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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文說(shuō)明書 課題名稱 基于GPS和GSM的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(lái)越大。目前市場(chǎng)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(bào)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(fèi)，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(duì)這些問(wèn)題，提出一種基于GPS和GSM的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)以單片機(jī)為主控芯片，采用SIM908 GSM/GPRS/GPS一體化模塊，利用GPS全球定位系統(tǒng)和GSM無(wú)線通信業(yè)務(wù)及短消息業(yè)務(wù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了汽車的遠(yuǎn)程遙
2、控、短信報(bào)警和定位追蹤等功能，作用范圍廣，可靠性高且無(wú)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(jī) II AbstractWith 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 automotive anti-theft products scope is small, low reli
3、ability, 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, cause the owner security costs increased, low-
4、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 GPS global positioning systems and GSM wireless
5、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 security costs.Key words: car security system；GSM
6、；GPS；SIM908；MicrocontrollerIII 目錄摘要 . II ABSTRACT . III1 緒論 . 11.1 課題背景 . 11.2 汽車防盜器的開展概況 . 11.3 課題研究目的和意義 . 22 課題研究相關(guān)技術(shù) . 32.1 GPS全球定位系統(tǒng) . 32.1.1 GPS構(gòu)成 . 32.1.2 GPS原理 . 42.2 GSM全球移動(dòng)通訊系統(tǒng) . 42.2.1 GSM開展歷史 . 52.2.2 短信息業(yè)務(wù)SMS . 52.3 單片機(jī)技術(shù) . 52.3.1 單片機(jī)概念 . 52.3.2 單片機(jī)的特點(diǎn) . 62.3.3 ATMEL 89系列單片機(jī) . 63 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
7、方案 . 73.1 系統(tǒng)功能需求分析 . 73.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) . 84 系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 114.1 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 114.2 SIM908模塊及其外圍電路 . 124.2.1 SIM908模塊簡(jiǎn)介 . 124.2.2 SIM908對(duì)外接口電路 . 134.3 單片機(jī)外圍接口電路 . 154.3.1 SD卡接口電路 . 165 系統(tǒng)軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 17III 5.1 短信的發(fā)送與接收程序 . 185.2 GPS數(shù)據(jù)接收程序與分解 . 196 系統(tǒng)調(diào)試與分析 . 22結(jié)束語(yǔ) . 24致謝 . 25參考文獻(xiàn) . 26附錄 . 27 附錄1 系統(tǒng)總電路圖 . 27 附
8、錄2 系統(tǒng)程序 . 28V 1 緒論1.1 課題背景自改革開放以來(lái)，隨著國(guó)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(fèi)品已經(jīng)進(jìn)入千家萬(wàn)戶，成為普通老百姓家中的私人交通工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年全國(guó)私家車擁有量為7326.79萬(wàn)輛。隨著汽車市場(chǎng)的迅猛開展，汽車用品市場(chǎng)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(shí)，車主們最關(guān)注的還是車輛的平安問(wèn)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
9、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(jià)格廉價(jià)的汽車防盜產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)成為了現(xiàn)實(shí)。最初的防盜裝置是機(jī)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(jiǎn)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(duì)車內(nèi)以及車附近進(jìn)行有效的監(jiān)控。無(wú)線通信技術(shù)的開展，使得車主能在較大的范圍內(nèi)對(duì)車進(jìn)行監(jiān)控，而GSM無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的開展使得車主能在全國(guó)乃至全球范圍內(nèi)對(duì)愛車進(jìn)行監(jiān)控。隨著
10、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(shí)。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(duì)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(jī)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(shí)別防盜系統(tǒng)。早期的汽車防盜器主要是機(jī)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(jī)械式的防盜鎖利用防盜鎖的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來(lái)鎖定油門、離合、制動(dòng)、車輪及轉(zhuǎn)向盤等以到達(dá)防盜的目的，其價(jià)格廉價(jià)、安裝簡(jiǎn)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(chǎng)上使用比擬普遍的防盜裝置。這種類型的產(chǎn)品種類繁多，主要由無(wú)線發(fā)射器、各類聲光傳感器以及汽車的ECU系統(tǒng)構(gòu)
