基于GSMGPS的汽车防盗报警系统的设计本科毕业论文(设计).docx

摘 要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等。因此有必要开发一种新的功能强、价格相对便宜的远程遥控和定位汽车报警器，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。本设计可以分为四个部分：电源部分、传感器部分，GSM收发短信部分和GPS定位部分。震动传感器采用MEC原装震动开关SW-18015P，GSM模块采用华为GTM900-B型号模块，GPS采用瑞士U-blox公司U-blox-NEO模块。本系统可以实现远程报警功能，当开启防盗系统后，一旦震动传感器被触发，系统会向车主手机发送警报信息，如果车辆被盗，车主可以通过手机向车载系统发送短信可以获取丢失车辆的位置信息。本设计成本低，性价比高，但仍有不足之处：只能获取经纬度信息，而不能获取丢失车辆的具体地点位置。关键词： GSM，GPS，定位，短消息AbstractIn order to prevent car theft , car theft have been developed a lot of new technology , a variety of anti-theft devices have been produced and are widely used. Traditional car alarm system exists many problems , such as the role of the short distance , the alarm noise pollution generated by the environment . It is necessary to develop a new powerful , relatively inexpensive remote control and positioning car alarms, relying GSM public network , the use of GSM wireless communication services and short message services , remote monitoring and vehicle positioning to solve the above kinds of problems.This design can be divided into four parts: the power section , the sensor part , GSM text messaging and GPS positioning part part . Using 220V AC power supply , the power supply circuit after each module is converted into the required 5V DC voltage, shock sensor detects whether the vibration signal in real time , GSM module can timely and user mobile communications , played the role of the police , GPS can receive location information , you can easily retrieve the vehicle .This design can achieve remote alarm function, when the alarm system is turned on , once the shock sensor is triggered, the system will send an alert message to the owner of the phone , if the vehicle is stolen , the owner can send text messages can get lost vehicle position information via mobile phone to the car system . The design of low- cost , high cost , but there are still shortcomings : You can only get the latitude and longitude information , and can not get the specific location of the loss of the vehicle.Keywords: GSM, GPS, location, short message目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论21.1 课题研究的背景和意义21.2 国内外研究发展现状21.3 论文研究的主要内容2第2章 课题研究相关技术分析22.1 GSM网络技术22.1.1 GSM数据业务SMS22.1.2 AT指令的格式22.1.3 短消息发送格式详解22.2 定位技术分析22.2.1 定位技术的选择22.2.2 GPS定位系统介绍2第三章系统的总体设计方案及硬件设计23.1 方案的论证及提出23.1.1 汽车防盗系统的性能要求23.1.2 方案的分析23.1.3 总体方案确定23.2 系统的总体设计及构成23.3 电源模块的设计23.4 检测模块的设计23.5 串口传输模块23.6 单片机控制模块23.6.1 STC12C5A60S2单片机介绍23.6.2 单片机最小系统及外围电路23.7 GSM模块部分设计23.8 GPS模块部分设计2第四章系统的软件设计24.1 环境简介24.2 主程序设计24.3 GSM模块程序设计24.3.1 发短信程序设计24.3.2 收短信程序设计24.4 GPS程序设计2第五章程序的调试与测试2结论2参考文献2致谢2附录硬件电路图2IV第1章 绪论汽车的普及为人们的生活带来了方便，但同时也给人们提出了一大难题汽车防盗。