基于GPS和GSM的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計說明書

《基于GPS和GSM的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計說明書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于GPS和GSM的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計說明書（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 畢業(yè)設(shè)計〔論文〕說明書 課題名稱 基于GPS和GSM的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 I 摘要 隨著汽車數(shù)量的快速增加，汽車防盜產(chǎn)品的需求越來越大。目前市場上普遍使用的電子式汽車防盜產(chǎn)品作用范圍小、可靠性低、誤報率高且噪聲污染大；而基于GPS全球定位系統(tǒng)和GSM公眾網(wǎng)絡(luò)的汽車防盜產(chǎn)品雖然其可靠性高，但是需要有監(jiān)控中心的效勞，需要繳納入網(wǎng)費，造成車主防盜本錢增高，導(dǎo)致在中低檔轎車上的使用率還很低。針對這些問題，提出一種基于GPS和GSM的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計方案。系統(tǒng)以單片機為主控芯片，采用SIM908 GSM/GPRS/GPS一體化模塊，利用GPS全球定位系

2、統(tǒng)和GSM無線通信業(yè)務(wù)及短消息業(yè)務(wù)，設(shè)計實現(xiàn)了汽車的遠(yuǎn)程遙控、短信報警和定位追蹤等功能，作用范圍廣，可靠性高且無噪聲污染，并且不需要監(jiān)控中心，降低了防盜本錢。 關(guān)鍵詞：汽車防盜系統(tǒng)；GSM；GPS；SIM908；單片機 II Abstract With the rapid increase in the number of cars, more and more demand on automotive anti-theft products. On the market at present commonly used electronic automot

3、ive anti-theft products scope is small, low reliability, high rate of false positives and noise pollution; And based on GPS global positioning system (GPS) and GSM car alarm the public network product even though its high reliability, but need has the service of the monitoring center, need to pay it

4、, cause the owner security costs increased, low-standard cars in use is still very low. To solve these problems, put forward a design scheme based on GPS and GSM car alarm system. System with the single chip processor as the master control chip, adopts SIM908 GSM/GPRS/GPS integration modules, using

5、GPS global positioning systems and GSM wireless communication service and short message services, design and realize the remote control car, SMS alarm and location tracking, and other functions, wide scope, high reliability and no noise pollution, and does not require the monitoring center, reduce s

6、ecurity costs. Key words: car security system；GSM；GPS；SIM908；Microcontroller III 目錄 摘要 ..................................................................... II ABSTRACT ................................................................ III 1 緒論 ...........................................

7、........................ 1 1.1 課題背景 ............................................................ 1 1.2 汽車防盜器的開展概況 ................................................ 1 1.3 課題研究目的和意義 .................................................. 2 2 課題研究相關(guān)技術(shù) ....................................................

8、... 3 2.1 GPS全球定位系統(tǒng) .................................................... 3 2.1.1 GPS構(gòu)成 ........................................................ 3 2.1.2 GPS原理 ........................................................ 4 2.2 GSM全球移動通訊系統(tǒng) ................................................ 4 2.2.1 GSM開展

9、歷史 .................................................... 5 2.2.2 短信息業(yè)務(wù)〔SMS〕 ............................................... 5 2.3 單片機技術(shù) .......................................................... 5 2.3.1 單片機概念 ...................................................... 5 2.3.2 單片機的特點 ..................

10、.................................. 6 2.3.3 ATMEL 89系列單片機 ............................................. 6 3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 ....................................................... 7 3.1 系統(tǒng)功能需求分析 .................................................... 7 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計 ..........................................

11、.............. 8 4 系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn) ................................................ 11 4.1 穩(wěn)壓電路設(shè)計與實現(xiàn) ................................................. 11 4.2 SIM908模塊及其外圍電路 ............................................ 12 4.2.1 SIM908模塊簡介 ................................................ 12 4.2.2 SI

12、M908對外接口電路 ............................................ 13 4.3 單片機外圍接口電路 ................................................. 15 4.3.1 SD卡接口電路 .................................................. 16 5 系統(tǒng)軟件詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn) ................................................ 17 III 5.1 短信的發(fā)送與接收程序 .......

13、........................................ 18 5.2 GPS數(shù)據(jù)接收程序與分解 ............................................. 19 6 系統(tǒng)調(diào)試與分析 ........................................................ 22 結(jié)束語 ................................................................... 24 致謝 .....................................

