廣東省2008年電子設(shè)計大賽本組設(shè)計報告

1、<p>　　廣東省2008年電子設(shè)計大賽本組設(shè)計報告</p><p>　　中文題目 車載無線控制防盜系統(tǒng)</p><p>　　英文題目 Wireless Control And Theftproof System In Car</p><p>　　本組成員：周志輝 黃耀國 劉秀萍</p><p><b>　　來自院

2、校：惠州學院</b></p><p>　　所在院系：電子科學系</p><p>　　指導(dǎo)老師：曹建忠（副教授）</p><p>　　聯(lián)系郵箱： ahui@hzu.edu.cn</p><p>　　提交日期： 2008-9-20</p><p><b>　　原創(chuàng)性聲明：</b></

3、p><p>　　本隊成員鄭重聲明： 本系統(tǒng)的全部軟件和硬件是本組成員獨立設(shè)計并制作的成果。除設(shè)計報告中已經(jīng)明確注明引用的內(nèi)容外，本作品不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。本聲明的法律結(jié)果由本隊成員承擔。</p><p><b>　　中文摘要 </b></p><p>　　本系統(tǒng)綜合運用了GSM全球通訊技術(shù)和GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)，

4、采用單片機芯片作為主控芯片。借助技術(shù)成熟的，覆蓋面極廣的現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)對車輛的“無論何時何地”的無線監(jiān)控（包括控制油門發(fā)動機等）。采用第III代GPS芯片，可高效的隨時對車輛進行定位和跟蹤。無論何時何地，只需車主發(fā)送一條短信，系統(tǒng)自動立即發(fā)短信到車主手機報告車輛的地理坐標。系統(tǒng)亦可當做一部車載免提電話使用，讓車主在行車過程中的通話更輕松更安全。</p><p>　　關(guān)鍵字 汽車 GSM GPS

5、無線控制 定位</p><p>　　English Abstract</p><p>　　This system is based on GSM global communications and GPS global orientation technology, using Single-Chip Microcomputer as main control uint . Utiliz

6、e GSM meshwork which has a maturity technology and overlay great area advantage .Whit the help of this system , you can actualize “anywhere and anytime” to control your car,(including your car’s gun and engine.eg). In th

7、e system we use the third generation GPS chip , by which you can slot your car at any moment .No matter where you are ,only you n</p><p>　　KEY WORDS Car GSM GPS Wireless Control Orientation</p>&

8、lt;p><b>　　系統(tǒng)方案</b></p><p>　　系統(tǒng)方案綜述 ：系統(tǒng)由三個主要模塊加外圍電路組成，三個主要模塊：1、主控芯片 2、GSM模塊 3、GPS模塊 外圍電路包括電源電路和各個部分功能的實現(xiàn)電路。系統(tǒng)專為汽車控制防盜設(shè)計，為模擬實際應(yīng)用，分別用了三個LED指示燈演示油門，空調(diào)，發(fā)動機的開啟與關(guān)閉。外圍電路接打電話用的麥克風和揚聲器。一個溫度傳感器DS18B20，這個

9、溫度傳感器是DALLA公司新近推出的一款高精度，單總線的數(shù)字溫度傳感器。使用了4位的數(shù)碼管顯示車室內(nèi)的溫度。一個蜂鳴器，用于來電話響鈴提示。由于只有一個單片機芯片，GSM模塊和GPS模塊都要用到串口，外接了一個繼電器開關(guān)選擇轉(zhuǎn)換其中一個模塊使用單片機的串口。</p><p>　　1、主控芯片 SST89E516RD</p><p>　　系統(tǒng)選用基于8051內(nèi)核的單片機芯片SST89E516

10、RD芯片作為主控芯片。這個芯片跟8051芯片軟件指令完全相同，和標準的8051芯片管腳完全兼容。與普通的8051單片機芯片相比，這款芯片具有更多的內(nèi)部資源和寄存器，特別是支持最大64K的外部程序和數(shù)據(jù)存儲空間，這對于需要較大存儲空間的程序來說是非常有用的，可以省去了外掛存儲芯片的麻煩和節(jié)省系統(tǒng)主板的空間。</p><p>　　SST89E516RD芯片參數(shù)概述：工作電壓 4.50V～5.50V , 工作頻率 0~

11、40MHZ ，1Kbyte內(nèi)部RAM（256Byte＋768Byte）、256Byte寄存器/數(shù)據(jù)RAM，支持在應(yīng)用中編程（IAP ：IN-Application-Prigraming），支持最大64Kbyte外部程序和數(shù)據(jù)存空間，3個16位定時/計數(shù)器，1個全雙工增強型串行通訊接口（UART），4個8位I/O口，有三種封裝PDIP-40,PLCC-40,TQFP-44。PDIP封裝的引腳分布如下圖所示。（以上參數(shù)參考SST89E51

