【基于单片机的汽车报警装置设计13000字（论文）】

PAGE20PAGE基于单片机的汽车报警装置设计摘要本文根据目前汽车防盗设备所面临的问题及市场应用前景提出新型汽车防盗系统的设计方案，并基于现有GSM广泛分布网络及高精度GPS定位技术设计汽车防盗警报系统。本系统以STM32为控制单元，利用GPS定位汽车的方位，并在此基础上通过GSM模块向车主发送方位信息。车主可通过手机锁定解锁，且能方便快捷的进入防盗状态及关闭防盗状态。当报警被触发时，能以最快速度向主人手机发送短消息以便报警无声。车主可通过收发短信，将控制消息发送到自己的防盗设备上。通过监测继电器运行情况来切断电源或者燃料而强制车辆停车。GPS模块也可采集车辆位置信息以文字形式发送给车主手机。通过上述方式，本实用新型能够让车主及时发现车位相关信息，更便于汽车被偷之后对车主进行跟踪。关键词：STM32；GPS；GSM目录10476第1章绪论 16395第1.1节研究背景 110238第1.2节研究现状 12837第1.3节研究内容 226716第2章技术基础 322544第2.1节GSM的通信技术 3247792.1.1GSM技术简介 3132562.1.2子系统功能简述 3218112.1.3GSM系统信道分类 415360第2.2节GPS技术 561122.2.1GPS定位技术 5161552.2.2GPS卫星定位的基本原理 655772.2.3GPS技术特点 730158第3章系统的硬件电路设计 93587第3.1节系统的结构框图 912103第3.2节系统的功能需求 95573第3.3节STM32单片机 9111583.3.1STM32单片机结构特点 10219393.3.2STM32单片机的引脚与接口 1032351第3.4节控制器电路设计 124673第3.5节电源电路设计 1225630第3.6节加速度传感器接口电路 1324685第3.7节震动传感器电路模块 141666第3.8节执行部分电路设计 1512585第3.9节GSM电路模块 1520653第3.10节GPS电路模块 1528968第3.11节汽车供油控制模块 1614933第3.12节防盗报警模块 1710212第3.13节复位电路模块设计 1826912第4章系统软件的设计与实现 196178第4.1节系统软件结构设计 1916816第4.2节传感器模块软件设计 1913623第4.3节GSM通信模块软件设计 2036424.3.1GSM任务处理过程 2071344.3.2发送短信息处理过程 21201204.3.3接收并处理短信息 2229286第4.4节GPS模块软件设计 2497884.4.1GPS任务处理过程 24295494.4.2GPS接收机初始化 24159824.4.3GPS数据的接收和处理 2516284第5章系统测试方案 2726549第5.1节GSM模块测试 2713806第5.2节GPS模块设计 2923397第5.3节振动传感器测试 2920364第6章总结 3018076参考文献 31第1章绪论第1.1节研究背景随着经济的发展以及人们生活水平的提高，推动了汽车成为了人们生活必需品，调查表明，我国汽车拥有量正以年均20%的速度递增。却促使汽车被窃事件频发。从当前国内形势来看，汽车盗窃现象出现的频率越来越高，盗车也以渐渐常见，虽然防盗产品与技术在最近几年得到了飞速发展，但是仍然无法完全规避盗窃行为。以传统警报系统为例，其问题主要表现在警报噪声污染严重、警报间间隔时间较短、甚至出现虚假警报等。所以，为切实提升防盗水平，行业内研究人员创造出先进防盗设备，并将其运用到汽车领域当中，在研究和开发这些先进防盗技术时，传感器技术发展到今天，无疑是起着举足轻重的辅助作用。此外防盗技术的进步对汽车电子技术的发展也有一定的推动作用。多数家用轿车已安装汽车防盗系统，据已有资料抽样调查表明：被盗失窃汽车中约近一半装有汽车防盗系统；加州被盗机动车安装防盗装置超过加州车辆总数的1/3。这些已有统计数据已可以很好地表明，当前市场上汽车防盗系统还不够健全。而线上模式防盗系统属现代技术，其主要原理就是利用线上模式进行汽车门锁切换，发动机启停，定位以及远程车况上报等各项功能具体实施方法。线上模式防盗系统最重要的优点，主要在于打破对地理方位间的束缚。