14、................................ 25 參考文獻(xiàn) ................................................................. 26 附錄 ..................................................................... 27 附錄1 系統(tǒng)總電路圖 .................................................... 27 附錄2 系統(tǒng)程序 ....................................

15、.................... 28 V 1 緒論 1.1 課題背景 自改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速開展和人民生活水平的不斷提高，汽車這種高端消費品已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶，成為普通老百姓家中的私人交通工具。據(jù)統(tǒng)計，2021年全國私家車擁有量為7326.79萬輛。隨著汽車市場的迅猛開展，汽車用品市場開展快速，汽車用品琳瑯滿目，如汽車座套、疝氣燈、真皮座椅、倒車?yán)走_(dá)、電子狗、GPS導(dǎo)航儀、汽車美容用品等。在注重汽車的外觀、舒適度的同時，車主們最關(guān)注的還是車輛的平安問題。龐大的汽車擁有量吸引了盜賊的眼球，盜竊目標(biāo)由室內(nèi)貴重物品轉(zhuǎn)向汽車，汽車盜竊案以驚人的速度上升，盜

16、竊手段變得日益高明。因此，汽車防盜成為車主們非常關(guān)心的話題，汽車防盜器成為了汽車的必需品。 汽車擁有量尤其是私家車擁有量的快速增加促使汽車防盜產(chǎn)品的需求大大增加，而科技的進(jìn)步使得防盜性能可靠、使用方便、價格廉價的汽車防盜產(chǎn)品的實現(xiàn)成為了現(xiàn)實。最初的防盜裝置是機械防盜鎖，但其技術(shù)含量低、笨重，以逐漸被淘汰。目前流行的是電子式防盜器，俗稱電子狗，其使用簡便、平安可靠。汽車防盜器的高性能化得益于科技的快速開展和普及。傳感器技術(shù)的開展，使得汽車防盜器的靈敏度大大提高，汽車像是安裝了眼睛和耳朵，對車內(nèi)以及車附近進(jìn)行有效的監(jiān)控。無線通信技術(shù)的開展，使得車主能在較大的范圍內(nèi)對車進(jìn)行監(jiān)控，而GSM無線通信網(wǎng)

17、絡(luò)的開展使得車主能在全國乃至全球范圍內(nèi)對愛車進(jìn)行監(jiān)控。隨著微處理器的快速開展，汽車防盜器的微型化、智能化成為了現(xiàn)實。GPS全球定位系統(tǒng)的開展和應(yīng)用，使得車主能在全球范圍內(nèi)對愛車進(jìn)行監(jiān)視和定位追蹤。 1.2 汽車防盜器的開展概況 目前汽車防盜器可分為四類：機械式防盜裝置、電子式防盜系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)和生物識別防盜系統(tǒng)。早期的汽車防盜器主要是機械式的防盜鎖，主要由根據(jù)汽車結(jié)構(gòu)特制的鎖和鑰匙組成。機械式的防盜鎖利用防盜鎖的結(jié)構(gòu)強度來鎖定油門、離合、制動、車輪及轉(zhuǎn)向盤等以到達(dá)防盜的目的，其價格廉價、安裝簡便，但需經(jīng)常拆裝、可靠性低。電子式汽車防盜器是目前市場上使用比擬普遍的防盜裝置。這種類型的產(chǎn)

18、品種類繁多，主要由無線發(fā)射器、各類聲光傳感器以及汽車的ECU系統(tǒng)構(gòu)成。車主通過無線發(fā)射器與本車的ECU系統(tǒng)通信，可以切斷點火線圈或供油回路，防止汽車被非法啟動。汽車上安裝的聲光報警器可以在汽車的車門、后備箱蓋、前機艙蓋被強行開啟時發(fā)出報警聲，并 1 通過無線發(fā)射器通知車主。電子式防盜器價格適中、使用方便、可靠性較高，但誤報率高，噪聲污染的，防盜范圍有限?，F(xiàn)在比擬新型、可靠性更高的是網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)是集GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)字移動通信技術(shù)和GPS衛(wèi)星定位技術(shù)于一體的高科技防盜產(chǎn)品，它通過GPS全球定位系統(tǒng)對車輛進(jìn)行定位和跟蹤，并通過GSM公共網(wǎng)絡(luò)將車輛信息傳送給監(jiān)控中心和