12、6RD芯片手冊）</p><p>　　SST89E516RD引腳分布</p><p>　?。ㄗⅲ簣D片來自SST89E516RD芯片手冊）</p><p>　　主控芯片是系統(tǒng)的核心，連接系統(tǒng)的各個模塊，負責系統(tǒng)資源的調(diào)度與分配，保證系統(tǒng)各部分功能的實現(xiàn)。此模塊還包括單片機工作所需的必要的外圍晶振等電路。</p><p><b>　　2

13、、GSM模塊部分</b></p><p>　　參考對比市面上的多個廠家出的GSM模塊，最后決定采用TC35I模塊。這是是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊，這個模塊在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，實踐證明是一個技術(shù)成熟穩(wěn)定的模塊，貨源充足，采購容易，全新的價格單價在250元到350元。</p><p>　　TC35I實物圖片（注：圖片來自賣此模塊的商家）</p>

14、;<p>　　TC35I參數(shù)說明：TC35I支持EGSM900和GSM1800雙頻 支持數(shù)字、語音（voice）、短消息(Short Message Service)和傳真（fax）等服務(wù)。采用單電源供電，電壓范圍直流3.3～4.8V，電流消耗，休眠狀態(tài)下為3.5mA，空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)最大電流可達2.5A。功耗為2W（900MHZ）和1W（1800MHZ）。支持標準AT指令集，支持TEXT和PDU模式的短消息。

15、通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。通過 ZIF(Zero Insertion Force)連接器及50Ω天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線。TC35有兩個語音接口，每個接口均有模擬麥克輸入和模擬耳機輸出（以上參數(shù)參考TC35I芯片手冊）。</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計中主要使用到TC35I的語音和短信功能。標準的AT指令中使用ATD<電話號碼

16、>；<回車>即可接聽來電。發(fā)短信由軟件控制，自動發(fā)送設(shè)定的內(nèi)容或發(fā)送GPS的坐標信息到車主的手機。收到來短信后，通過讀取識別是否是設(shè)定的指令，再決定是否執(zhí)行相關(guān)的動作。</p><p><b>　　3、GPS接收部分</b></p><p>　　采用臺灣品牌公司（Holux）長天出的GR-87型號芯片。GR-87系列產(chǎn)品采用美國瑟孚（SiRF）第三代

17、芯片組，低噪聲放大器（LNA，Low-Noise Amplifier）技術(shù)和專用軟件，它的系統(tǒng)功能模塊可描述如下。</p><p>　?。ㄗⅲ合乱粋€GPS芯片圖片由與他購買芯片的商家提供）</p><p><b>　　主要參數(shù)：</b></p><p>　　基于高性能的瑟孚第三代芯片組</p><p>　　平均冷啟動時間

18、少于45秒</p><p><b>　　低功耗</b></p><p><b>　　20信道全方位跟蹤</b></p><p>　　片上1Mb SRAM（Static Random Access Memory, 靜態(tài)隨機存取存儲器）</p><p>　　緊湊的外形尺寸（25.4×25.4&

19、#215;7mm）易于集成至手持設(shè)備當中</p><p><b>　　刷新時間0.1秒</b></p><p>　　支持NMEA－0183標準和SiRF二進制協(xié)議</p><p>　　支持精準的與GPS時間同步的1PPS輸出</p><p>　　內(nèi)建RTCM SC－104 DGPS和WAAS/EGNOS解調(diào)器</p

20、><p>　　內(nèi)置鋰電池使GPS快速定位</p><p>　　GPS模塊有冷開機和熱開機兩個參數(shù)，如果GPS模塊初次通電，或者移動超過1000公里后通電時，模塊要重新計算一次星歷數(shù)據(jù)，一般需要1～5分鐘，然后將星歷數(shù)據(jù)存儲在模塊內(nèi)部，靠模塊內(nèi)部的鋰電池保存數(shù)據(jù)，這叫冷開機，需要較長的時間。如果下次開機，因為鋰電池已經(jīng)保存了有效的星歷數(shù)據(jù)，所以能快速定位，一般在30秒以內(nèi)，所以叫熱開機，如果模塊