家用汽车一旦被偷或者发生不可分辨的状况时，系统终端设备便发出讯号，当现代指挥中心从GPS全球卫星定位系统获取到这些讯号之后，便会对运动目标进行经纬度，车速等参数的推算，操纵汽车发动机，使其停止工作，并通过多方力量紧密配合，将失窃汽车追缴回来。所以说，中国汽车防盗产品升级换代是势在必行。第1.2节研究现状汽车防盗装置顾名思义就是适用于汽车的安全装置，以避免汽车丢失和防止汽车被盗。当前，汽车防盗装置类别繁多，可根据防盗机制和防盗手段的不同加以分类。汽车防盗设备可分为单向装置和双向装置两种，它们之间最大的差别是能反馈汽车实时信息；根据防盗机制的不同，防盗装置可分为车轮锁，换挡锁，门锁，制动锁，油门锁和方向盘锁几种形式。在此基础上，可按设备结构和动力分为网络，电子，机械和芯片四类防盗设备。就目前防盗装置市场判断，未来汽车防盗装置发展趋势正不断趋近智能化和数字化，智能化和数字化技术正被深入运用于汽车防盗中。按传统地排序，第一代汽车防盗装置防盗原理是单向电子防盗，这种产品目前仍占主要市场份额。借助于特定遥控器，实现了对某一空间内车辆进行上锁，开锁和警报。该型防盗装置具有安装方便，可实现自主断电，成本低等优点；与其他防盗装置相比，其主要缺点是：容易受外界信号干扰，损坏率高。第2代防盗装置是一个双向控制器，可在互联网帮助下将车辆当前状态发送到车主手中，远程控制距离远。若行驶中发生情况，车辆可自动向车主发送车辆情况（覆盖地点，车窗开启信息，车辆行驶状态等信息）。它的优势总结为以下几个方面：可以实现远程监控并根据车辆的当前状态进行自动化的启动和停止；这种防盗装置缺点是：安装太复杂，造价高，耗费高功率。第三代防盗装置就是引入芯片技术的防盗装置，芯片技术也是今后开发的重点。芯片防盗，就是给汽车的引擎上锁。芯片防盗装置最大优点体现在：防盗系数大，密码独特；另一方面这种防盗装置质量低劣主要表现在：因防盗装置系原来汽车厂制造，破损或密码钥匙遗失不便维修，只有退厂。第四代汽车防盗装置产生于互联网高度发达的背景下，其核心防盗机制就是将汽车的点火系统锁死，而又可以凭借GPS定位帮助防盗，失车后，失窃车辆实时信息被直接发送到有关报警中心。第四代汽车防盗装置最大优点是：时效性更强、功能更全；缺点是：运营成本及月服务成本居高不下；另外，这种防盗装置网络连接是多方面性的，且联网装置质量差，而安装费用比较昂贵。以此为基础，蓝牙应用开始进入第四代防盗装置，这将会带来新的优点。第1.3节研究内容本论文的重点工作就是通过GSM通信技术以及GPS定位技术对一看汽车防盗系统进行设计，并通过软、硬件设计最终完成一个满足设计需求的系统。

第2章技术基础第2.1节GSM的通信技术2.1.1GSM技术简介通常双频网络特指DSC1800与GSM900这两个GSM标准。两种系统中DSCl800工作频率是1800MHz和GSM900工作频率是900MHz。虽然工作频率不一样，但是其作用却近乎一致。起初，GSM900在我国得到了应用，但伴随着经济与制造业的不断发展，连接需求也渐渐变成了全球性。GSM900的网络频率不能满足日益增长的用户及通信需求。为了提高频段来解决上述问题，在我国首次提出DCS1800来解决高流量地区通道不畅问题，并在GSM900基础上利用DCS1800作为辅助模型构建了一个通用网络双频。从GSM900到DCS1800波段范围内，用户手机只需支持多频段运行，就可以实现用户无障碍切换。频段选择取决于手机对信道资源的占用。频段切换的时候不会另行通知，通话质量得到很大的提高。为紧跟这一发展潮流，把握这一机遇，扩大市场份额，众多移动通信设备纷纷着手研发生产支持多个频段的各类手机。2.1.2子系统功能简述网络交换子系统（NSS）包括以下功能系统TMSC:TMSC或TransitMSC为移动交换中心，用于流量传输。GMSC:GMSC就是MSC网关的一种，又称网关移动交换中心。主要用于与其它电信运营商的设备连接和接口（包括移动运营商间为多种业务进行互联）。它能从HLR中得到被叫MS当前所处的状态。MSC移动交换中心：MSC作为整个通信网络中的核心网元，在NSS网络子系统中实现或者参与全部功能。对呼叫进行管理与连接、提供计费信息、对整个GSM网络各功能实体进行协调与管理。