基于GSM的汽车防盗报警系统设计

1、创新课題披廿报告题目：基干GSM的汽车肪盜报警系统设廿XX：专业：通信工程卅级学号：指导教师：J航空大学信息工程学院2015年10月25日摘要本设廿介鉛了一种基于GSM技术，把接收、控制和报警功能模块结合于一体的汽车 肪盜报警系统，库细闸述了了 GSM的阀念、历史、发展及系统组成结构利軟硬件设 it具体方案。该系统运用GPS模块负责接收定位数折，GSM模块负责在车我终端和监控用户 之间传递信息，在单片机的控制下收发短信,单片机控制电路对GPS定位数据进行 分析，并根弼用户的设置做岀相应的处理。电温电路由7805为单片机、GPS模块提 哄貞流电压，LM2941CS再将直流电压稳压提（ft给GSM

2、模決使用。通过在汽车中安装 该报警器，当GPS模決接收到异常信号时，通过单片机处理后以GSM网络为信道, 把报警信息通il短消信通知用户，车主接收到报警信息后,发送金令来报警或，遥控 汽车，从而这到了航诰的目的系统结构简单、功能强夫,安装调试简单、使用方便，并有 效地解决了传统报警器存在的FlSo 关建字：GSM肪盜报警系貌GPS模块单片机可修编-目录第一章绪抡11.1 GSM的简介11.2 GSM的特点21.3 GSM的发展3第二章汽车防耀系竦的按廿52.1引言52.2方案论证52.2.1 方案一 52.3.2 方案二 52.3.3方案三52.3.4方案四62.3方案选择与IO6第三章软視件

3、按廿83.1车我终端硬件设廿83.1.1单片机控對电路83.1.2 GSM 模块 93.1.3 GPS 模挟 103.2车裁终竭软件设计113.2.1 TC35i 模挟 AT 常令 123.2.2 SMSg消息的编码方式133.2.3报警器各种）能的AT控制指令14结東语16参考文献17第一章绪论1.1 GSM的简介师着汽车等交通工具的普及，无线通信技术和全球卫星定位（GPS）技术逐步 开始应用到车辆监控等领域。不论是对警车、运钞车等特种车辆的监控II是对普通轿 车的肪盜监控，无线通信和GPS技术部发挥着重要的作用。目前，務动无线通信方 武主要有：a.集祥務动通信方式；b. DSRC（专用短程

4、）通信方式；c. GSM（全球杨动 通爪系统）方武。其中，GSM方式数据围大，数据性好，使用方便，成本Ko 15合GPS 系筑，GSM系貌可以将车辆的位置、速度、行般方向以及其他状态信息通11无线通 信讎路传送到车主手持终端或监控中心，实现对车辆的监控。在GSM系统所提侠的业务中，话音业务和数据业务需要通过抜号建立连接，一 旦建立连接后即开始il费。而GSM短消息业务不需要理立抜号连接，只需要把要发 的信息nn上目的地址发送到短消息中心，再由披消息中心转发到目标用户终常。短消 息业务是按发送的短信条数收费，只要姬消息毎次限制在140个字节即可，迪个数据 长I8足够传送GPS定位信息。可以看岀，

5、利用GSM短消息业务进行数据传送能够充 分利用覆盖IB广阖的務动通信网络，以廉价的方式实现远程可杨动目标的定位，比较 适合用于汽车的肪盜监控。本文果用PIC18F2450单片机、GSM模決TC35i和SIRF第 三GPS接收模块设廿车我肪盜监控终端。GSM全名为：Global System for Mobile munications,中文为全球移动通讯系统，俗称 全球通，是一种起源干欧洲的務动通信技术标准，是第二代杨动通信技术，其开发 目的是it全球各地可以共同便用一彳、務动网络标准，it用户使用一部手机就能行遍全 球。我国于20世纪90年代初引进采用此顶技术标准，此前一直是采用解窝模扭杨动

