基于GSM模块车载防盗系统

1、 河南经贸职业学院 毕业论文 基于GSM模块的车载防盗系统 论文作者 任晓朵 专 业 应用电子技术 学 号 109510255 班 级 09实训一班 指导教师: 李存志 答辩委员会主席_ 评阅人_ _ 论文答辩日期_ 独创性声明 本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知除文中已经标明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名 日期 年 月 日 毕业论文版权使用授权书 本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文

2、的规定即学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权河南经贸职业学院要以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。 保密在_年解密后适用本授权书. 本论文属于 不保密。 请在以上方框内打“” 毕业论文作者签名 指导教师签名 日期 年 月 日 日期 年 月 日 河南经贸职业学院毕业论文 I 摘 要 随着人们生活水平的日益提高科技的进一步发展。车辆似乎是每家每户的生活必需品。汽车的发明大大方便了人们的生活但是随着车辆越来越广泛的普及车辆的防盗问题也日益浮出水面汽车安全问题已变成急需解决的社会问题。 传统

3、的车载报警系统结构简单但安全性能差。本设计通过利用89S51系列单片机结合现在发展迅速的GPS全球定位系统以及GSM短信模块通过利用各类传感器将各种隐患信息转换成数字信号直接发送到手机方便人们随时随地查看并解决车辆安全问题。当然设计也存在一定的弊端由于89S51单片机是单串口而设计中不仅出现了GSM模块也有GPS模块所以必须使用双串口为了解决问题设计中采用继电器当继电器上电闭合时传感器将信息通过单片机传送给GSM短信模块当继电器触点断开时则使用GPS全球定位。这样方便用户自行决定使用系统也减少信息负荷量。 关键词89S51GPSGSM传感器继电器 日期 年 月 日 ?喵河南经贸职业学院毕业论文

4、 II 目 录 摘 要 . I 1 前 言 . 1 1.1 车载防盗背景 . 1 1.2 国内外研究现状 . 1 2 车载防盗系统设计 . 2 2.1 系统主要工作原理 . 2 2.1.1 主要硬件系统介绍 . 3 2.1.2 串口通信与GSM MODEM和GPS-OEM . 6 2.2 软件设计 . 7 2.2.1 GPS25-LVS的信息输入输出格式 . 8 2.2.3 单片机的信息接收处理 . 12 2.3 系统功能特点综述 . 14 3 结束语 . 16 参考文献 . 17 致 谢 . 18 ?河南经贸职业学院毕业论文 1 1 前 言 随着人们生活水平的日益提高科技的进一步发展。车辆似

5、乎是每家每户的生活必需品。的确汽车的发明大大方便了人们的生活但是随着车辆越来越广泛的普及车辆的防盗问题也日益浮出水面汽车安全问题已变成急需解决的社会问题。 传统的车载报警系统结构简单但安全性能差。而且目前大多数的监控系统都是将监控信息发送到远程计算机上但远程计算机携带十分不方便不能满足人们随时随地查看现场信息的要求而手机已经达到全民普及所以本设计是基于GPS全球定位以及全球移动通信GSM短信模块通过AT指令将现场信息发送到手机使人们能全面监控车辆情况及时发现安全隐患。 1.1 车载防盗背景 目前车载防盗产品层出不穷比如日前盛行的机械式防盗器电子锁防盗器等技术也从最初的机械式过渡到单片机控制再到

6、目前的嵌入式控制其技术含量正日新月异但是盗车技术也是越来越高明防盗车窗还是能被打破电子锁照样被撬开这些防盗产品也越来越不能满足人们的需求了。因此研究新的防盗系统是目前任务的重中之重。 随着数字网络的不断更新我国目前已建成覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网是公众陆地移动通信网的主要方式。GSM的短消息业务SMSShort Message Service是GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信业务它通过无线通信网进行传输是GSM通信网所特有的是一种传递可靠性较高的电信业务【1】。 1.2 国内外研究现状 由于汽车消费的越来越多汽车防盗前景也越来越大所以出现了许多种不同产品目前国内的产品机械式防盗

