基于GSM模块电瓶车防盗系统设计毕业设计.docx

基于gsm模块电瓶车防盗系统设计xx学院 自动化专业 xxx指导教师：xx 摘 要：本论文针对基于gsm模块电瓶车防盗系统设计和研究，首先对系统的总体设计加以介绍，阐述了gsm模块防盗系统的主要的系统设计思路、系统设计的元器件和工作模式；其次，具体介绍了防盗系统的硬件和软件设计；最后，主要是对本防盗系统的远行调试的结果进行分析和评价，并对该系统的市场应用性进行了评估。关键词：stc89s52单片机、震动传感器、gsm、防盗报警、电瓶车the battery car anti-theft system design based on gsm moduleelectrification and automation xxx xxxtutor xxxxabstract: in this paper, based on the gsm module battery car anti-theft system design and research, first the overall design of the system to be introduced on the gsm module anti-theft system design of system, system design components and operating modes; second introanti-theft system hardware and software design; finally, major travel debugging results of the anti-theft system analysis and evaluation, and assessment of market applications of the system.keywords: stc89s52 microcontroller, vibration sensor, gsm burglar alarm, battery car1 绪论1.1课题的背景及意义1.1.1课题背景随着人们生活水平的不断提高，电瓶车已经逐渐成为了人们上班出行的必备代步工具尤其是在一些城镇的地区,电瓶车以电为能源，无废气排放，噪音小，不污染环境，且经济适用，方便实惠，积极响应了当前国际倡导的绿色环保的主题，由于政府的支持宏观政策的调控的倾斜，因此电动自行车逐渐成为工薪阶层的最佳选择，受到越来越多人青睐。但是随着电瓶车的普及由此带来电瓶车的盗窃也日益猖獗,这一问题长时间的困扰着众多消费者。据公安部不完全统计前年的电动车失窃将近达到了销售数量总数的六分之一，而且这两年的数字有上升的趋势，因此为解决广大电动自行车使用者的后顾之忧，设计出一款经济适用的防盗系统是也有必要的，而目前市场上可见的防盗产品主要有三类2：1) 机械类防盗锁（方向盘锁和一般的铁锁）；2) 电子类防盗锁（市场上可见的触摸式带防盗报警的防盗系统）；3) 价格比较昂贵的所谓“天罗地网”的gps防盗锁；但是以上三种锁都有它的不足之处，前两者是静态的防盗系统类，比较古老的防盗方式，只有在车子不动的情况下才具有防盗功能，但是对于车子已经失盗的情况下变无能为力，而且电子类防盗锁带来的麻烦是误报率较高，尤其是被意外的触摸到、遇到雷雨交加的天气、鞭炮响起等等一些情况时，刺耳的报警声会影响居民的休息，引起民愤。将车停在地下停车场或距离停车距离较远时，还接收不到反馈信号。对于第三种锁，虽然是比较前沿的科技的应用但是它的价格昂贵，从经济使用的方面考虑不是广大消费者的选择。1.1.2研究意义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手机模块的无线遥控控制开关电瓶车防盗系统就是充分利用了移动通信技术，它区别与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。为了有效地防止电瓶车被盗，基于gsm模块的电瓶车防盗报警系统被运用于电瓶车监控中去。由于gsm 网络在全国范围内实现了联网和漫游,具有网络能力强的特点, 利用gsm短信息系统进行无线通信还具有双数据传输功能,性能稳定,为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。因此利用短信来实现报警是一个非常可行的方案5。这个防盗系统运用电动车防盗报警技术和gsm网络移动通信技术集成，借助最可靠、最成熟的gsm移动网络，在车上的系统主机感知到发生被盗时，立即通过gsm移动通信网络及时、准确、有针对性地以最直观的中文短消息形式向车主的手机发送报警短信，直接把电动车的遇险情况反映到车主的手机屏幕上，以便车主在第一时间发觉爱车遇险，从而进行防范3。