19、車主，是一種主動監(jiān)護(hù)式防盜器。萬一車輛被盜，可以通過GPS迅速找回被盜車輛。網(wǎng)絡(luò)式徹底解決了普通防盜器無法解決的距離限制和易于破解的難題，但需要支付效勞費、且車主隱私得不到保護(hù)。最后一種是比擬高端的生物識別防盜系統(tǒng)，其主要產(chǎn)品有汽車指紋啟動控制器。利用人體指紋的唯一性，將車主指紋信息收集起來，汽車啟動前先進(jìn)行指紋比對，只有核實身份后才能啟動。其平安性很高、車輛不易被盜，但價格昂貴。 1.3 課題研究目的和意義 汽車的平安問題是車主們最關(guān)系的問題，汽車防盜器成為了必需品。但任何商品都講究性價比。汽車的油耗、養(yǎng)護(hù)、管理等是一筆不少的開支，所以在汽車的防盜開支上，車主們都會精打細(xì)算。目前機械式防

20、盜鎖由于其笨重、使用不便且防盜效果差已逐漸被淘汰。電子式防盜器因其方便可靠且價格廉價已經(jīng)得到普及，而網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)由于本錢較高，縱然性能可靠、防盜范圍廣，還是得不到廣泛的使用。 本系統(tǒng)設(shè)計的目的是解決電子式防盜器防盜范圍小、噪聲大和網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)本錢高的問題。本系統(tǒng)有如下特點： 〔1〕防盜范圍廣，能遠(yuǎn)距離控制汽車和獲取汽車信息。電子式防盜器采用的無線遙控器覆蓋范圍小，遙控器離開車較遠(yuǎn)時就會失效。而本系統(tǒng)依托GSM公眾網(wǎng)，覆蓋范圍廣，能在全球范圍內(nèi)獲取愛車的信息。 〔2〕能對車輛進(jìn)行定位和追蹤。利用GPS全球點位系統(tǒng)，能實時獲取車輛的位置信息。 〔3〕開發(fā)本錢低。大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)都采

21、用比擬高級的微處理器作為主控芯片，芯片本錢和技術(shù)本錢都較高。本系統(tǒng)采用單片機為主控芯片，芯片廉價，開發(fā)簡單。 〔4〕無需監(jiān)控中心。這是本課題要解決的主要問題。目前網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)都需要監(jiān)控中心的支持，使得防盜本錢大大提高。而本系統(tǒng)將位置信息數(shù)據(jù)庫存在SD卡中，只要從GPS模塊中獲取坐標(biāo)，就能在數(shù)據(jù)庫中獲取位置信息，無需監(jiān)控中心就能實時獲取車輛的位置信息，大大降低了防盜本錢。 2 2 課題研究相關(guān)技術(shù) 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日新月異，汽車防盜產(chǎn)品也在快速地更新?lián)Q代。目前，汽車防盜產(chǎn)品正向高科技化、功能多樣化和微型化開展。只有掌握當(dāng)今先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，才能設(shè)計出滿足當(dāng)代社會需求的

22、產(chǎn)品。本課題研究涉及當(dāng)今較為先進(jìn)和熱門的GPS全球定位系統(tǒng)，GSM全球移動通訊系統(tǒng)和單片機技術(shù)。 2.1 GPS全球定位系統(tǒng) GPS是英文Global Positioning System〔全球定位系統(tǒng)〕的簡稱，是利用GPS定位衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)實時進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)。 2.1.1 GPS構(gòu)成 GPS全球定位系統(tǒng)由空間局部，地面控制局部和用戶設(shè)備局部構(gòu)成。 (1)空間局部 GPS的空間局部由距地表20210km的上空的24顆衛(wèi)星組成〔21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星〕，運行周期為12h。衛(wèi)星均勻分布在6個軌道面上〔每個軌道面4顆〕，軌道傾角為55°。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時

23、間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星，并能在衛(wèi)星中預(yù)存導(dǎo)航信息，這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α? (2)地面控制局部 地面控制局部由一個主控站,5個全球監(jiān)測站和3個地面注入站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù),經(jīng)過初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù),計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù),然后將結(jié)果送到3個地面注入站。注入站將主控站修正過的衛(wèi)星參數(shù)注入到衛(wèi)星中。主控制站位于美國科羅拉多州法爾孔空軍基地〔Falcon .Colorado〕。五個監(jiān)測站位于科羅拉多州 〔Colorado〕、卡瓦加蘭〔Kwa