7、装置电子防盗报警装置芯片式防盗装置网络式防盗系统等。 ?,JOG河南经贸职业学院毕业论文 2 机械式防盗装置包括钩锁转向盘锁和变速箱锁等它主要是靠锁定离合制动油门或转向盘变速档等来达到防盗的目的目前仍然有许多摩托车等仍采用这种方法但它只防盗不报警。这类防盗器历史较为悠久也是市面上最便宜的一种不过比较笨重使用麻烦虽然现在用许多先进材质防止撬锯锁但还是因为功能较少外形不美观使用不方便而日益淡出市场。 电子式防盗报警装置电子式防盗报警装置是目前系统的主流产品常见的各种汽车防盗报警器各种车辆防盗报警系统电子锁等产品大都属于这类产品。它主要锁定点火或起动来达到防盗的目的同时具有声音报警功能分为单向和双向

8、两种。单向的电子防盗系统的主要功能是车的开关门震动或非法开启车门报警等也有一些品牌根据客户的需求添加一些新的功能用电子遥控器来完成发动机启动熄火等。双向可使的电子防盗系统相比单向的更为直观能彻底让车主知道发生了什么情况但缺点是范围只有100-200米。 芯片式防盗报警装置其基本原理是锁住汽车的马达电路和油路在没有芯片钥匙的情况下无法启动车辆。由于数字化的密码重码率极低而且要用密码钥匙接触车上的密码锁才能开锁杜绝了被扫描的弊病。目前进口的很多高档车国产的大众广州本田等车型已装有原厂的芯片防盗系统。 网络式防盗报警系统是指通过网络来实现汽车的开关门启动马达截停汽车汽车定位以及提供远程车况报告等功能

9、。但价格加高导致其市场占有率较低。 放眼国外也有美国的钥匙防盗技术德国的变密码防盗技术澳大利亚的电子追踪防盗技术等。由此可知车载防盗已得到越来越多企业或个人的青睐成为一门独立的技术【2】。 2 车载防盗系统设计 2.1 系统主要工作原理 基于GSM模块的车载防盗系统设计框图如下图2-1所示 n?Ty漷:F?L河南经贸职业学院毕业论文 3 图2-1 车载防盗系统设计框图 2.1.1 主要硬件系统介绍 MCU本系统的MCU我打算采用AT89S51AT89S51是一个低功耗高性能COMS8位单片机片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的F

10、lash只读程序存储器器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造兼容标准MCS-51指令系统及80S51引脚结构芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。引脚功能如下图2-2所示 M C U 手机 红外传感器 温度传感器 加速度传感器 气体传感器 遥控布防 传感器模块 GPS导航型接收仪 扬声器 存储器 电源模块 ?咔河南经贸职业学院毕业论文 4 图2-2 80S51引脚功能图 传感器模块 热释电红外传感器其实质上是对温度敏感的传感器。它有陶瓷氧化物或压电晶体元件组成在元件表面做成两个电极。在环境温度有T的变化时由于有热释电效应在两个电极上会产生电荷Q于是在两电极之

11、间产生一微弱电压V即当环境温度稳定不变时T=0则传感器无输出当人体进入检测区因人体温度与环境温度有差别产生T则传感器形成输出这种传感器也称人体运动传感器。本次设计采用RE200B双元热释电红外传感器该传感器采用热释材料极化随温度变化的特性探测红外辐射采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰提高了传感器的工作稳定性【3】。如下图2-3所示 图2-3 热释电红外传感器 温度传感器采用DS18B20Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量如环

12、境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同新的产品支持3V5.5V的电压范围使系统设计更灵活、方便。DS18Bcom?河南经贸职业学院毕业论文 5 测量温度范围为 -55C+125C在-10+85C范围内,精度为0.5C。DS18B20可以程序设定912位的分辨率及用户设定的报警温度存储在EEPROM中掉电后依然保存。 加速度传感器采用差容式力平衡加速度传感器它是把被测的加速度转换成为电容器的电容量变化。它的机械部分紧靠电路板把加速度的变化转换成为电容中间级的位移变化后续电路通过对位移的测量输出一个对应的电压值由此即可求得加速度值为确保传感器的正常工作加在电容两个极板的偏置