6、 技术。目前，中国杨动、中国朕通各拥有一个GSM网，为世界最大的務动通信啊络。GSM 系 SatS GSM900： 900MHz. GSM1800： 1800MHz R GSM1900： 1900MHz 等几 个I?oGS M （全球務动通信系统）是一种广泛应用于朋洲及世界其他地方的数字務 动系统。GS M使用的是时分名址的变体，并冃它是目前三种数字无线技术（TDMA、 GSM和CDMA）中使用最为广送的一种。GSM将资料数字化，并将数据8H亍压编， 熟后与其它的两f用户数据流一起从信道发送出去，另外的两个用户数励潦部有各自 的时隙。GSM实际上是欧洲的无线标准，励GSMMOU朕合委员会报道，

7、GSM在全球 有12亿的用户，并目用户遍布120 国家。因为许名GSM网络操作员与其他国外 操作员有漫游协议,因此当用户到其他国家之后，仿然可以继续使用他们的務3）。1.2 GSM的特点GSM系貌有几顶重要特点：肪盜拷能力佳、网络容量大、手Hl丰富、通话涓晰、 稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死轴少、手机耗电量低。1）頫谱效率。由于釆用了高效调制器、信道编儕、交级、均ftiflliS音编侶技术， 使系貌具有高頫谱效率。容量。由于毎f信道传输带宽贈加，使同颐复用栽干比要求降低至9dB, （ft GSM 系统的同頫夏用模武可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模扭系貌为7/21 ）；加上半速 率话

8、音编同的引入和自动话务分配以减少越区圳换的次数，使GSM系统的容量效率 （每兆赫每小区的信道数）比TACS系貌高35倍。3话音质量。鉴干数字传输技术的特找以及GSMSJ中有关空中接口和话音编伺的 定义，在门限值以上时，话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。4开故的接口 GSM标准所提篌的开朋性接口，不仅限于空中接口，而目报刊啊 络貞接以及啊络中个设备实体之间，例如A接口和Abis接口。安全性。通il鉴权、加密fll TMSI的使用，这到安全的目的。鉴权用来验证用户 的入网权利。加密用于空中接口，由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI是一个由 业务啊络给用户指定的临时识别号，以肪止

9、有人跟踪而泄漏其地理位置。6与ISDN、PSTN等的互连。与其他网络的互连通常利用现有的接口，如ISUP或 TUP 等。7在SIM卡基础上实现漫游。漫游是杨动通信的重要特征，它标志着用户可以从 一个啊络自动进入另一 f啊络。GSM系貌可以提供全球漫游，当然也需要网络运营 者之间的某些协议，例如计费。1.3 GSM的发展20世纪80年代中期，当模姒聲窝務动通信系筑网投朋市场时，世界上的发达国家就 在研制第二代務动通信系统。其中最有代表性和比较成熟的制武有泛欧GSM ,美国 的ADC(D-AMPS)和日本的JDC(现在改名为PDC)等数字稼动通信系鋭。在这些数字系 统中，GSM的发展最引人注目。1

10、991年GSM系统正武在欧洲冋世，网络开通运行。 GSM系列主要有GSM900. GSM1800和GSM1900三部分，三者之间的主要区别是工 作頫段的差异。聲窝務动通信的出现可以说是務动通信的一次革金。其頫率夏用大大提高了頫率 利用率并增大系统容量，网络的智能化实现了越区转接和漫游功能，扩大了客户的服 务18,但上述模#1系统有四大缺点：各系筑间没有公共接口；很难开展数船承我业务; 頫谱利用率低无法适应大容量的需求；安全性差，易被窃昕，易做“假机”。尤其是 在朋洲系统间没有公共接口，相互之间不能漫游，对客户造成很大的不便。GSM数 字務动通信系统溫干0?洲。早在1982年，朋洲已有几大模抵蜂

11、窝務动系统在运营， 例如北欧多国的NMT（北欧杨动）和英国的TACS（全接人通信系统），西朋其它各国也提 供務动业务。当时这些系统是国系统，不可能在国外使用。为了方便全做洲貌一使用 務动,需要一种公共的系坑，1982年，北欧国家向CEPT（欧洲關电行政大会）提交了 -ffiliJ书，要求制定9 OOMHz頫段的公共做洲电信业务规。在这次大会上就成立了 一个在欧洲电信标准学会（ETSI）技术委员会下的“務动特别小组 （Group Special Mobile）M ,简称“GSM” ,来制定有关的标准和建议书。我国自U 1992年在建立和开通第一个GSM演示系貌，并于1993年9月正式开朋业 务以