1.2 系统简单概述该系统主要包括开关模块、单片机、gsm模块、检测模块、报警模块，如下图1 所示图1 系统总体图其中，系统开关模块是切换状态的模块；单片机是处于重要的控制部件；gsm模块是建立与手机通信的模块；检测模块主要是对电瓶车收到的震动进行检测；报警模块主要是发出声音进行报警。1.3 基于gsm模块电瓶车防盗系统优点（1） 实时检测：通过gsm短消息的远程通讯功能可以对电瓶车防盗系统进行实时控制，对电瓶车的实时监控可以避免由于位置和时间等等原因对监控的结果的影响，大大的提高了整个系统的有效性和安全系数。（2） 远程控制：gsm网络的普及和技术的成熟使得利用gsm网络与单片机进行短信通信变得更加稳定廉价，并且gsm具有传统的无线网络受距离的影响的弊端，给系统带来了极大的方便。（3） 成本低廉：该系统中心控制单元为stc89s52单片机。单片机价格便宜，功能齐全，抗干扰能力较强，供外界扩展的接口比较多便于扩展。而短信模块是采用已经集成好了的非常廉价的gsm模块，无线遥控也是采用集成度很高而且操作方便的集成模块，所以整体成本非常低廉。（4） 操作快捷：采该系统采用无线遥控开关和手机的短信业务进行电瓶车的实时的开关和进行防盗操作，具有较高的防盗性能和比较方便的操作性。1.4 论文研究的内容和目标1.4.1 论文研究的内容(1) 对gsm模块通信相关原理的阐述和分析（2）分析振动传感器的原理及应用由于此次论文是通过检测电瓶车的振动的次数和幅度监控，来判定是否发出警报，由此可知对振动传感器的要求是比较高的，不同的传感器的灵敏度会不一样，也有可能导致检测的结果大不相同，并且所涉及的成本也不一样，因此分析和选择一个合适的传感器尤为重要7。（3）分析继电断电原理和应用。 本系统是要求可以双向操作的，系统不仅反馈信息给人，而且人也可以通过短信来操控系统，由于该系统是采用的stc89s52单片机来作为主要的控制部件，因此，整个系统主要是在弱电的环境下工作的，而想要驱动电瓶车的开关等大电压设备，必须使用继电器，所以，分析分析继电断电原理和应用，对实现远程控制尤为重要。（4）分析串行通信方法。在系统实现过程中上位机和下位机的通信是重要组成环节，上位机下位机通过串行口进行串行通信。串行通信速度快、误码率低，通信高效可靠。（5）无线遥控控制的原理和应用。对系统的状态的切换是采用无线遥控更加的发方便快捷。（6）对stc89s52单片机的详细介绍和分析使用。单片机是本系统的核心控制部件，要向更加高效协调的控制每一个部件协调有序的工作，了解每一个管脚的定义和功能尤为重要11。（7）介绍keil的使用。（8）详细分析每一个子模块的程序的编写及应用1.4.2 论文研究的目标该系统应达到以下要求（1） 能够通过振动传感器对电瓶车的振动的频率和幅度进行检测。（2） 系统能够将通过通过gsm网络运用短信的方式控制电瓶车电源的开和断。（3）当传感器检测到异常情况时能进行声音和灯光的报警，并实时通过短信通知车主。(4) 能通过串行通信的方法实现上位机和下位机的实时通信，并且可以通过上位机实现对下位机的控制功能。（5） 能够通过无线遥控装置对系统的工作的状态的切换。1.5 论文的结构本论文的结构如下：第一部分主要介绍了基于gsm模块电瓶车防盗系统的设计的基本框架和此课题的研究的背景和意义，同时阐述了课题的研究的主要的内容和预期目标，最后简述了本论文的组织结构。第二部分主要是对本系统所用到的相关的原理的说明和分析应用。第三部分主要是对硬件的设计做了详细的分析。第四部分是对软件设计部分的介绍。第五部分是对系统的测试和调试，并对其市场前景做了分析展望。2 系统相关原理2.1有关gsm协议的介绍10 gsm(globalsystemformobilecommunieation)系统是一种基于时分多址技术的在现实生活中应用的比较成熟和广泛的系统，基于gsm网络的短信以其快捷、方便、廉价、稳定的特点很快得到了广大用户的青睐，并且此技术为远程监控手段的实现提供了一种可能。现在已经构建完成的覆盖全国的gsm数字蜂窝移动通信网络是公众移动网的主要方式。其中gsm短息业务以数字蜂窝终端发接收或是发送数字字母的消息的能力为基础，gsm与一般的寻呼业务不同的是它有很强的稳定性。短信息服务(sms)协议是在20世纪80年代提出的，但直到20世纪90年代才开始市场化运行。sms短信（short messaging service）是最早的短息业务，而且也是现在普及率相当高的一种短消息业务。