24、jalein〕、迭戈加西亞(Diego Garcia)、阿松森群島(Ascension)和夏威夷(Hawaii)。三個地面注入站分別位于卡瓦加蘭〔Kwajalein〕、迭戈加西亞(Diego Garcia)、阿松森群島(Ascension)。 (3)用戶設(shè)備局部 3 用戶設(shè)備局部也就是GPS信號接收機。接收機由硬件和內(nèi)置軟件組成，內(nèi)置軟件包含定位算法。GPS接收機能夠按一定的截角捕獲待測衛(wèi)星，然后跟蹤這些待測衛(wèi)星。接收機內(nèi)置有微處理器和定位算法，只要從待測衛(wèi)星獲取一定量的信息就能夠算出位置信息。接收機捕獲待測衛(wèi)星信號，測量出接收機到衛(wèi)星偽距變化率，并解調(diào)出該衛(wèi)星的其他數(shù)據(jù)

25、，如時間、軌道等信息。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機就可以利用內(nèi)置有微處理器和定位算法解算出用戶的經(jīng)緯度、海拔、速度、航行等信息。 2.1.2 GPS原理 GPS全球定位系統(tǒng)的根本原理是根據(jù)記錄導(dǎo)航衛(wèi)星和用戶接收機之間傳遞信號所經(jīng)歷的時間，計算出導(dǎo)航衛(wèi)星與用戶接收機的距離，再綜合多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的位置信息就可以計算出用戶接收機的實時位置、航向和速度等信息。衛(wèi)星的數(shù)據(jù)記錄在星載時鐘上。GPS導(dǎo)航衛(wèi)星在正常工作時會連續(xù)地發(fā)射導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文使用偽隨機碼〔偽碼〕發(fā)送。GPS 衛(wèi)星使用兩組偽碼，一組稱為C/A 碼( Coarse/ Acquisition Code)，頻率為1.023MHz ，另一組稱為P 碼

26、(Precise Code) ，頻率為10.23MHz。由于導(dǎo)航衛(wèi)星與用戶接收機之間有大氣層的干擾，所以測量出的距離不是真實距離，而是偽距〔PR〕，這樣的測量稱為偽距測量。偽距測量可以通過參數(shù)修正提高定位精度。根據(jù)電文使用的偽碼不同，可將偽距分為C/A碼偽距和P碼偽距。C/A碼偽距精度約為20米左右，P碼偽距精度約為2米左右。由于P碼頻率較高且定位精度高，主要給美國軍方使用。C/A碼頻率低，容易受到干擾，而且人為地降低了點位精度，主要開放給民間使用。 GPS衛(wèi)星的位置是的，而我們可以準(zhǔn)確測量接收機到衛(wèi)星之間的距離，那么接收機肯定在以衛(wèi)星為中心，測量距離為半徑的圓球上。如果我們測量接收機到三顆

27、衛(wèi)星的距離，就可以確定用戶在三個圓球相交的點上，得出接收機的位置。此外，由于接收機的時鐘與衛(wèi)星的時鐘系統(tǒng)不是同步的，所以在計算過程中，要利用測定第四顆衛(wèi)星，校正接收機的時鐘。所以要實現(xiàn)定位功能，接收機至少需要獲取四顆衛(wèi)星的信息。 2.2 GSM全球移動通訊系統(tǒng) GSM是英文Global System of Mobile communication〔全球移動通訊系統(tǒng)〕的簡稱，是當(dāng)今應(yīng)用最普及的數(shù)字移動通信技術(shù)，它已經(jīng)被大多數(shù)國家接受和使用。GSM用在不同的頻段〔900、1800、1900MHz〕，所有這些都代表了GSM技術(shù)的普及性。GSM系 4 統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)實體之間的