11、成。車主通過(guò)無(wú)線發(fā)射器與本車的ECU系統(tǒng)通信，可以切斷點(diǎn)火線圈或供油回路，防止汽車被非法啟動(dòng)。汽車上安裝的聲光報(bào)警器可以在汽車的車門、后備箱蓋、前機(jī)艙蓋被強(qiáng)行開啟時(shí)發(fā)出報(bào)警聲，并1 通過(guò)無(wú)線發(fā)射器通知車主。電子式防盜器價(jià)格適中、使用方便、可靠性較高，但誤報(bào)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(dòng)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(guò)GPS全球定位系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行定位和跟蹤，并通過(guò)GSM公共網(wǎng)絡(luò)將車輛信息傳送給監(jiān)控中心和車主，是一種主動(dòng)監(jiān)護(hù)式防盜器。萬(wàn)一車輛被盜，可以通過(guò)GPS迅速找回被盜車輛。網(wǎng)絡(luò)式徹底解
12、決了普通防盜器無(wú)法解決的距離限制和易于破解的難題，但需要支付效勞費(fèi)、且車主隱私得不到保護(hù)。最后一種是比擬高端的生物識(shí)別防盜系統(tǒng)，其主要產(chǎn)品有汽車指紋啟動(dòng)控制器。利用人體指紋的唯一性，將車主指紋信息收集起來(lái)，汽車啟動(dòng)前先進(jìn)行指紋比對(duì)，只有核實(shí)身份后才能啟動(dòng)。其平安性很高、車輛不易被盜，但價(jià)格昂貴。1.3 課題研究目的和意義汽車的平安問(wèn)題是車主們最關(guān)系的問(wèn)題，汽車防盜器成為了必需品。但任何商品都講究性價(jià)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(huì)精打細(xì)算。目前機(jī)械式防盜鎖由于其笨重、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(jià)格廉價(jià)已經(jīng)得到普及
13、，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(jì)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(wèn)題。本系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：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(wú)線遙控器覆蓋范圍小，遙控器離開車較遠(yuǎn)時(shí)就會(huì)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(duì)車輛進(jìn)行定位和追蹤。利用GPS全球點(diǎn)位系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)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)都采用比擬高級(jí)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(jī)為主控芯片，芯片廉價(jià)，開發(fā)簡(jiǎn)單。4無(wú)需監(jiān)控中心。
14、這是本課題要解決的主要問(wèn)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(kù)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(kù)中獲取位置信息，無(wú)需監(jiān)控中心就能實(shí)時(shí)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(jì)出滿足當(dāng)代社會(huì)需求的產(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(dòng)通訊系統(tǒng)和單片機(jī)技術(shù)。2.1 GPS全球定位系統(tǒng)GPS是英文Global Position
15、ing System全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是利用GPS定位衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)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(yùn)行周期為12h。衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道面上每個(gè)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(shí)間都可觀測(cè)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(shí)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(gè)主控站,5個(gè)全球監(jiān)測(cè)站和3個(gè)地面注入站組成。監(jiān)測(cè)站均配裝有精密的銫鐘和能
16、夠連續(xù)測(cè)量到所有可見衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測(cè)站將取得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測(cè)站收集跟蹤數(shù)據(jù),計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù),然后將結(jié)果送到3個(gè)地面注入站。注入站將主控站修正過(guò)的衛(wèi)星參數(shù)注入到衛(wèi)星中。主控制站位于美國(guó)科羅拉多州法爾孔空軍基地Falcon .Colorado。五個(gè)監(jiān)測(cè)站位于科羅拉多州Colorado、卡瓦加蘭Kwajalein、迭戈加西亞(Diego Garcia)、阿松森群島(Ascension)和夏威夷(Hawaii)。三個(gè)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(Ascen