目前，这种短消息的长度被限定在140字节之内，这些字节可以是文本的。sms短信以简单方便的使用功能受到大众的欢迎，却始终是属于第一代的无线数据服务，在内容和应用方面存在技术标准的限制。sms规定了短消息传送的信道分配、编码规则、标准at指令集等内容。sms作为gsm网络的一种主要电信业务，它的传递是可靠的，为基于它的各类新业务的开发打下了坚实的基础。gsm主要是由dcs1800（digital cellular system at 1800mhz）和gsm900所谓的双频网组成，即他们是gsm网络的两个标准，但是两个系统的功能是相同的只不过是gsm900在900mhz的频率下工作，而dcs1800是在1800mhz的频率下工作，在我国，最早使用的是是gsm900，但是随着网络的发展，目前我国使用的标准主要是以gsm为主要，而以dcs1800为铺要的双频网。只要是使用双频手机就可以在gsm900和dcs1800之间切换而选择最佳的通信方式进行通信。2.2有关gsm的组成gsm系统的组成11： gsm系统的组成主要是由四个小的子系统，他们分别是：操作维护子系（oss）、移动台（ms）子系统、基站子系统（bss）和网络子系统（nss）下面分别对四个系统简单的说明：（1） 操作和维护子系统(oss)：此子系统是在整个gsm网络中起到一个相当于中介的作用，同时，通过oss还可以对其中的设备和用户加以有效地管理和保证系统的稳定运行，并且担当最网络的维护作用。（2） 移动台（ms）子系统：该系统在整个系统中可以由用户直接使用的设备。其中主要是包括两个部分：用户识别卡（sim 卡）与移动终端（ms）。其中主要有手持类型、便携类型和车载类型。其中手持类型就是我们日常生活中所用的手机。移动终端说的通俗一点就是我们所说的“机体”，例如我们平时用的手机等就是移动终端。（3） 基站子系统（bss）：该系统准确的说应该是gsm系统里面的无线端的属于基础性设备部分，具体分为发送、接受信息平台和负责控制的平台部分。有这两个基本的部分组成了整个bss，同时这两个部分也是gsm整个系统的很重要的组成部分。网络和交换子系统（nss）：此系统住主要是有两个部分组成：数据库和交换中心。此系统主要是对处于gsm网络中的用户能够顺利的同其他的用户进行正常的通信进行管理。其中nss在整个gsm中作为一个相当于纽带的功能。该系统又有五个部分组成：用于拜访位置的寄存器（vlr）、用于移动业务的交换中心（msc）、还有鉴权中心（auc）、用于归属位置的寄存器（hlr）、以及用于对设备进行识别寄存器（eir）。gsm系统总体示意图2：图 2 gsm 系统总体示意图112.3有关sms的相关介绍 sms（short message service）短消息业务是一种有不同于语音通话业务的一项技术服务。主要是通过gsm网络发送文本信息。当前的标准和技术来看sms短信息的的长度一般是在140字节范围之内。但是一个sms短信息可以包括160个字符。下面介绍一下sms的主要的特点：（1）sms首先应该说是一种有关于储存和转发的一项服务。简单的说就是短消息并不是直接发送给对方的，而是首先发送到sms信息中心之后再通过sms中心转发到接受人，但是当 接收人处于离线状态的时候，sms中心会再一次转发。（2）可以通过sms发送信息实现确认的功能。（3）可以实现sms的短消息的发送和接受与gsm网络的语音服务同步。（4）sms是通过短消息进行收费的。要获得sms服务的使用消费者首先要获得sms网络 的支持，并且gsm网络要支持sms的使用。其次用户要有发送消息或是接受消息的目 地址，这个地址可以是其他的sms用户或是服务器。3 系统硬件设计3.1 基于gsm模块电瓶车防盗系统概述组成系统的主要部分有：无线数码遥控开关、stc89s52单片机、led灯提示、报警模块、gsm短信模块、振动传感器，继电器断电电路等部分。其结构框架见图3。 电瓶车处于警戒状态stc89s52单片机led灯提示电瓶车处于正常的使用状态报警模块无线数码遥控开关gsm短信模块振动传感器继电器断电电路图3 系统总体结构框图4各个模块的功能：1) 无线数码遥控开关模块：该遥控开关模块主要是控制电瓶车的正常使用状态和警戒状态的切换，以便车主能快速的使用和停放电瓶车。2) stc 89s52单片机模块：该模块是系统的核心模块，主要是控制系统的输入和输出，及数据的分析处理。如将振动传感器检测到的信息反馈给单片机，然后单片机经过逻辑运算之后将最后的结果输出给led和短信模块，执行命令进行报警。3) led提示灯模块：该模块主要是提示系统是处于警戒工作状态还是使用状态，比便于更好的提醒电瓶车的车主，车子的状态。