13、电压必须有过零比较器的输出方波电压来提供。 气体传感器气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置。尤其是对于一些有害气体可以通过测量避免一些气体中毒等事故还可以通过检测气体浓度评估车内空气质量。 遥控布防为了实现用户在进入防区前或离开防区后能对系统的布撤防状态进行改变。遥控的发射核心为PT2262模块接收的核心为PT2272模块。 GSM全球移动通信GSMGlobal System For Mobile Communication是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准它采用数字通信技术、统一的网络标准使通信质量得以保证并可以开发出更多的新业

14、务供用户使用。GSM移动通信网的传输速度为9.6K/s。目前西门子GONGSI公司的TC35系列模块性价比很高并且已经有国内的无线电设备入网证所以本系统选用的是西门子TC35系列的TC35i。这是西门子公司推出的最新的无线模块功能上与TC35兼容由Siemens公司的GSM模块TC35i及其外围电路构成的移动终端可以很好的完成短消息收发数据传输等任务。TC35i与GSM2/2+兼容双频GSM900、GSM1800RS232数据口符合ETSI标准GSM0707和GSM0705且易于升级GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体向用户提供标准的AT命令接口为数据语音短消息和传真提供快速安全可靠的传

15、输方便用户的应用开发及设计【4】。 扬声器主要包括一个继电器当单片机相应端口置为1时驱动继电器使得扬声器电路接通发出声响以起到报警作用。 电源模块采用典型电源设计方案如图2-4所示。其中C5和C7是旁路电容起到抑制干扰作用而C4和C7是电解电容起到滤波作用左右边是两个及80S51引脚结构芯片内集成了通用8螌扢C?河南经贸职业学院毕业论文 6 12伏的电源滤波电容一般大电容旁边并联一个小电容的目的是降低高频内阻因为大的电解电容一般采用卷绕工艺制造所以等效电感较大小电容可以提供一个小内阻的高频通道降低电源全频带内阻。这个电路设计在实际中比较常见7805内部也是非线性器件一定会出现谐波所以在输出端还

16、是要再经过滤波才可行5。 图2-4 电源模块 2.1.2 串口通信与GSM MODEM和GPS-OEM 1.串口通信 串行端口的本质功能是作为CPU和串行设置间的编码传感器当数据从CPU经过串行端口发送出去时字节数据转换为串行的位。在接收数据时串行的位被转换为字节数据。在Windows环境Windows NT. Win98. Windows2000下串口是系统资源的一部分。 GSM MODEM 采用西门子工业级GSM模块TC35I设计开发的GSM通讯MODEM它可以通过短消息的形式传递数据具有网络可靠覆盖面广通讯费用低工作稳定等优点。 2.串口控制 GSM MODEN 单片机与GSM模块一般采

17、用串行异步通信接口通信速度可设定通常为19200bps采用这种RS232电缆方式进行连接时数据传输的可靠性较好。RS232 接口方式连接通过串行接口集成电路和电平转换电路与GSM模块连接电路比较简单所涉及的芯片包括单片机89S51和电平转换芯片MAX232是非常常见茬?河南经贸职业学院毕业论文 7 的接口电路【3】。 3.串口控制 GPS-OEM 采用GPS25-LVS系列OEM接收板它有12引脚的接口设计中使用12脚NMEA输出口用于对单片机信息的接收处理。 由于本次设计需要用到双串口连接而AT89S51单片机只有一个串口所以设计加入双刀双控继电器而且一般MAX232电平转换芯片适用于电脑与

18、GSM模块或GPS模块的连接本次设计为了避免线路连接上的重复与麻烦故不使用MAX232电平转换芯片电路连接如下图2-5 图 2-5 GSM模块或GPS模块的连接 2.2 软件设计 AT89S51系列单片机可以完成编辑编译调试仿真等整个开发流程所以本次程序设计采用汇编指令。 .?河南经贸职业学院毕业论文 8 2.2.1 GPS25-LVS的信息输入输出格式 GPS25-LVS的通信波特率默认值为4800,1个起始位 8个数据位一个停止位无奇偶校验通常采用NEMA-0183格式输出数据代码为ASCII码字符。GPS25-LVS系列OEM板可输出12条语句分别是GPGGAGPGSAGPGSVGPRM

