陳利娜

（浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

基于GSM的汽車(chē)智能防盜器總體硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳利娜

（浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

本文設(shè)計(jì)的汽車(chē)智能電子防盜器主要依托GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，經(jīng)由單片機(jī)接收信號(hào)控制TC35i模塊收發(fā)短信。運(yùn)用了嵌入式技術(shù)，GSM無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，使用手機(jī)作為控制平臺(tái)。當(dāng)車(chē)輛被惡意破壞時(shí)，單片機(jī)控制TC35i發(fā)送短信給車(chē)主，讓車(chē)主第一時(shí)間知道車(chē)輛的情況，防止被盜。

汽車(chē)智能防盜器；硬件系統(tǒng)；電路設(shè)計(jì)

CLC NO.:U463.6Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)12-04-04

1、防盜器總體硬件設(shè)計(jì)

近年來(lái)汽車(chē)盜竊案件日益增大，傳統(tǒng)的防盜器作用距離短，誤報(bào)時(shí)常發(fā)生，因此要設(shè)計(jì)出一款新型的汽車(chē)智能電子防盜器符合當(dāng)今社會(huì)需求。本文設(shè)計(jì)的防盜器可以在汽車(chē)被盜的時(shí)候，通過(guò)單片機(jī)AT89S52控制GSM模塊TC35i發(fā)送短信給車(chē)主，車(chē)主能夠第一時(shí)間知道車(chē)輛的情況，還可以執(zhí)行各種功能。本文防盜器的硬件設(shè)計(jì)如圖1。

單片機(jī)AT89S52與GSM模塊TC35i經(jīng)過(guò)串口連接，單片機(jī)AT89S52也與各檢測(cè)點(diǎn)相連。當(dāng)車(chē)輛被盜時(shí)，振動(dòng)傳感器接收車(chē)輛振動(dòng)的信號(hào)傳輸給AT89S52，原有的汽車(chē)聲光報(bào)警防盜器也會(huì)啟動(dòng)，AT89S52檢測(cè)報(bào)警喇叭線(xiàn)的電平，AT89S52根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的程序發(fā)送短信給車(chē)主，延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)拔打車(chē)主手機(jī)以便于監(jiān)聽(tīng)，也可以發(fā)送短信“zhbit1”給TC35i，單片機(jī)會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的程序操作，控制繼電器斷開(kāi)汽油噴射系統(tǒng)的電路，從而汽車(chē)停止運(yùn)動(dòng)。

2、GSM模塊TC35i的電路設(shè)計(jì)

TC35i的組成框架如圖2所示。TC35i主要是由天線(xiàn)連接器、Flash存儲(chǔ)器、GSM射頻部分、GSM基帶處理器、電源ASIC、ZIF連接器引腳共六部分構(gòu)成?；鶐幚砥髯鳛門(mén)C35i的核心主要處理語(yǔ)音、數(shù)據(jù)信號(hào)。

TC35i的32引腳SYNC有兩種工作模式，第一種是用來(lái)指示發(fā)射狀態(tài)的時(shí)候功率增長(zhǎng)情況，第二種是用來(lái)指示TC35i的工作狀態(tài)。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)用到了第二種工作模式：若LED燈熄滅，說(shuō)明TC35i是處于關(guān)閉或者是睡眠狀態(tài)；若LED燈大約以600ms亮，600ms熄滅，那么說(shuō)明TC35i中沒(méi)有插入SIM卡或者是系統(tǒng)在搜尋網(wǎng)絡(luò)中；若LED燈大約以75ms亮，3s熄滅，說(shuō)明TC35i已經(jīng)登錄了網(wǎng)絡(luò)。如圖3所示。

TC35i的SIM卡接口安裝在基帶處理器，它是一個(gè)與ISO 7816-3 IC CARD 標(biāo)準(zhǔn)兼容的接口。這個(gè)接口連接到ZIF連接器。除了標(biāo)準(zhǔn)的5個(gè)引腳外，TC35i還預(yù)留多一個(gè)CCIN引腳，此引腳可以檢測(cè)SIM支架有沒(méi)有放入SIM卡。如果已經(jīng)插入了SIM卡，那么該引腳就置為高電平，此時(shí)系統(tǒng)就能正常工作了。