MSC可以直接或通过GMSC移动网关提供公共交换电话网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）、公共数据网（PDN）等固定网络接口功能，将移动用户与移动用户连接起来。移动及固定网络用户；VLR访客位置寄存器：VLR为数据库，储存其管辖下MS呼入呼出电话。所需获得的资料、用户所签约服务相关资料及其他服务如顾客编号、位置区域之识别、向顾客提供服务之参数等。所述VLR为其控制范围内移动用户的数据库。所述系统将关于所登记移动用户信息存储到管理区域内，并且向所登记移动用户提供呼叫连接建立所需条件。用户在进入VLR控制区域后会收到VLR，并且会储存从HLR中获取到的需要的数据，其中记录有移动用户家乡的位置信息。当用户走了以后，VLR上的用户数据会被移除。VLR和MSC一般都在相同的地方；归属位置寄存器HLR:HLR是存放手机用户数据的静态数据库。包含用户标识号、可访问性、用户类别等服务数据。同时还将与VLR相对应的动态数据保存到移动用户所在位置。开罗美国大学身份验证中心：开罗美国大学储存身份验证信息及加密密钥，以防未经授权访问系统及无线接口数据被窃取；EIR设备标识登记：EIR国际移动设备标识代码。IMEI将通过白名单、灰名单、黑名单等3种形式进行检查，以防未经许可的用户进入网络。对存在缺陷设备的操作进行监控，保障网络运行安全等作用；短消息中心（SMSC）：短消息中心就是向用户提供短消息服务。HLR,AUC,EIR一般与设置在相同的物理实体上。基站子系统（BSS）包括以下两个功能系统：BSC基站控制器：BSC是BSS基站子系统的控制部分。主要完成了接口管理、BTS与BSC之间的地面信道管理、无线参数、无线资源管理测量与统计切换等功能，为呼叫控制操作与维护功能的实现提供支持；BTS：通过BSC基站控制器对BTS基站的发送器与接收器进行控制。它隶属于基站BSS子系统中的无线部分——服务于某一小区的无线电发送器与接收器设备。为实现BTS-MS移动台空中接口功能，BTS分为基带单元、载波频率单元、控制单元3个部分。基带单元用于音频数据的速率调节、信道编码与解码。载波频率单元，主要用来进行调制/解调和发送器-接收器耦合。这个控制台是为BTS的运行与维护服务的。运行与支持子系统：运行与支持子系统由运行与维护中心、网络管理中心组成。它以专用线路与MSC、BSC、HLR等网络单元相连，记录、采集全网运行过程中的各类数据，对全网各单元运行过程进行监控、性能管理、状态报告、故障检测。移动台（MS）：移动终端为用户和系统的接口设备，包括移动终端、SIM卡两个部分。移动台为用户进行移动通信的直接通信设备，有车载与便携式（移动电话）之分，移动台为无线电发射机与接收机终端设备。SIM卡作为用户识别单元存储了用户所需要的全部信息。SIM卡只有使用者才有。当SIM卡插在任意一部手机中时，就会形成用户移动终端。2.1.3GSM系统信道分类GSM包含有12个系统：（1）GSM系统的组成部分网络子系统，基站子系统和移动台3个核心构成GSM数字蜂窝通信系统。该网络子系统主要包括如下6个部件：第1个部分为身份验证中心；第二部分为身份验证中心。第二部分为访问者网站记录；第三部分为运维中心。第四部分为设备的识别记录；第五部分为移动中转中心。第六部分为网站中网站记录。基站控制单元（BSC）和基站发送与接收站（BTS）组成通信基站系统；（2）GSM模块的号码与区域编码、地址编码、识别编码。①区域划分按地理位置可分为基站区域、移动交换控制区域（MSC区域）、小区、位置区域（LA）、通用陆地移动通信网（PLMN）服务区域和GSM服务区域。②识别号码GSM网络的构成不是很简单，前面已经说过了，其核心是由2个系统和1个移动台共同构成。这个通信平台同时也支持本地电话网络用户、远程本地网络用户、国际远程网络用户以及ISDN用户之间进行通信，所以号码识别方法也必须不同。由综合业务数字网（ISDN）或公用交换电信网（PSTI）发起到GSM网络的呼叫用一个总长度在15个比特以下的MS工SDN来代表，具体办法如下：MSISDN=CC+NDC+SN，式中末位SN代表二用户号码，中位NDC指代国内地区码，CC指代国家码，中国大陆地区是86。第2.2节GPS技术2.2.1GPS定位技术GPS是世界公认的全球定位系统之一。它利用24颗卫星形塑全球定位系统，实时采集世界各地的比例尺及测量信息。GPS包括3个不同标准系统：（1）空间部分，也称为GPS卫星星座。