12、来，全国各地的杨动通信系统多采用GSM系统，使得GSM系貌成为目前我国最 成熟和市场占有量最大得一种数字聲窝系貌。GSM国现状目前我国主要的两大GSM系貌为GSM 900 K GSM1800,由干采用了 不同頫率，因此适用的手机也不尽相同。不过目前大名数手机基本是双频手机，可以 自由在这两个頓段间幼换。朋洲国家普遍釆用的系筑除GSM900和GSM1800另外加 人了 GSM1900,手机为三频手机。在我国IS着手机市场的进一步发展，观也已岀现 了三頫手机,即可在GSM900GSM1800GSM1900三种频段自由切换的手机,真正做 到了一部手机可以畅游全世界。第二章汽车防盜系统的设廿2.1引言

13、目前流行的汽车肪盜器可以简单IH纳为三大类，即：HI械武肪盜器、电子肪盜器 和网络肪盜器，上述三类肪盜器越往后科技含量越高，fifHS也基本与科技含量成正 比。2.2方案抡证2.2.1方案一机械武肪盜装置是市面上最简单、最廉价的一种肪盜装置，其原理十分简单，即 锁住转向盘、腔制踏板或档柄。优卧价格便宜，安装简便，价格在几十元到几百 元之间。缺点：肪盜不MIK,毎次拆装比较麻预，不用时il得找地方朋置。2.2.2方案二电子肪盜装置就是给车锁加上电子识别码,开锁或Kfflltffl需要输人十几位密 Wo电子航盜的最大优点在于密码解锁和声讯报警。电子肪盜装置的主要功能有以下 皿种：声爪报警、安全提示

14、、遥腔寻车、中央门锁遥控。其缺自也是显而易见的，肪 盜不MIK,车主离车的距离很远时可能听不到报警声，密侶肪护不严，较易破解。2.2.3方案三啊络肪盜装置即利用现代电子信息技术、航天技术和网络技术，实现汽车与车主 的实时信息反馈，以全球卫星定位系貌（GPS）为代表。其利用接收卫星发射信号与 地面监控设备和GPS信号接收机组成全球定位系统，卫星星座连续不Bi发送动态目 标一汽车的三维位置、速度和时间信息，从接收到的反债信息来获知汽车当前所处 的位置。目前的GPS系统具有车辆定位、反劫报警、网络肪盜、遥腔熄火、车监听、 枢備救援、路况信息、人工导航、车辆查则等多种功能。但是，这种肪盜系貌也有很大不

15、足之处：一是没有建立卫星定位地面监控中心的地区GPS无法工作；二是由于卫星数量有限，信息甘描覆盖存在一定“盲区”，从而使监控实际上经常处 于间Bfi “丢失”状态；三是价松一般都在数干元以上，仅安装一套不带显示屏的GPS就需要花费穴七干元，而毎年还需向服务商交纳ifi干元的服务费。高昂的费用it许名车 主望而閒步。2.2.4方案四此基f GSM n车肪盜报書系统是集传统车载式肪盜报警单元和GSM全球通杨动 通信啊路控翎为一身的高科技产品。该产品依托黴盖率股高的GSM公众网络，利用 GSM无线通爪业务和短消息业务，采用人车互动的肪盜模式，对车ffiiSfjfi程监控; 具有遥控监听现场協音功能、

16、遥控呼叫语音报警功能、发送和遥控关BI报警短消息功 能、被劫报警按健、振动报警等助能，使车主摆腕了看不到、听不见的被动肪盜盾尬 局面；无需设运营中心，解决了 GPS入网成本高以及普通的车辆航盜报警器监控18 小等冋題，能it您的汽车地尽在掌握之中。2.3方案选择与阐述利用GSM无线通信业务及短消息服务业务，对车辆进行远程监控和定位，主控装置 采用单片机的控制，功能由软件编程实现，GSM手机控制方式是果用GSM手机串行 数据接口，利用GSM啊络消息服务业务，实现数据信号发送接收，采用GSM手机串 行数据接口方式，控制方便简单，迪些技术目前都已经非常成熟，并且广泛的各种监 控领域使用成功。系鋭设i