21、斷電時間超過10小時，鋰電池放電放光，那么再開機也相當于冷開機。</p><p>　?。ㄗⅲ阂陨蠑?shù)據(jù)參數(shù)來自GR-87使用手冊）</p><p><b>　　4、外圍電路</b></p><p>　　如前面系統(tǒng)方案綜述所說。需要說明的是，由于系統(tǒng)自帶的揚聲器聲音比較小，耳朵需要靠近揚聲器，才聽的清楚。為此，我們另外用兩根線將這個語音的接口引出來

22、了，可以直接接到音響的輸入，比如，在汽車中使用，可以接到汽車的音響系統(tǒng)，即可聽到洪亮的聲音。系統(tǒng)電源輸入為＋5V的直流電壓（內(nèi)正外負），系統(tǒng)已帶一個穩(wěn)壓開關(guān)電源，如果外接電源，請調(diào)節(jié)到＋5V，最大電流可以提供2A的大小。</p><p><b>　　功能指標</b></p><p><b>　　陌生人入侵報警</b></p><

23、;p>　　我們可以在汽車門窗等安裝振動傳感器，當有人觸動車子（如破窗而入），振動傳感器感應(yīng)到，告知本系統(tǒng)，系統(tǒng)將馬上向車主報警。在系統(tǒng)中，我們留了兩根引線，專門用于連接到車內(nèi)的振動傳感器。目前演示的時候，可以將這兩根接頭（藍色的兩個）短接一下，系統(tǒng)就會呼叫車主手機報警。</p><p>　　防盜實時跟蹤車輛地理位置</p><p>　　車主可以在任何時間任何地點，只要所在地有GSM網(wǎng)

24、絡(luò)信號覆蓋，發(fā)送一個預(yù)定的指令到系統(tǒng)，系統(tǒng)收到指令，啟動GPS信號接收，并立即發(fā)短信告知車主車輛的地理位置。如果發(fā)現(xiàn)車輛位置異常，可以馬上查看車輛，或報警。此間可以通過短信一直跟蹤車輛的行蹤。也可直接呼叫系統(tǒng)SIM卡號碼，系統(tǒng)會自動接聽，監(jiān)聽車內(nèi)情況，系統(tǒng)接聽電話后，亦可向盜車的人發(fā)出警告，勸其停止偷盜行為。</p><p>　　手機遙控油門發(fā)動機開啟與停止</p><p>　　需要啟動車

25、輛時，需要向系統(tǒng)發(fā)送一條開啟油門命令，系統(tǒng)檢測命令定相符，自動開啟油門。發(fā)動機也可以通過手機短信遙控。這樣車輛就有車門鑰匙和本系統(tǒng)命令雙重保護。當車輛被盜，車主只需發(fā)送預(yù)定指令，即可關(guān)閉油門和發(fā)動機，讓偷盜者無法使用，只好棄車逃跑。當然，車主隨時都是可以知道車輛在哪里的。</p><p>　　接打電話，免提電話功能</p><p>　　免提電話功能。駕駛過車輛的朋友都知道，在行駛過程接聽電

26、話，有不方便，也不安全。本系統(tǒng)特設(shè)置了轉(zhuǎn)接功能，車主可以在自己電話預(yù)先設(shè)定來電轉(zhuǎn)接到系統(tǒng)。其他人呼叫主人手機，即可轉(zhuǎn)接到系統(tǒng)接聽，經(jīng)麥克風和揚聲器進行免提通話。方便又安全。</p><p><b>　　遇險一鍵報警</b></p><p>　　系統(tǒng)裝有一個隱蔽的開關(guān)，只有車主知道，當遇到險情，一觸到這個按鈕，系統(tǒng)會主動呼叫110電話報警，當110中心接聽了電話，還可以

27、實時監(jiān)聽到車內(nèi)發(fā)生的情況。這在遇到發(fā)生搶劫、搶車，或在車內(nèi)受困時候特別有用，可以及時呼叫110救助?，F(xiàn)在為避免演示打擾110，我們將報警110，改成了呼叫我們隊長的手機。</p><p><b>　　車室內(nèi)溫度實時顯示</b></p><p>　　在系統(tǒng)的數(shù)碼管顯示屏上，車主可以方便的獲知當前車室內(nèi)的溫度情況。溫度傳感器采用新近公司新近推出的DS18B20芯片，可以非

28、常準確報告車室內(nèi)溫度，供車主調(diào)節(jié)空調(diào)等參考。如果車主離開車輛，當車內(nèi)溫度超過50攝氏度時，系統(tǒng)會向車主的手機發(fā)送短信告知車內(nèi)溫度過高，可能會引起著火，車主接到警報，即可采取補救措施。為演示方便，目前系統(tǒng)設(shè)定的報警溫度是34攝氏度，只要用手捏住溫度傳感器，等一會就可以接到報警了。</p><p><b>　　提前設(shè)定空調(diào)開啟</b></p><p>　　坐車的人都有這樣