19、CGPVTGLCGLLLCVTGPGRMEPGRMFPGRMTPGRMV和GPGLL。不同的语句中传送出不同的信息【6】如 1.输入语句 输入语句包括初始位置、时间、秒脉冲状态、差分模式、NMEA输出间隔等设置信息。这些语句是GPS接收机可以由串口1接收的语句。本设计使用了接收机初始化信息PGRMI语句。该语句一般在初始位置和当前实际位置的距离超过800公里时使用以加快定位速度 $PGRMI*hh 纬度ddmm.mmmm度分格式前面的0也将被传输 纬度半球N北半球或S南半球 经度dddmm.mmmm度分格式前面的0也将被传输 经度半球E东经或W西经 UTC日期ddmmyy日月年格式 UTC时间

20、hhmmss时分秒格式 接收机命令A=自动定位R=机器重新启动 2.输出语句 串口1输出NMEA 0183版本2.00的ASCII码语句包括GPALMGPGGAGPGSAGPGSVGPRMCGPVTGNMEA 标准语句PGRMEPGRMFPGRMTPGRMVGARMIN定义的语句LCGLLLCVTG。下面以GPRMC语句为例来介绍。该语句包含时间、日期、方位、速度和磁偏角等信息基本上可以满足一般的导航需求 $GPGGA,M,M,*hh $GPGGA 起始引导符及语句格式说明本句为GPS定位数据 UTC时间时时分分秒秒格式 纬度度度分分.分分分分格式第一位是零也将传送 安全可靠的传输方便用户的应

21、用开?抝x?河南经贸职业学院毕业论文 9 纬度半球N或S北纬或南纬 经度度度分分.分分分分格式第一位零也将传送 经度半球E或W东经或西经 GPS质量指示0=方位无法使用1=非差分GPS获得方位2=差分方式获得方位DGPS6=估计获得 使用卫星数量从00到12第一个零也将传送 水平精确度0.5到99.9 天线离海平面的高度-9999.9到9999.9米 M 指单位米 大地水准面高度-999.9到9999.9米 M 指单位米 差分GPS数据期限RTCM SC-104最后设立RTCM传送的秒数量如无DGPS为0 差分参考基站标号从0000到1023首位0也将传送。如无DGPS为0 * 语句结束标志符

22、 hh 从$开始的所有ASCII码的校验和 此项在GPS25-LVS板中不传送 此项在GPS25-LVS板中不传送 OEM板输出的信息可在PC机的超级中端中显示也可在GARMIN公司提供的GPSCFG.EXE设置软件中显示如在PC机上看到的实时接收GPGGA语句为 $GPGGA,114641,3002.3232,N,12206.1157,E,1,03,12.9,53.2,M,11.6,M,*4A 这是一条GPS定位数据信息语句意思为UTC时间为11时46分41秒位置在北纬30度2.3232分东经122度6.1157分普通GPS定位方式接收到3颗卫星水平精度12.9米天线离海平面高度53.2米所

23、在地离地平面高度11.6米校验和为4AH。 由于GPS OEM发送的不只是一条语句所以要完整的接收到这条语句就必须判断这条语句的头也就是“$GPGGA”这7个字符。当完整的接收到这7个字符后才保证是所需要的数据。流程如下图2-6 河南经贸职业学院毕业论文 10 图 2-6 GPS OEM接收流程图 text 模式AT+CMGF=1采用文本格式发送 “REC UNREAD” 未读信息 (默认) “REC READ” 已读信息 “STO UNSENT” 未发送信息 “STO SENT” 已发送信息 “ALL” 所有信息 PDU 模式AT+CMGF=0采用PDU格式发送 串行中断 判断是否是“$GP

