楊帆

摘要：為避免傳統(tǒng)報(bào)警的弊端，該文結(jié)合單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和GSM網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)一種新型的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)框架。系統(tǒng)由遙控模塊、震動傳感器模塊、熱能紅外傳感器模塊、聲光報(bào)警模塊、GSM模塊和單片機(jī)控制模塊構(gòu)成。首先通過監(jiān)測震動傳感器進(jìn)行聲光報(bào)警，然后通過熱能紅外傳感器連接單片機(jī)綜合評判模塊決定是否為非法入侵，最后利用顯示電路進(jìn)行正確顯示并發(fā)送GSM短信給車主提醒。該系統(tǒng)為操作簡單靈活、智能性高，在未來中將得到廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：汽車防盜；報(bào)警系統(tǒng)；單片機(jī)；GSM網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）21-0195-03

Neotype Design and Implementation for Auto Anti-theft Alarm System

YANG Fan

（Automobile and Traffic Engineering School of Nantong Vocational College， Nantong 226007， China）

Abstract： To avoid the disadvantages of traditional alarm system， a new type of auto anti-theft alarm system framework has been designed with the technology of MCU and GSM network. The framework is composed of single chip microcomputer control module， remote control touch block， vibration sensor module， sound and light alarm module， GSM module， wireless transmitting and receiving modules. First ， by monitoring the external vibration sensor with sound and light alarm， and then through the single chip microcomputer comprehensive evaluation module to verdict whether illegal invasion or not， finally send the GSM message to the owner for reminding and GPS positioning. The system is simple， flexible operation， high intelligence， and will be widely used in the future.

Key words： auto anti-theft； alarm system； single chip micyoco； GSM network

當(dāng)今社會隨著經(jīng)濟(jì)和生活水平的提高，汽車作為交通工具進(jìn)入千家萬戶。同時由于汽車保有量明顯增多，導(dǎo)致被盜案件時有發(fā)生，使得廣大車主缺乏安全保障。因此，可靠的汽車防盜系統(tǒng)成為每位汽車用戶的安全保障。為有效防止車載物品和汽車本身被偷盜而產(chǎn)生的智能控制系統(tǒng)稱為汽車防盜系統(tǒng)。一般由遙控裝置、自動控制裝置、電子控制線路和操作裝置構(gòu)成，各部分執(zhí)行各自具體功能 [1]。然而傳統(tǒng)的汽車報(bào)警系統(tǒng)主要通過振動傳感器感知盜竊的異常振動，觸發(fā)聲音放大器報(bào)警，在使用過程中具有噪音污染嚴(yán)重、報(bào)警距離限制、易遭屏蔽等缺點(diǎn)。而且聲音警報(bào)器主要針對瞬間振動和沖擊的監(jiān)控，往往容易被惡意干擾和誤判[2]?；诖?，本文提出一種改進(jìn)的汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)結(jié)合單片機(jī)模塊和GSM通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制和防盜報(bào)警等功能。

1 AT89C51單片機(jī)簡介

AT89C51是由美國ATMEL公司開發(fā)的高性能8位單片機(jī)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)。片內(nèi)含4KB的程序存儲器、256B的隨機(jī)存儲器、2個16位的定時/計(jì)數(shù)器、8位中央處理器、輸入輸出設(shè)備和可編程的串行口。此外，各功能部分都有效的通過系統(tǒng)總線進(jìn)行通信和連接[3-4]，如圖1所示。AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、功能可靠、性價比高，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。

2 總體框架設(shè)計(jì)及優(yōu)點(diǎn)

結(jié)合目前市場汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，本文利用智能單片機(jī)技術(shù)，結(jié)合GSM通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)新型的系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅要保證其實(shí)用功效，而且要方便易操作[5-6]。該新型的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)圖如圖1，系統(tǒng)主要由遙控模塊、震動傳感器模塊、聲光報(bào)警模塊、GSM模塊和單片機(jī)控制模塊構(gòu)成。根據(jù)框架圖工作原理如下：首先車主通過遙控啟動單片機(jī)防盜模塊，采集信號系統(tǒng)中的震動傳感器檢測模塊被激發(fā)處于監(jiān)控狀態(tài)，震動傳感器和熱能紅外傳感器個數(shù)為6—8個，分別安裝在車門、前引擎蓋和后備箱蓋處；任一震動傳感器模塊監(jiān)測到相應(yīng)處信號異常，可能發(fā)生盜竊，立即提交單片機(jī)綜合評判模塊，綜合判斷成立后，發(fā)出報(bào)警聲和燈光對盜車者造成威懾；同時通過相連的GSM移動通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送提醒短信給車主，告知車輛遭受盜竊或外部入侵；可以防止系統(tǒng)誤判。