目前，防盗报警器产品多样，竞争十分激烈。而目前低端市场上还是以蜂鸣器报警、车钥匙控制防盗报警为主的报警器材，误报率高，容易破解。本文设计的基于GSM汽车防盗报警系统不仅准确率高、安全系数高、价格低廉、而且具有主动预防的优势。1.1 课题研究的背景和意义随着经济的飞速发展，汽车正在迅猛增加,汽车被盗事件也越来越多。为了防范汽车被盗，人们开发了很多汽车防盗新技术，各种防盗装置相继产生并被广泛运用。但是鉴于传统的汽车防盗装置都存在着各种弊端，不能对车辆安全进行全方位的监测，可以考虑通过GPS定位功能对车辆实现全方位实时监控，达到防盗的目的。GPS通过卫星监控中心对车辆进行24小时不间断、高精度的监控服务。防盗系统由控制系统、安装在车辆上的移动GPS终端和GSM通信网络三部分组成。一旦汽车被盗或出现异常，GSM/GPS终端就会向设定的手机发送告警信息，若车辆没有被及时拦截，通过手机和车载终端的通信可以获取车辆当前所处的具体位置，以便将其追回。1.2 国内外研究发展现状20世纪90年代以来，电子信息技术的飞速发展使电子信息技术、传感器技术、数据通讯技术、网络技术、计算机处理技术和控制技术等有效地应用于汽车防盗技术，促进了汽车防盗技术的高度智能化和功能多样化。随着汽车电子技术的发展，汽车防盗设备按其结构与功能可分四大类：机械式防盗器、电子式防盗系统、芯片式防盗系统和基于GSMGPS的网络式防盗系统它们之间各有优劣，但是汽车防盗的发展方向是向智能程度更高的芯片式和网络式发展的。 机械式防盗器机械式防盗装置是比较常见而又古老的装置，它主要是利用简单的机械式原理锁住汽车上的某一机构，使其不能有效发挥应有的作用，以达到防盗的目的。电子式防盗系统 随着电子技术在汽车上的应用，各种电子防盗报警器应运面生。它克服了机械锁能防盗不能报警的缺点，主要靠锁定点火或起动来达到防盗的目的，同时具有声音报警等功能。电子防盗装置设计先进、结构复杂，包括起动控制、遥控车门和报警三部分，主要由防盗控制单元识读线圈、警告灯、汽车钥匙等元件组成。 芯片式防盗系统 目前，在汽车防盗领域位居重点的当属芯片式数码防盗器。它通过锁住汽车马达、电路和油路达到防盗目的，若没有芯片钥匙便无法起动车辆。数字化的密码重码率极低，而且要用密码钥匙接触车上的密码锁才能开锁，杜绝了被扫描的可能。由于特点突出且使用方便，大多数轿车均采用它作为原配防盗器。目前进口的很多高档车及国产大众、广州本田、派力奥等车型己装用原厂的芯片防盗系统芯片式防盗已发展到第四代，除了比电子防盗系统更有效的防盗作用外，它还具有特殊诊断功能。如独特的射频识别技术(RFID)可保证系统在任何情况下都能正确识别驾驶者，当驾驶者接近或远离车辆时可自动识别其身份，打开或关闭车锁。网络式防盗系统网络式防盗系统通过网络实现车门的开关和车辆的起动、截停、定位，及根据车主要求提供远程车况报告等功能目前主要使用的网络有GSM网络和GPS(卫星定位系统)，其中GPS应用最为广泛。GPS主要靠锁定点火或起动发动机达到防盗的目的。采用GPS技术的汽车反劫防盗系统由安装在指挥中心的中央控制系统、安装在车辆上的移动GPS终端及GSM通信网络组成，接受全球定位卫星发出的定位信息，计算移动目标的经纬度、速度和方向，并利用GSM网络的短信息平台作为通信媒介实现定位信息的传输，具有传统GPS通讯方案无法比拟的优势。一旦汽车被盗或出现异常，指挥中心可立即通过GPS接收终端设备信号，确定汽车实时地理位置和多方面信息，配合各方面力量及网络优势追回汽车，同时能熄灭发动机，使汽车不能行驶。网络式防盗突破了距离的限制，覆盖范围广，可用于被盗汽车的追踪侦查，可全天候应用，破案速度快，监测定位精度高。GPS防盗技术可以说是一场技术革命，它一改传统防盗器的被动、孤立无助的被动式服务，能为车主提供全方位的主动式服务，是目前其他类型汽车防盗系统所不能比拟的。1.3 论文研究的主要内容本设计是依托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配置有GSM模块，车主可用手机，控制该系统，手机控制的所有命令以短消息方式发送，装在车上的装置，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、防盗报警 、汽车定位。本文内容安排如下：第一章:说明本设计的提出及意义，介绍国内外的研究状况及预期目标。第二章:课题研究相关技术分析。 第三章:系统的硬件设计，详细阐述本系统的各个硬件模块的设计。第四章:系统的软件设计，即系统运行的软件流程图和系统程序的设计。第五章:程序的调试与测试。最后是本设计的结论以及总结。第2章 课题研究相关技术分析2.1 GSM网络技术GSM网络既全球移动通信系统，其英文缩写为：Global System for Mobile Communications，它是欧洲电信协会在1982年制定的国际标准化的技术体制，它也是数字蜂窝系统的基础。（Digital Cellular System 1800）1982年，北欧提议成立了一个移动特别小组（Group Special Mobile）,简称GSM，用它来制定900MHz频段的公共电信业务的标准。