4) 报警模块：该模块主要接到单片机的命令之后发出声音，是一个输出装置，主要是提醒车主系统处于非正常状态，可能是被盗了。5) gsm短信模块：gsm短信模块是跟手机sim卡绑定的，当单片机接受振动传感器的信息之后进行分析和运算，将处理之后的结果输出给gsm模块，然后当接到系统处于异常状态的命令之后gsm模块会通过gsm网络发送信息给车主的sim通讯卡，实现报警提醒的功能。并且车主能通过回复短信对电瓶车进行操作，切断电瓶车的电源，制动被盗的电瓶车。6) 振动传感器模块：该模块主要是检测电瓶车的振动情况，当检测到了电瓶车的振动的次数和强度达到了所设定的数值之后，会将结果反馈给单片机。7) 继点断电模块： 由继电器控制电瓶车的开关，当收到单片机发出的命令时继电器自动切断电瓶车的开关使电瓶车无法启动或是中途停止。该系统设计所用到的主要的硬件有：单片机stc89s52、振动传感器蜂蜜器、gsm模块tc35i、继电器。本节介绍的硬件电路设计思路如下图4 流程性能分析选择器件接口设计硬件测试结束图4 硬件设计流程图203.2 stc89s52单片机介绍 该系统使用的是stc89c52芯片，stc89c52芯片内部含有8kbyte大小的可以支持反反复擦写上的flash和不能写入的储存器(rom),及256byte上网随机存储的存储器（ram）,同时含有32位i/o接口线，含有看门狗的定时器，还有三个16位的定时计数器，片内含有晶振及时钟的相关电路，含有一个全双工的串口通信。stc89c52可以在0hz的静态逻辑下进行相关的操作，在空闲模式的状态下，cpu能停止工作，同时可以允许定时计数器、ram、中断、串口继续工作。同时含有掉电保护的情况下振荡器被冻结、am内容被保护，有关单片机的一切的工作马上停止，一直到下一个的中断的来临。stc89c52是一个高性能低电压的cmos 8位单片机。其次使用stc89c52芯片能与工业的80c51的相关产品及引脚功能实现完全的兼容。这个优点使得stc89c52能为很多的有关的嵌入式的控制系统问题的解决提供高效灵活的解决方案。stc89c52总体机构主要包括25:（1） 具有8位的cpu（2） 含有4k字节的内部rom(3) 具有 128字节的内部数据存储器（ram）(4) 含有2个16位的定时计数器（5） 具有1个全双工异步串行口（6） 含有4个8位的i/o口(p0,p1,p2,p3)单片机管脚如图5 图5 stc89c52单片机管脚图21主要引脚的功能介绍22： 1) 主电源两个引脚 vcc(40脚)：接电源+5 v正端。 gnd(20脚)：接电源+5 v地端。2) 外接两个晶体引脚 xtal1(19脚)：一般是接外部石英晶体的一端。单片机的内部是反相放大器输入端，该放大器构成了片内的振荡器。xtal2(18脚)：一般是接外部石英晶体另一端。单片机内部是一个反相放大器输出端。如果是采用外部振荡器，则接收的是振荡器信号。3) 输入输出引脚： p0(3932脚)：p0.0到p0.7都可以称为p0。当芯片不接外在的存储器和不需要扩展io接口时，其可以作为分时复用的低8位的地址总线和作为双向的数据总线使用。p1(1到8脚)：从p1.0到p1.7接口统称为p1，可以用作准双向io口的使用。p2(21到28脚)：从p2.0到p2.7接口统称为p2，可作为准双向i/o口使用；当在芯片的外部接有外扩的储存器或者是扩展的接口并且当其寻址的范围超过256个字节时，其还可以作为高八位的地址的总线。p3(从10到17脚)：从p3.0到p3.7接口统称为p3。该接口除了可以作为io的双向的接口时，其每一位还可以单独的定义为第二功能。4) 关于控制线ale/prog(30脚)：当单片机处于运行的状态时，其中ale为外部存储器的低8位地址锁存信号；但是当flash处于编程方式时，其引脚用作编程脉冲的输入端。rst (9脚)：此引脚的功能是单片机上面的上电复位端，当单片机的振荡器处于工作的状态时，引脚上面会出现持续连续两个机械周期的高电平，此时可以实现复位操作，从而使单片机恢复到原来的状态。psen(29脚)：该引脚的功能是片外的程序存储器的选通的输出端，有效的电平为低电平，如果储存器从外储存器读出常数或是指令的时候，一个机械周期信号两次有效，用p0的数据总线从外面读回常数和指令。但是在对外部的数据存储器进行读取时，psen应该不会出现信号。ea/vpp(31脚)：此管脚为ea脚是作为外部储存器的选用端。只有当其是低电平时有效，但是当单片机复位或是上电时用作选单片机内部的存储器；但是当用flash编程的方式的时候，可以作为编程的vpp电源输入端。