24个GPS卫星构成空间部分。有24颗卫星均匀分布于6条轨道平面内。同轨道两颗卫星相差一定是90。卫星在相邻的轨道上必须彼此间隔40度。全球定位系统卫星星座这一分配办法也能保证全球覆盖任务。在同一块地面上，因时间不同，可观测卫星就不一样，这样就造成了在一个地区内多个地点都能够看到同一个卫星，最多涵盖12颗，最少的时候，还有四颗。希望在GPS卫星定位基础上，计算出时间和空间三维坐标，须用4颗或更多卫星，并以其为基础建立起一个坐标系，为了操作当前地点，从而得到准确的结果，这样的定位模式叫做定位星座。（2）地面监视系统，即在地面上接收卫星信号的设备。监视系统包括主要控制站，一个监视站和一个注射站组成。它们的分工是不同的，其中监视站负责整个系统的运行状态，而注射站则负责对系统内的部件进行检测，注入站主要负责运行主站收到的卫星信号，定时存入内存，同时也负责向各监视站发送指令，监控站P码接收器具有精确时钟，以及对编码或数据进行度量。主控制工作就是对各监视站所收到的信号进行总结，根据需要选择合适的数据和指令发送给注入站，同时还能与其它站交换数据，计算对应参数，发送至注入站。（3）GPS接收器，它是用户的定位单位。从定位卫星上采集信号，是GPS信号接收装置的一项职能。以判断接收信号是否特异，必须在接收机内安装一个或多个天线阵列，一定要先确定一个具体接收仰角的截止角度。同时也要求移动卫星的跟踪，以确保其与发射天线保持在相同高度上，有对接收到的卫星信号进行放大，变换等作用，有采集卫星上设定码，能将所接收到的数据进行处理，从而实现对运动目标的检测与识别等一系列应用，坐标丢失时间可推算，在不增加设备成本情况下提高了定位精度，直接得到卫星信号在东部、西部、南部、北部和上部的3D空间坐标，在下方加速度协调信息和时间同步坐标，通过这些数据就能够得到该接收机的位置，使用者可选购GPS接收器，以取得该资料，以及利用该信息进行定位参数的计算。2.2.2GPS卫星定位的基本原理GPS卫星定位方法很多，且每种方法各有利弊，国际上应用最广泛的是相位定位法，多普莱定位法和伪距定位法等。其中利用相位定位法与多普勒定位法解算得到的GPS坐标信息精度高，但代价较大，一般应用在精度要求比较高的情况下，利用GPS与手机定位单元进行伪距定位的方式基本天天有。杂散距离定位方法多应用于时间测量中，自卫星发出信号至地球开始统计时，地面GPS接收器收到信号后随即回传响应信号，卫星收到响应信号时不再统计。空气传播速度不变，卫星与GPS接收器之间的距离可按距离二（时间*速度）/2公式计算，因为各组件时钟不同，传输信号时存在一定延时，而且这些误差都比较固定，因此系统能够通过计算将误差只可能降低。要观测某一地区的位置信息需要采集若干接收器的监视数据来核实，即差分定位（DQA）.DQA主要分为相位观测量与伪距测量2种方法，在工程上测量与大地测量均适合于首先作相位观测量后定位。2.2.3GPS技术特点GPS无线电定位是建立在地球外太空24颗卫星上的，所以它具有应用广泛、操作方便、功能多、实时定位、精度高等诸多优点。（1）全球全天候行动由于卫星的位置在地球表面上方约22,000km的位置，因此实现测量的卫星面积非常宽，并且由于卫星的位置更加全面，因此可以在世界任何角落同时观察到它。其中包括四颗卫星，所以它们在世界范围内的地位近乎盲目。早期的常规无线电通信在通过对流层和电离层时，经常遇到干扰，因此GPS卫星选择L波段作为信号传输波段，成功地避开了大气干扰。目前GPS定位系统在恶劣天气条件下不会受到干扰，能够时刻记录位置及信息，从而能够在全球范围内全天候作业。（2）定位精度好如何对导航定位系统进行性能优越和精度够高的评估是个很重要的因素。信号传播时可能出现误差，直接施加卫星可以较好的消除误差。GPS系统在定位精度上因为增加了精密时钟，空间技术等一系列前沿前沿技术才有保障，并且随着计算机处理能力的不断增强以及测量技术的不断发展，操作精度也会得到进一步提升。（3）可以提供3D坐标对海拔、平面坐标等资料，以往测量方法都是分别采用，利用GPS可准确测量出被测点3D坐标。当前GPS测量水平能够达到四度。（4）功能多样，适用范围广导航及测量领域都离不开GPS系统，其中速度及时间的测量就是它的主要作用。时间测量误差不得大于0.1us,速度测量误差不得大于0.lm/s。