1990年GSM 900的规范完成，在1991年欧洲开通了第一个系统，所以GSM更名为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile Communications），自此移动通信跨入了第二代的数字移动通信系统。同一年，GSM又完成了1800MHz频段的公共电信业务的规范制定，名称为DCS1800系统。这个系统与GSM900具有相同的功能特性，所以这两个系统可统称为GSM系统2。 GSM/DCS包含于各个移动单元之中的语音传输、信息处理设施等在内的其他设施。而GSM900和DCS1800就是我们最常见的双频网络，它们都为GSM标准。它们的功能相同，但是频率不同，我国早起使用的是GSM900，随着通信网络的不断发展，我国引进了DCS1800，并且采用了以GSM900网络为基础，DCS1800网络为补充的组成方式，构建了GSM900/DCS1800的双频网，手机用户可自动切换最佳信道进行通话，使接通率达到最高。GSM系统含有以下特点：（1）GSM可以提供多种服务，包括语音业务和一些数据业务；（2）GSM系统还有容量大、通话质量较好、有短消息和电子信箱等功能。（3）GSM有比较好的保密功能，可以对移动识别码加密、用户数据加密等。（4）GSM覆盖范围广，具有越区切换和漫游等功能，还可以实现国际漫游，加大了其有效覆盖范围。本设计用的GSM模块是华为公司的GTM900-B，华为GTM900-B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。GTM900-A模块代表支持PPP协议的模块，主要兼容西门子TC35模块。GTM900-B模块在GTM900-A模块的基础上增加了数据传送的AT命令，适用于小数据量传送的场合，用户无需实现PPP协议也可实现数据传输功能同时，GTM900无线模块也适合在GT800的网络下运行。它提供组呼、广播、私密呼叫、优先级呼叫等丰富的集群功能，是GT800 各类终端的核心解决方案，对外产品名称GTM900-B。GTM900-B 模块支持EGSM900/GSM1800频段GTM900-B物理外形如图2-1所示：图2-1 GTM900-B物理外形图产品应用：GTM900-A/B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。在应用中，对于GTM900-A/B输出的信号，如果外部驱动器件采用2.85V(0.1)器件，则可直接与外部连接。如果输入信号超过GTM900-A/B输入信号的幅度范围，这时需要对输入信号进行电平调整。目前GTM900-A/B模块输出的信号是TTL 2.850.1伏接口，与RS-232连接时，需要进行电平转换，由于客户使用的电平转换芯片不一致，相关参考设计电路均可以从网络或芯片资料上获取，同时，需要关注RTS，CTS的上下拉处理，与具体电路的设计有一定关系。在串口电平转换设计过程中，建议电平转换芯片的供电电压与我们串口的接口电平2.85V(0.1)基本一致，避免导致将模块的串口输入拉高，从而影响模块内部的工作稳定；串口信号的电平，请注意保持在2.850.15伏范围内最佳。2.1.1 GSM数据业务SMSSMS既是短信服务的简称，其英文缩写为（Short Message Service）。SMS是GSM移动通信技术给出的一种基本数据业务。SMS运用无线控制信道进行传输信息，经过短消息业务中心完成的存储和前转，实现了用手机发送和接受有限长度的文字信息的功能。而一条短信息最多可以含有160个英文字母或者是70个中文汉字。而SMS发展的历史上，第一条短消息是1992年在英国通过Vodafone公司的GSM网络在一台PC机发送到一部手机上的。SMS属于GSM前期阶段的标准，现在SMS已经集成到很多种的网络标准当中，比如：GSM、CDMA和TDMA以及PHS等等移动网络都是支持SMS业务的，这使得SMS成为了一项普及率很大的移动数据业务。短消息可以按照实现的方式划分为小区广播短消息CBS和点到点短消息SMS。而我们最常说到的短消息业务就是点到点的短信息。 对于点到点短消息业务中，短消息可以完成从一个移动平台传送到另外一个移动平台，短消息业务中心（SMSC）保存这些短消息信息。并且还可以在传递的同时发消息。每一个GSM网络一定要支持一个或者多个SMSC来对消息进行分类和确定它的路由。点对点短消息与小区广播短消息的不同之处就是它们的实现方式不同。而点对点的短消息是GSM其实标准定义的业务，它是通过信道传递的，在没有业务信道呼叫时使用独立专用控制信道SDCCH，其英文缩写为（Stand-alone Dedicated Control Channel）。当有业务信道呼叫时使用满伴随控制信道SACCH，其英文缩写为（Slow Associated Control Channel）。因为短信息的传递使用信令信道，所以数据速率是很有限的。点对点短消息是一项很基本的电信业务，它也可以作为信息数据传送的载体，比如信息点播服务，远程数据采集等3。点到点的短信业务就是通过移动台发起的短信业务（MO）和移动台的终止短信息业务（MT）把一条短消息从一个移动平台发送到制定的目的地址的业务，但是被发送的信息经过编码后消息长度不超过140个字节，短消息通过短消息中心的存储和转发来完成短消息的收发的，而其中的短信中心是独立于GSM网络的一种业务系统，它的主要功能是：提交、存储、转发短消息、以及完成与公共电话交换网（PSTV）、因特网等网络的互通，以达到实现来自其他短消息实体SME（Short Message Entity）。对于小区广播短消息业务而言，是指通过发送短消息的基站对指定的区域中所有的短消息用户发送短消息业务，本业务把发送的短消息编码后，将短消息的长度增加为每页含有82个字节，并且最多只能发送15页之多的信息。