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基于单片机汽车防盗报警系统设计与实现

2012-05-30   来源:互联网   点击:
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,据专家预测,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...

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,据专家预测,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单片机作为控制核心,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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

作者:谢海军 吴钟云 杨艳华 安玉磊    来源:《电子设计工程》

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