基于GSM的汽车防盗系统的设计

李坤博

辽宁锦州渤海大学工学院

基于GSM的汽车防盗系统的设计

李坤博

辽宁锦州渤海大学工学院

本系统基于GSM移动通信技术，当发生警情时，能够将定位信息发送给车主，同时还能自动锁车轮以及驱动蜂鸣电路发声。本设计的硬件部分包括单片机外围电路、GSM模块电路、LCD1602显示电路、继电器控制锁车轮电路和蜂鸣器报警电路。本次设计基本完成了课题任务，在PCB板上实现了功能，构建了一个功能丰富能够适应需求的车辆防盗报警系统。

汽车防盗系统 单片机 GSM模块

1 引言

随着我国经济的发展，私家车的拥有量逐年增多，与此同时，针对汽车的偷盗案件时有发生。而现在出现在市场上的普通防盗器具有防盗功能单一，可靠性低而且缺乏有效的跟踪监控等缺陷。因此研制具有车辆定位和防盗的报警系统具有一定的应用价值。

现代社会，随着城市化的进程不断推进，人们的生活水平日益提高，汽车的购买量每年都在节节攀升。早在世界上第一辆福特汽车被生产出来之后，汽车偷盗的犯罪行为也随之出现，时至今日，车辆失窃已经成为在当今都市中最为普遍的犯罪形态之一。现在市场上汽车的防盗报警装置也是多如牛毛，传统的机械装置对于暴力手段的破解抵御能力比较弱，而更为高科技的芯片防盗，是利用安装在钥匙中的智能芯片进行防盗报警操作，这种芯片价格昂贵并且无可替代，一旦遗失就只能重新购买。

2 系统总体设计

2.1 系统概述

本次设计采用的MCU是STC12C5A60S2型号单片机，通过连接GPS模块进行定位，并将GPS定位信息进行提取和处理，并通过GSM模块来实现手机和单片机之间的通信最终达到定位发送的目的。在本设计中的设计要点有单片机的原理知识，无线系统的收发，定位系统的数据处理，串口与按键的测试。在定位到信息并触发报警模块之后，车辆的继电器吸合带动机械装置锁定车轮，并触发蜂鸣器响铃。与此同时，GPS模块采集定位信息（具体到经纬度），GSM模块将定位信息发送至车主手机，车主利用本设计附带的安卓插件通过经纬度在地图软件上准确定位。

2.2 系统总体框架

系统主要由六大部分组成，即入侵检测模块、蜂鸣器报警模块、单片机模块、继电器模块、GPS实时定位模块、GSM短信发送。单片机模块负责整个系统的运行和控制，入侵检测模块负责在车辆遭到入侵时触发报警警示等相关模块，GSM模块负责SMS短信的发送和报警情况的通知，车轮锁死模块负责在检测到入侵时吸合继电器利用机械传动装置锁死车轮，GPS模块负责持续不断更新位置信息，一旦入侵模块被触发，则提取经纬度信息进行发送，报警模块则是在检测到报警后触发蜂鸣器，造成较大分贝的声响警示入侵者。系统总体框架如图1所示。

图1 总体架构设计

3 系统硬件设计

3.1 单片机选型

本次设计单片机选择了STC公司生产的12C5A60S2芯片作为本设计的MCU芯片。该单片机是一款具有全双工通信功能的双串口单片机（这从STC公司对于单片机的命名也可以看出，凡以S2结尾的芯片信号均带有双串口通信功能）。在该芯片中，两个串口的波特率产生方式是不同的，其中串口1和传统的51一样，是通过内部定时器产生的时钟周期来产生波特率，而串口2则是用其独有的独立波特率发生器来产生波特率的。

3.2 电源电路设计

利用三端稳压管进行降压作为电源，能够提供给GSM模块一个稳定的5V，500MA的输入源，使其正常工作。电源选择了3节4V的电池串联起来（也就是一个12V的电压源），经过7805三端稳压管最后输出一个5V的稳压电源。电源电路如图2所示。