17、t包祐检淋模块,中央处理模挟，执行模块，通信模快,其中：(1) 监測模挟由多组传感器及信号处理电路构成，用于车况信息的采集，并将采集的 数据信号加以处理后传输至中央处理模块。(2) 中央处理模挟接收来各个传感器的信息进行数据融合用处理的给果分级。中 央处理模決根据不同等级的書报體发不同的报警信号和执行操作,并通过通信模挟将 事态判定结果发送到车主手机。(3) 执行模快通过通讯模挟接收车主手机发送的指令，车主可以方便地进行“汽车 发动机熄火”、“监听”等操作。(4) 通#1模快能解实现数据通m助能。系貌正常工作时,首先将检测模快采集数锯 送到中央处理模块,并且判断是否发生异常悄况，如果发生异常悄

18、况并进行数据信息综 合分林处理后通0GSM通信模快向用户发送相应的报警姬消息,用来监測、控制汽车 的工作状态。车主接收到报警短消息后，根据具体异常悄况发送控JI汽车的短消息指 令，用户U可以通过手机发送姬涓息进行前冋，当用户接收到报警信息时，可报 警的种类向主机发送矯消息，对各被控量实现远程控制，中央处理模块提取短消息并译 侶后进行相应的操作启动报警模挟或执行模挟。可修编-第三章软硬件设廿3.1车教终竭硬件按廿车裁终端主要由呱部分组成，即GSM模挟、GPS接收机模挟、单片机控闕电路和电 源电路。GPS模快负责接收定位数襦;GSM模块在单片机的控制下收发短信;单片 机控翎电路对GPS定位数据进行

19、分析，并根据用户的设置做岀相应的处理。电源电 路由7805为单片机、GPS模快提哄+5V直流电压，LM2941CS再将+5V直流电压稳压 为+4. 2V提哄给GSM模块使用。该系貌的结沟框图如图3-1所示。S3-1系筑给枸框图3.1.1单片机控制电路系统选用Microchip公司的PICI8F2450作为MCU。该芯片为果用细瓦技术的28 脚高性能单片机，具有高可靠性、低成本、ttU力耗、体枳小等优自。其册有16k字节 的Flash程序存储器和768字节的RAM,支持在线编程和调试。该单片机部仅有一彳、 通用异步串口。为了能敞同时与GPS以员GSM模块通信，单片HI需要两个串口。但 如果选择具

20、有双串口的单片机,将会增加成本，所以本系统利用PICI8F2450普通I/ 0 口和该系列单片机的C语言编译器提侠的库函数设廿了一个軟件串口。单片机部的 硬件串口通11 17 Wfn 18 9与GSM模挟通信，软件串口通11 25 w接收GPS信号。单片机的2脚作为G S M模快的启动脚。接口电路如图3 - 2所示。30P JZJOP!11.O592MU19RXDO 17TXDO 1811121714819Ram os Rarari VUSBRC4 RC5 ROOTX RC7ZRXVSSVSSVDDOSC2/CLKO 4RAORAIRA2RA3RA4/T0CLK RA5RHHNTORB1/IN

21、T1RB4 RB5/PCM RB6/POCy;7/PGD+520T2 start3-4-5-6-7 -2122S2425 GSyrx26 P27 PQC28 PGCTPIC16O52AZW图3-2单片机接口电路3.1.2 GSM 模块GSM模块负责在车裁终端和监控用户之同传递信息。本系统采用德国西门子工业GSM模ft TC35io TC35i模決是一个支持中文婕信息的工业级GSM模块，工作在GSM900和GSMI800双報段，可传输培音和数据信号。TC35i的数据接口 （CMOS电平） 通il AT命令可双向传输指令和数据,它支持Text和PDU怡式的SMS（短消息）。TC35i模決有40个引

22、脚，分为电源、数据输人、输出、SIM卡、音额接口和控 制等5类。其工作电压为4. 2V,模块的供电电压如果低于3. 3V会自动关机。由干 模块在发射信号时，电流峰值可高达2A。所以该模块对电源的要求较高，本系统釆 用开关塑可调高性能倣渡电路专用稳压芯片LM2941CS,它能够提供大电流榜定的电 压输岀。使用TC35i模快时，其启aW IGT必须加一个时间长于100ms的低电平才可 以使TC35i挂入工作状态。TC35i模块的数稠输人、綸出接口符合ITU-TRS232接口标 准,支持标准的AT命令集。GSM模決与MCU的接口电路如图3-3所示。0 3-3 GSM模挟接口电路0NXS0 ooto

