基于GSM模块的车载防盗系统.docx
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基于GSM模块的车载防盗系统
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
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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?
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II目录
摘要..................................................I1前言.................................................11.1车载防盗背景..........................................11.2国内外研究现状........................................12车载防盗系统设计......................................22.1系统主要工作原理......................................22.1.1主要硬件系统介绍..............................................32.1.2串口通信与GSMMODEM和GPS-OEM................................62.2软件设计..............................................72.2.1GPS25-LVS的信息输入输出格式..................................82.2.3单片机的信息接收处理.........................................122.3系统功能特点综述.....................................143结束语...............................................16参考文献...............................................17致谢..................................................18
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11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SMSShortMessage
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。
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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。
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?
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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4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写
1000次的Flash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ISPFlash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?
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4
图2-280S51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_?
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5测量温度范围为
-55°C+125°C在-10+85°C范围内,精度为±0.5°C。
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GSMGlobalSystemForMobileCommunication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
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612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GSMMODEM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WindowsNT.Win98.Windows2000下
串口是系统资源的一部分。
GSMMODEM
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GSMMODEN
单片机与GSM模块一般采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?
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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2-5GSM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。
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82.2.1GPS25-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GPGGAGPGSAGPGSVGPRMC
GPVTGLCGLLLCVTGPGRMEPGRMFPGRMTPGRMV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<1><2><3><4><5><6><7>*hh
<1>纬度ddmm.mmmm度分格式前面的0也将被传输
<2>纬度半球N北半球或S南半球
<3>经度dddmm.mmmm度分格式前面的0也将被传输
<4>经度半球E东经或W西经
<5>UTC日期ddmmyy日月年格式
<6>UTC时间hhmmss时分秒格式
<7>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NMEA0183版本2.00的ASCII码语句包括GPALMGPGGAGPGSA
GPGSVGPRMCGPVTGNMEA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
$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M<10>,M<11>,<12>*hh<
LF>$GPGGA起始引导符及语句格式说明本句为GPS定位数据
<1>UTC时间时时分分秒秒格式
<2>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用开?
抝x?
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9<3>纬度半球N或S
北纬或南纬
<4>经度度度分分.分分分分格式第一位零也将传送
<5>经度半球E或W东经或西经
<6>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
<7>使用卫星数量从00到12第一个零也将传送
<8>水平精确度0.5到99.9
<9>天线离海平面的高度-9999.9到9999.9米M指单位米
<10>大地水准面高度-999.9到9999.9米M指单位米
<11>差分GPS数据期限RTCMSC-104最后设立RTCM传送的秒数量
如无DGPS为0
<12>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
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
$GPGGA,114641,3002.3232,N,12206.1157,E,1,03,12.9,53.2,M,11.6,M,,*
4A
这是一条GPS定位数据信息语句意思为UTC时间为11时46分41秒位
置在北纬30度2.3232分东经122度6.1157分普通GPS定位方式接收到
3颗卫星水平精度12.9米天线离海平面高度53.2米所在地离地平面高度
11.6米校验和为4AH。
由于GPSOEM发送的不只是一条语句所以要完整的接收到这条语句就必须
判断这条语句的头也就是“$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
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10
图2-6GPSOEM接收流程图
text模式AT+CMGF=1采用文本格式发送
“RECUNREAD”未读信息（默认）
“RECREAD”已读信息
“STOUNSENT”未发送信息
“STOSENT”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“$GPGGA”接收并放入缓冲区
整条语句接收完毕
第一轮接收“$GPGGA”语句置显示
更新标志
返回
Y
N
Y
N-?
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110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
0891683108501705F0040D91683177471549F0000040017290146500098A640F0683C
5DA41
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+CMGS=“+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CTRL^Z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,"ME"74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...................................?
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慎
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12整理如下图2-
7
图2-7AT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
升级会员 