系统升级后可适用GPS的地区会越来越大。（5）使用简单方便GPS接收器设备的发展速度非常快，自动化程度很高，操作的程序也比较容易；由于采用新材料，该机在体积大幅缩小的同时质量也有所减轻，因此可以解放出更多的接收器用途。工作量大。（6）观察时间短通过全球定位系统定位技术等应用软件得到了快速的发展与提高。而如今在固定定位距离低于20千米的情况下，仅需要20分钟以内。若参考站距各流动站距离在15千米以内，只要定位时间小于2分钟，流动站将动态工作，再对各站点进行监测只需要1个循环。（7）有利于防止干扰和保密GPS应用了伪随机噪声代码，这在通信领域中是一种先进的技术，所以在将信号发送到接收器时有很好的加密性，但也具有相当强的抗干扰能力。

第3章系统的硬件电路设计第3.1节系统的结构框图从系统设计要求及总体设计方案来看，主要框图见图3-1。系统包括主控制芯片、超声波传感器、继电器组件、蜂鸣器、GSM通信模块。图3.1系统结构框图第3.2节系统的功能需求以STM32为核心的汽车防盗报警系统包括如下几大部分：探测部分、接触部分、位置部分、控制部分、电源部分等。检测部对车辆的违规行为进行检测并且显示车辆的状态信息。定位部分主要是获取车辆的位置信息，例如经纬度信息等，这是通过GPS模块实现的。GSMTelematicsModule实现了无线数据传输。控制部分主要对定位部分、接触部分以及检测部分进行运行与控制。电源部分实质上是对系统各部分供电。GPS控制部分处理器与GSM系统模块处理器之间采用串行端口相连，电路检测部分及辅助电路可直接采用STM32处理器中I/O端口。GSM模块在接收到命令后可通过串口向STM32处理器发送短消息对对应数据进行处理，并采集GPS接收器模块的消息，再通过SMS方式发送给主人手机。第3.3节STM32单片机STM32F103C8T6作为32位微控制器拥有以ARM核心闪存512K字节、72MHz工作频率、内置高速内存、丰富扩展I/O端口和与2条APB总线相连的外围设备。ARM的CortexTM-M3采用32位RISC处理器可以提升代码效率，在8位、16位典型系统存储空间内充分展示ARM核心高性能。3.3.1STM32单片机结构特点STM32系列单片机采用Cortex-M3内核，而在结构上又有许多改进，从而使性能有所提高，但也使代码密度Thumb-2指令集与中断响应紧祸合嵌套向量中断控制器。本系列单片机片集成512KFlash存储器，使工作时节点及程序采集的数据能够保存下来：72MHZ为其工作频率；包括三个通用16位定时器，一个PWM定时器，一个USB接口，一个CAN，两个SP工，三个USART和两个工°C；采用五个通用串行接口可与PC上位机进行指令与数据通信，采用两个12位ADC可使声传感器采集到的信号从模拟变为数字，再传输给单片机IO执行运算处理，单片机在运行过程中支持低功耗工作方式，睡眠方式及停机方式3种，还内置快速中断控制器，减少中断之间延迟时间。这种低功耗工作方式很适合于该系统。芯片上有四种不同封装，从48脚至100脚不等，根据封装器件内部外设配置不应一样。芯片供电电压为2V-3.6V，工作时温度为一40度~150度。这种单片机在改善性能，简化复杂编程的同时也改善了性能，降低功耗与成本。3.3.2STM32单片机的引脚与接口电子技术的正处于高速发展中，低电压，高性能，通用性及价格低廉是STM32单片机在保持高集成度及开发简单等特点下，使STM32非常适合各种中小项目及完整平台的解决方案。STM32的引脚图如图3.2。此外，LQFP这一可靠性强的包装被用作STM32微控制器包装，使单片机稳定性得到了增强，该封装的外形尺寸小、寄生参数低、多数管脚能有复用功能。图3.2STM32引脚图STM32引脚可以分为这么几大类：（1）电源引脚：引脚图中的VDD、VSS、VREF+、VREF-、VSSA、VDDA等都属于电源引脚。（2）晶振引脚：引脚图中的PC14、PC15和OSC_IN、OSC_OUT都属于晶振引脚，不过它们还可以作为普通引脚使用。（3）复位引脚：引脚图中的NRST属于复位引脚，不做其他功能使用。（4）下载引脚：引脚图中的PB3和PB4以及PA13、PA14、PA15属于JTAG或SW下载引脚。但它们也可用作普通引脚或特殊功能，特定功能可在芯片数据手册中查阅，并在手册中提供额外的功能描述。