基于GSM網(wǎng)絡(luò)汽車報警系統(tǒng)設(shè)計

0 引 言
    隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，社會上汽車的數(shù)量大幅度上升。同時，偷車案例數(shù)量也在逐年大幅增長。事實上，汽車完全可以通過安裝報警器使竊賊無機可乘。然而，早期的車用報警器功能單一，誤報率比較高，噪音大，有時候刮風下雨也會報警，真正遇到險情時卻沒有達到報警效果。
    目前報警器種類有很多，主要可分為聲音報警器，無線報警器及GPS定位報警器。常用的聲音報警器一般通過振動傳感器感知被保護物體(如汽車或保險箱)的異常振動，然后驅(qū)動大功率聲音報警，該報警方式缺點是報警距離短、對環(huán)境產(chǎn)生噪音污染、報警器易被拆卸或遭破壞。而GPS報警器入網(wǎng)成本高，監(jiān)控范圍小，穩(wěn)定性差。
    基于GSM網(wǎng)絡(luò)汽車報警系統(tǒng)，集GSM網(wǎng)絡(luò)、無線遙控、數(shù)字信號處理技術(shù)于一身，采用當代最新的技術(shù)成果，具有雙向通信、安裝簡單、使用方便、用途廣泛、可靠性高的特點，可廣泛應(yīng)用于各類汽車防盜報警。

1 系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)組成
    本系統(tǒng)的工作原理如下：當汽車遭受盜竊時，由于車身的振動被傳感器檢測到，系統(tǒng)微控制器根據(jù)傳感器檢測的信號，通過系統(tǒng)分析、處理，生成報警信息；同時，通過微控器控制GSM模塊撥打用戶電話并發(fā)出短信報警。工作原理如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
    系統(tǒng)硬件電路主要由以下幾個部分組成：繼電器模塊、微處理器模塊、無線通信模塊、GSM模塊、電源模塊、傳感器模塊。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2．1 微處理器模塊
    系統(tǒng)微處理器模塊采用STC89C52系列單片機為核心，主要完成系統(tǒng)控制以及信號處理等功能。該單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾／高速／低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘／機器周期和6時鐘／機器周期可任意選擇，最新的D版本內(nèi)部集成MAX810專用復位電路；工作頻率范圍為：O～40 MHz，相當于普通8051的0～80 MHz，實際工作頻率可達48 MHz；片上集成11280 B／512 B RAM；ISP(在系統(tǒng)可編程)／IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器／仿真器，可通過串口(P3．O，P3．1)直接下載用戶程序，8KB程序3 s即可完成一片，適用于大規(guī)模產(chǎn)品開發(fā)。
2．2 GSM模塊
    系統(tǒng)GSM模塊采用SIM300C專用通信模塊，主要負責報警器與用戶之間的短信以及電話通信。該款模塊內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議，AT命令控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸非常方便。模塊具有以下特點：
    (1)供電電壓：3．4～4．5 V；
    (2)編碼方案：CS-1，CS-2，CS-3 and CS-4；
    (3)SMS短信支持MT，MO，CB，Text and PDUmode；短信存儲：SIM卡；
    (4)支持1．8 V，3 V的SIM卡。
    SIM300C以小尺寸和低功耗實現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和信息的高速傳輸，滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。
2．3 無線模塊
    系統(tǒng)采用無線接收模塊3310A用于遙控器與報警器的短距離數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)對報警器的啟動和停止功能。
    3310A接收模塊是一片直接將芯片做在PCB板上具有較高性價比的超外差接收模塊，具有體積小、免調(diào)試、無外圍、性能穩(wěn)定等特點，芯片內(nèi)含射頻放大器、混頻器、本地振蕩器、中頻放大器、濾波器及限幅比較器，輸出為數(shù)據(jù)電平信號，可直接至標準解碼器或CPU解碼，頻率為315 MHz及433．92 MHz，適合于ASK方式的發(fā)射模塊及遙控手柄配套。
    產(chǎn)品性能與優(yōu)點：
    接收頻率：315 MHz，433 MHz(免調(diào)試)；工作電壓：2．5～6 VDC(典型5 V)；工作電流：2．5 mA／3 V，4．5 mA／5 V；接收靈敏度：-90 dBm(1．8μV)；接收方式：ASK；數(shù)據(jù)速率：4．8Kb／s；解調(diào)濾波器帶寬：5 Kb／s；工作溫度：-40～+80℃。其外圍電路如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    根據(jù)工作原理，程序設(shè)計主要由以下三大模塊組成：啟動模塊、控制模塊、監(jiān)控模塊。啟動模塊對部件進行必要的設(shè)置；控制模塊接收用戶指令，分配工作，進行相應(yīng)處理；監(jiān)控模塊，對傳感器實時監(jiān)控，被觸發(fā)后發(fā)送短信報警。
3．1 啟動模塊
    啟動模塊包含兩個部分：初始化STC89微控制器和初始化SIM300C通信模塊。首先，必須對微控制器的定時器和中斷、串口、系統(tǒng)變量等進行初始化。
    微控制器處理速度快，串口速率慢，這對報警器實時監(jiān)控帶來了很大的隱患，微控制器不能一直等待接收完全部數(shù)據(jù)。為了提高實時監(jiān)控能力，通信模塊引入緩存，把不完整的信息暫存在緩存內(nèi)，待信息完整后再進行處理。緩存結(jié)構(gòu)加入讀指針和寫指針，對緩存進行讀、寫操作，保證了在讀數(shù)據(jù)的同時，也可以進行寫操作，兩指針互不干擾。初始化SIM300C通信模塊通過拉低IGT啟動SIM300C，并通過串口發(fā)送AT指令進行必要的初始化設(shè)置。表1是初始化SIM300C使用的AT命令。