小区广播短消息业务是把消息传送给该小区内的移动平台，比如常见的路况、天气预报、股市行情等消息。2.1.2 AT指令的格式本设计中的GSM模块包括移动设备ME（Mobile Equipment）、移动台MS（Mobile Station）、终端适配器TA（Terminal Adapter）、数据通信设备DCE（Data Communication Equipment）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（Terminal Equipment）、数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）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。因为AT指令是作为一个接口标准，所以它的命令和返回的值和格式都是固定的，总体上说AT指令有四种形式：(1)“AT+Cxxx=?”为测试命令(Test Command)，执行此种命令将返回此命令所支持的参数及参数范围；(2)“AT+Cxxx?”为读命令(Read Command)，执行此种命令将返回此命令当前的参数值；(3)“AT+Cxxx=”为写命令(Write Command)，执行此种命令将设置此命令的参数值；(4)“AT+Cxxx”为无参数的执行命令(Execution Command)GSM引擎模块提供的命令接口符合GSM0705和GSM0707规范。GSM0707中定义的AT Command接口，提供了一种移动平台与数据终端设备之间的通用接口；GSM0705对短消息作了详细的规定，在短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串口发送指示消息， 数据终端设备可以向GSM 模块发送各种命令。与SMS有关的GSM AT指令如表l所示。表一本系统中用到的AT指令如下：发送：AT+CMGF=0/设置短消息发送格式(1-文本模式; 0-PDU模式)回答：OK发送：AT+CMGS=“13845063976”。/ 设定目标电话号码回答：发送：0001030D91683108480646F932080A67094EBA-52A88F66FF01/PDU数据包回答：+CMGS：，2.1.3 短消息发送格式详解短消息的发送方式取决于网络中SMSC能支持的接口。ETSI(EuropeanTelecommunications Standards Institute欧洲通信技术标准委员会)制定的短消息发送协议定义了三个接口协议：块模式、文本模式和PDU模式，用于移动台和终端设备之间通过异步接口传送短消息数据，本文采用PDU模式和文本模式。目前， 发送短消息常用Text和PDU(Protocol Data Unit)模式。使用Text模式收发短信代码简单，容易实现，但最大的缺点是不能收发中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。PDU模式收发短信可以使用三种编码：7-bit（UTF-7）、8-bit（UTF-8）和16-bit（UTF-16）编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符，8- bit编码通常用于发送数据消息，16-bit编码用于发送Unicode字符，编码类型在PDU数据包中指定。下面举例说明PDU格式的组成。例如要把“有人动车！”五个字发送到13808460649，则PDU数据为：0001030D91683108480646F932080A67094EBA52A88F-66FF01(1) 00表示省略短信中心号码；(2) 01表示文件头字节；(3) 03表示信息类型(TP-Message-Reference)；(4) 0D表示被叫号码长度；(5) 91表示被叫号码类型；(6) 683108480646F9表示被叫号码，经过了位移处理；(7) 32表示协议标识TP-PID；(8) 08表示数据编码方案TP-DCS，因为要发送UNICODE内码，所以使用USC2(16bit)编 码；(9) 0A表示用户数据长度TP-UDL(以8位码为单位(octet)；(10) 67094EBA52A88F66FF01表示用户数据。由于在GSM 标准中，中文编码采用Unicode编码，而不是目前国内常用的GB-2312编码，所以只要将十进制的Unicode编码转化为十六进制即可，也可以由 GB-2312编码通过换算得来。例如“您好”二字的十进制Unicode码分别为24744和22909，转化为十六进制为60A8和597D。Unicode(Universal Muitiple-Octet Coded Character Set，万国码、统一码)是一种字符编码方法，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求Unicode可以简称为UCS(Universal Character Set)，UCS有两种格式：UCS-2和UCS-4顾名思义，UCS2就是用两个字节编码，UCS-4就是用4个字节(实际上只用了31位，最高位必须为0)编码。Unicode(UCS)是一个字符集，规定了怎么用多个字节表示各种文字，可以看作为内码。而UTF(UCS Transformation Format)是一种编码方式，它的出现是因为Unicode不适宜在某些场合直接传输和处理。怎样传输Unicode码，是由UTF规范规定的，上文所述的UTF-7、UTF-8、UTF-16都是常见的UTF规范。