当然STM32串口功能引脚可以当下载引脚。（5）BOOT引脚：引脚图BOOT0与PB2（BOOT1）同属BOOT引脚，PB2也可用作普通管脚。BOOT0与BOOT1电平确定起动，不同电平STM32会选用不同起动方式。（6）GPIO引脚：STM32多数引脚为GPIO引脚如引脚图PA,PB,PC,PD均为GPIO。并且每一个端口都有16个引脚，比如PA端口，它有PA0-PA15。其他端口如PB、PC等也是如此。第3.4节控制器电路设计MCU为控制器主要部件，可对GSM模块、GPS模块、传感器进行控制,GPS接收器与MCU之间通过RS232、CC2430协调器与GSM模块相连。MCU同时与防盗报警电路及车辆供油控制电路相连，利用输入/输出端口会断开供油而开启车辆报警电路。单片机能够实现对系统的整体操作，对系统进行基本的控制。即信息向GPS单元收发，GSM单元向SMS收发。GSM模块，GPS模块与STM32串口通讯。图3.3单片机最小系统图第3.5节电源电路设计对一个系统来说，它的正常工作依赖于一个恒定电源。所以电源单元设计对系统功能至关重要。汽车电池的电压是12v,本系统需12v、5v、3.3v及可调电源备用。继电器工作电压12V;单片机工作电压3.3V,采用TPS70633作为稳定电压,GPS模块与GSM模块工作电压5V,且GSM工作时需负载较多的电流才能保证连接稳定，原本需采用LM2576-5.0供电5伏。LM2576系列芯片为半导体公司制造，输出电流为3A,降压稳压集成电路。LM2576由放大器、比较器、热关断、电流限制电路、内部稳压器电路、参考稳压器等组成。其能耗很低，需要散热器小甚至可忽略。图3.4所示是控制部分的电源电路。图3.4控制部分电源电路第3.6节加速度传感器接口电路加速度计与系统相连，主要用于探测汽车的不正常运动，所以在汽车不正常运行过程中，不论在东西向、南北向或垂直方向上运动，传感器均要对应输出信号。经过对电路参数的对比分析，本系统选用MMA7660FC为运动检测传感器。所述传感器为3轴加速度传感器。MMA7660FC有3种工作模式可供选择：待机、活动、关机。这三种模式的工作电流相对较小，从而降低了功耗。关机模式下的电流消耗为0.4μA，待机模式下的电流消耗为2μA，活动模式下的采样速度为1/s，唯一的电流消耗为47μA。当MMA7660FC加速器传感器完成加速信号的转换后，INT（中断引脚）将产生低电平。这时微控制器可从I2C总线上获取加速度有关参数。操作简单便捷，易于实施。图3.5是MMA7660FC加速度传感器的电路。图3.5加速度传感器电路第3.7节震动传感器电路模块当汽车摇晃的时候，该系统自动给目标手机发送信息，其传感器电路如图3.6中所描述的那样，其工作流程如下所示：1.未检测到外部振动时；传感器产生低电平信号，绿色指示灯点亮；2.当检测到振动时，传感器输出高电平信号并关闭绿色指示灯。3.传感器直接连接到SMT32，用于直接检测高电平和低电平信号。图3.6震动传感器电路第3.8节执行部分电路设计本电路具有以下作用：当汽车出现异常情况，使用者手机可发送信息，从而导致汽车不能正常行驶和失窃，配合GPS和其他定位设备显着增强汽车防盗性能。为了控制汽车发动机在行驶过程中停止工作，仅需对汽车电子喷射系统电源进行控制，继电器即可实现这一功能。在电子车辆喷射装置电源上增加常闭继电器，并可采用继电器控制方式对电源进行实时控制。然而STM32引脚驱动能力比较弱，所以不能直接驱动继电器，所以需要中间继电器来传递。中间继电器接合面见下图3.7。图3.7中间继电器电路第3.9节GSM电路模块电源芯片与手机卡插槽位于后侧，电源接口可接入5V-26V直流电压，但最大电流要超过2A才能使sim300正常使用。sim300模块波特率具有自适应功能，通常无需设定，可以根据所发波特率对内部波特率进行调整。模块通电后需要按下复位按键三秒，待蓝灯亮时松开，这时sim300就会正常启动。第3.10节GPS电路模块系统采用高性能CPS模块，灵敏度高、响应速度快、使用方便、接线方便。表3.1GPS模块接线说明表序号名称说明1RXD块串口接收脚，可接单片机的TXD2TXD模块串口发送脚，可接单片机的RXD3GND地4VCC电源2.7V-5.0V此外模块还自带状态指示灯PPS。