3.3 单片机的最小系统(edu)8鉴于stc89s52的各种优良特点，本设计采用stc89s52单片机最小系统构成电子控制单元（edu），系统电路图如图6所示图6 单片机最小系统图8其中分别有时钟电路和复位电路组成：（1） 时钟电路，如图5：图7 时钟电路图8其中一个管脚是接单片机的xtal1（19 脚）：主要是用作芯片内部的振荡的输入端另一个管脚接的是单片机的xtal2（18 脚）：主要是用作于芯片内部电路的振荡输出端对于xtal1 和xtal2分别是单片机内部的两个输入和输出的反相放大器，他们可以直接被外部的时钟电路驱动或者是用作是石英震动的单片机的片内振动器。上图采用的是单片机的内部时钟的模式，也就是说用内部的振荡的电路，在xtal1、xtal2的引脚上外接两个元器件，其内部的振荡器就能发生自己振荡。（2） 复位电路，如图6：图8 复位电路851系列的单片机，当第九管脚的rst出现连续两个以上的高电平时单片机的复位操作就要被执行。但是如果当rst出现连续两个高电平的时候单片机就会进入寻坏的状态。3.4 振动传感器振动传感器是在报警检测系统中经常使用的一种传感器，他的原理是利用内部的弹簧和压片陶瓷的结构检测外部的振动信号，并通过运算放大的电路将信号放大之后输出。具有很高的灵敏度、比较低的成本、有比较可靠的稳定性、检测 的范围比较大等优点。目前，80%的电瓶车和机动车等报警器都是才用了这样的传感器13。传感器的工作原理：都是将传感器放在被检测的物体上，当振动传感器受到检测方向的震动的时候，传感器的相应的敏感元器件会发生电阻的变化，导致输出的电流及电压会发生变化。输出的变化的电压经过放大电路的放大最后输出，最后输出的信号和检测到的震动相似，具有相似的频率和振幅大小。振动前后的波形图比较。如图7、图8图9 无振动时的波形图7图10 有振动时的波形图7振动传感器的输出的电信号波形特征和传动传感器受到的物理上的传感器是呈现正相关的。传感器一般是在12v的电压下工作能够输出稳定的信号，具有比较强的抗干扰的能力。3.5 报警模块设计该系统的发声部件主要是主要是压电陶瓷片，因此该部件的好坏直接决定着该蜂鸣器的发声的质量的好坏。其工作电路原理图10如下：图12 蜂鸣器工作原理6蜂鸣器的工作原理： r9接口连接到单片机，此时单片机将输出给q2，此时在q2的射级和基级之间的的电压之差小于0.7v，此时的状态就是截止状态，因此q1q2就处于断路的状态，此时，y1就会被断开因此压力传感器也就不能正常的工作。但是当输出足够大的时候，此时q2处于饱和至于放大的状态，此时 蜂鸣器就能正常的工作了，因此依据这样的原理q2就起了相当于开开关的作用，可以调节声音的音量的大小。 3.5 gsm通信模块设计目前市场上可供选择的gsm模块较多，经过对模块的综合性能比较，本系统选用了西门子公司生产的tc35i无线通信模块。该模块由gsm基带处理器、gsm射频模块、供电模块（专用集成电路）、闪存、zif连接器、天线接口等6部分组成，可以快速安全可靠地实现数据、语音传输、短消息服务和传真，作为中介，它将报警信息送入gsm网络19。3.5.1 tc35i总体描述 新版的西门子gsm模块tc35i是一款可以支持中文短信的的模块，其可以在gsm900和dsc1800两个频段上工作，实现双频段工作，电源的工作电流为3.34.8v，tc35i通过at的指令实现双向操作，其可以是实现通信的波特率可以选择在115kb/s到300b/s，其中自动的波特率为：115kb/s到1.2kb/s，同时sms支持text和pud的格式19。3.5.3 tc35i的硬件设计tc35i管脚图13：图13 tc35i管脚图20tc35i模块一共有40个管脚，大概可以分为5类，可以数据的输入输出、电源、sim卡、控制、音频接口。（1） tc35i的1-5引脚是正电源的输入脚，第610是接地端。（2） 第11-12为充电引脚，可以外接电池，13管脚对外输出电压，第14脚为用于充电保护（3） 第15脚是用于启动的，启动之后必须给一个低脉冲并且不能低于100ms，时间不能超过1ms（4） 第16脚到23脚实际上是一个串行异步收发器，他的接口标准为itu-t rs232（5） 18和是19脚分别为rxd和txd是串行通讯脚，可以和单片机通讯。（6） 第24到29为sim卡的引脚，可以直接与读卡器的相应的接口直接相连。（7） 第32脚可以有两种工作的方式，一个是可以在tc35i的工作状态，可以用at 指令进行切换；两一个是发射状态（8） 第30到32脚，其中30 的脚是rtc backup，第31脚是power down，第32脚是sync。（9） 第35到38为语音接口，第35到36接口是用于扬声器放音。