2.2 定位技术分析2.2.1 定位技术的选择目前可以应用在车辆监控系统的定位技术有很多，例如全球定位系统GPS技术、全球轨道卫星导航系统GLONASS技术、GSM手机定位技术等。其中GPS定位技术在车辆监控系统中应用最为广泛。GPS技术的定位精度完全满足了车辆监控系统的要求。GPS接收机与GLONASS接收机相比，种类繁多，价格相对便宜，便于选择适合系统需求的接收机。从可实现性、精度、成本等方面考虑，系统选择了GPS定位技术。2.2.2 GPS定位系统介绍GPS是英文Navigation Satellite Timing and RangingGlobal Positioning System的字头缩写词NAVSTARGPS的简称。它的含义是，利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。现在国际上已经公认：将这一全球定位系统简称为GPS。GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。要实现以上所有功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素。1 GPS卫星系统组成GPS系统包括三大部分：空间部分GPS卫星星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS信号接收机。三者有各自独立的功能和作用，但又是有机地配合而缺一不可的整体系统。2 GPS定位基本原理GPS定位的方法很多，常见的有伪距定位法、多普勒定位法、载波相位定位法等。后面两种定位方法虽然精度比高，但是其成本造价要高很多，所以，在导航型GPS接收机中，多采用伪距定位法。GPS伪距定位的基本定位原理是：卫星不问断的发送自身的星历参数和时间信息。GPS接收机通过接收观测范围内的几个卫星，可以得到几个关于伪距的方程，将这几个方程结合所接受的卫星星历数据，经过处理以及计算，可以求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。GPS伪距定位原理如图2-2所示。图2-2 伪距定位原理 接收机时钟偏差是接收机的时间偏差，对于每颗卫星都是相同的，所以，可以从下面四个方程中计算出接收机的位置和时钟偏差：其中，是卫星的已知位置，是GPS接收机时钟偏差项，卫星时钟偏差项dt可以从广播导航信息(卫星星历)由接收机计算出.GPS伪距定位技术在导航和动态定位应用领域中，主要有两种方式：单点定位和差分定位。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定待定点在地心坐标中的绝对位置。它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。差分定位是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。 本设计所用GPS模块主要用于接收 GPS 卫星所发送的信号。GPS 模块的种类很多，但是其 GPS接收机的内部结构大同小异。GPS 接收机由三部分组成：射频前端模块、信号处理模块以及应用处理模块，GPS 接收机的基本结构如下图 2-3 所示。三个模块在 GPS 接收机中都有各自的工作特点，这也是 GPS 接收机分割功能模块的主要方面. 射频前端模块包括：GPS 天线、前置放大器、下变频滤波放大电路、频率合成器、自动增益控制、基准频率器以及 A/D 转换器。其作用就是抑制干扰、提高信噪比。信号处理模块包括多通道相关器，其作用是对 GPS 信号进行采集接收以及解调等，对 GPS 发送的信号数据进行提取解读。应用处理模块包括：存储器、处理器以及数据 I/O 端口、显示控制和其他外设，主要作用就是控制多通道相关器以及通过对信号处理模块传输的信号数据进行深入的处理，最终得出用户所需要的 GPS 信息数据。图2-3 接收机的基本结构GPS模块实物图如图2-4：图2-4 GPS模块和天线实物图第三章系统的总体设计方案及硬件设计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。面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。下面本文将提出系统硬件具体的整体设计方案，并对与之相关的各种外围具体电路图进行详细分析和设计，给出硬件设计方案和电路原理图。3.1 方案的论证及提出3.1.1 汽车防盗系统的性能要求(1) 实时性作为汽车防盗系统，应能及时获取车辆状态信息数据，并进行分析处理，当用户或监控中心需要对防盗系统进行远程控制时，要求控制命令能及时被系统接收和处理。(2) 可靠性汽车防盗系统要求系统能够长时间可靠稳定的工作。这就要求整个系统的软硬件稳定运行，不能出现硬、软件故障等情况。(3) 实用性作为一个实用的系统，不仅要从技术性能角度考虑，也要从实用角度考虑。一方面要求建设资金投入少、运营成本低；另一方面要求整个操作系统操作简单、维护方便，利于用户使用。(4) 可扩展性可扩展性也是对该系统的一个重要性能要求。系统的软件结构要采用模块化设计方案，强化各个模块之间的接口关系，便于系统的灵活扩展。3.1.2 方案的分析目前针对于汽车防盗已有好几种方法：(1) 电子防盗报警器 这类装置是利用无线遥控系统，控制车门开启，在车辆受到侵犯时一般会发出声光报警讯号，吓阻盗车者。也有带有点火线路控制或燃油供电线路控制的系统（即通常说的断油断电）。这类产品目前销量较大。优点： 安装比较简单，一般汽车用品商店、汽车装饰美容店都可以安装； 投放市场时间长，已被大多数车主接受； 价格相对便宜。缺点：其核心功能是继电器系统，易被盗车者破坏失去作用。