基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)和GSM網(wǎng)絡(luò)的汽車(chē)防盜系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

摘要：對(duì)現(xiàn)有汽車(chē)防盜系統(tǒng)的不足進(jìn)行研究與分析，本文給出了一種基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)和GSM網(wǎng)絡(luò)的汽車(chē)防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該方案的實(shí)現(xiàn)思路是主控制器通過(guò)車(chē)聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)獲取汽車(chē)狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)盜竊行為發(fā)生時(shí)，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)將汽車(chē)狀態(tài)信息和當(dāng)前的位置信息實(shí)時(shí)傳送至車(chē)主的手機(jī)中，同時(shí)車(chē)主可通過(guò)遠(yuǎn)程命令切斷燃油供給，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)防盜的功能。

0 引言

現(xiàn)有的汽車(chē)防盜系統(tǒng)主要有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，主動(dòng)式以GPS(Global Position System)防盜系統(tǒng)為代表，該防盜系統(tǒng)雖然能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和跟蹤車(chē)輛狀態(tài)，但車(chē)主往往需要每年向服務(wù)商支付費(fèi)用，被動(dòng)式防盜系統(tǒng)以PATS(Passive Anti Theft System)為代表，該防盜系統(tǒng)能有效的防止汽車(chē)在非法情況下起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，但該系統(tǒng)一旦被破解或者車(chē)輛被強(qiáng)行移動(dòng)時(shí)，車(chē)主就無(wú)能為力了。因此，設(shè)計(jì)一種價(jià)格低廉、實(shí)時(shí)性高的雙向汽車(chē)防盜系統(tǒng)就顯得尤其重要了。

1 防盜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于GSM(Global System for MobileCommunications)模塊的汽車(chē)防盜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)由主控制器、加速度模塊、GPS模塊、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)接口、GSM模塊、電源模塊組成。

防盜系統(tǒng)通過(guò)CAN(Controller Area Network)接口與汽車(chē)車(chē)載CAN網(wǎng)絡(luò)連接，與其它車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的通信通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)汽車(chē)防盜狀態(tài)和門(mén)開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，綜合防盜系統(tǒng)中的加速度模塊對(duì)車(chē)身狀態(tài)監(jiān)測(cè)，當(dāng)有盜賊通過(guò)非法途徑試圖移動(dòng)車(chē)輛時(shí)，主控制器模塊讀取GPS模塊從而獲取車(chē)輛的當(dāng)前位置，再通過(guò)GSM模塊向車(chē)主的手機(jī)發(fā)送信息，同時(shí)車(chē)主可通過(guò)手機(jī)向防盜系統(tǒng)發(fā)出命令切斷汽車(chē)燃油的供給，以達(dá)到防盜的目的。

2 防盜系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)的防盜系統(tǒng)，主要設(shè)計(jì)主控制器、GSM模塊、CAN接口、GPS模塊、加速度模塊等。

2.1 主控制器

主控制器是整個(gè)防盜系統(tǒng)的核心，本文選用性能穩(wěn)定、功能強(qiáng)大的STM32F103系列單片機(jī)為主控制器，主控制器及外圍電路如圖2所示。

該主控制器及外圍電路主要主時(shí)鐘、復(fù)位、JTAG(Joint Test Action Group)下載等電路組成，該主控制器自帶RTC(Real Time Clock)功能，該電路時(shí)鐘信號(hào)依靠外接的32.7 68K晶振，當(dāng)系統(tǒng)斷電后由備用電池供電。

2. 2 GSM模塊

GSM模塊電路如圖3所示，該電路選用西門(mén)子的雙頻工業(yè)級(jí)GSM模塊TC35i，該電路是在主控制器的控制下向車(chē)主手機(jī)發(fā)送消息，同時(shí)接收車(chē)主的相關(guān)控制命令。

2.3 GSP模塊

GPS模塊電路如圖4所示，該電路以U—Blox公司的GPS芯片NEO-6M為核心，在主控制器的控制下實(shí)現(xiàn)GPS的定位功能，GPS芯片與主控制器之間通過(guò)串行總線通信，電路中的EE PROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)芯片AT24C32用來(lái)保存GPS的相關(guān)設(shè)置參數(shù)。