指示灯与UBLOXNEO-6M中TIMEPULSE接口相连，此接口输出特性可由软件进行设定。PPS指示灯，默认情况下（未由软件设置），有两种情况：1.持续点亮，表示设备已启动，但尚未到达定位位置。2.闪烁（关闭100毫秒，持续900毫秒），表明已成功安装设备。PPS指示器可用于轻松评估设备的当前状况，以便于使用。ATK-NEO-6M预设采用NMEA-0183协议来输出GPS定位数据并可采用UBX协议对其进行分配。通过ATK-NEO-6MGPS模块，任何单片微型计算机（3.3V/5V电源）都可以很方便地实现GPS定位，也可以连接到计算机上，利用计算机软件进行定位。ATK-NEO-6M-V12GPS模块的示意图如图3.8表示。图3.8GPS电路图第3.11节汽车供油控制模块当高电平进入ULN2003A“IN1”引脚后，输出引脚“OUT1”会产生低电压。作用在继电器线圈两端电压为++12V,0。这时继电器的输出就会被开启，从而点火电路动作。当低电平输入ULN2003A的“IN1”引脚时，“OUT1”输出端子电压为I2V，继电器线圈两端之间没有电压差，即没有电流流过线圈，可以断开电源继电器线圈。具体见图3.9。图3.9电路原理图第3.12节防盗报警模块本系统采用小型单片机，实现了GPS模块，GSM通信模块之间的通讯。在车辆出现异常的情况下，该系统通过GSM模块迅速给车辆发送信息，车主能够及时对车辆进行排查。很遗憾，失车后车主可利用GPS查看汽车位置或发现失窃汽车。车上装有电子防盗警报器，可制止小偷的行为。在汽车无振动和异常运动的情况下，事故灯不发出信号，在无电流流过的情况下汽车喇叭不报警。在汽车受震动或者异常移动的情况下，事故灯发出信号并通过汽车喇叭报警。当车辆被盗状态得到确认后，光祸维持十秒钟的警报信号，这时TC35会由单片机STM32进行控制并向车主发送信息。随后，车主就是否锁车进行了判断。具体见图3.10。图3.10光耦驱动报警电路原理图第3.13节复位电路模块设计复位电路介绍：鉴于实际应用情况较为复杂，为了避免微控制器工作时不能正常复位而造成不能正确地记录目前水表数值，故在本设计中采用了专门的3.0V/3.3V低功耗微处理器监控电路SP708S。电路设计如图3.11。图3.11系统上电复位模块电路设计

第4章系统软件的设计与实现第4.1节系统软件结构设计主控制单元在整个系统中处于核心地位，对有关单元进行分配、控制、管理。在每个单元设备上执行初始化操作，首先是防御臂，如部署不成功，警报不起作用，部署成功，警报被激活，传感器启动探测，对传感器进行取样，取样异常，取样持续，取样正常，GSM单元调用，与GPS单元相连，调用中继单元。其中GPS模块与中继单元之间还由用户的指令控制来执行。主程序流程图见图4.1。图4.1主程序流程第4.2节传感器模块软件设计传感器单元在系统防盗系统中起着举足轻重的作用。设备初始化开始后，系统处于防盗状态下启动，处理器将持续对传感器状态进行查询。所述系统与所述振动传感器相连。在有振动的情况下传感器输出高电平。当处理器探测到高电平信号时，则进行对应运算。它的软件设计流程图见图4.2。图4.2传感器模块程序流程图第4.3节GSM通信模块软件设计与GSM任务相关的过程包括启动GSM设备，处理SMS和发送SMS。在此详细介绍部分功能模块的设计。4.3.1GSM任务处理过程整个软件设计中，GSM的有关处理都是通过主程序指派给计划任务来完成。GSM任务程序流程图见图4.3：微控制器须与GSM串行端口相连，通过串行端口运行来控制装置。首先判断是否配置了GSM模块（如果没有被配置，该装置不能接受移动网络）。组态成功之后，可对SMS进行接收处理，再关闭GSM串行端口，退出工作。若没有配置，格式化之后需让它收到短消息。图4.3GSM任务流程图4.3.2发送短信息处理过程在SMS发送程序中，其过程见图4.4。发送SMS应用程序意味着向GSM单元发送AT命令“AT+CMGS=\”数字“\r”，其中数字是接收SMS的手机号，如果GSM单元在发送短消息时允许接收此短信，则该字母将返回“>短消息内容会被发送给GSM单元。如不返回“>”，则需要重新发送SMS应用程序。在程序设计中，这不是无限循环。发送5次后，如果设备仍然无响应，请设置全局变量以指示需要初始化设备。能够确保系统稳定运行。