淺談汽車智能防盜報警系統(tǒng)設計

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關鍵詞：智能；防盜報警系統(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入普通家庭。汽車防盜的問題也引起了人們的關注和重視。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牢固不動的安全網(wǎng)，所以，要解決汽車防盜問題應該從汽車本身的特點出發(fā)，結合現(xiàn)代科技網(wǎng)絡的發(fā)展和現(xiàn)實需求，設計符合汽車自身特性的防盜報警方案和系統(tǒng)。本系統(tǒng)試圖設計一個基于震動和定位傳感的汽車防盜系統(tǒng)和簡易模型。本文設計的汽車智能防盜報警系統(tǒng)，由震動傳感器SW-18020P、單片機STM32F407ZGT6、GPS定位模塊UBLOX-NEO-6M、通信模塊SIM900A及系統(tǒng)電源構成。該系統(tǒng)可以在汽車熄火后對汽車進行實時監(jiān)控。當發(fā)生盜劫情況時，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，也可以讓報警器上報汽車位置信息。從而實現(xiàn)了一種具備異常震動檢測、可發(fā)送實時位置的防盜報警系統(tǒng)。

1系統(tǒng)構成

本次汽車智能防盜報警系統(tǒng)的設計的主要控制部分是型號為STM32F407ZGT6的單片機，震動的檢測與識別利用SW-18020P來實現(xiàn)，定位系統(tǒng)采用UBLOX-NEO-6M定位模塊，通信采用SIM900A模塊，它們構成一個完整的汽車智能防盜報警系統(tǒng)，達到異常震動檢測、可發(fā)送實時位置的目的。系統(tǒng)設計框圖如圖1所示，震動信號由SW-18020P進行檢測和識別，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)絡發(fā)送至車主。

2硬件設計

硬件包括震動感知識別模塊、定位模塊、通信模塊、單片機控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非常重要的部分，相當于整個報警系統(tǒng)的觸發(fā)開關。當汽車發(fā)生被盜竊情況的時候，車身必然產(chǎn)生震動，那么車內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警器能否及時準確地觸發(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部采用了LM393作為電壓比較器。當發(fā)生震動的時候，震動傳感器就會輸出電壓，當反向端的電壓高于同相端時，LM393就能輸出低電平，當反向端的電壓低于同相端時，LM393就能輸出高電平。反相端接入一個10K的電位器進行調整傳感器靈敏度，當反相端電壓越高，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GPS定位系統(tǒng)的硬件進行模塊化設計，其需求主要在于能夠接收GPS信號并能對接收信號進行放大處理，同時提供完備的外部接口，方便與智能儀器等其它設備連接，要能對誤差進行有效的控制，有提高精度的作用，系統(tǒng)要求體積小，移動方便，功耗低[1]。模塊和單片機連接僅僅需要四個引腳：TXD、RXD、VCC、GND。其中TXD和RXD是與單片機進行串行通信的[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、語音和短信的各個領域，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，可反復充電，能維持RTC的長時間掉電運行；還裝有一個3.6mm麥克風接口和一個3.6mm耳機接口，用于語音通話；選擇接口用于選擇RS232串口連接到通信端口，還是調試端口；RS232串口用于連接PC或工控機等設備的串口，實現(xiàn)控制；還有該模塊已將所有I/O口引出，方便使用[2]。

2.4單片機控制模塊

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

2.5系統(tǒng)電源

本系統(tǒng)由AS1117-3.3和4個電容組成的電源電路，正電壓穩(wěn)壓器AS1117-3.3內部含有限流保護電流和高溫過熱保護電路，可以防止負載短路和結溫過熱燒毀器件，此種穩(wěn)壓器不需外接補償元件[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進行分別供電[5]。電路原理圖如圖5所示。

3軟件設計

圖6簡單明了地介紹了本次設計的實現(xiàn)過程：在日常生活中，報警系統(tǒng)就是關閉的，當汽車停止之后，自動開啟報警器，就可以對車輛進行實時監(jiān)控。當車身發(fā)生異常震動時候，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；或者當汽車位置與初始位置有初入時，也可想主控器傳輸觸發(fā)信號，從而對汽車進行實時監(jiān)控，一旦發(fā)生上述兩種情況，就可以通過GPS獲取實時位置，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]。車主還可以隨時發(fā)送短信指令來在任意時間內獲取汽車的經(jīng)緯度，更好的保證汽車安全。

4系統(tǒng)調試

本設計自身不帶顯示屏，但為便于調試和直接觀看結果，在調試時，加入了液晶屏用來顯示各項信息。為方便測試，使用了移動電源模擬汽車電源，圖7為本設計的完整實物圖。經(jīng)過聯(lián)調，當震動發(fā)生時，系統(tǒng)能將實時位置和時間通過通信模塊發(fā)送至用戶設定的接收終端，如手機。

5結論與展望

本設計由STM32F407ZGT6單片機、UBLOX-6M模塊、SIM900A模塊和震動感知識別模塊構成，實現(xiàn)了汽車智能防盜報警和簡易模型。圖7汽車智能防盜報警器未來的汽車防盜系統(tǒng)還會朝著更網(wǎng)絡化、更智能化方向發(fā)展，成為物聯(lián)網(wǎng)的典型應用場景。

參考文獻

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

[2]徐娟娟.基于GSM的汽車遠程防盜系統(tǒng)設計[D].曲阜師范大學,2012.

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

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

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