17、sion)。(3)用戶設(shè)備局部3 用戶設(shè)備局部也就是GPS信號(hào)接收機(jī)。接收機(jī)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(jī)能夠按一定的截角捕獲待測(cè)衛(wèi)星，然后跟蹤這些待測(cè)衛(wèi)星。接收機(jī)內(nèi)置有微處理器和定位算法，只要從待測(cè)衛(wèi)星獲取一定量的信息就能夠算出位置信息。接收機(jī)捕獲待測(cè)衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)量出接收機(jī)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)，如時(shí)間、軌道等信息。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)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(jī)之間傳遞信號(hào)所經(jīng)歷的時(shí)間，計(jì)算出導(dǎo)航衛(wèi)星與用戶接收機(jī)的距
18、離，再綜合多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的位置信息就可以計(jì)算出用戶接收機(jī)的實(shí)時(shí)位置、航向和速度等信息。衛(wèi)星的數(shù)據(jù)記錄在星載時(shí)鐘上。GPS導(dǎo)航衛(wèi)星在正常工作時(shí)會(huì)連續(xù)地發(fā)射導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文使用偽隨機(jī)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(Precise Code) ，頻率為10.23MHz。由于導(dǎo)航衛(wèi)星與用戶接收機(jī)之間有大氣層的干擾，所以測(cè)量出的距離不是真實(shí)距離，而是偽距PR，這樣的測(cè)量稱為偽距測(cè)量。偽距測(cè)量可以通過(guò)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
19、/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(guó)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(diǎn)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(cè)量接收機(jī)到衛(wèi)星之間的距離，那么接收機(jī)肯定在以衛(wèi)星為中心，測(cè)量距離為半徑的圓球上。如果我們測(cè)量接收機(jī)到三顆衛(wèi)星的距離，就可以確定用戶在三個(gè)圓球相交的點(diǎn)上，得出接收機(jī)的位置。此外，由于接收機(jī)的時(shí)鐘與衛(wèi)星的時(shí)鐘系統(tǒng)不是同步的，所以在計(jì)算過(guò)程中，要利用測(cè)定第四顆衛(wèi)星，校正接收機(jī)的時(shí)鐘。所以要實(shí)現(xiàn)定位功能，接收機(jī)至少需要獲取四顆衛(wèi)星的信息。2.2 GSM全球移動(dòng)通訊系統(tǒng) GSM是英文Gl
20、obal System of Mobile communication全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是當(dāng)今應(yīng)用最普及的數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)，它已經(jīng)被大多數(shù)國(guó)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(shí)體之間的使用標(biāo)準(zhǔn)接口，這就允許運(yùn)營(yíng)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(gè)系統(tǒng)。GSM系統(tǒng)的這些優(yōu)勢(shì)使得其繼續(xù)保持良好的開展勢(shì)頭。2.2.1 GSM開展歷史1982年，“移動(dòng)通信特別小組在歐洲郵政與電信大會(huì)CEPT上成立。1985年，法國(guó)、意大利、英國(guó)和德國(guó)簽署聯(lián)合開發(fā)GSM合同。1986年，歐
21、盟EU各國(guó)首腦同意為GSM安排900MHz頻段。1987年，來(lái)自13個(gè)國(guó)家的15個(gè)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(huì)議PEDC在英國(guó)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(gè)GPRS商用業(yè)務(wù)開通。2005年，第一個(gè)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SMSShort message service，是GSM的一項(xiàng)重要的電信業(yè)務(wù)，因?yàn)槠涫褂煤?jiǎn)便且價(jià)格廉價(jià)備受廣闊 用戶的
22、青睞。短消息效勞是通過(guò) 發(fā)送和接收有限長(zhǎng)度的文本信息的功能。一條短消息可以包含160個(gè)英文字母7-bit編碼或70個(gè)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(wú)線通信技術(shù)的成熟和用戶的增多，短信業(yè)務(wù)將會(huì)變得越來(lái)越廉價(jià)，使用短信息的應(yīng)用變得越來(lái)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(jī)技術(shù)2.3.1 單片機(jī)概念單片機(jī)就是在一片半導(dǎo)體硅片上集成中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器RAM、ROM、并行I/O口、串行I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘電路及系統(tǒng)總線的微型計(jì)算機(jī)。這樣一塊集成電路芯片具有一臺(tái)
23、微型計(jì)算機(jī)的屬性，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。5 單片機(jī)的問(wèn)世是計(jì)算機(jī)技術(shù)開展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)樗恼Q生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。單片機(jī)芯片體積小、本錢低，可廣泛地嵌入到如工業(yè)控制單元、機(jī)器人。智能儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、家用電器、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、玩具、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品中。2.3.2 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)的出現(xiàn)是集成電路技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)高速開展的產(chǎn)物。單片機(jī)體積小、價(jià)格低、應(yīng)用方便，穩(wěn)定可靠，因此，單片機(jī)的開展和普及給工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)重大革命和技術(shù)進(jìn)步。由于單片機(jī)體積小，很容易嵌入到系統(tǒng)之中，以實(shí)現(xiàn)各種方式