3、系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)多種電路，首先是電源電路，汽車(chē)電瓶輸出的是12V電壓，而TC35i的充電電壓是5V，工作電壓是3.3-4.8V，本文選用4.2V作為T(mén)C35i的工作電壓。語(yǔ)音電路，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)聽(tīng)功能，用于車(chē)主實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)車(chē)輛周?chē)沫h(huán)境。遙控控制電路，用于車(chē)主對(duì)防盜器進(jìn)行設(shè)防與解防功能。汽車(chē)防盜報(bào)警電路，車(chē)輛受到振動(dòng)時(shí)發(fā)送短信和拔打電話(huà)給車(chē)主。控制汽車(chē)電路，通過(guò)發(fā)送短信給TC35i模塊，單片機(jī)控制繼電器開(kāi)關(guān)對(duì)汽油噴射系統(tǒng)開(kāi)關(guān)?？撮T(mén)狗電路，單片機(jī)AT89S52內(nèi)設(shè)看門(mén)狗電路，用于系統(tǒng)不正常時(shí)復(fù)位工作。

3.1 TC35i模塊的電源設(shè)計(jì)

TC35i工作電壓是3.3-4.8V，低于3.3V會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)，充電電壓是5V，而汽車(chē)電瓶的電壓是12V，我們采用LM2596電壓調(diào)節(jié)器將12V的電壓降壓到5V的充電電壓，把輸出5V的引腳連接到ZIF連接器的11、12引腳，為T(mén)C35i提供5V的充電電壓，而TC35i的工作電壓選用4.2V，可以使用LP3966-ADJ芯片將5V電壓降壓到4.2V。

要提供穩(wěn)定的4.2V工作電壓給TC35i模塊，可以使用LP3966-ADJ芯片，如圖4所示。

LP3966-ADJ芯片最大輸出電流3A，符合TC35i工作的最大電流2A的范圍。引腳1一定要上拉一個(gè)10KΩ的電阻直至5V。該芯片的電壓換算公式是：VOUT=1.25(1+R3/R2)。所以固定R2電阻不變，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R3就可以控制輸出電壓。如圖3-8，電阻R2=15KΩ，R3=35KΩ，那么輸出電壓VOUT=1.25(1+R3/R2)=1.25*（1+35/15）=4.2V。該系統(tǒng)輸出端分別使用68pf、33uf、0.1uf電容來(lái)進(jìn)行濾波，并且在輸入端也設(shè)置了一個(gè)68uf的電容進(jìn)行濾波，加強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)通電后，為了讓TC35i工作在正常狀態(tài)，必須把15引腳IGT拉低電平到地，至少要維持100ms，IGT下降時(shí)間一定不能超過(guò)1ms。IGT引腳接單片機(jī)AT89S52的P1.1端口，由其控制芯片啟動(dòng)。

3.2 TC35i的語(yǔ)音接口電路

本文設(shè)計(jì)的防盜器有一個(gè)監(jiān)聽(tīng)功能，用于車(chē)主實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)汽車(chē)的狀況。當(dāng)車(chē)主收到系統(tǒng)發(fā)送的“zhbit汽車(chē)可能被盜”的短信后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)拔打電話(huà)給車(chē)主監(jiān)聽(tīng)車(chē)?yán)锏那闆r。

TC35i的語(yǔ)音通話(huà)功能主要依靠聲音接口：33/34引腳的EPP2/EPN2（受話(huà)器），35/36引腳的EPP1/EPN1（這里可以接揚(yáng)聲器播音），37/38引腳的MICP1/MICN1（這里可以直接與駐極體話(huà)筒連接來(lái)采集聲音），39/40引腳的MICP2/ MICN2（傳聲器）。

本文設(shè)計(jì)的是把駐極體電容式話(huà)筒直接連接在37/38引腳的MICP1/MICN1，可以用于采集汽車(chē)周?chē)穆曇?。駐極體電容式話(huà)筒小體積，低價(jià)錢(qián)，好聲音等特點(diǎn)。其工作電壓