24、GGA” 接收并放入缓冲区 整条语句接收完毕 第一轮接收“$GPGGA”语句置显示更新标志 返回 Y N Y N -?河南经贸职业学院毕业论文 11 0 未读信息 (默认) 1 已读信息 2 未发送信息 3 已发送信息 4 全部信息 单条读取短信 AT+CMGR=8 返回+CMGR: 1,28 0891683108501705F0040D91683177471549F0000040017290146500098A640F0683C5DA41 AT+CMGD=X回车 (从X存储区删除短消息) 4发送短消息 AT+CMGF=1回车(采用文本格式发送如用PDU格式则AT+CMGF=0) AT+CMG

25、S=“+8613xxxxxxxxx”回车输入短消息。Crtl+Z结束并发送。 发送0891683108701305F011000B813179133208F10000AA2632184CF682D95 E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B19834926081A 不计最初9个短消息信元字节本短信息有52字节104个字符。 AT+CMGS仅说明了 SMSC信息内容的长度在收到手机回答的符号手才发送PDU数据串 并以CTRLZ结束。 编辑短信到存储器 AT+CMGW= 从存储器中发短信 AT+CMSS=? 读取手机短信容量状况,

26、ME74为手机中74条 SM 为SIM卡 AT+CPMS? 返回+CPMS: ME,74,100,SM,0,50,SM,0,50 联通 AT+CPMS? +CPMS: ME,74,100,SM,18,40,SM,18,40 .?慎河南经贸职业学院毕业论文 12 整理如下图2-7 图2-7 AT指令集 另F330+TC35iPCB连接图如下图2-8所示 2.2.3 单片机的信息接收处理 在单片机串口收到信息后先判别是否为语句引导头“$”然后再接收信息内容在收到“*”字符ASC码后再接收二个字节结束接收,然后根据语句标识区分出信息类别以对收到ASC码进行处理显示。注意在处理北京时间时应在UTC时间

27、上加上8小时才是准确的北京时在超出24小时时应作减24小时处理。串口中断程序的处理流程如上图2-6所示。 为了存放接收及处理后的时间及经纬度数据在内存中划分了固定空间。其中40H-5FH用于存放接收到的时间及经纬度数68H-7FH存放处理后的时间及经 纬度数8 了 SMSC信息内容的长鹅?怊河南经贸职业学院毕业论文 13 图2-8 F330+TC35iPCB连接图 其中断接收程序为 INTS PUSH ACC JBC RI,RXINTS CLR TI LJMP INTSOUT RXINTS: MOV A,SBUF JB DFLAG,DF 是$GPGGA转AF接收时间数据 JB AFLAG,AF

28、 判断是否是“” JB G3FALAG,G3F 判断是否是“A” JB G2FLAG,G2F 判断是否是第三个G ? XRL A,#24H 判断是否是$ JZ SYES MOV 20H,#00H 不是$清所有标志 LJMP INTSOUT SYES: SETB SELAG 是$设标志 某0河南经贸职业学院毕业论文 14 LJMP INTSOUT SF: XRL A,#47H 是第一个G吗 JZ GIYES 是G,转GLYES MOV 20H,#00H LJMP INTSOUT G1YES: SETB G1FLAG INTSOUT: POP ACC RETI ? 接收GPS时间数据共32字节在4

29、0-5FH单元 2.3 系统功能特点综述 该系统采用GSM和GPS芯片属于新一代的车载防盗它具有以下特点 1该系统采用遥控布防方便设防和撤防避免误报。 2系统中采用大量传感器监测覆盖面广基本涵盖了所有安全隐患利用性大。 3借助先进的GPS定位系统随时随地检测车辆现状。 4利用现今流行的GSM短信模块将远程终端变为手机使系统更加智能化和集成化报警方式更展现可靠性和直观性。 5使用扬声器和软件互相配合能迅速有效地起到报警作用。 系统总流程图如下图2-9所示 孔纯?ME74为手机中74条 S?作河南经贸职业学院毕业论文 15 图2-9 系统总流程图 GSM发送短信 撤 防 Y N Y N 检测是否是高电平 布防 是否开始设防 初始