24、的檢測(cè)、計(jì)算或控制，而一般的微型計(jì)算機(jī)無(wú)法做到。由于單片機(jī)本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，因此只要在單片機(jī)的外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴(kuò)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(dòng)檢測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能儀器儀表等。2.3.3 ATMEL 89系列單片機(jī)89系列單片機(jī)是ATMEL公司的8位Flash單片機(jī)系列。這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)就是在片內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)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(jī)對(duì)于一般用戶來(lái)說(shuō)，存在以下很明顯的優(yōu)點(diǎn)：1內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲(chǔ)器這就使得系統(tǒng)在開發(fā)的過(guò)程當(dāng)中能夠非
25、常簡(jiǎn)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(guò)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。2和8051插座兼容89系列單片機(jī)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(jī)代替8051時(shí)，可以直接進(jìn)行取代。3靜態(tài)時(shí)鐘方式與其他單片機(jī)相比，89系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，所以可以節(jié)省電能，有利于降低移動(dòng)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(shí)驗(yàn)89系列單片機(jī)具有可反復(fù)編程的特點(diǎn)，這就允許系統(tǒng)開發(fā)者反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，保證系統(tǒng)性能到達(dá)最優(yōu)。6 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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(lái)
26、越普遍?；贕PS和GSM網(wǎng)絡(luò)的防盜報(bào)警器，依靠監(jiān)控中心對(duì)汽車進(jìn)行定位和追蹤，平安可靠，在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(fèi)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(jià)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(chǎng)上各類汽車防盜器優(yōu)缺點(diǎn)的根底上，取其精華，去其糟粕，設(shè)計(jì)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(bào)警功能。電子式防盜器的聲光報(bào)警具有阻嚇盜賊的效果，但同時(shí)造成了很大的噪聲污染。本系統(tǒng)的聲光報(bào)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
27、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，將啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置，短信通知車主，并及時(shí)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(shí)，啟動(dòng)報(bào)警。4GSM短信監(jiān)控。利用GSM的短信業(yè)務(wù)對(duì)車輛監(jiān)控，價(jià)格廉價(jià)，防盜范圍廣。4GPS定位追蹤。GPS能實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的定位和追蹤，萬(wàn)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(kù)，無(wú)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(kù)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(kù)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(jì)基于GPS
28、和GSM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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn) 對(duì)車載模塊的遠(yuǎn)程控制和獲取信息。本課題主要是對(duì)車載模塊的研究和設(shè)計(jì)，根據(jù)圖3-1可知，系統(tǒng)的車載模塊由單片機(jī)控制系統(tǒng)、SIM908模塊、穩(wěn)壓電路、SD卡存儲(chǔ)設(shè)備和其他外圍監(jiān)控報(bào)警電路組成。1單片機(jī)控制系統(tǒng)系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)作為主控芯片。主控系統(tǒng)分為主機(jī)和從機(jī)，分別完成如下功能： 主機(jī)完成對(duì)各類傳感器采集到的信號(hào)的處理和判斷，以做出準(zhǔn)確的響應(yīng)。8 圖3-1 汽車防盜系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖主機(jī)通過(guò)串口控制SIM9
29、08模塊，完成GSM和GPS功能的初始化，接收和發(fā)送短信息。主機(jī)完成單片機(jī)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(shí)別的格式以及將接收到的短信包解析成系統(tǒng)能夠識(shí)別的信息或命令。 主機(jī)完成對(duì)車門，油門的檢測(cè)和控制。 主機(jī)完成對(duì)聲光報(bào)警電路的控制。 主機(jī)通過(guò)從機(jī)獲取位置信息。從機(jī)通過(guò)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(jī)。2SIM908模塊系統(tǒng)采用SIM908模塊作為GPS和GSM模塊。SIM908具有集成度高、體積小、功能完善等特點(diǎn)。SIM908通過(guò)串口與單片機(jī)通信。該模塊實(shí)現(xiàn)如下功能
