大学毕业设计基于GPRS的车用防盗定位系统毕业设计

1、序号： 编码： 河南科技大学“挑战杯”科技作品竞赛作 品 报 告 作品名称:基于GPRS的车用防盗报警定位系统设计 学校全称： 河南科技大学 类别：科技制作 基于GPRS的车用防盗报警定位系统设计（硬件）论 文 摘 要本系统设计是基于GPRS的远程监控汽车防盗，具体是要实现一个电子化，智能化，高可靠性的系统。这个系统把用户的手机或计算机作为整个系统的监控终端，短消息/GPRS数据作为车载模块与手机的传输媒介。系统的基本工作原理是这样的，当系统正常工作时，如果受到非法侵袭(如玻璃被打破，车门被撬)，这时通过安装在车上的传感器的检测，首先发出声光报警，然后将信息提供给车载模块，车载模块再将信息处理

2、判断后，以短消息或GPRS的形式将具体情况发送到用户手机或网站。由于使用GSM/GPRS网络作为系统通信的媒介，凡是GSM/GPRS网络能覆盖的地方就能保证系统正常运行，所以系统基本不受距离的限制。 本系统主要由单片机，振动传感器以及SIM300模块组成，借助最可靠、最成熟的GSM/GPRS网络，以最直观的短消息形式，直接把汽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现险情，从而进行必要的防范。它主要是采用振动传感器进行检测，把感应到的振动信号转换为电信号，单片机是该系统的主要部件，通过GSM/GPRS模块发送信息.将这种技术应用于汽车远程防盗报警系统，弥补了传统防盗报警器报警方

3、法的不足，并且降低成本、不受地域限制、报警准确迅速，能够达到汽车远程控制防盗报警系统的要求。关键词：汽车远程防盗 GPRS模块 单片机 振动传感器 能量供应模块 The VEHICLE ANTI-THEFT ALARM SYSTEM DESIGNBASED ON GPRSABSTRACTThis issue is based on the GPRS car alarm remote monitoring, specifically to achieve an electronic, intelligent, high-reliability systems. The system to the

4、 users mobile terminal as a monitor of the system，short message/GPRS data as a vehicle module and cell phone transmission medium. The basic working principle of the system is that when the system work, if by the illegal invasion (such as the glass was broken, the door had been broken), this time by

5、installing sensors in the vehicle testing, the first audible alarm, and then information provide to the vehicle module, vehicle information processing module then judge after the form of a short message or GPRS sent to the user specific mobile phone or website. The use of GSM/GPRS network as a syste

6、m of communication media, GSM/GPRS network to cover all areas will be able to ensure the normal running, so the system basically free from the constraints.This system consists of single-chip microcomputer, pressure sensors and SIM300 modem. It uses the most reliable, most mature GSM/GPRS mobile netw

7、ork, in order to tell the state of vehicle to the owners in the form of short message in Chinese. This will help owners find the first time danger of electric vehicles in order to carry out preventive. It uses sensors to detect vibration , the vibration signal is converted to electrical signal. Sing

8、le-chip microcomputer is the main components of the system. This system dispatches a short message by GSM/GPRS modem.The technology used in car remote anti-theft alarm system, make up the traditional methods of burglar alarm alarm deficiencies, and lower cost, without geographical restrictions, warn

9、ing is accurate and quick, able to reach the remote control car anti-theft alarm system requirements. KEY WORDS：GPRS module, single-chip microcomputer, vibration sensors, vehicle anti-theft目录河南科技大学“挑战杯”1科技作品竞赛1前言8一、系统设计91、系统设计的内容92、 系统设计的原理9系统的总体框图以及各模块特性10二、基于GPRS的车用防盗报警器的硬件设计112.1微处理器模块STC89C52112

10、.11单片机电路112.2GSM/GPRS模块SIMCOM SIM300122.21 SIM300电路132.22 SIM300 应用程序接口132.3 数据采集模块ADC0809162.31 ADC0809的内部逻辑电路162.32 ADC0809电路引脚结构162.4外设172.41振动传感器ADXL202172.42供电电路LM1084192.43 蜂鸣器202.44 LED灯202.5 “看门狗”电路21三 总结与展望22总结：本系统是利用GSM/GPRS网络来实现远程监控，是现代化高科技的车辆防盗的一个典型代表。本系统运用STC89C52单片机，GPRS通讯模块的SIMCOM SIM