28、使用標(biāo)準(zhǔn)接口，這就允許運營商可以自行選擇配件，制造商也可以自行生產(chǎn)專用部件而不必生產(chǎn)整個系統(tǒng)。GSM系統(tǒng)的這些優(yōu)勢使得其繼續(xù)保持良好的開展勢頭。 2.2.1 GSM開展歷史 1982年，“移動通信特別小組〞在歐洲郵政與電信大會〔CEPT〕上成立。1985年，法國、意大利、英國和德國簽署聯(lián)合開發(fā)GSM合同。1986年，歐盟〔EU〕各國首腦同意為GSM安排900MHz頻段。1987年，來自13個國家的15個成員形成諒解備忘錄，確定GSM標(biāo)準(zhǔn)的根本產(chǎn)數(shù)。泛歐數(shù)字會議〔PEDC〕在英國倫敦召開。1989年，決定將GSM作為全球數(shù)字蜂窩系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。1990年，第一階段GSM標(biāo)準(zhǔn)〔1987-1990年制

29、定〕被凍結(jié)，開始DCS1800標(biāo)準(zhǔn)。1992年，發(fā)送第一條短信〔SMS〕。2000年，第一個GPRS商用業(yè)務(wù)開通。2005年，第一個HSDPA網(wǎng)絡(luò)開通。2007年，引入HSUPA技術(shù)。 2.2.2 短信息業(yè)務(wù)〔SMS〕 短信息即SMS〔Short message service〕，是GSM的一項重要的電信業(yè)務(wù)，因為其使用簡便且價格廉價備受廣闊 用戶的青睞。短消息效勞是通過 發(fā)送和接收有限長度的文本信息的功能。一條短消息可以包含160個英文字母〔7-bit編碼〕或70個非拉丁字母〔16-bit編碼〕，如中文漢字或阿拉伯字母等的Unicode編碼。隨著無線通信技術(shù)的成熟和用戶的增多，短

30、信業(yè)務(wù)將會變得越來越廉價，使用短信息的應(yīng)用變得越來越普遍。目前，短信息效勞業(yè)務(wù)提供多樣的短信包月套餐，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇適宜的業(yè)務(wù)。 2.3 單片機技術(shù) 2.3.1 單片機概念 單片機就是在一片半導(dǎo)體硅片上集成中央處理單元〔CPU〕、存儲器〔RAM、ROM〕、并行I/O口、串行I/O口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時鐘電路及系統(tǒng)總線的微型計算機。這樣一塊集成電路芯片具有一臺微型計算機的屬性，因而被稱為單片微型計算機，簡稱單片機。 5 單片機的問世是計算機技術(shù)開展史上的一個重要里程碑，因為它的誕生標(biāo)志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。

31、單片機芯片體積小、本錢低，可廣泛地嵌入到如工業(yè)控制單元、機器人。智能儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、家用電器、辦公自動化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、玩具、個人信息終端及通信產(chǎn)品中。 2.3.2 單片機的特點 單片機的出現(xiàn)是集成電路技術(shù)與微型計算機技術(shù)高速開展的產(chǎn)物。單片機體積小、價格低、應(yīng)用方便，穩(wěn)定可靠，因此，單片機的開展和普及給工業(yè)自動化等領(lǐng)域帶來了一場重大革命和技術(shù)進(jìn)步。由于單片機體積小，很容易嵌入到系統(tǒng)之中，以實現(xiàn)各種方式的檢測、計算或控制，而一般的微型計算機無法做到。由于單片機本身就是一個微型計算機，因此只要在單片機的外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴展電路，就可以靈活地構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)自動檢

32、測監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、智能儀器儀表等。 2.3.3 ATMEL 89系列單片機 89系列單片機是ATMEL公司的8位Flash單片機系列。這個系列單片機的最大特點就是在片內(nèi)含有Flash存儲器。因此，在應(yīng)用中有著十分廣泛的前景和用途，特別是在便攜式和省電，特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用。 89系列單片機對于一般用戶來說，存在以下很明顯的優(yōu)點： 〔1〕內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲器 這就使得系統(tǒng)在開發(fā)的過程當(dāng)中能夠非常簡便地進(jìn)行程序的修改和調(diào)試，這不僅大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，而且在系統(tǒng)工作過程中，能夠有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響數(shù)據(jù)的保存。 〔

