淺談汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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關(guān)鍵詞：智能；防盜報(bào)警系統(tǒng)；SW-18020P；STM32F407ZGT6；UBLOX-NEO-6M；SIM900A

引言

隨著社會科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車作為現(xiàn)代最普遍的交通工具逐漸進(jìn)入普通家庭。汽車防盜的問題也引起了人們的關(guān)注和重視。汽車一般會定在車庫或是停車場，每天的使用頻率是它不能像住宅一樣安裝一個(gè)牢固不動的安全網(wǎng)，所以，要解決汽車防盜問題應(yīng)該從汽車本身的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)代科技網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和現(xiàn)實(shí)需求，設(shè)計(jì)符合汽車自身特性的防盜報(bào)警方案和系統(tǒng)。本系統(tǒng)試圖設(shè)計(jì)一個(gè)基于震動和定位傳感的汽車防盜系統(tǒng)和簡易模型。本文設(shè)計(jì)的汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng)，由震動傳感器SW-18020P、單片機(jī)STM32F407ZGT6、GPS定位模塊UBLOX-NEO-6M、通信模塊SIM900A及系統(tǒng)電源構(gòu)成。該系統(tǒng)可以在汽車熄火后對汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生盜劫情況時(shí)，車身的異常震動觸發(fā)主控芯片，將定位模塊獲取的定位信息通過移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至車主。如果汽車位置異?；蛘哕囍髦鲃影l(fā)送位置獲取指令，也可以讓報(bào)警器上報(bào)汽車位置信息。從而實(shí)現(xiàn)了一種具備異常震動檢測、可發(fā)送實(shí)時(shí)位置的防盜報(bào)警系統(tǒng)。

1系統(tǒng)構(gòu)成

本次汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的主要控制部分是型號為STM32F407ZGT6的單片機(jī)，震動的檢測與識別利用SW-18020P來實(shí)現(xiàn)，定位系統(tǒng)采用UBLOX-NEO-6M定位模塊，通信采用SIM900A模塊，它們構(gòu)成一個(gè)完整的汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng)，達(dá)到異常震動檢測、可發(fā)送實(shí)時(shí)位置的目的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，震動信號由SW-18020P進(jìn)行檢測和識別，然后將所得數(shù)據(jù)傳輸給主控單元STM32F407ZGT6，單片機(jī)讀取到數(shù)據(jù)后將定位模塊獲取的定位信息通過移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至車主。

2硬件設(shè)計(jì)

硬件包括震動感知識別模塊、定位模塊、通信模塊、單片機(jī)控2制模塊和系統(tǒng)電源。

2.1震動感知識別模塊

震動感知識別模塊是一個(gè)非常重要的部分，相當(dāng)于整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的觸發(fā)開關(guān)。當(dāng)汽車發(fā)生被盜竊情況的時(shí)候，車身必然產(chǎn)生震動，那么車內(nèi)的震動感知識別模塊會產(chǎn)生觸發(fā)信號。震動傳感器的靈敏度高低是決定報(bào)警器能否及時(shí)準(zhǔn)確地觸發(fā)的重要因素。本模塊選用SW-18020P作為震動傳感器，其電路原理圖如圖2所示。震動感知識別模塊內(nèi)部采用了LM393作為電壓比較器。當(dāng)發(fā)生震動的時(shí)候，震動傳感器就會輸出電壓，當(dāng)反向端的電壓高于同相端時(shí)，LM393就能輸出低電平，當(dāng)反向端的電壓低于同相端時(shí)，LM393就能輸出高電平。反相端接入一個(gè)10K的電位器進(jìn)行調(diào)整傳感器靈敏度，當(dāng)反相端電壓越高，震動傳感器靈敏度越遲鈍，反之，靈敏度就越高。

2.2定位模塊

定位模塊的核心是UBLOX-NEO-6M，對于整個(gè)GPS定位系統(tǒng)的硬件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，其需求主要在于能夠接收GPS信號并能對接收信號進(jìn)行放大處理，同時(shí)提供完備的外部接口，方便與智能儀器等其它設(shè)備連接，要能對誤差進(jìn)行有效的控制，有提高精度的作用，系統(tǒng)要求體積小，移動方便，功耗低[1]。模塊和單片機(jī)連接僅僅需要四個(gè)引腳：TXD、RXD、VCC、GND。其中TXD和RXD是與單片機(jī)進(jìn)行串行通信的[1]，VCC和GND是用來給模塊供電的，圖3所示為其原理圖。

