GSM模块源要求很稳定，而汽车电源在汽车点火起动、熄火时，起伏很大，在电源稳压设计上，采用多级稳压电路，实现稳定电压的输出。(7)串行数据接口电路GSM模块串行数据接口电平为3．8V，AT89C51串行数据接口电平为5V，电平转换采用三极管电路来实现。3.3.3软件总体设计与分析(1)系统软件设计的整体流程。系统软件包括三个方面内容，系统初始化，单片机对输入输出信息处理，手机与单片机之问的双向通信。系统采用查询工作方式，单片机控制系统开机运行初始化后，将处于不断地检测遥控信号和处理警情检测电路送来的信号状态中。若设防信号无效，则控制系统不检测警情采集电路送来的信号，只有系统检测到设防信号有效以后，若单片机控制系统检测到发动机启动，车门被非法打开等信号时(并且通过lOOms再检测一次，若信号还有效才认为振动信号有效，这样可防止偶然的误操作)，单片机系统将进行声光报警，断电、断油信号也立即有效，并启动发送报警短消息程序，车主收到由报警器传来的“有人动车”的短消息提示。报警器控制系统设防分为硬设防和软设防两种方式。当遥控器设防开关按下时，就表示已经处于硬设防状态；由用户手机发送设防和撤防的短消息命令就称为软设防