图4.4发送短信息流程图4.3.3接收并处理短信息本模块为GSM任务核心中的一个。它的程序流程图见图4-5。短信处理时，对短信关键词进行判断以达到短信处理是否合理。所设计命令代码结构简单，使用方便。图4.5短消息处理流程图第4.4节GPS模块软件设计4.4.1GPS任务处理过程与GPS打交道的工作是该系统工作中的一项。其功能是从串行端口读取GPS信号信息，确定是否检测到并定位了GPS信号，如果是，则获取GPS位置，速度，时间数据和其他信息。若否，则持续进行检测查询。GPS任务流程图见图4.6。图4.6GPS任务流程图4.4.2GPS接收机初始化GPS接收器一定要配置到整个系统的启动过程中，也就是GPS接收器被设定到规定的运行状态下。本设计GPS接收器只输出指定位置格式且速率设定19200b/s。程序流程图见图4.7。由于GPS模块的默认速率为4800b/s，因此要设置GPS接收器，应将串行端口速率设置为4800b/s，以便可以正确设置GPS模块。图4.7GPS初始化流程图4.4.3GPS数据的接收和处理当GPS接收器被启动并且被正确地设定好之后，只需在此期间电源不间断，GPS接收器便开始不断地将GPS数据从串行端口送出。所以当你需要收到GPS数据的时候，只要将GPS接收器与处理器串行端口相连就可以得到GPS数据。经由串行端口接收数据保存于ReceiveBuffer数据缓冲区。为了得到完整GPS数据需要对ReceiveBuffer长度进行设定。仅查看GPS模块，ReceiveDatasize的值应设置为GPS数据的最大长度的双倍。程序流程图见图4.8。图4.8GPS数据接收和处理

第5章系统测试方案通过对GSM模块、GPS模块、振动传感器和继电器模块的测试，说明各模块能够实现各自的功能，但是系统能否完成所设计要求的防盗报警功能，还需要对系统整体进行测试。第5.1节GSM模块测试（1）测试条件:GSM模块、串口调试助手软件、SIM卡一张(插入系统的SIM卡座中)将电话卡装入底面的电话卡插槽。把电源接入电源接口，按下电源开关，此时电源指示灯亮，证明电源正常了。（2）测试仪器:5V-2A电源、带串口的电脑一台；（3）测试方法:GSM模块要通过串口跟电脑连接，打开串口调试助手。①短信模式设置:手动发送AT+CMGF=1回车，数据接收为AT+CMGF=1。测试如图5.1所示。图5.1短信模式设置②选择TE特性设置:手动发送AT+CSCS="GSM’回车‘数据接收为OK.测试如图5.2所示。图5.2TE特性设置③写手机号:手动发送AT+CMGS="+8615290081523’回车.数据接收为:AT+CMGS="+8615037123156"图5.3写手机号④发送短信息内容:手动发送HELLO~回车。接收数据:+CMGS:33测试如图5.4所示。图5.4发送短信信息内容（5）数据测试及结果分析:通过以上的测试，短信的发送和接收过程可以通过串口调试软件，在调试串口显示处理，表明GSM模块工作正常。第5.2节GPS模块设计(1)测试条件:GPs模块(2)测试仪器:5V-2A电源或电池，STM32实验开发板;(3)测试方法:把测试程序下载到实验开发板的芯片里，GPS模块的四个接口分别接到开发板上。测试前将模块放置到靠近窗户的位置或者户外，上电后蓝色指示灯亮，观察蓝色指示灯均匀闪烁，说明模块定位成功。(4)数据测试及结果分析:在液晶屏上显示经度为:东经109.12102，纬度为北纬21.48297;高度为45.7m所接受到的定位信息最终在开发板的显示屏上。通过测试，只要GPS模块定位成功，经纬度信息就是可以实时、快速地在屏幕上显示处理。这些成果都是由STM32控制器的强大处理数据能力带来的。第5.3节振动传感器测试(1)测试条件:给振动传感器周围一个振动。(2)测试仪器:5V-2A电源;(3)测试方法:模块上电后轻轻敲打振动传感器。(4)数据测试及结果分析:此时振动传感器接收到信号后产生一个高电平，指示灯亮。表明系统振动传感器模块工作正常。如图5.5所示图5.5指示灯信号

第6章总结为解决市面上传统自动防盗设备易受干扰、防盗效果弱等不足，设计出基于网络车辆防盗系统。完成的主要工作有：（1）本文对汽车防盗系统现状进行了分析，阐述了它的优点和防盗系统存在的不足，在未来发展过程中利用好现在的优点，规避现在的不足。（2）按照系统的设计目标及图表可以将该系统划