要破坏此类防盗系统，偷车一般用暴力钥匙打开车门，时间不过10秒钟左右。再剪掉锁油路或电路的连接线，重新搭配连接甚至触碰一下就可开走汽车。也可以拔掉保险或剪断电源线就将该系统轻易破坏甚至只要拔掉电源线的保险片防盗器就被破解不起作用了。(2) 点火钥匙带电子密码芯片型目前出厂原配的汽车防盗系统都是点火钥匙附带电子密码芯片防盗系统，这种系统的防盗原理是用点火钥匙启动汽车时，其密码芯片会发出一组密码，该密码必须与控制汽车发动机电脑芯片中的密码相吻合，汽车才能被开动。但是由于点火钥匙上带的电子密码是固定的，因此存在许多弊病： 这种带电子密码的点火钥匙可以被专用仪器复制(拷贝)，整个复制过程不到3分钟。当你把车子借给他人时，钥匙就有被偷偷复制的可能。 这种防盗系统有专门的检修接口，利用电脑诊断仪可以直接从检修接口中提取到防盗密码，也就能达到解码的目的。 这种带电子密码的点火钥匙要更换密码，或增配钥匙都得到指定的汽车维修站进行。如果维修站里有人内外勾结，钥匙多配了，那么你的车子就岌岌可危了。 小偷只要盯上你的车子，并跟踪你的行踪，择时偷走你的电子钥匙，并在你未发觉之前把车子开走。(3) 指纹防盗锁利用人体指纹所携带的大量信息，以及每个人的指纹的重合率几乎为零的特性，在该系统中事先存放车主指纹的信息，通过指纹的比对核实身份后才能启动汽车，即便盗车贼将汽车钥匙全部偷走也束手无策。缺点：是光学指纹识别系统、压感指纹识别系统识别成功率低(有可能通过做出与车主同样指纹纹路的假手指开门)，同时光学的指纹识别既是是盗车者使用死体指纹（即单一的车主指纹图像）也可能开锁。同时启动汽车之前需识别时间长，通常23秒钟。光学指纹识别采集适应的温度是零下10度左右到零上60度,同时对脏手指、湿手指、干手指识别率很低。电容（压感）指纹采集头适合的温度在零下8度到零上55度左右。同时脏手指、湿手指识别率很低。而且夏天在室外如果安装了指纹采集头，在指纹采集头的位置温度能达到70度，以上产品均很难正常使用，属于未达到汽车工业级的产品。(4) 网络式汽车防盗GPS全球定位系统的发展，使得GPS定位技术广泛的应用到车辆的定位和导航系统中。而随着移动通信技术的迅猛发展，利用移动通信技术实现远程控制有着越来越广阔的理论和实践方面的研究价值，基于GSM手机模块的车载防盗系统就是充分利用了移动通信技术，它区别于一般报警系统的最大优点在于它能实现实时双向通信和不受地域范围方面的限制。这种车载防盗系统具有一般防盗系统的普通功能又具有GPS的定位功能，还能利用GSM网络及时安全控制等特点，是一种值得广泛应用的车辆防盗系统，具有广阔的市场前景。3.1.3 总体方案确定基于GPS技术和GSM网络的汽车防盗系统，已成为汽车防盗领的研究热点。基于GPS技术和GSM网络的汽车防盗系统,以其高度的智能化，先进的监控技术，依托监控中心进行对汽车的定位及报基警,在经济发达的大中城市已被广泛采用。然而在中小城市，廉价、可靠的汽车防盗系统却有待开发。采用GPSGSM技术开发汽车防盗系统。系统利用GPS定位技术获得车辆的位置，判断车辆是否移动，并可通过GSM网络，将车辆位置信息发送给用户。用户可以通过GSM网络对系统的工作状态进行设置。系统内部的控制是通过单片机完成的，其接收GPS数据和来自用户的命令，在分析后给出相应的处理。本设计采用GPS技术和GSM网络，设计一种较为廉价、更加可靠的汽车防盗系统。该系统能在汽车被盗走或者破坏的情况下，将相关信息发送到车主预先设定的手机等通信设备，以实现对汽车状况的了解和跟踪。3.2 系统的总体设计及构成本系统是通过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，作为GPS用户主要部件的GPS接收机，用来接收处理GPS卫星送来的卫星位置信息，通过手机短信把车辆所处的经度和纬度信息发送给指定的手机。主控装置采用单片机的控制，功能由软件编程实现；手机根据设计的要求，确定设计的总体方案如图3-1所示:GSM网络STC12C5A60S2 （控制部分）振动传感器通讯部分（GSM模块）GPS模块（定位部分）电源电路（所有模块5V直流供电）图3-1 系统总体方案图在进行硬件电路的设计的时候，本文是采用模块化思想将硬件电路分为几大功能模块，然后用较为简单的电路来实现各个模块的功能。在设计硬件电路时，可以把它分为如下几个模块：1.电源模块：采用稳压电源电路，通过稳压管7805，持续产生稳定的+5V电压；2.检测模块：包括震动传感器，实时检测有无震动感应，及时传输数据；3.电平转换模块：要想实现单片机与GSM模块之间的通信，必须用MAX232电平转换芯片将TTL电平转换为RS-232串口所需的电平；4.控制部分：系统通过STC12C5A60S2单片机作为控制器，接收和处理GPS接收到的信号，并且把接收到的信息发送给GSM模块，最后通过GSM网络发给用户的手机。5.GSM模块：本模块主要采用GSM短信报警模块，以便车辆情况危险时及时采取相应措施6.GPS模块：作为GPS用户主要部件的GPS接收机，用来接收处理GPS卫星送来的卫星 位置信息。3.3 电源模块的设计考虑到本设计系统各个模块的供电需求都是5V直流电压，故将采用常见的220V交流电，通过变压器降到9V，再通过整流电路和滤波电容，最后通过三端稳压集成芯片7805，得到5V直流电压给系统供电。电源系统电路设计如图3-2所示。图3-2 电源电路3.4 检测模块的设计检测部分用的是震动传感器模块，本设计所用模块具有以下特点：1、模块采用-18015P震动传感器；2、比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA3、工作电压3.3V-5V；4、输出形式 ：数字开关量输出（0和1）；5、设有固定螺栓孔，方便安装；6、小板PCB尺寸：3.2cm x 1.4cm；7、使用宽电压LM393比较器。