23、MdooOS H2UO 080OOP oas0 azo ozo960 IVCQ JLVH Hvq3.1.3 GPS 模块本系貌采用的GPS模块为SIRF第三代高灵敏度引线式GPS接收模快 SIRFstarlllo 片定位精度小于10米，枚开机/暧开机/热开机的时间分别迭到 42s/38s/8s,最多可以同时追踪20个卫星信道。其部有可充电电池，可以保存星 历数据，便于快速定位。串口数据陷武为TTL电平数据输岀，通爪速率为4800通爪 波特率，毎枚输岀一次GPS全数据。该模块GPS天线采用MMCX接口，数据线接口 为6线接插件，排线输岀，使用时非常简单，只需用到三根输出线，第一脚接3. 5 5.

24、 5V的直逍正电源，第五脚是电源地，第二脚是GPS的输岀线，它是TTL电平的串 口信号,高电平大于2. 4V,低电平小于0. 4V,输出驱动能力为2mA,可以直接和 单片机接口；第穴脚是杪信号输岀，每枚都会綸出一个10ms 的0. 2V左右的脉 冲信号用于授时。由干该模块只向单片机发送数据而不接收来自数据，所以本系筑中 单片机釆用软件串口与其通信，MMCX接口的第二脚接单片机的25啣即可。3.2车教终端软件设廿本设廿釆用GSM网络来进亍通信，车主主要利用TC35i通行模块来控抽汽车， 当报警器正常启动之后，将处在不撕检測汽车状况和接受车壬短信或来电的狀态中。 如果汽车处在不设I状态，那么车上的

25、传感器枪測并传输到单片机的信号将不给予处 H，逆时通信模決也不会接受车主的来电，只有当车主发送短信解除时,才能使TC35i 处在工作状态，当车体有震动，车门被非法打开或有人进人到车，这时自动发出声光 报警信号,并向用户发出报警信息,迪时自动关闭车上有感应的传感器，避免向用户 重夏发送短信，经过一分扑之后，声光报警信号自动解除，两分之后如果车主没有答 夏，即没有向TC35i模块发送任何形式的姬信和没有打监听车上的荫况，该模挟就会 自动抜打车主的手机，B11E分抑之后，就自动启动刚才关冈的传感器，如果车主有 发送短信到TC35i模块上，与其相连的单片机就会读取用户短信容，经过分林判8#后, 执行用

26、户的指令。本系境设置SIM卡接收短信方贰是当报警器初始化时就H除卡的第一条短信，当 车壬发来短信时，系统自动会将短信放在第一条短信的也置，等单片HI读取，并执行 相应的金令之后，系统就会自动删除短信。迪样可以肪止短信容被其他人读取到，并 利用技术对垓系统进行破解,本系缭通信对象只针对车主,未经允许的用户手机不能 对其控翎，当车主手机丢失或在外出差手机乂没带，本系筑设置了一个人性化的功能, 更改手机用户，车主只要输人正确的密码并发送到车上的短信模快，就能改变与其的 通信对象。对整个GSM报警器的控制形式分为两种,手机和遥控器,其中手Hl控制比遥控器 控初等级高，当系统处于正常工作状态时，两种控制

27、方式都能控制系貌撇肪，当系统 不处于设肪狀态时，册就需要看是报警器上一次是通11哪种方式撇航，如果是遥控器 对报警器进行撤肪的,那久系缆可以通过遥控器和手机对报警器进行设肮,如果是手 机进行的撤肪，朋么遥控器就不能进行设1,而只有通il弔机进行设肪。同时手机也 可以控制遥控器，当用户遥控器丢失时，车主就可以通il短信的方武，可以it遥控器 对于整f系貌失效。智能报警系统总体设it流程图如图3-4所示。图3-4主程序流程图3.2.1 GSM规定的TC35i模块AT指令AT 66令類消息收发有关的規主要0 GSM 03. 38、GSM 03. 40和GSM 07. 07o 前二者着重描述SMS的技