11、300，负责数据采集的ADC0809，振动传感器ADXL202等模块，实现了汽车远程监控防盗功能。23参考文献24附录25前言随着人民生活水平的不断提高，汽车数量不断增加，特别是轿车正以很快的速度步入家庭，车辆的频繁被盗又成为当今普遍关注和急需解决的社会问题。人们为了车辆的安全大都安装了汽车防盗报警系统。虽然各种各样的汽车防盗技术已得到普遍应用，但传统的汽车防盗装置已不适应现代发展的要求，主要存在以下不足：防盗方式比较单一；报警范围小；容易产生误报，其声控报警的噪音干扰周围居民生活等等。随着空间信息技术、移动通信技术、数据库技术、计算机技术、网络技术的迅速发展，为现代化的车辆防盗系统的建立创造

12、了优越条件。现有的电子技术、网络技术、通信技术等新技术为现代的交通运输管理带来了许多便利。通过GPS将车辆的瞬时运动状态和车辆位置即车辆的适时的经度、纬度、运动方向、车辆速度、车辆状态及报警状态等经过编码再通过GPRS无线通信链路实时发送到车辆监控管理中心，监控中心可以向车载单元发送相关的指令，从而实现车辆的远程管理。采用GPS技术的汽车反劫防盗系统中安装在指挥中心的中央控制系统、安装在车辆上的移动GPS终端及GSM通信网络组成，接受全球定位卫星发出的定位信息，计算移动目标的经纬度、速度和方向，并利用GSM网络的短信息平台作为通信媒介实现定位信息的传输，具有传统GPS通讯方案无法比拟的优势。一

13、旦汽车被盗或出现异常，指挥中心可立即通过GPS接收终端设备信号，确定汽车实时地理位置和多方面信息，配合各方而力量及网络优势追回被盗汽车。其中报警网络系统主机安装在汽车尾部的行李厢中，并与空中警察全球定位系统联网。当汽车被盗后，报警网络系统工程可通过全球定位系统，不断向警方显示汽车行程坐标和传送汽车内人员的谈话内容，以便迅速找到被盗汽车并抓住盗贼。系统设计的提出和主要目标： 随着科技水平的不断提高，传统的防盗报警器由于种种不足已经不能满足人们的需要，本文研究的车用GPRS防盗报警系统是利用短消息业务实现数据通信，用于对汽车状态的远距离监控。重点探讨通过采用单片机控制SIM300模块进行短信息收发

14、的实现过程，其低投入、高效率的特性带动起一个全新的通讯技术的推广应用，而且随着无线网络的不断发展，短消息的应用将进一步适用于3G网络。因此，研究汽车远程防盗报警系统具有较好的实用价值和广阔的市场前景。 本系统是设计实现基于GPRS的车用防盗报警器的硬件。硬件的设计包括以下几个方面的内容：传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个系统的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他模块发来的指令；无线通信模块负责与其他模块交换控制消息和收发数据；能量供应模块为本系统提供运行所需的能量。一、 系统设计1、系统设计的内容手机/计算机远程监控汽车防盗系统，具体是要实现一个电子化，智能

15、化，高可靠性的系统。这个系统把用户的手机或计算机作为整个系统的监控终端，GPRS数据或短消息作为车载模块与手机的传输媒介。系统的基本工作原理是这样的，当系统正常工作时，如果受到非法侵袭(如玻璃被打破，车门被撬)，这时通过安装在车上的传感器的检测，以GPRS或短消息的形式将具体情况发送到用户手机或电脑。并且车载GPS全球定位系统可以给出汽车的具体位置，这个位置在用户发出查询位置信息指令后，通过车载部分处理，通过短消息发送到用户手机。由于使用GSM网络作为系统通信的媒介，凡是GSM网络能覆盖的地方就能保证系统正常运行，所以系统基本不受距离的限制。2、 系统设计的原理系统由手机和车载终端两部分组成，

16、重点设计是车载终端，它由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要由检测控制模块，STC89系列核心控制模块，GPRS/GSM无线通信模块等组成。汽车GPRS防盗报警系统的设计思路是：当启动防盗报警模式后，系统中的传感器检测模块便处于工作状态，一旦传感器检测到相应的外界干扰信号，系统便被触发，单片机控制系统进行判断处理后，一方面发出汽车警报声吓走入侵者；另一方面利用无线网络将短消息发送至用户手机(或监控中心)，告知车辆遭受外部侵入或盗窃，以便车主即时的采取防范措施。 系统的总体框图以及各模块特性系统硬件结构如图1-1： STC89C52GPRS/GSM通信模块外设AD转换 器检测电路能量供应控制电路图

17、1-11. 车辆的检查与转换模块 通过传感器感应车辆状态，监测车辆的状态，如车门的开关等，本设计选用振动传感器。又因为单片机只能识别和处理数字量，因此，必须将模拟信号经过转换器，把模拟量转换成数字量，才能实现单片机与现场数据之问的信息交换。A/D转换器的功能是把模拟量变换成数字量。设计中采用的是8位高速逐次逼近型模/数转换器ADC0809实现相应的控制并通过AD转换器将信息传送给处理器。2. 微处理器模块微处理器模块选用的单片机是STC89C52，该产品可使实时控制、实时处理的功能更加完善，简化了硬件配置，实现高效的信息处理和控制。3. 无线通信模块通过GPRS/GSM网络能够收发短信，实现车