30、：利用GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信息的接收和發(fā)送。利用GPS模塊實(shí)現(xiàn)定位功能。9 通過(guò)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(guò)GPS串口將GPS信息傳遞給單片機(jī)。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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的+5V和+3.3V輸出。4SD卡存儲(chǔ)設(shè)備系統(tǒng)使用SD卡存儲(chǔ)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(bào)警電路。其他外圍監(jiān)控報(bào)警電路包括油門監(jiān)控、車門監(jiān)控和聲光報(bào)警電路，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)油門、車門的監(jiān)視和控制，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路。 10 4 系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)以汽車蓄電池
31、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(jī)和SIM908模塊使用，+3.3V供給SIM908模塊和SD卡存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)降壓和穩(wěn)壓，得到+5V電壓。LM2576相對(duì)普通的三端穩(wěn)壓器是高效的，能夠減少散熱片的面積或者甚至不用散熱器，所以在很多應(yīng)用特別是對(duì)節(jié)能要求很高的移動(dòng)設(shè)備上取代了三端穩(wěn)壓器。LM2576使用時(shí)僅需要極少的外圍器件，內(nèi)置固定頻率振蕩器和頻率補(bǔ)償電路，使用簡(jiǎn)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
32、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0.01uF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(shí)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(jiǎn)介SIM9
33、08是希姆通信息技術(shù)的一款為全球市場(chǎng)設(shè)計(jì)，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(shí)間修復(fù)(TIFF)和準(zhǔn)確度。因?yàn)槌叽缰挥?0mm 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(duì)空間的要求，例如M2M，智能 ，掌上電腦，導(dǎo)航儀和其他移動(dòng)設(shè)備。SIM908模塊供電電壓為3.2V5.2V，采用節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)，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
34、 1900MHz，SIM908可以自動(dòng)搜尋四個(gè)頻段，也可以通過(guò)AT指令預(yù)設(shè)頻段。在GPS模塊關(guān)閉狀態(tài)下，每個(gè)頻段的發(fā)射功率分別為2WGSM 850和EGSM 900和1WDCS 1800和PCS 1900。SIM908采用AT指令控制，可以通過(guò)串口發(fā)送AT指令和數(shù)據(jù)。通過(guò)AT指令可以方便地使用SIM908進(jìn)行語(yǔ)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(gè)貼片焊盤，提供了模塊和客戶電路板的所有硬件接口。
35、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^(guò)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顯示接口可以讓用戶靈活地開發(fā)定制應(yīng)用。 l 無(wú)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(duì)外接口電路SIM908模塊對(duì)外接口電路包括電源接口電路、工作狀態(tài)指示電路、開機(jī)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3.2V5.2V
36、，采用單電源供電，通過(guò)VBAT引腳62,62腳對(duì)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)壓電路輸出端。在VBAT輸入端接一個(gè)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(jī)指示電路和網(wǎng)絡(luò)指示電路。13 STATUS引腳52腳的信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)開機(jī)指示燈。當(dāng)SIM908處于開機(jī)狀態(tài)時(shí)，開機(jī)指示燈亮。關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，開機(jī)指示燈滅。NETLIGHT引腳51腳的信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)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(méi)有工作64ms 亮/800m
37、s 滅 SIM908沒(méi)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(jī)電路3開關(guān)機(jī)電路SIM908模塊的啟動(dòng)和關(guān)閉都可以通過(guò)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(jī)電路如圖4-5所示。當(dāng)短路帽接1,2腳時(shí)，為手動(dòng)開機(jī)狀態(tài)，SIM908模塊通過(guò)S2控制開關(guān)機(jī)。當(dāng)短路帽接2,3腳時(shí)，為自動(dòng)開機(jī)狀態(tài)，SIM908模塊只要上電就可以自動(dòng)啟動(dòng)，此時(shí)模塊的關(guān)機(jī)可以通過(guò)AT指令或關(guān)閉模塊電源實(shí)現(xiàn)。4SIM卡接口電路14
基于GPS和GSM的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
