基于单片机汽车防盗报警系统设计与实现

出处：aihe 发布于：2012-05-30 11:02:32

　　摘要：介绍了一种新型的汽车防盗报警系统，以单片机为主控制模块，采用防震传感器以采集外部震动信号，利用声光报警模块发出声光报警，采用移动电话GSM拨打车主电话或给车主发短信，使用无线遥控模块可实现远程遥控开启与关闭系统。试验表明该系统可以实现在0~70m开阔空地的远程准确的开启与关闭报警功能。

　　据了解，2009年国内汽车防盗系统产量达3 000万套以上。在市场销售方面，国内市场销量以每年20%~30%的增长幅度上升，据预测，2011年市场需求总量超过1120万套；汽车防盗系统的另一主要销售渠道是出口，2010年的出口量达到1 600万套，而且未来汽车市场的进一步发展，将为汽车防盗器市场带来成倍的增长空间。常用的汽车防盗系统按其结构可分为4大类：机械式防盗系统、电子式防盗系统、芯片式防盗系统和网络式防盗系统。其存在的主要问题有机械式防盗器难抵挡住铁撬、钢锯、强力剪等重型工具的盗窃；电子防盗报警装置利用电子技术，它克服了机械式防盗装置不能报警的缺点，但是容易产生误报；网络式防盗系统费用较高。文中介绍了一种基于单片机的汽车防盗报警系统，采用两个STC89C52单片机作为控制，实现声光报警的同时，通过GSM模块拨打车主电话或通过短信方式通知车主。

　　1 系统结构和工作原理

　　系统结构框图如图1所示，主要由两个单片机控制模块、震动传感器模块、声光报警模块、遥控摸块、GSM,模块、无线发射与接收模块组成。其工作原理为车主启动防盗模式后，信号采集系统中的传感器检测模块便处于工作状态，传感器放置在4个车门和车前后盖6个位置，一旦检测到相应的外界干扰信号，防盗系统便被触发。单片机控制模块进行综合判断后，一方面发出报警声阻吓盗车者；另一方面利用GSM移动通讯网络将短信发送至车主的手机，告知车辆遭受外部侵入或盗窃。同时，查找被盗的汽车并通过GSM移动通讯网络对车载通讯装置的讯号进行基站搜索，以确定车辆的位置。采用51系列单片机作为主控单元，并且能够通过传感器把模拟信号通过A/D信号转换为数字信号。单片机主控制模块检测到低电平信号时，启动声光报警电路和GSM报警，声光报警电路由高亮LED和扬声器组成，GSM模块采用西门子TC35I,GSM模块向车主发送短信或者打电话报警。

图1 汽车防盗系统结构框图

　　2 系统硬件设计

　　2. 1 主机控制模块

　　主控制模块由按键与上电复位电路、晶振电路组成。其连接如图2所示，主机控制模块负责处理传感器信号、声光报警，SPI接收发射模块的数据包和TC35IGSM模块串口通信报警。

图2 主机控制模块

　　2.2 震动传感器模块

　　震动传感器模块的电路如图3所示，其工作原理为当震动传感器受到外界震动干扰时，接触片S2则变为接触状态，使得比较器U3A的输出端1得到低电平，输出一个低电平信号给单片机的P3.0口，单片机得到信号后便进行相应的处理。

图3 震动传感器模块

　　2.3 声光报警模块

　　声光报警模块的电路如图4所示，其工作过程由单片机的输出口P1.6输出连续40 s的高平信号经过ULN2003反相器后输出低电平驱动蜂鸣器同时发光二极管开始闪烁。

图4 声光报警模块

　　2.4 遥控模块

　　遥控模块的电路主要单片机电路和无线发射模块组成，其遥控流程如图5所示。主要控制输入口为单片机的P3.2与P3.3口，在程序中分别设置其值为"1"和"2",当报警器受到外界不良干扰发出警报时，主人可通过该遥控器远程按下按键K2,相当于向P3.2口输入一个低电平，通过SPI串行接口传送给单片机得到一个中断程序，进而向无线模块输送值"1",当报警器上的无线接收模块得到"1"时，便将其输送给报警器上的单片机处理，单片机得到中断信号则停止报警。同理，当按下K3按键时，报警器上的无线模块得到数据并传给单片机执行，其功能设定为防范系统关闭。