系統(tǒng)核心模塊為單片機(jī)控制，使用AT89C51為主控模塊，通過震動傳感器采集模擬信號，并且能夠通過A/D信號轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號，在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。倘若AT89C51主控制模塊監(jiān)測到有低電平信號的發(fā)生，首先啟動聲光報(bào)警電路模塊進(jìn)行報(bào)警，然后發(fā)送GSM手機(jī)短信提醒。其中聲光報(bào)警模塊由功率放大器、揚(yáng)聲器和LED強(qiáng)燈光構(gòu)成；GSM短信通信模塊采用西門子公司的較成熟的TC35I系列，第一時間發(fā)送短信給相關(guān)車主或者自動報(bào)警。

因此，新型汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)具備如下優(yōu)點(diǎn)：

1）先進(jìn)性：本作品通過自動檢測來采集信號，并且能無線發(fā)送信號，使用無線工具來是實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

2）實(shí)用性：能很便利地對自己的汽車進(jìn)行報(bào)警，讓主人在異地便能清楚道自己愛車的情況，且能實(shí)時顯示非法觸碰的部位，同時該報(bào)警系統(tǒng)組成比較簡單，所花費(fèi)的成本低廉。

3）智能性：基于單片機(jī)，利用震動和熱能紅外傳感器，既有效地起到防盜的作用，又避免了誤判的發(fā)生 。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 聲音報(bào)警電路

為有效的阻嚇盜車者，聲音報(bào)警電路采用具有12V的高音喇叭進(jìn)行報(bào)警提醒，同時配置相應(yīng)的SS8050大功率三極管驅(qū)動電路，如下圖所示。如果SPK端口為高電平時，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，反之則截止[7]。同時，聲音報(bào)警器還配備相應(yīng)的調(diào)整軟件對報(bào)警器的報(bào)警音律頻率等參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，根據(jù)具體情況可以產(chǎn)生頻率為900-2000Hz不等的增音效果，因此發(fā)出的報(bào)警聲音非常清晰逼真。

3.2 燈光警示電路

同樣，警示燈光采用12V的LED炫目燈電路[8]。由于LED炫目燈工作電流較大的緣故，加上控制麻煩，此電路方案中使用繼電器控制燈光。電流通過線圈時，電路在線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，根據(jù)楞次定律在線圈兩端產(chǎn)生感生電動勢。通過線圈的電流一旦停止，感生電動勢的方向立即反向。續(xù)流二極管線圈兩端產(chǎn)生的感生電動勢正好形成二極管和線圈回路進(jìn)行消耗，這樣可以保護(hù)其他設(shè)備的安全。具體燈光警示電路如圖4所示。

3.3 放大電路的設(shè)計(jì)

為使監(jiān)測震動或報(bào)警更加有效，需對部分電路進(jìn)行功率放大[9]，如圖5所示。圖中各元器件構(gòu)成基本的放大電路，其中輸入端信號電壓為Vi，經(jīng)放大后的輸出信號電壓為Vo。

3.4 震動傳感器原理

震動傳感器起到震動探測器的作用，連接警示功能，探測到有情況就會震動并且反饋到主機(jī)上進(jìn)行報(bào)警，電路圖如圖6所示。

3.5 熱能紅外傳感器原理

熱能紅外線傳感器用于本系統(tǒng)的防盜功能，同時可以防止誤判的發(fā)生。AT為雙元件熱能紅外線傳感器，內(nèi)部電路見圖7。當(dāng)AT接收到人體信號時，輸出一個微弱的低頻信號，經(jīng)晶體管VT1和運(yùn)算放大器A1組成的兩級放大器將信號放大。由A2等組成的電壓比較器，設(shè)定參考電壓。在無目標(biāo)進(jìn)入時或者發(fā)生誤判時，末級無輸出；一旦有目標(biāo)進(jìn)入探測范圍，AT則有信號輸出，經(jīng)放大后，電壓高于比較器設(shè)定電壓時，A2輸出高電位，VT2導(dǎo)通，繼電器K吸合，其觸點(diǎn)接通報(bào)警電路或控制電路，實(shí)現(xiàn)熱釋紅外線探測之目的。