图2 电源电路

3.3 GSM模块的设计

本设计选择IM900A作为本设计的GSM模块，将VCC接到电源，GND接到共地端，其中Rx引脚接到单片机的Tx引脚，Tx引脚接到单片机的Rx引脚，此处在测试的过程中将GSM连接在单片机的串口1（也就是P3.0，P3.1口），在之后的联调过程中还要通过串口调试助手来检测AT指令的发送过程，因为在早期使用的实验板中，下载口就为串口1，正好可以利用串口调试助手来检测单片机的串口）。然后就要在SIM卡槽上插上SIM卡，这儿对SIM卡的要求必须要是联通或移动的卡（主要是GSM模块对于发送的频段有一定的限制），在通上电源插上卡之后，信号指示灯每隔一秒钟亮灭，则SIM卡注册成功，可以进行GSM模块的调试，GSM电路连接如图3所示。

图3 GSM电路连接图

3.4 报警与车轮锁死模块的设计

报警与车轮锁死模块的结构与原理是相通的，对于车轮锁死的这个模块来说，主要是是利用继电器通电吸合来对机械装置启动从而达到将车轮锁死的目的，报警与车轮锁死模块的设计如图4所示。

图4 报警与车轮锁死模块

在控制继电器通电吸合的部分选择8550三极管，8550三极管是一款开关型的PNP型三极管。在设计电路的时候，将发射极接在5V电源上，基极接在单片机的P1.0口，集电极接地，当基极置低电平，发射极与集电极正向导通，继电器吸合。控制蜂鸣器的原理也是一样，在蜂鸣器的选型方面我选择了5V的有源蜂鸣器，这是一款电磁式蜂鸣器，有源蜂鸣器相对于无源蜂鸣器来说，它的好处在于使用方便，只要它的正负极接上电源就可以发声，起到警示的作用，但它的缺点也很明显，内置的振荡源使得蜂鸣器的发声频率就固定了，换言之，有源蜂鸣器只能发出一种声音，而无源蜂鸣器则恰恰相反，无源蜂鸣器的振荡频率是由单片机的引脚控制的，可以根据单片机的振荡频率来控制蜂鸣器的发声频率。而控制蜂鸣器正向导通也是利用PNP三极管的特性，在基极上连接单片机，当单片机引脚置低电平时，三极管正向导通，蜂鸣器发出声音。

4 系统调试

将GSM的电源和接地和单片机的电源接地连接到一起，将GSM的Tx口连接到单片机的Rx口，GSM的Rx口连接到单片机的Tx口，当单片上电复位时，向GSM模块发送AT命令，GSM模块向手机发送短信。

软件部分的主要内容就是5条AT命令的发送，五条命令的内容分别是：AT命令发送标识符、设置发送为文本模式、目标手机号的设置、短信内容的设置、结束标识符的发送。

5 总结

本设计主要实现的功能就是通过GSM发送短信的功能，实现对车辆的地理信息进行远程监控的目的，从市场需求的角度出发，这个设计还是有一定的实际意义的，因为现在市面上大多数的车辆防盗报警装置都是使用的红外线或是其他的无线操控设备，这样的设备通常只能在较短距离的监控中才能发挥作用，而在本设计中，SMS的发送时覆盖全球的，基本上可以忽视距离因素带来的影响，使得随时随地了解车辆的地理信息成为可能。

[1]张泽秾,杨浩.基于移动通信的车辆智能远程防盗监控系统的研制[J].-淮海工学院学报（自然科学版）2013(4)

[2]张毅刚,彭宇.单片机原理及应用[M].高等教育出版社,2011.5

[3]刘刚.Protel DXP 2004 SP2 原理图与PCB设计[M].电子工业出版社,2007.6

[4]童师白.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,1980.2