29、的經(jīng)歷，以夏天為例，剛進入車內(nèi)，打開空調(diào)了，也要等一段時間，車內(nèi)溫度才調(diào)節(jié)到適合溫度。但如果一直開著車內(nèi)的空調(diào)，必浪費大量能源，所以，系統(tǒng)增加了遙控空調(diào)的功能，比如，主人知道過多久就要使用車輛，那么，可以提前20分鐘左右發(fā)指令到系統(tǒng)，通知系統(tǒng)啟動空調(diào)。 </p><p><b>　　實現(xiàn)原理</b></p><p>　　通過在系統(tǒng)中嵌入一個手機通訊模塊（TC35I）,

30、和GPS定位芯片（GR-87）,由單片機控制整個系統(tǒng)工作。使用的人使用普通的手機向系統(tǒng)發(fā)出預(yù)先設(shè)定的指令，系統(tǒng)GSM模塊接收信息，送到單片機識別短信內(nèi)容，如果與預(yù)先設(shè)定的指令一致，則啟動相應(yīng)的動作。GPS模塊要在室外接收信號，否則可能收到的都是00000的無效坐標數(shù)據(jù)。我們所選的SST89E516RD單片機芯片已經(jīng)足以勝任系統(tǒng)的各個功能的實現(xiàn)。</p><p><b>　　確保系統(tǒng)工作措施</b&

31、gt;</p><p>　　為確保系統(tǒng)可正常工作，并具有一定的防破壞，防意外，防干擾能力，我們可以采取以下措施。</p><p>　　從目前系統(tǒng)看，任何一部手機，只要知道了發(fā)送指令的內(nèi)容，都可以控制汽車。為防止不法分子采取字典法暴力破解，一方面，我們可以采取增加發(fā)送指令的長度，增加破解難度。另一方面，我們可以設(shè)置手機號碼的綁定，也就是只有車主的手機發(fā)送過來的指令系統(tǒng)才會處理，對于其他手機號

32、碼的指令，全部直接刪除，不進行識別。</p><p>　　為防意外，比如車主的手機出故障或電量不足等引起的手機不工作，我們可以在系統(tǒng)中，設(shè)定固定的兩個手機號碼，當其中一部手機出現(xiàn)故障，仍然還有另一部的手機可進行控制。所有返回的GPS數(shù)據(jù)都同時發(fā)送到指定的兩部手機上。</p><p>　　關(guān)于系統(tǒng)的隱秘性問題，本系統(tǒng)體積可以做的很小，極容易嵌入到車內(nèi)，可以隱藏到車內(nèi)任何方位。這樣，可以增加防

33、破壞的難度，不法分子即使進入到車內(nèi)，想破壞防盜系統(tǒng)，卻也短時間無法不知道防盜系統(tǒng)安裝的位置。</p><p>　　關(guān)于系統(tǒng)的供電問題，本系統(tǒng)是用于無線控制和防盜用的，所以需要保證每天24小時的連續(xù)正常工作。系統(tǒng)采用雙電源方案，平時由車內(nèi)主電源供電，當車內(nèi)主電源不管什么原因引起的供電不正常，系統(tǒng)檢測到，馬上啟動專用電源供電。專用電源必須保證可以在汽車行駛過程中可以得到充電以保證電能的需要。配備專用電源還有一個好處，

34、當不法分子進入車內(nèi)后，有可能會將汽車的的電源全部斷開，可是，本系統(tǒng)的專用電源也是隱秘安裝的，不法分子不易知道本系統(tǒng)的專用電源，知道了短時間也是不容易找到。</p><p><b>　　硬件框圖</b></p><p><b>　　硬件框圖 圖示說明</b></p><p><b>　　軟件流程</b>

35、</p><p><b>　　系統(tǒng)測試</b></p><p><b>　　測試方案</b></p><p>　　有陌生人入侵，車子被動，系統(tǒng)立刻向車主手機報警。操作，將系統(tǒng)右上角的藍色線頭短接一下放開，相當于車內(nèi)振動傳感器感應(yīng)到了有人入侵。系統(tǒng)馬上呼叫車主手機。（目前是呼叫我們隊長的手機）。</p><