图5 遥控电路流程图

　　2.5 GSM报警模块

　　当震动传感器检测到低电平后，单片机通过串口通信电路TXD和RXD接口TTL电平与单片机进行串口线通信，同时发送AT指令实现单片机与GSM模块的通信，这样就可以发送短信或打电话到用户主，实现汽车的防盗报警。TC35I是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块自带RS232通讯接口，可以方便地与PC机、单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务（Short Message Service）和传真。TC35I模块的工作电压为3.3~5.5 V,可以工作在900 MHz和1 800 MHz两个频段，所在频段功耗分别为2 W（900 M）和1 W（1800 M）。模块有丰富的AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4 k,4.8 k,9.6 k的非透明模式。

　　3 系统软件设计

　　系统软件设计采用模块化设计，由主程序、初始化子程序、中断服务与定时器T1设量程序、NRF2401遥控发射程序、GSM拨打电话程序和停止报警程序等模块组成。

　　3.1 主程序

　　主程序流程图如图6所示。先进行硬件的初始化，让硬件处于就绪工作状态，nrf24110无线接收模块配置为接收模式，初始化后，电源处于低功耗节能状态，当系统检测到震动传感器信号后，启动声光报警或GSM拨打电话报警，这是两种报警方式，可以按下功能键进行切换。

图6 主程序流程图

　　3.2 初始化程序

　　初始化程序如图7所示。首先初始化串口，包括选择串口工作方式和波特率的设定。初始化单片机IO电平，配置NRF2401为接收模式，初始化GSM手机模块，使GSM处于待机状态，打开总中断，打开外部中断。

图7 初始化程序流程图

　　3.3 外部中断INT0服务程序与定时器T0程序

　　外部中断INT0服务程序与定时器T0程序如图8所示。外部中断INT0服务程序，主要检测振动传感器的电平信号，进入中断服务程序后要关闭总中断和外部INT0中断，若检测到低电平，则启动定时器T0,T0的工作方式为16位计数，定时1秒，定时1秒主要用于LED灯在1秒间隔内闪烁和蜂鸣器的报警。

图8 外部中断INT0服务程序与定时器T0程序流程图

　　3.4 NRF2401遥控发射程序

　　NRF2401遥控发射程序如图9所示，NRF2401配置为发送模式，当有按键按下时，NRF2401进入中断模式，NRF2401把数据打包，单片机和NRF2401进行SPI通信，循环移位发送数据到NRF2401接收模块。

图9 NRF2401遥控发射程序流程图

　　3.5 NRF2401遥控接收程序

　　NRF2401遥控接收程序如图10所示，配置NRF2410为接收模式，主控制系统和NRF2410进行SPI通信，当NRF2410接收模块接收到数据时，定时器停止计数，LED灯灭，蜂鸣器停止鸣叫，通信结束。

图10 NRF2401遥控接收程序流程图

　　3.6 GSM拨打电话程序

　　GSM拨打电话程序如图11所示。初始化单片机串口，设置串口工作方式及波特率，打开总中断和外部中断，以便检测到传感器低电平信号，若检测到传感器低电平信号，单片机和GSM模块进行串口通信，单片机通过串口发送AT指令，控制GSM,若单片机和GSM握手成功，即单片机成功发数据到GSM,GSM成功接收来自单片机的数据后，但单片机再发送ATD拨打电话指令控制GSM拨打电话，车主接收到报警电话后，即可处理报警。

图11 GSM拨打电话程序流程图

　　4 结论

　　文中设计制作汽车防盗报警系统采用STC89C52单片机作为主控芯片，可以同时实现实时的声光防盗报警，通过GSM模块及时拨打车主电话或短信方式通知车主。试验表明系统可在0~70 m的空旷范围内实现对报警系统的准确的启动与关闭。汽车防盗报警系统的成本可控制在几百元以内，通过更换通讯模块可在3G网络上使用，并且若在汽车上安装摄像头可将实时的图片传送给车主，为以后报警提供有力的证据。