3.6 狀態(tài)顯示電路

為了避免非法入侵的誤判，本系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路采用共陰極數(shù)碼管，如圖8所示。即便發(fā)生警報(bào)后，但在正常無人非法闖入室內(nèi)時（誤判）數(shù)碼管的DP點(diǎn)閃爍，若有人惡意闖入車內(nèi)，數(shù)碼管則顯示E來提示有人非法闖入。

3.7 單片機(jī)綜合評判模塊電路的設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)系統(tǒng)核心部分是將傳統(tǒng)防盜報(bào)警技術(shù)與現(xiàn)代GSM數(shù)字移動通信技術(shù)相結(jié)，綜合系統(tǒng)集測試技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、GSM無線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)于一體。震動和熱能紅外傳感器一旦監(jiān)測到可疑信號，通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)綜合評判模塊中進(jìn)行處理和判斷，其綜合評判結(jié)果通過GSM網(wǎng)絡(luò)將信息第一時間發(fā)送給車主手機(jī)，GPS定位模塊使用單片機(jī)與手機(jī)GPS系統(tǒng)連接，接收被盜車輛信號，定位查找。綜合評判模塊電路如圖9所示。

4 軟件設(shè)計(jì)

新型的汽車防盜系統(tǒng)由主要由遙控模塊、震動傳感器模塊、聲光報(bào)警模塊、GSM模塊和單片機(jī)控制模塊構(gòu)成。考慮到C語言作為一種通用的計(jì)算機(jī)高級程序設(shè)計(jì)語言，在單片機(jī)等模塊設(shè)備的開發(fā)中越來越廣泛得到應(yīng)用。系統(tǒng)軟件的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)以及調(diào)試均采用簡單易用的高級程序設(shè)計(jì)語言C語言編程，并對具體功能模塊進(jìn)行封裝處理。

該設(shè)計(jì)主要涉及AT89C51的軟件程序的編寫，由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，程序流程圖比較簡單。其軟件設(shè)計(jì)框架流程圖如圖10所示：

5 結(jié)束語

本文主要研究了一種新型的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和GSM網(wǎng)絡(luò)，以單片機(jī)和傳感器作為核心部件和實(shí)現(xiàn)具體功能模塊。首先通過監(jiān)測震動傳感器進(jìn)行聲光報(bào)警，然后通過熱能紅外傳感器連接單片機(jī)綜合評判模塊決定是否為非法入侵，最后利用顯示電路進(jìn)行正確顯示并發(fā)送GSM短信給車主提醒。如果是則發(fā)送GSM短信給車主提醒并進(jìn)行車輛定位，為尋找車輛贏得時間。綜上，該系統(tǒng)最大優(yōu)點(diǎn)在于用戶能夠操作靈活簡單，界面友好；且智能性高、誤報(bào)率低，為廣大車主提供了安全保障。今后，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和人們財(cái)產(chǎn)安全意識的提高，相信該汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)框架將得到廣泛的應(yīng)用和深化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李虎山， 潘牟. 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子工程師， 2002， 28（4）： 4-6.

[2] 唐桃波， 陳玉林. 基于AT89C51的智能無線安防報(bào)警器[J]. 電子設(shè)計(jì)應(yīng)用， 2003， 5（6）： 49-51.

[3] 李全利. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2004.

[4] 魯青膠. 新穎實(shí)用的紅外探測防盜報(bào)警器[J]. 電子技術(shù)， 1994（2）： 78-80.

[5] 劉輝. 智能小區(qū)防盜報(bào)警系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)[J]. 電器時代， 2002（7）： 74-75.

[6] 薛均義， 張彥斌. MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M]. 西安： 西安交通大學(xué)出版社， 2005.

[7] 徐愛鈞， 彭秀華. 單片機(jī)高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M]. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2006.

[8] 王洪建. AT89C2051在小區(qū)防盜報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用[C]. 第七屆青年學(xué)術(shù)會議論文集， 2005.

[9] 肖懷春. 基于AT89S51為核心的防火防盜報(bào)警器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 南昌： 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2011.