第39接口时话筒通话负接口断3.5.4 短消息的发送和接收 报警短消息的发送和接收是利用现有gsm网络的短消息服务中心资源实现的，如图14所示访问寄存器通信模块移动基站基站控制器车主手机移动基站基站控制器移动交换中心归属寄存器短消息中心图14 系统报警短消息的发送和接收133.6无线红外遥感开关的设计3.6.1 无线红外原理红外遥控技术是目前市场的应用的一种比较普遍的通信和遥控技术，因其具有功耗低、功能强大、抗干扰能力强、很容易实现等优点，使得很受开发者的青睐。（1） 遥感发射器及编码：以upd6121g组成的芯片为例来说明其原理，当发射器的按下相应的按钮的时候就有遥控编码发射出去，不同的按键有不同的编码。这种遥控编码的原理是：采用串行脉冲，宽度为0.565ms、有0.56ms的间隔、其周期是1.125ms，是 表示二进制的“0”；宽度为0.565ms、有0.56ms的间隔、其周期是2.25ms，用二进制的数字“1”来表示。如下图15、16（注：所有波形为接收端的与发射相反）图15 遥控码的“0”图16 遥控码的 “1” （2） 遥控信号的接受红外的接收电路可以使用一种大于红外接收器，不需要外接任何元件，就能完成从红外的接收到输出的所有的工作，因此其体积和一般的塑胶的封装的三极管的大小是一样的，它适合各种红外线的数据传输和红外线的遥控。其接受器只有三个接口很是方便，其中1脚out接的是单片机的io口是脉冲的输出接口，2脚是gnd接的是地线，3脚是vcc接的是电源的正极一般是+5v：如下原理图17图 17 红外接收器3.6.2 无线红外发送和接收的原理图无线红外发射和接收的原理图18如下图18 发送和接受原理图 首先红外遥控键盘按钮接通会产生相应的脉冲，经过相应的编码和调制之后变成信号波，然后通过红外发射模块以红外的脉冲波的形式将信号发射出去，然后红外接收敏感元件接收到红外波之后经过光电放大的电路将信号传给解调电路之后，将信号还原为原来的编码，之后传送给单片机，这样单片机就能够识别键盘发送的命令了。3.7电源模块的设计单片机电源如图19所示：图19 单片机电源由于该报警系统要求有稳定的电压源，以满足实时的监控，因此，一般要单独的的设计电源电路，单片机的电源的要求是有稳定的电压和尽量少的纹波，并且复位电路要求稳定和可靠，因此要求设计一个直流稳定的电压源给单片机持续供电，先要用变压器将电压转化为9伏的交流电，其次可以通过桥堆2w10对9v的交流电完成整流的过程，在通过电容滤波和稳压器就行电压的稳定，最后是输出的电压编程稳定的+5v电压，电源的指示灯能点亮，证明该模块能够正常的工作。4 系统软件开发环境4.1软件开发环境介绍本系统的设计有关软件的部分是用keil uvision3，该软件是kill公司为嵌入式软件的开发而专门研发的，该软件主要是运用在arm系列，51系列等单片机上面的。该软件集成了源代码管理器、自动提示编辑程序管理器和仿真程序调试器等，能够很对汇编和c的程序能够进行迅速的进行编译，并且能够创建hex目标调试文件。主要的格式的文件：c51可以从c代码可以被重新定义目标文件。宏汇编可以从汇编源代码定位该目标文件bl51可以用来重定位器组合由c51和a51的可重定位的目标文件并生产成绝对目标文件。oh51目标文件到hex格式的转换器，用于创建hex格式的文件。lib51库管理器组合目标文件并生成可以被连接器使用的库文件。4.2 keil开发流程用keil software工具开发项目流程和其它软件开发项目的流程极其相似，有如以下几点：（1）首先创建一个项目然后设置的相应的设置（2）然后可以用c语言或汇编语言去创建源程序。（3）再次用项目管理器生成应用文件。（4）接着修改源程序中的错误。（5）最后测试连接应用文件。4.3 keil运行界面keil开发环境与传统的c语言开发环境相比具有界面友好，操作简单，调试方便，功能强大等优点，其具体开发环境如图20：图20 程序编辑界面图具体的程序的调试的过程图21：图21 程序调试界面图5系统软件设计系统软件采用采用汇编语言与c语言混合编程实现，程序主要流程如图22所示。系统软件设计流程图225.1单片机初始化模块该段程序主要完成对单片机串口工作方式的选择（本设计选用工作方式1），设置定时器1作为串口通信传输的波特率发生器，以及对应各个中断的设置。