模块电路图如图3-3所示，实物图如图3-4所示。图3-3 震动传感器模块电路图图3-4 震动传感器实物图3.5 串口传输模块本设计单片机需接收从PC上位机发送过来的数据，并且向GSM模块发送信息及指令，RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态不同。为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。因此在接收过程中需要把RS-232C电平转换为TTL电平，本设计用MAX232芯片进行转换，其芯片是Maxim公司生产的低功耗、单电源、双RS-232发送接收器，可实现TTL到EIA的双向电平转换。MAX232芯片封装如图3-5所示，接口电路图如图3-6所示。图3-5MAX232芯片封装图3-6MAX232接口电路图3.6 单片机控制模块根据设计要求，选用宏晶科技STC12C5A60S2单片机，这款单片机采用了增强型8051内核，片内集成了60KB程序Flash、1KB数据Flash（EEPROM）、1280字节RAM、2个16位定时器、44根I/O口线、2个全双工异步串行口（UART）、高速同步通信端口（SPI）、8通道10位ADC、2通道PWM/可编程计数器阵列/捕获/比较单元（PWM/PCA/CCU）、MAX810专用复位电路和硬件看门狗等资源。3.6.1 STC12C5A60S2单片机介绍1.主要功能特性及芯片图高速：1个时钟机器周期，增强型8051内核，速度比普通8051快812倍宽电压：5.53.3V，2.23.6V增加第二复位功能脚（高可靠复位，可调整复位门槛电压，频率12MHz 时，无需此功能）增加外部掉电检测电路,可在掉电时,及时将数据保存进EEPROM,正常工作时无需操作EEPROM低功耗设计：空闲模式，（可由任意一个中断唤醒）低功耗设计：掉电模式（可由外部中断唤醒），可支持下降沿/ 上升沿和远程唤醒工作频率：035MHz，相当于普通8051：0420MHz时钟：外部晶体或内部RC振荡器可选，在ISP下载编程用户程序时设置 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字节片内Flash程序存储器，擦写次数10 万次以上 1280字节片内RAM数据存储器 芯片内EEPROM功能,擦写次数10万次以上 ISP / IAP，在系统可编程/在应用可编程,无需编程器/仿真器 8 通道,10位高速ADC，速度可达25万次/秒,2路PWM还可当2路D/A使用 2通道捕获/比较单元（PWM/PCA/CCP）， 4 个16位定时器，兼容普通8051的定时器T0/T1，2 路PCA实现2个定时器可编程时钟输出功能，T0在P3.4输出时钟，T1在P3.5输出时钟,BRT在P1.0 输出时钟硬件看门狗（W D T ）高速SPI串行通信端口全双工异步串行口(UART),兼容普通8051的串口先进的指令集结构，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令通用I/O口（36/40/44 个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过100mA图3-7 STC12C5A60S2管脚图.引脚功能说明P0.0 P0.7 P0 : P0口既可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线A0A7，数据线的D0D7。P1.0/ADC0/CLKOUT2 标准I/O口 PORT10 、ADC 输入通道-0 、独立波特率发生器的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO2位/BRTCLKO将该管脚配置为CLKOUT2 。P1.1/ADC1 标准I/O口PORT11 、ADC 输入通道-1.P1.2/ADC2/ECI/RxD2 PORT12 、ADC 输入通道-2、PCA计数器的外部脉冲输入脚、第二串口数据接收端P1.3/ADC3/CCP0/TxD2 标准I/O口 PORT13 、ADC 输入通道-3 、外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出、第二串口数据发送端P1.4/ADC4/CCP1/SS 标准I/O口 PORT14 、ADC 输入通道-4 、外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用）、高速脉冲输出及脉宽调制输出、SPI同步串行接口的从机选择信号P1.5/ADC5/MOSI 标准I/O口 PORT15 、ADC 输入通道-5 、SPI同步串行接口的主出从入(主器件的输出和从器件的输入) P1.6/ADC6/MISO 标准I/O口 PORT16 、ADC 输入通道-6 、SPI同步串行接口的主入从出(主器件的输入和从器件的输出) P1.7/ADC7/SCLK 标准I/O口 PORT17、ADC 输入通道-7 、SPI同步串行接口的时钟信号P2.0 P2.7 Port2: P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用(A8 A15)。当P2口作为输入/输出口时，P2是一个8位准双向口。