2.4 CAN接口

CAN接口電路如圖5所示，STM32F103系列單片機(jī)自帶CAN網(wǎng)絡(luò)接口，因此，只需要在主控制器與汽車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)之間加一個(gè)總線驅(qū)動(dòng)器，本文選用具有差動(dòng)發(fā)送和差動(dòng)接收功能的TJA1050。該電路將主控制器與車(chē)載網(wǎng)絡(luò)連接，主控制器可以通過(guò)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)獲取汽車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)、鎖車(chē)信息等汽車(chē)狀態(tài)，也可以在緊急情況下向車(chē)身控制模塊發(fā)出命令，切斷燃油泵的供電。

2.5 加速度模塊

加速度模塊電路如圖6所示，ADXL345是美國(guó)亞諾德半導(dǎo)體公司(Analog Devices)生產(chǎn)的一款數(shù)字式三軸加速度計(jì)，具有小巧輕薄、超低功耗、可變量程、高分辨率等特點(diǎn)，其輸出采用I2C和SPI總線。該電路用以檢測(cè)車(chē)身姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，車(chē)主通過(guò)遙控器鎖車(chē)后，主控制讀取汽車(chē)當(dāng)前的車(chē)身姿態(tài)信息作為初始值，當(dāng)車(chē)身發(fā)生振動(dòng)、傾側(cè)、移動(dòng)時(shí)，其三軸的輸出值與該初始值進(jìn)行比較，當(dāng)兩者的差值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，即判定為非法情況。

2.6 電源模塊

電路電路如圖7所示，由汽車(chē)蓄電池提供12V電源電壓，通過(guò)三端穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換成所需的各種電壓。

3 防盜系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主控制器的控制過(guò)程如圖8所示，軟件設(shè)計(jì)的整體思路是，上電后主控制器對(duì)自身參數(shù)及各模塊進(jìn)行初始化配置，通過(guò)CAN接口讀取汽車(chē)自身防盜系統(tǒng)狀態(tài)，當(dāng)汽車(chē)處于鎖車(chē)狀態(tài)時(shí)，讀取并記憶車(chē)身姿態(tài)信息，對(duì)車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)及車(chē)身姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)啟動(dòng)GSM模塊向車(chē)主手機(jī)發(fā)送汽車(chē)狀態(tài)及GPS位置信息，告知車(chē)主及時(shí)采取措施。

本文研究的汽車(chē)防盜系統(tǒng)除了上述模塊和電路外，還應(yīng)包括一個(gè)手機(jī)的上位機(jī)軟件，該上位機(jī)軟件負(fù)責(zé)接收防盜系統(tǒng)主控制器通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的汽車(chē)狀態(tài)信息和GPS定位信息，限于篇幅本文將不作介紹。

4 測(cè)試結(jié)果

該汽車(chē)防盜系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)在車(chē)內(nèi)將車(chē)門(mén)打開(kāi)模擬盜竊環(huán)境，在上位機(jī)中能成功獲取GSP定位信息，預(yù)先設(shè)置的手機(jī)通過(guò)接收汽車(chē)狀態(tài)信息，其GPS定位信息和短信如圖9和圖10所示。

通過(guò)測(cè)試，該防盜系統(tǒng)能夠有效的實(shí)現(xiàn)汽車(chē)狀態(tài)和車(chē)身姿態(tài)監(jiān)測(cè)，在有盜竊情況發(fā)生時(shí)能成功的向車(chē)主手機(jī)發(fā)送汽車(chē)狀態(tài)和GPS定位信息。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出的一種基于GSM模塊的汽車(chē)防盜系統(tǒng)，使車(chē)主能夠?qū)崟r(shí)的了解汽車(chē)狀態(tài)及位置，保證汽車(chē)安全萬(wàn)無(wú)一失，車(chē)主只需要購(gòu)買(mǎi)一張手機(jī)卡，成本非常低廉，具有很高的市場(chǎng)應(yīng)用及推廣價(jià)值。