28、术实观（含编码方贰），后者则规定了 SMS的DTE-DCE接 口标准（AT金令集）。AT命令即Attention, AT命令集是由诺基亚、爱立信、摩托罗 拉和HP等厂家共同为GSM系筑研制的DTE-DCE接口标准，是从终竭设& TE（TerminalEquipment)或数据终端设备 DTE(Data Terminal Equipment)向终端适世器 TA(Terminal Adapter)或数据电路终接设备 DCE(Data Circuit Terminating Equipment)发送的。通过 TA, TE发送AT命令来控制移动台MS(Mobile Station)的功能，与GSM网络

29、业务进行交互。 AT金令包祐一般金令，呼叫控制令，啊络业务命令，安全性金令，本金令，短消息 (SMS)金令，补充业务金令，数据金令，传真金令和串口金令。本设廿主要用的是短 消息金令，对GSM中的短消息业务作，短消息收发 GSM07. 07规定了短消 息命令。表3-1 AT指令功能asci码指令功能手机回普AT回车握手0KATE简化显示0KATCL0C来电显示0K来电话时串口输出；RINGAWL0C4CIC:1, b 4,0,005133082 087 129AT4CNKf 2设蚤收到短消 息提示OK0891683108503105F01100CB813103265890F10008A9X665

30、A4OA597I)0031003200331A结束符号+六迸制大 写FCJiKS: 45OK第45条短信发送成功!3.2.2 SMS短消息的编码方式SMS短消息的编码方式主要有Block Mode、Text Mode和PDU Mode三种模式。 本设计采用基于AT金令的PDU Mode模式。PDU模式是发送或接收弔机SMS信息的一种方法，PDU串表面上是一串ASCII 同，由0 9、 A 尸这些数字和字骨组成。它们是8位字节的十穴进 制数，或者BCD侶十进制数。PDU串不仅色含可显示的消息本身，还色含很名其它 信息，如SMS服务中心、目标、回夏、编的方式和服务时间等。短信息正文经il十 编侶后

31、被传送出去PDUMode被所有手机支持，可以使用任何字符集，它也 是手机短消息默认的编网方式。基本上全国所有的电信局部提哄支持PDU Mode的短 消息业务。如果需要发送巾文或者巾英文混合信息，就必须使用PDU模式。PDU相 当于一个数据包，它由构成消息（SMS）的信息组成。作为一种数稠单一元，它必须包 含温/目的地址、保护（有效）时间、数据陷武、丈类塑和正文，正文长度可）4 140 字节，它们部以十兀进制表示。3.2.3报警器各种功能的AT控制指令1通讯18手发送：AT （回车）10： AT 0K收到0K,说明握手成助。2. 为了能在手机上显示中文，设置以PDU数册格式传输发送：AT+CMG

32、F=0j0： AT+CMGF=0OK3. 设置不回显的方式发送:ATEOj0: 0K4. 设置有短信带提示功能发送:AT+MI=2,110： OK当有短信时会收到：+CMTI:” SM” ,1 5有短信时，就要读取短信发送：AT+CMGR=110： +CMGROK6. 当读取完拔信之后就要对其册除发送:AT+CMGD=1 jg0： OK删除SIM卡上的第一条短信。7. 当接收到来电时,RING这时如果要显示对方用户的发送：AT+CLCCjglll： +CLCC: 1,1,4,0,0,129,/M OK这样就可以判Bi来电是否为车主的，以此来决定是否接昕。如果要接通只要发送：ATA如果耍挂掉只耍

33、发送:ATH8. 向用户拔打发送：ATD；其中分号必须要加在后面,否Mfifl会失敗。9. 发送類信发送：AT+CMGS=46 & 0 : 发送：01905F011000B9F60008A72060A876846C7D8F666B6388AB4EBA7A8353D6FF0C8BF791C753D663AA65BDFF0110： +CMGS: 176 OK向用户发送“您的汽车正被人窃取,请呆蚁措施！”为容的姬信,AT+CMGSM6 的含义是发送的总长度为46字节，返回的“+CMGS:176”表示SIM卡发送：01905F011000B9F60008A72060A876846C7D8F666B6388AB4EBA7A8353D6FF0C8BF7 91C753D663AA65BDFF01代码的含义为:I. 08：短信中心地址长度（可以固定不变）2.91：類信中心类型（可以固定不变）3.68：