36、;p>　　車主接到報警，發(fā)短信關(guān)閉油門和發(fā)動機.。操作，用手機發(fā)送jgda到系統(tǒng)SIM卡號碼，即可將系統(tǒng)上油門指示燈和發(fā)動機指示燈同時熄掉。實際情形，需要改裝部分汽車電路，以讓汽車油門和發(fā)動機接受本系統(tǒng)的控制。</p><p>　　車主想知道車子的位置，發(fā)短信gpsk到系統(tǒng)SIM卡號碼，系統(tǒng)自動返回車子所在的地理位置。如果是在室內(nèi)演示，GPS天線可能收不到正確的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，所以手機上收到的可能是亂碼或全0的數(shù)

37、據(jù)。</p><p>　　車主可以提前啟動車內(nèi)空調(diào)，調(diào)節(jié)到合適的溫度。操作，發(fā)送abab到系統(tǒng)SIM卡號碼，等一會，即可看到系統(tǒng)空調(diào)指示燈亮。實際應(yīng)用，這部分也需要改裝汽車的空調(diào)電路，以接受本系統(tǒng)的控制。</p><p>　　系統(tǒng)可以當一部免提電話使用。操作，呼叫系統(tǒng)SIM卡號碼，等一會，系統(tǒng)自動接通電話，即可進行通話。通話時候，系統(tǒng)自帶的揚聲器聲音很小，最好外接一個音響，已經(jīng)留有接口。實

38、際應(yīng)用，可以將這個接口接到汽車的音響輸入。</p><p>　　當遇到緊急情況，車主只要按一個按鈕就可以110報警。操作，按一下系統(tǒng)的“報警按鈕”，系統(tǒng)即呼叫報警。為防打擾110，現(xiàn)在我們設(shè)定向我們自己的手機報警。</p><p>　　當車內(nèi)溫度上升到34度以上時候，系統(tǒng)自動向車主手機報警溫度過高。這個報警上限溫度可以自己設(shè)計，如設(shè)定50度。操作，用手捏住溫度傳感器，等會溫度顯示達到34度

39、，系統(tǒng)關(guān)閉顯示，馬上發(fā)短信告訴車主車內(nèi)溫度過高。</p><p><b>　　測試設(shè)備</b></p><p>　　本系統(tǒng)，手機一部（目前系統(tǒng)沒有綁定手機號碼，普通手機即可）外接電源，（系統(tǒng)目前的供電方式是通過一個開關(guān)電源接市電給系統(tǒng)供電。）</p><p><b>　　測試數(shù)據(jù)</b></p><p&

40、gt;　　數(shù)碼管顯示當前環(huán)境溫度</p><p>　　呼叫系統(tǒng)號碼，蜂鳴器會發(fā)聲，發(fā)聲停止，系統(tǒng)自動接通電話</p><p>　　發(fā)送“測試方案”所設(shè)定的指令到系統(tǒng)，即可看到相應(yīng)的指示設(shè)備響應(yīng)</p><p>　　發(fā)送gpsk,即可收到天線系統(tǒng)所在位置的地理坐標</p><p><b>　　結(jié)果分析</b></p&

41、gt;<p>　　測試的結(jié)果與“測試數(shù)據(jù)”提供的一致，則可以說明系統(tǒng)可正常工作。對于手機收到的GPS坐標，由于GPS天線本身有3米多長，GPS衛(wèi)星定位精度為1米左右，所以，收到的坐標值實際是天線位置的坐標。另外，GPS在冷啟動的情況下，需要比較長的時間定位。</p><p><b>　　實現(xiàn)功能</b></p><p>　　系統(tǒng)實現(xiàn)了對車輛的無線，不受距

42、離限制的遙控。同時具有防盜報警功能，可以隨時跟蹤到車輛的位置。</p><p><b>　　特色</b></p><p>　　系統(tǒng)的無線，不僅突破了傳統(tǒng)有線的距離約束，以目前GSM網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面之廣，幾乎可以說是無論何時何地都可遙控車輛，為車主提供強有力的防盜保障。</p><p>　　系統(tǒng)非常經(jīng)濟，硬件成本只需幾百元，相對于以萬元為單位計算的車

43、輛顯得微不足道。日常工作，使用免月租的手機卡，只需付極少的短信費和部分轉(zhuǎn)接電話的通訊費。</p><p>　　系統(tǒng)的GPS模塊，以其準確的定位，無論在防盜還是遇險呼救的時候，為車主提供了最需要的數(shù)據(jù)。</p><p>　　與目前市面上的防盜系統(tǒng)相比較，本系統(tǒng)實現(xiàn)了手機對車輛的無線控制，不需另配遙控器，遙控不受距離的約束。特別是增加的GPS定位，隨時可以告知汽車方位，對尋找汽車是一個非常大的