/* 单片机的初始化程序 */void sys_init(void)th0 = 0xb8;tl0 = 0x00; /20ms的时钟基准ti=0;/表示串行口现在可以进行发送 ri=0;/表示串行口现在可以进行接受 scon=0x50; /选用方式1 0101 0000 选择串行口工作方式1，8位uart，/波特率=t1溢出率/n,ren=1,表示允许接受 tmod=0x20;/0010 0000 tmod = (tmod & 0xf0) | 1;/mode选用定时器1 th1=0xfd; /波特率为9600tl1=0xfd;pcon=0x00; /倍频0x80ie = 0xb0; / ea xx et2 es et0 ex0 et1 ex1 1100 0000tr1=1; /enable timer1 启动定时器1 es=1;/允许串口中断 tr0=1;/启动定时器0 et0=1;/允许定时器0中断 et1=0;/不允许定时器1中断 ea=1;timer_1s_cnt=0;receive_count=0;send_count=0xff;/表示禁止发送,可以接收5.2 gsm模块程序设计单片机控制tc35i的程序主要采用的是c51程序语言，在keil uvison环境下进行程序设计。该部分程序主要分成三大模块：主程序，头文件程序，函数实现程序。程序首先实现对单片机和tc35i硬件设备的初始化，当振动传感器检测到信号时会反馈信息给单片机，单片机经过运算之后发射命令给gsm模块和蜂鸣器报警模块，当gsm模块收到单片机的信号之后，统就会调用短消息发送程序，采用串口中断的形式向tc35i输入at指令和pdu编码，然后tc35i自动向目的地址发送短消息。若用户收到信息判定车子被盗之后能够及时的发送信息给gsm模块通过继电器切断电瓶车的电源，各函数之间的调用与函数功能实现如图23。图23 单片机控制tc35i程序结构图5.2.1at指令at指令一般应用于终端设备与pc应用之间的连接与通信。每条at命令行中只能包含一条at指令。在本设计中，at指令是被tc35i执行的。5.2.1.1 与sms相关的at主要命令集本设计中所使用到的at指令集如表1：表1 常用的at指令集表4at指令功能说明at+cmgd删除sim卡内存中的短消息at+cmgl列出sim卡中的短消息信息格式at+cmss向sim内存卡中发送短消息at+cmgr读取短消息at+cmgs发送短消息at+csca短消息中心地址at+cpms选择短消息内存at+cmgf选择短消息信息格式：0-pdu;1-文本at+csmp设置短消息文本模式at+cnmi显示新收到的短消息at+cmgc发出一条短消息命令at+cmgw向sim卡中写入待发的短消息5.2.1.2 at指令操作原理4一般来讲，每条at指令都有3种调用形式，即设置、读取和查询。下面以cmgf为例说明这3种调用形式:参数+cmgf=+cmgf=? 返回:+cmgf : (列出所有支持的模式)+cmgf? 返回:+cmgf : 设置调用形式一般为:at+命令名+参数，如:at+cmgf=l用来设置当前短消息为text模式。读取调用形式一般为:at + 命令名?，如: at + cmgf ? 如果当前短消息格式为text, 返回+cmgf 1，如果是pdu模式，则返回+cmgf 0 。查询调用形式一般为:at+命令名= ?，如:at+cmgf = ?返回+cmgf(0，1)，表示当前模块以及网络支持pdu和text两种模式。5.2.1.3 设计使用的非标准at指令ate0v0：ate0和atv0的缩写，用于初始化tc35i；ate0v0+cmgf=1+cnmi=2：读取sim卡的卡号；ate0v0ssmss=1+cnmi=2：选择短消息优先存储在sim卡；5.2.2 短信息pdu（protocol data unit，协议数据单元）编码45.2.2.1 pdu编码格式pdu数据模式是发送或接收手机短消息的一种方法。发送短消息常用text和pdu协议数据单元模式。使用text模式收发短信，所使用的代码简单，所以实现起来十分容易，但最大的缺点是不能收发中文信息内容；pdu模式不仅支持中文信息内容，也能发送英文短信内容。所以，大多选择用pdu协议数据单元模式发送短消息。7-bit、8-bit和ucs2编码是pdu模式收发短信所使用的3种编码。7-bit编码多用于发送普通的ascii字符;8-bit编码多用于发送数据内容的消息;ucs2编码多用于发送unicode字符。一般来说pdu编码由a b c d e f g h i j k l m十三项组成。选择发送短消息，pdu的格式为：smscpdu类型mrdapiddcsvpudlud(0140octed)选择接收短消息，pdu的格式为：smscpdu类型oapiddcssctsudlud(0140octed)格式中各控制块含义如下：smsc-短消息业务中心地址;mr-指明是发出信息；da/oa-源/目的地址；pid-协议识别；dcs-数据编码；vp-有效时间；udl-用户数据长度；ud-用户数据；scts-指明短消息到达业务中心的时间。