33、2〕和8051插座兼容 89系列單片機和8051具有相同的引腳定義和排序，因此在使用89系列單片機代替8051時，可以直接進(jìn)行取代。 〔3〕靜態(tài)時鐘方式 與其他單片機相比，89系列單片機采用靜態(tài)時鐘方式，所以可以節(jié)省電能，有利于降低移動設(shè)備的功耗，使電源更加耐用。 〔4〕可反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)實驗 89系列單片機具有可反復(fù)編程的特點，這就允許系統(tǒng)開發(fā)者反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)實驗，保證系統(tǒng)性能到達(dá)最優(yōu)。 6 3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 目前，隨著GPS全球定位技術(shù)的開放和普及，基于GPS的應(yīng)用越來越普遍?；贕PS和GSM網(wǎng)絡(luò)的防盜報警器，依靠監(jiān)控中心對汽車進(jìn)行定位和追蹤，平安可靠，在

34、興旺城市已逐漸被接受和使用。然而在縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，由于監(jiān)控中心的入網(wǎng)費用開銷大，還不能被車主接受。所有，不管是大城市還是小城鎮(zhèn)，價格低廉、可靠的防盜產(chǎn)品的開發(fā)成為了必要。本系統(tǒng)在分析了市場上各類汽車防盜器優(yōu)缺點的根底上，取其精華，去其糟粕，設(shè)計出了基于GPS和GSM網(wǎng)絡(luò)的新型防盜系統(tǒng)。 3.1 系統(tǒng)功能需求分析 本系統(tǒng)具備以下功能： 〔1〕可按需求開關(guān)的聲光報警功能。電子式防盜器的聲光報警具有阻嚇盜賊的效果，但同時造成了很大的噪聲污染。本系統(tǒng)的聲光報警器可按需求開啟和關(guān)閉，如在居民小區(qū)內(nèi)將其關(guān)閉，在鬧市街頭將其開啟。 〔2〕油門監(jiān)控功能。進(jìn)入防盜狀態(tài)后，將油門電路關(guān)閉，如發(fā)現(xiàn)油門被非法開啟

35、，將啟動聲光報警裝置，短信通知車主，并及時關(guān)閉油門，防止汽車被盜走。 7 〔3〕車門監(jiān)控功能。車門被非法開啟時，啟動報警。 〔4〕GSM短信監(jiān)控。利用GSM的短信業(yè)務(wù)對車輛監(jiān)控，價格廉價，防盜范圍廣。 〔4〕GPS定位追蹤。GPS能實現(xiàn)對汽車的定位和追蹤，萬一車輛被盜，可方便將車輛追回。 〔5〕內(nèi)置位置信息數(shù)據(jù)庫，無需入網(wǎng)就可以獲得車輛的具體位置。本系統(tǒng)將位置信息數(shù)據(jù)庫存放在大容量的SD卡中，只要從GPS模塊獲得當(dāng)前位置的坐標(biāo)，即可以在數(shù)據(jù)庫中提取出相應(yīng)的位置，是車主直觀地了解愛車的位置。SD卡中的數(shù)據(jù)可根據(jù)需求進(jìn)行更新。 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計 基于GPS和GSM

36、網(wǎng)絡(luò)的新型網(wǎng)絡(luò)式汽車防盜系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。系統(tǒng)由車載模塊和用戶 組成，依靠GPS全球定位系統(tǒng)獲取車輛位置信息，依托GSM全球移動通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn) 對車載模塊的遠(yuǎn)程控制和獲取信息。 本課題主要是對車載模塊的研究和設(shè)計，根據(jù)圖3-1可知，系統(tǒng)的車載模塊由單片機控制系統(tǒng)、SIM908模塊、穩(wěn)壓電路、SD卡存儲設(shè)備和其他外圍監(jiān)控報警電路組成。 〔1〕單片機控制系統(tǒng) 系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89S52單片機作為主控芯片。主控系統(tǒng)分為主機和從機，分別完成如下功能： ① 主機完成對各類傳感器采集到的信號的處理和判斷，以做出準(zhǔn)確的響應(yīng)。 8 圖3-1 汽車防

37、盜系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖 ②主機通過串口控制SIM908模塊，完成GSM和GPS功能的初始化，接收和發(fā)送短信息。 ③主機完成單片機和GSM模塊之間的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換，包括將要發(fā)送的短信內(nèi)容轉(zhuǎn)換成GSM模塊能夠識別的格式以及將接收到的短信包解析成系統(tǒng)能夠識別的信息或命令。 ④ 主機完成對車門，油門的檢測和控制。 ⑤ 主機完成對聲光報警電路的控制。 ⑥ 主機通過從機獲取位置信息。 ⑦從機通過串口從SIM908的GPS模塊獲取GPS信息并解析成有用的經(jīng)緯度、高度等信息，并從SD卡中提取位置信息，然后傳給主機。 〔2〕SIM908模塊 系統(tǒng)采用SIM908模塊作為GPS和GSM模塊。SIM90