P3.0/RxD 串口1数据接收端P3.1/TxD 串口1数据发送端P3.2/INT0 外部中断0,下降沿中断或低电平中断P3.3/INT1 外部中断1,下降沿中断或低电平中断P3.4/T0/INT/CLKOUT0 定时器/计数器0的外部输入 定时器0下降沿中断 定时器/计数器0的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO0位/T1CLKO将该管脚配置为CLKOUT0P3.5/T1/INT/CLKOUT1 定时器/计数器1的外部输入 定时器1下降沿中断 定时器/计数器1的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO1位/T1CLKO将该管脚配置为CLKOUT1P3.6/WR 外部数据存储器写脉冲P3.7/RD 外部数据存储器读脉冲P4.4/NA 标准I/O口 PORT44 P4.5/ALE 地址锁存允许P4.6/EX_LVD/RST2 外部低压检测中断/比较器 、第二复位功能脚P4.7/RST 复位脚XTAL1 内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端XTAL2 内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出。VCC 电源正极GND 电源负极，接地3.6.2 单片机最小系统及外围电路外围电路设计1、电源电路：向单片机供电。本设计所采用的单片机的工作电压范围：4.0V5.5V， 所以通常给单片机外接5V直流电源。连接方式为VCC(40脚）：接电源+5V端VSS(20脚）：接电源地端；2、时钟电路：单片机工作的时间基准，决定单片机工作速度。时钟电路就是振荡电路，向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。单片机时钟频率范围：0-33MHz；3、复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程，单片机接通电源时产生复位信号，完成单片机启动，确定单片机起始工作状态。手动按键产生复位信号，完成单片机启动，确定单片机的初始状态。通常在单片机工作出现混乱或“死机”时，使用手动复位可实现单片机“重启”。单片机最小系统电路如图3-8所示。图3-8 单片机最小系统电路3.7 GSM模块部分设计GSM模块负责在车载终端和监控用户之间传递信息。目前，GSM模块依然在广泛的工业应用领域使用，在更行各业都能看到GSM模块应用的产品。例如，在车载监控领域，使用GSM模块将车辆行驶的GPS数据传输回车辆管理中心；在电力、水务系统，通过GSM模块实现了远程智能抄表，可以实时监控用户的用电和用水量；在测绘行业，为很多偏僻的测绘点安装了GSM模块实现了实时的监控，不必再人工收集数据;在家庭，可以安装无线报警系统，一旦发生火情或盗窃行为，可以立即通知户主和报警；在国外，很多老人小孩带了个人跟踪器，防止老人和小孩走失或意外发生，里面也是集成了GSM模块。可以说，随着GSM的网络建设的完善，GSM模块的应用范围也越来越广。本设计采用的是华为的GTM900-B型号的GSM模块，模块很方便的引出了RX、TX串口，可以直接与单片机对应的RX、TX相连接，这样模块和单片机之间就可以正常通信了。GTM900的信号连接器是一个40 Pin的FPC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。GTM900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Murata公司提供的，器件编码是MM9329-2700 。GTM900-B电路原理如图3-9所示。图3-9 GTM900-B原理图GSM模块实物接口如图3-10所示：图3-10 实物接口图3.8 GPS模块部分设计 本设计采用瑞士 U-blox 公司GPS模块，瑞士 U-blox 公司是世界著名 GPS 芯片厂商之一，目前已是全球定位芯片厂商中继美国Sirf 之后的第二大生产设计商，其产品系列齐全、功能完备，其设计出品的导航芯片和模块体积小、功耗低、灵敏度高、信号捕获速度快，其产品除支持标NMEA Protocol 可与行业标准兼容外，还额外提供该公司自定义通信协议 UBX Protocol, UBX Protocol 可为用户提供较标准 NMEA Protocol 更全面更细致的信息，使用户可以更多地拓展应用空间以便获得更精确更快速的定位。LEA-6 是第6代定位引擎 U-blox 6 产品，这个预留有 GALILEO 功能的 GPS 定位引擎，接收 GPS L1 C/A 码信息，具有 50 个通道（32 通道高性能捕获引擎和超高精度 18 通道跟踪引擎）、一百多万个相关器，捕获性能小于 1 秒(TTFF)，SuperSense 技术令其捕获跟踪灵敏度可达到-160dBm, 具备 KickStart 功能可实现微弱信号加速启动，抗干扰能力强，定位更新速率达到 4Hz，定位精确度为 2.5CEP。 该芯片内部包含射频前端和基带处理部分（内含 ARM7 CPU），集成有 LDO 和 LNA，无需外接 Flash EPROM，支持标准晶体振荡器和温度补偿晶体振荡器，并可对 Flash EPROM 进行固件升级。Ublox-NEO模块外围电路原理如图3-11所示。图3-11 Ublox-NEO模块外围电路图GPS实物对应接口如图3-12：图3-12 GPS实物接口图第四章系统的软件设计4.1 环境简介Keil C51 Vision2集成开发环境是Keil Software，Inc/Keil Elektronik GmbH开发的基于80C51内核的微处理器软件开发平台，内嵌多种符合当前工业标准的开发工具，可以完成从工程建立到管理、编译、链接、目标代码的生成、软件仿真、硬件仿真等完整的开发流程尤其是C编译工具在产生代码的准确性和效率