5.2.2.2 接收/发送号码与短信中心号码编码规则若电话号码位数是奇数位，则在号码末尾加“f”，然后从左到右只需将奇偶位对调即可。如下例：接收方原始电话号码经pdu编码后的电话号码应为：5189536050f3。5.2.2.3 短信内容的三种编码方式（1）7-bit编码7-bit编码时，针对的是原始短消息的字符个数，而不是字节数。7-bit编码用于发送普通的ascii字符，它将一串7-bit的字符(最高位为0)编码成8-bit的数据，每8个字符可“压缩”成7个，在使用7-bit编码时发送的短消息的最大字符数为160。（2）ucs2编码ucs2编码是用两个字节编码，ucs2编码是字节数，用于发送unicode字符。按照 iso/iecl0646的相关规定，ucs2编码以1-2个字节为一个字符，将每个字符转变为16位的unicode宽字符。用单片机控制手机模块收发短消息时，如果没有系统的支持，可用通过查表法解决。在windows系统中可应用api函数实现编码和解码。使用ucs2编码发送短消息时，最多可发送70个字符。（3）8bit编码8-bit编码，就是字节数。8-bit编码其实不存在具体的算法，主要是用于发送数据消息，比如图片和铃声等。使用8-bit编码时发送短消息时，最多可发送140个字符。6测试6.1测试准备（1）将sim卡装入tc35i模块中，并将tc35i的rxd端，txd端，igt端分别与单片机的txd、rxd和p1.3相连接。（2）将单片机与振动传感器、外部时钟、蜂鸣器等外部设备相连。（3）先给tc35i上电并等待2分钟左右，以便sim卡成功登入到gsm网络，然后再给单片机上电。6.2测试阶段及结果（1）振动桌面使振动传感器受到震动，之后将高电平输入给单片机的p1.3口，如效果图24 ：图24 测试结果1图测试结果为：蜂鸣器鸣叫一声后停止，继电器开关由常闭状态切换到常开状态。（3） 与此同时gsm模块会给设点的号码地址发送短信，内容为设定的“che zi bei dao”，效果如图25：图26 测试结果2图测试结果为：蜂鸣器长叫一声，等待5秒之后，报警信息成功发送到指定手机终端。7 结论本系统采用的是基于gsm的sms短信服务，对电瓶车进行远程的监控和防盗，具有监控性能稳定，监控的有效距离更广阔，系统的构建成本低廉，功能简洁实用。其次，本设计系统出了对电瓶车的监控之外还能根据消费者和市场的需要进行其他的功能的扩展和改进，比如：气体溶度报警、火灾温度检测报警、家庭防盗报警等等广阔的应用市场。所以，该系统具有很强的市场应用性有很好的市场前景，如若投入市场将会产生很好的社会效益和经济效益。参考文献：1 刘邓.基于gsm模块汽车远程监控防盗系统的设计.电子科技大学.硕士学位论文,2009.42 柯国琴.基于单片机的智能家居系统的研究.合肥工业大学.硕士论文,2010.103 张琎、邓利军、王书贤. 基于 gsm 网络无线远程汽车防盗监控系统设计. 农业装备与车辆工程, 第50卷 第5期,2012.5 4 徐娟娟. 基于gsm汽车远程防盗系统的设计. 曲阜师范大学.硕士学位论文,2012.45张海燕.新型电动车防盗系统设计.郑州大学.硕士论文,2009.116 谢卫华.基于单片机的家庭智能防火防盗系统.东北林业大学. 硕士论文,2010.67 李洋.基于gsm汽车防盗通信系统设计.天津大学.硕士论文,2010.118 毛慧琴.基于gsm和单片机的远程家电控制系统.广西大学.硕士论文,2008.69 黄天健.gsm短信息gps汽车定位与防盗系统祥的研究.广东工业大学.硕士论文,2005.510 徐凡.基于gsm的汽车定位防盗系统研究.武汉理工大学.硕士论文,2007.0411 丁占兴.基于gps的车载防盗系统设计.大连海事大学.硕士论文,2008.612 唐霞.基于gsm 的变压器防盗装置的设计与实现.上海交通大学.硕士论文,2009.1013梅创社.基于gsm手机模块在车载防盗系统中的应用研究j.计算机应用及软件.2007年5月第24卷第5期:125-130页14.陈刚.李叶紫.胡辉.基于gsm车辆防盗抢系统设计与实现j.电气自动化.2005年第27卷第6期：48-49页 15.谭春毅.高锋.基于gsm 的车载无线防盗系统j.江南大学学报( 自然科学版).2005 年8 月第4卷第4期:387-389页16.现代电子技术.2008 年第3 期总第266 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