在1.5V-15V，符合本文的電源設(shè)計(jì)；工作電流在0.1-1mA。駐極體電容式話(huà)筒能把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，傳遞到TC35i模塊，再傳遞給車(chē)主的是聲音信號(hào)。

3.3 遙控控制電路

為了方便車(chē)主遙控防盜器，避免在開(kāi)車(chē)過(guò)程中進(jìn)行了誤操作，本文設(shè)計(jì)了遙控控制電路。其可以讓車(chē)主對(duì)防盜器進(jìn)行設(shè)防與解防，當(dāng)車(chē)主離開(kāi)汽車(chē)時(shí)，對(duì)防盜器進(jìn)行設(shè)防，此時(shí)防盜器就開(kāi)始工作，不斷檢查各監(jiān)測(cè)點(diǎn)是否被破壞，從而進(jìn)行防盜報(bào)警。當(dāng)車(chē)主要使用汽車(chē)時(shí)就關(guān)閉防盜器，對(duì)其解防，那么防盜器就停止工作。本文設(shè)計(jì)的遙控控制電路采用美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的MC145026/145027紅外編碼芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。遙控發(fā)射電路如圖5所示。遙控接收電路如圖6所示。

當(dāng)車(chē)主按下遙控器的S1鍵后，編碼電路開(kāi)始編碼，經(jīng)MC145026的引腳15輸出，經(jīng)過(guò)三極管Q1放大后，最后由二極管D1把信號(hào)發(fā)送出去。

接收的紅外二極管D2接收到了D1的信號(hào)后，先把信號(hào)送到CX20106芯片進(jìn)行還原，然后把還原之后的編碼經(jīng)引腳7送到MC145027的9引腳DI，在MC145027進(jìn)行譯碼，如果發(fā)送與接收的編碼是一致的話(huà)，那么就遙控成功，引腳11（VT）會(huì)由低電平轉(zhuǎn)換成高電平，將此引腳連接到單片機(jī)AT89S52的P1.6口，一旦檢測(cè)到P1.6口為高電平時(shí)，那么防盜系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入防盜功能，當(dāng)再次檢測(cè)到有信號(hào)時(shí)，就停止防盜功能。那么防盜器就可以進(jìn)行設(shè)防和解防的功能，實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)輛的狀況。

3.4 汽車(chē)報(bào)警電路

運(yùn)用ND-1型振動(dòng)傳感器收集信號(hào)，輸出腳連接到單片機(jī)AT89S52的P1.3口，當(dāng)車(chē)輛被盜時(shí)，例如利用非法手段，強(qiáng)行進(jìn)入汽車(chē)?yán)锩?，ND-1型振動(dòng)傳感器會(huì)檢測(cè)到車(chē)輛受到振動(dòng)，那么輸出腳就會(huì)由低電平轉(zhuǎn)換成高電平，單片機(jī)AT89S52的P1.3口接收到此信號(hào)，就控制TC35i模塊發(fā)送短信“zhbit汽車(chē)可能被盜”給車(chē)主。那么車(chē)主就能實(shí)時(shí)知道汽車(chē)的情況了。

傳統(tǒng)的機(jī)械防盜器并不能進(jìn)行很好的防盜功能，一般的汽車(chē)都會(huì)安裝電子防盜器，當(dāng)汽車(chē)被盜時(shí)，報(bào)警喇叭會(huì)響設(shè)定的時(shí)間，如果車(chē)主離汽車(chē)較遠(yuǎn)，那么就無(wú)法聽(tīng)到此報(bào)警聲音。那么我們可以設(shè)計(jì)利用檢測(cè)喇叭線(xiàn)就可以知道是否有人偷車(chē)了。如圖7所示。