38、8具有集成度高、體積小、功能完善等特點。SIM908通過串口與單片機通信。該模塊實現(xiàn)如下功能： ①利用GSM模塊實現(xiàn)短信息的接收和發(fā)送。 ②利用GPS模塊實現(xiàn)定位功能。 9 ③通過GSM串口接收AT指令、數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息給主控芯片；通過GPS串口將GPS信息傳遞給單片機。 〔3〕穩(wěn)壓電路 系統(tǒng)采用汽車蓄電池為供電電源，利用降壓穩(wěn)壓器件構(gòu)成穩(wěn)壓電路，實現(xiàn)系統(tǒng)所需的+5V和+3.3V輸出。 〔4〕SD卡存儲設(shè)備 系統(tǒng)使用SD卡存儲大容量的地圖位置信息數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)得以將不直觀的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換成直觀的地標(biāo)。 〔5〕其他外圍監(jiān)控報警電路。 其他

39、外圍監(jiān)控報警電路包括油門監(jiān)控、車門監(jiān)控和聲光報警電路，主要實現(xiàn)對油門、車門的監(jiān)視和控制，驅(qū)動聲光報警電路。 10 4 系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn) 4.1 穩(wěn)壓電路設(shè)計與實現(xiàn) 本系統(tǒng)以汽車蓄電池為主電源，并有備用電池以確?？煽?。系統(tǒng)需要+5V和+3.3V穩(wěn)壓直流電，+5V供給單片機和SIM908模塊使用，+3.3V供給SIM908模塊和SD卡存儲設(shè)備使用。汽車蓄電池電壓為+12V，需要使用降壓和穩(wěn)壓電路進(jìn)行降壓和穩(wěn)壓。 系統(tǒng)采用LM2576S-5.0降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源控制器以實現(xiàn)降壓和穩(wěn)壓，得到+5V電壓。LM2576相對普通的三端穩(wěn)壓器是高效的，能夠減少散熱片的面

40、積或者甚至不用散熱器，所以在很多應(yīng)用特別是對節(jié)能要求很高的移動設(shè)備上取代了三端穩(wěn)壓器。LM2576使用時僅需要極少的外圍器件，內(nèi)置固定頻率振蕩器和頻率補償電路，使用簡便。 系統(tǒng)+5V穩(wěn)壓電源電路如圖4-1所示，輸入端接汽車蓄電池+12V。輸入端與輸出端分別接1000uF和0.1uF一大一小電容，以濾除高頻和低頻波紋。輸出端接電感可以很 好地控制電壓波紋，防止干擾產(chǎn)生。肖特基二極管IN5817 起到穩(wěn)壓作用。 圖4-1 系統(tǒng)+5V穩(wěn)壓電路 系統(tǒng)的+3.3V穩(wěn)壓電路如圖4-2所示。采用AMS1117-3.3穩(wěn)壓器，輸入+5V，輸出+3.3V。輸入端和輸出端接0.01u

41、F電容以濾除高頻波紋，防止干擾產(chǎn)生。二極管IN4007反接在輸入和輸出端之間，起到續(xù)流保護(hù)作用，防止電路通斷時瞬間反向高壓脈沖電流，防止穩(wěn)壓器被擊穿。 11 圖4-2 系統(tǒng)+3.3V穩(wěn)壓電路 4.2 SIM908模塊及其外圍電路 4.2.1 SIM908模塊簡介 SIM908是希姆通信息技術(shù)的一款為全球市場設(shè)計，高性能的GSM/GPRS/GPS三合一模塊。GPS解決方案提供了最正確的采集和跟蹤靈敏度、時間修復(fù)(TIFF)和準(zhǔn)確度。因為尺寸只有30mm x 30mm x 3.2 mm，重量只有5.2g，所以SIM908幾乎可以滿足所有用戶的應(yīng)用中對空間的要求，例如M2M