2.3通信模塊

通信模塊采用的是一款高性能工業(yè)級GSM模塊SIM900A，它的功能完善且接口豐富還非常小巧利于安裝，非常適用于需要GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)、語音和短信的各個(gè)領(lǐng)域，原理圖如圖4所示。該通信模塊采用SMT封裝形式，性能穩(wěn)定，性價(jià)比很高，工作頻率是900MHz/1800MHz；載有RTC后備電池，尺寸小，容量大，可反復(fù)充電，能維持RTC的長時(shí)間掉電運(yùn)行；還裝有一個(gè)3.6mm麥克風(fēng)接口和一個(gè)3.6mm耳機(jī)接口，用于語音通話；選擇接口用于選擇RS232串口連接到通信端口，還是調(diào)試端口；RS232串口用于連接PC或工控機(jī)等設(shè)備的串口，實(shí)現(xiàn)控制；還有該模塊已將所有I/O口引出，方便使用[2]。

2.4單片機(jī)控制模塊

本設(shè)計(jì)直接使用STM32F407ZGT6核心板，其核心芯片具有114個(gè)I/O口，4個(gè)通用同步/異步串行接收發(fā)傳輸器，2個(gè)通用異步收發(fā)傳輸器，符合本設(shè)計(jì)的需求，可以保證GPS和SIM900A模塊可同時(shí)使用[3]。

2.5系統(tǒng)電源

本系統(tǒng)由AS1117-3.3和4個(gè)電容組成的電源電路，正電壓穩(wěn)壓器AS1117-3.3內(nèi)部含有限流保護(hù)電流和高溫過熱保護(hù)電路，可以防止負(fù)載短路和結(jié)溫過熱燒毀器件，此種穩(wěn)壓器不需外接補(bǔ)償元件[4]。要是電路能夠正常穩(wěn)定地工作，必須要對工作電壓為2.0V～3.6V的主控芯片STM32F407ZGT6和工作電壓為3.1V～4.6V的通信芯片SIM900A進(jìn)行分別供電[5]。電路原理圖如圖5所示。

3軟件設(shè)計(jì)

圖6簡單明了地介紹了本次設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過程：在日常生活中，報(bào)警系統(tǒng)就是關(guān)閉的，當(dāng)汽車停止之后，自動開啟報(bào)警器，就可以對車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)車身發(fā)生異常震動時(shí)候，震動傳感器感受到非法外作用力的作用而發(fā)生形變，向主控器傳輸震動觸發(fā)信號；或者當(dāng)汽車位置與初始位置有初入時(shí)，也可想主控器傳輸觸發(fā)信號，從而對汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)生上述兩種情況，就可以通過GPS獲取實(shí)時(shí)位置，通過GSM模塊發(fā)送汽車試試位置短信給車主，從而確定汽車的具體位置[6]。車主還可以隨時(shí)發(fā)送短信指令來在任意時(shí)間內(nèi)獲取汽車的經(jīng)緯度，更好的保證汽車安全。

4系統(tǒng)調(diào)試

本設(shè)計(jì)自身不帶顯示屏，但為便于調(diào)試和直接觀看結(jié)果，在調(diào)試時(shí)，加入了液晶屏用來顯示各項(xiàng)信息。為方便測試，使用了移動電源模擬汽車電源，圖7為本設(shè)計(jì)的完整實(shí)物圖。經(jīng)過聯(lián)調(diào)，當(dāng)震動發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能將實(shí)時(shí)位置和時(shí)間通過通信模塊發(fā)送至用戶設(shè)定的接收終端，如手機(jī)。

5結(jié)論與展望

本設(shè)計(jì)由STM32F407ZGT6單片機(jī)、UBLOX-6M模塊、SIM900A模塊和震動感知識別模塊構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了汽車智能防盜報(bào)警和簡易模型。圖7汽車智能防盜報(bào)警器未來的汽車防盜系統(tǒng)還會朝著更網(wǎng)絡(luò)化、更智能化方向發(fā)展，成為物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用場景。

參考文獻(xiàn)

[1]李斌,賈巍,趙奇.基于MSP430單片機(jī)的GPS定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動化,2010,06:61-63+239.

[2]徐娟娟.基于GSM的汽車遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].曲阜師范大學(xué),2012.

[3]朱剛.基于GSM/GPS汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].武漢理工大學(xué),2012.

[4]余亞東,周佳,葉森鋼,潘張鑫.基于GPS/GSM的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù),2010,v.37;No.41002:75-76+72.

作者：劉仕奇 李逸飛 于梅 盧新祥 單位：紹興文理學(xué)院數(shù)理信息學(xué)院