18、载终端与手机通信。该模块采用GPRS SIMCOM SIM300来实现。4. 能量供应模块能量供应模块为本系统所有模块提供所需能量，选用LM1084。二、基于GPRS的车用防盗报警器的硬件设计2.1微处理器模块STC89C52单片机片内带有8K字节闪速可编程、可擦除寿命1000次程序存储器。该产品与工业标准8051中单片机完全兼容，并且还可支持两种软件可选的省电模式，工作时钟最高可达到24MHz。使实时控制、实时处理的功能更加完善，简化了硬件配置。2.11单片机电路STC89C52引脚如图2-1图2-1 2.2 GSM/GPRS模块SIMCOM SIM300SIM300实物图及其卡座示意图如图

19、2-2SIM300实物图SIM300卡座图2-2 2.21 SIM300电路SIM300电路如图2-3所示： 图2-3 2.22 SIM300 应用程序接口SIM300除了RF接口，还有60个引脚（引脚说明见表2-1）与外部硬件连接、引脚间距为0.5mm的板板连接器与用户移动应用平台连接，板板连接器的子接口有如下特征：l 电源供电l 双串行接口l 两个模拟音频接口l SIM卡接口2、SIM300的操作模式见表2-2表2-2 操作模式模式功能正常操作模式GSM/GPRS休眠如果DTR设为高电平且没有空中或音频活动请求，没有硬件中断（比如GPIO中断或串口数据）模块会自动进入休眠模式。此时，模块的

20、电流消耗将减到最小。休眠模式时，模块仍然可以从系统接收寻呼信息和短消息。GSM IDLE（GSM空闲）软件在运行。模块已接入GSM网络且准备好发送和接收。GSM TALK（GSM对话）两个客户端之间的CSD（电路交换数据业务）已连接，此时的功耗取决于网络设置，比如DTX的开关，FR/EFR/HR，跳频序列，天线。GPRS IDLE（GPRS空闲）模块准备好GPRS的数据传送，但还没有数据发送或接收，此时的功耗取决于网络设置和GPRS的配置（比如多时隙的设置）GPRS DATA（GPRS数据）有GPRS数据在传输（PPP或TCP或UDP），此时的功耗与网络设置有关（比如功率控制电平），上/下行数

21、据传输速率和GPRS的配置（比如多时隙的设置）断电模式发送指令AT+CPOWD=1或者按关机键正常关机。电源管理集成电路与模块的基频部分断开切断供电，只有实时时钟的供电还在。软件不工作。串口不连接。仍然提供与VBAT连接的工作电压。最小系统模式（不用切断电源）不用切断电源，用指令AT+CFUN可设置此模式，此时，模块的射频部分不工作或者SIM卡不连接，或两者都关闭，但串口仍然连接。此模式下的功耗非常小。警报模式当模块在断电模式时，实时时钟的报警功能激活此受限模式。SIM300不接入GSM网络，仅部分AT指令可以使用。3、串口通信主控端主要由装有毛控端监控软件的上位机和GSM模块组成，上位机和G

22、SM模块通过串口相连。此外还可通过GSM手机，直接利用短消息来监控。操作时，直接发送相关命令，来对监控目标实施监控。RS-232引脚如图2-4所示。图2-4 RS-232引脚示意图RS232与GSM模块的连接方法如图2-5所示。图2-5 RS-232与GPRS模块连接图2.3 数据采集模块ADC0809因为单片机只能识别和处理数字量，因此，必须将模拟信号经过转换器，把模拟量转换成数字量，才能实现单片机与现场数据之问的信息交换。ADC0809是八位的逐次逼近式A/D转换器，包括一个8位的模/数转换器、一个8通道多路转换开关和与微控制器兼容的控制逻辑。8通道多路转换开关具有锁存功能，可对8路05V

23、的输入模拟电压信号分时进行转换。8位的模/数转换器由地址译码和锁存电路、比较器、256R电阻T型网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器SAR、控制与时序电路等组成，其输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连接到点偏激数据总线上。2.31 ADC0809的内部逻辑电路ADC0809内部逻辑电路如图2-6所示图2-6 ADC0809的内部逻辑电路2.32 ADC0809电路引脚结构转换速度取决地芯片的时钟频率。时钟频率范围101280KHZ，当CLK=500KHZ时，转换速度为128s 图2-7 ADC0809电路2.4外设2.41振动传感器ADXL202图2-8 ADXL202引脚示意图ADXL202