42、，智能 ，掌上電腦，導(dǎo)航儀和其他移動設(shè)備。 SIM908模塊供電電壓為3.2V～5.2V，采用節(jié)能技術(shù)設(shè)計，所以在睡眠模式下〔GPS模塊關(guān)閉〕電流消耗在1.2mA以下，支持鋰電池充電。其中GSM/GPRS模塊為4頻模塊，工作頻段為：GSM 850MHz、EGSM 900MH、DCS 1800MHz和PCS 1900MHz，SIM908可以自動搜尋四個頻段，也可以通過AT指令預(yù)設(shè)頻段。在GPS模塊關(guān)閉狀態(tài)下，每個頻段的發(fā)射功率分別為2W〔GSM 850和EGSM 900〕和1W〔DCS 1800和PCS 1900〕。 SIM908采用AT指令控制，可以通過串口發(fā)送AT指令和數(shù)據(jù)。通過AT

43、指令可以方便地使用SIM908進(jìn)行語音通話、短信息接收和發(fā)送、GPS定位以及連接GPRS網(wǎng)絡(luò)。短信息支持MT、MO、CB、TEXT和PDU模式。支持 簿功能，通訊錄管理支持SM、FD、LD、RC、ON、MC類型。 SIM908模塊引腳圖〔俯視圖〕如圖4-3所示。 SIM908有80個貼片焊盤，提供了模塊和客戶電路板的所有硬件接口。 l 串口和調(diào)試口可以幫助用戶輕松地開發(fā)應(yīng)用。 l 2GPS串口 l 兩路音頻接口?？梢酝ㄟ^AT指令輕松地進(jìn)行配置。 l 電源接口 12 l 可編程的通用輸入輸出接口〔GPIO〕。 l 鍵盤和SPI顯示接口可以

44、讓用戶靈活地開發(fā)定制應(yīng)用。 l 無線接口 SIM908模塊主要由GSM基帶模塊、GPS模塊、閃存、GSM射頻模塊、天線接口和其它接口六局部組成。SIM908模塊功能框圖如圖4-3所示。 圖4-3 SIM908模塊功能框圖 4.2.2 SIM908對外接口電路 SIM908模塊對外接口電路包括電源接口電路、工作狀態(tài)指示電路、開機電路、SIM卡接口電路。 〔1〕電源接口電路 SIM908模塊供電電壓范圍為3.2V～5.2V，采用單電源供電，通過VBAT引腳〔62,62腳〕對模塊進(jìn)行供電。系統(tǒng)穩(wěn)壓電路輸出為+5V，所以SIM908的VBAT引腳可以直接接穩(wěn)壓電路

45、輸出端。在VBAT輸入端接一個100uF旁路電容，用以濾除干擾波紋，電容盡可能靠近VBAT引腳。 〔2〕工作狀態(tài)指示電路 工作狀態(tài)指示電路包括開機指示電路和網(wǎng)絡(luò)指示電路。 13 STATUS引腳〔52腳〕的信號用來驅(qū)動開機指示燈。當(dāng)SIM908處于開機狀態(tài)時，開機指示燈亮。關(guān)機狀態(tài)時，開機指示燈滅。 NETLIGHT引腳〔51腳〕的信號用來驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)信號指示燈網(wǎng)絡(luò)指示燈不同的熄滅狀態(tài)表示不同的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，具體如下： 網(wǎng)絡(luò)指示燈 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 熄滅 SIM908沒有工作 64ms

46、 亮/800ms 滅 SIM908沒有找到網(wǎng)絡(luò) 64ms 亮/3000ms 滅 SIM908連接到網(wǎng)絡(luò) 64ms 亮/300ms 滅 SIM908進(jìn)行GPRS通信 SIM908的工作狀態(tài)指示電路如圖4-4所示。 圖4-4 工作狀態(tài)指示電路 圖4-5 開關(guān)機電路 〔3〕開關(guān)機電路 SIM908模塊的啟動和關(guān)閉都可以通過拉低PWRKEY引腳〔3腳〕電平持續(xù)1秒鐘以上，然后恢復(fù)并保持高電平。開關(guān)機電路如圖4-5所示。 當(dāng)短路帽接1,2腳時，為手動開機狀態(tài)，SIM908模塊通過S2控制開關(guān)機。當(dāng)短路帽接2,3腳時，為自動開機狀態(tài)，SIM908模塊只要上電就可以自動啟動，此時模塊的關(guān)機可以通過AT指令或關(guān)閉模塊電源實現(xiàn)。 〔4〕SIM卡接口電路 14