當(dāng)其畫(huà)冊(cè)被盜時(shí)，汽車(chē)原有的報(bào)警器就會(huì)通過(guò)繼電器的閉合把喇叭線(xiàn)置為高電平，那么喇叭就會(huì)報(bào)警，光電耦合器也會(huì)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候P1.1口就為低電平；當(dāng)汽車(chē)無(wú)狀況出現(xiàn)時(shí)，喇叭的繼電器會(huì)斷開(kāi)，喇叭線(xiàn)也就等于通路，在這個(gè)時(shí)候光電耦合器是不會(huì)導(dǎo)通的，那么P1.1口就為高電平。通過(guò)這樣，我們可以設(shè)計(jì)單片機(jī)檢測(cè)P1.1口的高低電平來(lái)判斷汽車(chē)是否有被盜或者有異常情況出現(xiàn)。如果P1.1口持續(xù)一段時(shí)間，都為低電平時(shí)，就確認(rèn)是有人盜車(chē)，那么單片機(jī)AT89S52就控制TC35i模塊發(fā)送短信“zhbit汽車(chē)可能被盜”和拔打電話(huà)給車(chē)主。解決了車(chē)主離車(chē)較遠(yuǎn)而無(wú)法聽(tīng)到汽車(chē)報(bào)警聲的情況，而且能實(shí)時(shí)知道汽車(chē)的情況。

3.5 控制汽車(chē)電路

本文設(shè)計(jì)的防盜器可以通過(guò)控制汽油噴射系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)來(lái)控制汽車(chē)。當(dāng)汽車(chē)被盜了，可以發(fā)送短信“zhbit1”給系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)定好的程序控制系統(tǒng)的繼電器的開(kāi)關(guān)。

汽車(chē)的電源是來(lái)自于汽車(chē)的12V蓄電池，當(dāng)汽車(chē)行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)不斷給蓄電池充電，那么蓄電池的電量總是充足的。汽車(chē)的用電主要是照明系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、汽油噴射系統(tǒng)，而照明系統(tǒng)無(wú)論何時(shí)都會(huì)有電壓的存在，本文設(shè)計(jì)的防盜器的電源可以在照明系統(tǒng)取用。

如果車(chē)輛被盜了，可以選擇斷開(kāi)油路或者電路，就能使汽車(chē)停止運(yùn)行，本文設(shè)計(jì)的是斷開(kāi)汽油噴射系統(tǒng)的電源使其發(fā)送機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)控制TC35i模塊上的繼電器就能控制汽油噴射系統(tǒng)的電源。繼電器有常閉性和常開(kāi)型兩種，本文設(shè)計(jì)的選用常閉性繼電器，在汽車(chē)正常使用時(shí)，汽油噴射系統(tǒng)的電源是常閉的，可以正常工作。

當(dāng)系統(tǒng)接到車(chē)主發(fā)送的短信“zhbit1”，那么繼電器就斷開(kāi)，汽油噴射系統(tǒng)就關(guān)閉，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行；當(dāng)系統(tǒng)接到車(chē)主發(fā)送的短信“zhbit0”，那么繼電器就閉合，汽油噴射系統(tǒng)就正常工作。

4、結(jié)論

根據(jù)上述硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本防盜器的主要功能模塊包括：車(chē)輛檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)、車(chē)輛控制和車(chē)輛定位四個(gè)方面。

（1）車(chē)輛檢測(cè)：當(dāng)汽車(chē)被盜或者被故意破壞打砸等，由ND-1型振動(dòng)傳感器和報(bào)警喇叭線(xiàn)傳輸相應(yīng)的信號(hào)給單片機(jī)AT89S52，單片機(jī)根據(jù)傳輸來(lái)的信號(hào)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)：當(dāng)汽車(chē)被盜或者被故意破壞時(shí)，單片機(jī)接收信號(hào)撥打車(chē)主的手機(jī)，車(chē)主可以隨時(shí)隨地監(jiān)聽(tīng)車(chē)輛周?chē)沫h(huán)境。

（3）車(chē)輛控制：車(chē)主可以發(fā)送短信“zhbit1”給系統(tǒng)，單片機(jī)會(huì)根據(jù)短信內(nèi)容控制TC35i模塊的繼電器，從而控制汽油噴射系統(tǒng)的關(guān)閉，可以防止被盜。