24、传感器是由震荡器，X、Y方向传感器，相位检波电路以及占空比调制器组成，而且使用简单，具有数字输出接口和模拟电压信号输出接口。X、Y方向传感器是两个相互正交的加速度传感器。这两个传感器同时工作，可以测量动态变化的加速度和恒定的加速度。ADXL可以测量正、负两个方向的加速度，而且具有很广的测量范围，可以测量 2g/ 10g的加速度。ADXL202相对于地平面方向变化时，X、Y方向对应不同的输出，从而可以计算出恒定的加速度。传感器之后，级连相位检波器，主要是用来修正信号，并对信号的方向做出判断。从检波器输出的信号，通过一个32K 的电阻来驱动占空比调制器。我们可以通过在XFILT和YFILT 引脚外

25、接电容CX和CY来改变带宽。外接电容对于滤除噪声和抑制零点漂移都有好处。信号通过低通滤波器之后，占空比调制器把信号转换为数字信号输出。通过T2脚的外接电阻可以改变T2的周期（0.5ms 到10ms），这很适合于在精度要求不同的场合下使用。ADXL202还可以直接输出模拟信号，模拟信号经过A/D转换处理也可得到加速度值。加速度传感器ADXL202测量车辆在二维平面X和Y方向的加速度值，以脉宽调制信号的形式输出，经过CPLD得到占空比值（即T1/T2），并触发中断，把比值送入处理器。经过2次积分运算得到相对位移，缓存在内存中；同时，GPS接收机ITRAX02接收基于无线的卫星导航载波信号，解调后通

26、过串行接口将信号帧送入嵌入式微处理器，由微处理器按照规定的传送协议进行信息提取，从而获得二维平面位置、海拔高度、星历时间、误差分析等数据，并进行缓存。得到相对位移和GPS定位数据后，微处理器EP7312将相对位移数据和GPS数据通过分布式数字卡尔曼滤波方式融合在一起，得到精度比较高的定位信息，并采用地图匹配算法在电子地图上标绘出当前位置，通过对L CD屏的刷新，将定位、导航信息及时提供给用户。该系统使用加速度传感器和GPS作为数据源进行组合导航，既可以发挥加速度传感器短期定位精度高、自主导航不受外界干扰的优势，又可以发挥GPS导航长期定位稳定，使用简单的优势，减少了误差积累带来的影响，提高了系

27、统性能。 2、振动传感器的安装考虑到汽车的车身空间有限和传感器的体积大小，其放置的位置也很重要，既要能准确检测到干扰信号，又要不影响司机和乘客的乘坐。所以我们的设想是在车的四个车门、车前盖、车后盖等六个位置都要安装传感器，如图2-10所示。图2-9 图2-10 图中的安装的六个位置基本上覆盖到了整个车身，如果有人非法打开车前后盖或是撬开了车门进入车内的话，传感器可以很快的检测到物体的进入，迅速实现报警。2.42 供电电路LM10841、供电电路的选择SIM300从VBAT采用单电压供电，电压为3.4V4.5V。某些情况下，当电流消耗升至典型峰值2A时，其传输脉冲的波动可能导致电压下降，所以电源

28、供电必须能够提供足够到2A的电流。2、LM1084电路图LM1084电路如图2-11所示图2-112.43 蜂鸣器蜂鸣器如图2-12所示。这里选用SIM300第36引脚来驱动一个蜂鸣器作为铃声输出。图2-12 2.44 LED灯1、LED传感器指示灯LED指示灯如图2-13所示：图2-13 将这六个灯与STC89C52单片机的端口相连，以便显示出是哪个传感器发出的信号。2.5 “看门狗”电路当单片机系统受到强干扰后可能造成程序失控，使CPU进入“死循环”，或者使程序“跑飞”。为使这种“跑飞”或进入“死循环”的程序自动恢复，重新正常工作，一种有效的办法是采用硬件“看门狗”技术。利用“看门狗”技术

29、能不断地监视程序运行的时间，一旦超过限定时间，就确认系统己经“死机”，“看门狗”立即将CPU复位，使之返回正常的程序流程。单片机系统图2-14 中采用X25045芯片，它集电压监控、掉电保护、“看门狗”为一体与STC89C52配合构成一个完整的微机应用系统。STC89C52的P10可作为“看门狗”的定时输入脉冲信号。当系统软件出现故障，P1.0经一定时间问隔没有脉冲输出。X25045（引脚见图2-14）的“看门狗”将起作用，使RESET(复位)有效，重新启动系统。当电压降低或突然断电时，X25045将向STC89C52请求中断，保护采集的数据不被遗失。三 总结与展望 总结：本系统是利用GSM/GPRS网络来实现远程监控，是现代化高科技的车辆防盗的一个典型代表。本系统运用STC89C52单片机，GPRS通讯模块的SIMCOM SIM300，负责数据