    根據(jù)AT指令回答的格式“<CR><LF>回答<CR><LF>”，<CR><LF>ACSII碼分別0DH，0AH。短消息的發(fā)送和接收控制模式有三種：Block模式、PDU(Protocol Data unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式和Text模式。使用Block模式需要手機生產(chǎn)廠家提供驅(qū)動支持。目前，PDU模式已取代Block模式，而Text模式不支持中文。因此，為了系統(tǒng)的通用性，兼容中英文短消息的發(fā)送接收，本系統(tǒng)使用PDU模式來處理短消息。為了減少程序的復雜性，系統(tǒng)不對信息進行儲存，因為如果采用信息儲存方式，需對信息讀取，讀取完再刪除信息，過程比較繁瑣。
    本系統(tǒng)則是利用信息提示的方法對信息內(nèi)容進行讀取的。最后設(shè)置來電顯示，主要為了確認用戶的身份，便于用戶啟動、關(guān)閉監(jiān)控功能，整個啟動代碼的設(shè)置主要是對后續(xù)的工作做好準備。
3．2 控制模塊
    根據(jù)程序設(shè)計需求，只需提取被叫號碼和用戶數(shù)據(jù)(Unicode字符串)，被叫號碼用來確認是否機主手機號碼，當不是主手機號碼時不進行下一步操作，清空緩存，繼續(xù)監(jiān)控，確認后，根據(jù)用戶短消息內(nèi)容不同，做相應(yīng)設(shè)置。
    其中“設(shè)置”命令的功能是將報警器中車主的手機號碼進行修改；“修改”命令是將報警器中的密碼進行修改，密碼的作用是防止任何人都可以修改報警手機號碼。發(fā)送相應(yīng)短消息內(nèi)容，完成各種設(shè)置：
    (1)“啟動”短消息，啟動報警器。
    (2)“關(guān)閉”短消息，關(guān)閉報警器。
    (3)“設(shè)置”短消息，替換擁有控制權(quán)的手機號碼。
    (4)“修改”短消息，修改登陸密碼。
    (5)“查詢”短消息，查詢報警器的工作狀態(tài)。

3．3 檢測模塊
    該模塊由高精度振動傳感器組成。模塊被觸發(fā)后，發(fā)送一個低電平信號到微控制器。
    控制器檢測到低電平信號，發(fā)送短信到機主手機報警。由圖4可以看到發(fā)完信息后，低電平還未跳到高電平時，又被微控器檢測監(jiān)控設(shè)備為低電平，又重復發(fā)了一條信息。為解決此問題，發(fā)送報警信息繼續(xù)檢測監(jiān)控設(shè)備，當為高電平時才跳出，這樣避免了產(chǎn)生信息重發(fā)，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語
    與現(xiàn)有汽車報警系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)的主要功能和優(yōu)點有以下幾方面：
    (1)由于采用專用高精度可調(diào)震動傳感器檢測方式，當觸碰汽車產(chǎn)生的震動作用產(chǎn)生報警信號，傳感器精度可調(diào)，能夠有效地避免現(xiàn)有汽車震動報警器容易產(chǎn)生誤報警的缺陷。
    (2)報警系統(tǒng)安裝了移動通信模塊和采用單片機智能控制，當報警信號產(chǎn)生時，移動通信模塊自動撥叫車主移動電話或向車主移動電話發(fā)送短信息，這樣報警信號就可以傳送到移動通信服務(wù)覆蓋的任何地方，克服了普通報警系統(tǒng)信號傳送距離近的不足。車主接到報警信號后可以采取必要措施，如電話報警，打電話詢問，親自察看等。
    (3)與現(xiàn)有報警器相比，該報警器可通過使用車主移動電話撥叫報警器SIM卡所包含的移動通信電話號碼，雙方號碼吻合后自動解除報警。也可以使用遙控器激活或解除報警。
    (4)基于GSM網(wǎng)絡(luò)的報警系統(tǒng)解決了GPS入網(wǎng)成本高，監(jiān)控范圍小，穩(wěn)定性差以及一般汽車報警器距離限制等問題。