（4）車(chē)輛定位：如果汽車(chē)被盜了，那么車(chē)主可以報(bào)警求救，警方根據(jù)GSM追蹤技術(shù)將汽車(chē)全球定位，最終可以把失車(chē)追回。

同時(shí)本汽車(chē)智能電子防盜器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）經(jīng)濟(jì)性：本文設(shè)計(jì)的汽車(chē)智能電子防盜器采用德國(guó)西門(mén)子的TC35i模塊，還需要用到單片機(jī)AT89S52、ND-1型振動(dòng)傳感器、杜邦線(xiàn)、各芯片等，在價(jià)格上還是具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。

（2）實(shí)時(shí)性：本文設(shè)計(jì)的汽車(chē)智能電子防盜器是基于GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，能夠第一時(shí)間把車(chē)輛的狀況通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短信通知給車(chē)主，比起傳統(tǒng)的防盜器這是一大亮點(diǎn)。

（3）可靠性：為了避免系統(tǒng)的軟硬件出現(xiàn)故障而使系統(tǒng)奔潰死機(jī)，本文設(shè)計(jì)的防盜器具有定時(shí)監(jiān)視器系統(tǒng)，而AT89S52內(nèi)嵌有定時(shí)監(jiān)視器功能，能保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障而復(fù)位工作。具有一定的安全可靠性。

（4）可擴(kuò)展性：運(yùn)用GSM網(wǎng)絡(luò)的TC35i模塊可設(shè)計(jì)出各種報(bào)警系統(tǒng)，例如火災(zāi)報(bào)警（煙霧傳感器）、醫(yī)療救助、氣體安全（煙霧傳感器）、家庭防盜（人體紅外傳感器）、溫度測(cè)量（溫度傳感器）等。因此本文的設(shè)計(jì)理念還可以運(yùn)用到各行各業(yè)，具有非常好的市場(chǎng)前景。

[1] 翟國(guó)銳，戴勝華.基于GPRS和GPS的汽車(chē)防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2007，（8）：39-41.

[2] 呂芳，胡林靜，臧琛.基于TC35 GSM的汽車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2009，28（z1）：125-127.

[3] 何光禹，孫成，李大全，等.基于GPS和GSM網(wǎng)絡(luò)的新型汽車(chē)防盜系統(tǒng)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2010，18（8）∶29-32.

[4] 吳振陸，付學(xué)堯.基于GSM網(wǎng)絡(luò)及RFID技術(shù)的汽車(chē)防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].裝備制造技，2010，（5）：97-99.

[5] 申利民，劉冬香.基于嵌入式系統(tǒng)的汽車(chē)防盜及呼救系統(tǒng)的研究[J].信息科技，2009，（4）∶96-99.

[6] Zaid，L；Stara，R.Miniature combined GSM-GPS wire-patch antenna. Microwave and Optical Technology Letters. May 2006.

[7] Jung，Byungwoon；Rhyu，Hanphil.Internal folded loop antenna with tuning notches for GSM/GPS/DCS/PCS mobile handset applica -tions. Microwave and Optical technology Letters，August 2006.

[8] 尹冬至.基于GSM/GPS的汽車(chē)防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2007.

Smart car alarm overall hardware system design based on GSM

Chen Lina
（Zhejiang Economic and Trade Vocational and Technical College, Zhejiang Hangzhou 310018）

This design of automobile intelligent electronic anti-theft device is mainly relying on the GSM network to transmit data in real time, send and receive SMS control TC35i module receives signals via a single chip. Use of embedded technology, GSM wireless communication technology, using the phone as a control platform. When the vehicle was vandalized, SCM TC35i send text messages to the owner, so that owners get to know the vehicle to prevent theft.

Smart car anti-theft device；Hardware System；Circuit Design

U463.6

A

1671-7988(2014)12-04-04

陳利娜，講師。就職于浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要研究電子通訊工程，汽車(chē)電子技術(shù)等。

項(xiàng)目來(lái)源：2014年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃項(xiàng)目。